Calculos quimicos
Transcript of Calculos quimicos
Procedemento1. Escríbese a ecuación química e procedese ao axuste. Unha
ecuación química axustada implica:
Seguindo uns lóxicos consellos o axuste realizase por tenteo con moita
facilidade:
Conservación da masa: o número de átomos de cada elemento, a
un lado e outro, debe coincidir.
Conservación da carga: o axuste debe asegurar que o nº de
electróns que cede unha especie sexa igual ao que capta outra (Ater
en conta nun tipo de reacción química chamada, reacción red-ox).
a) Comézase polos elementos metálicos ou polo elemento que
intervén en menos fórmulas.
b) A continuación igualase o elemento que intervén en mais fórmulas .
c) O axuste do hidróxeno e do osíxeno déixanse para o final.
d) Se algún coeficiente non é enteiro débense multiplicar todos polo
maior dos denominadores .
Como é un método de tenteo, debe considerarse que estas
regras son meras orientacións
2. Os coeficientes que se antepoñen as especies que interveñen na
reacción (reactivos e produtos) reciben o nome de coeficientes
estequiométricos, que indican a proporción en moles (ou en volume
para reaccións con gases) das especies que interveñen.
3. Debaixo de cada substancia escríbense os datos.
4. Os datos de partida, que poden vir, en masa, volume de gas, volume
de disolución, etc. Pásanse a moles.
5. Determínase se existe un reactivo limitante (RL).
6. Partindo do reactivo limitante, calcúlanse os moles das demais
substancias, utilizando o factor de conversión adecuado.
7. Os moles obtidos exprésanse nas unidades que se solicitan.
A fin de evitar erros e para que os resultados se expresen na magnitude
adecuada recoméndase o uso dos FACTORES DE CONVERSIÓN. Un factor de
conversión é unha relación en forma de quebrado obtida da información da
ecuación química axustada.
Algúns exemplos:
Coñecida a masa dunha substancia achar a masa de outra.
Cántos gramos de cloruro de manganeso (II) se obteñen cando reaccionan
7,5 g de ácido clorhídrico con óxido de manganeso (IV) en exceso?.
MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O
a) Escríbese a ecuación correspondente ao proceso indicado.
b) Axústase e escríbense os datos e a incognita debaixo de
cada substancia
7,5 g m(g)?Encontrase
en EXCESO
c) Partindo do reactivo limitante (HCl), e utilizando factores de
conversión calcúlanse os gramos de cloruro de manganeso(II).
126,0 g MnCl21 mol HCl
36,5 g HCl·
1 mol MnCl2
4 mol HCl·
1 mol MnCl2
7,5 g HCl · 6,5 g MnCl2=
Factor lido na ecuación axustada.
Relaciona o dato HCl coa incógnita MnCl2.
Factor de conversión de
masa a moles.
Factor de conversión de
moles a masa.
DATO
RESULTADO
MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
Coñecida a masa dunha substancia achar o volume de outra.
Que volume de cloro se obtén, medido en condicións normais (0 ºC e 1
atm), cando reaccionan 7,5 g de ácido clorhídrico con óxido de
manganeso (IV) en exceso?.
MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O
a) Escríbese a ecuación correspondente ao proceso indicado.
b) Axústase e escríbense os datos e a incognita debaixo de
cada substancia
7,5 g V(c.n.)?Encontrase
en EXCESO
1º Caso
c) Partindo do reactivo limitante (HCl), e utilizando factores de
conversión calcúlanse os litros de cloro.
22,4 L Cl21 mol HCl
36,5 g HCl·
1 mol Cl2
4 mol HCl·
1 mol Cl2
7,5 g HCl · 1,2 L Cl2=
Factor lido na ecuación axustada.
Relaciona o dato HCl coa incógnita Cl2.
Factor de conversión de
masa a moles.
Esta relación pódese usar
só cando o V do gas está
medido en c.n.
DATO
MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
2º Caso
Que volume de cloro se obten, medido a 50 ºC e 1,5 atm, cando reaccionan
7,5 g de ácido clorhídrico con óxido de manganeso (IV) en exceso?.
MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
0,051 mol Cl2
1 mol Cl2
4 mol HCl
VnRT
P
0,082atm·L
mol·K0,051 mol (50+ 273)K
1,5 atm
0,90 L Cl2
1. Calculamos os moles de cloro (gas) que ae obteñen.
2. Determinamos o volume que ocupan os 0,051 moles de cloro medidos a 1,5
atm de presión e a 50 ºC.
Fanse reaccionar 6,5 g de carbonato de calcio con ácido clorhídrico 1,5 M.
Calcular a cantidade ácido necesario para a reacción completa.
CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O
CaCO3 + HCl CaCl2 + CO2 + H2O
a) Escríbese a ecuación correspondente ao proceso indicado.
b) Axústase e escríbense os datos e a incognita debaixo de
cada substancia
6,5 g
V(mL)?
HCl(aq)
1,5 M
1º Caso
Reactivos que se encontran en disolución.
No laboratorio a maioría dos reactivos se encóntranse en disolución. Asípódense dispoñer de cantidades de substancias minúsculas, ademais areacción, será máis rápida, debido a dispersión da substancia en ións, moléculas.
c) Partindo do reactivo dato (CaCO3), e utilizando factores de
conversión calcúlanse os mililitros necesarios da disolución do
ácido concentrado HCl(aq) .
103 mL HCl(aq)1 mol CaCO3
100 g CaCO3
·2 mol HCl
1 mol CaCO3
·1,5 mol HCl
6,5 g CaCO3· 86,7 mL HCl(aq)=
Factor lido na ecuación axustada.
Relaciona o dato CaCO3
coa incógnita HCl.
Factor de conversión de
masa a moles.
Esta relación reflicte a
molaridade da disolución
CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O
2º Caso
Fanse reaccionar 4,5 g de cinc cunha disolución de ácido clorhídrico do 35 %
en masa e 1,18 g/cm3 de densidade. Calcular o volume de disolución
necesaria para a reacción completa.
a) Escríbese a ecuación correspondente ao proceso indicado.
Zn + HCl ZnCl2 + H2
b) Axústase e escríbense os datos e a incognita debaixo de
cada substancia
Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2
4,5 gHCl(aq)
35 %
1,18 g/mL
V(mL)?
c) Partindo do reactivo dato (Zn), e utilizando factores de
conversión calcúlanse os mililitros necesarios de disolución do
ácido concentrado HCl(aq) .
Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2
4,5 g Zn·65,3 g Zn
1 mol Zn
Factor de conversión de
masa a moles.
·1 mol Zn
2 mol HCl
Factor lido na ecuación axustada.
Relaciona o dato Zn coa
incógnita HCl .
·1 mol HCl
36,5 g HCl
Factor de conversión
de masa a moles.
·35 g HCl
100 g HCl(aq)
Usando a %(m/m)
relaciónase a masa de
soluto (HCl) coa masa
de disolución (HCl(aq) )
·1,18 g HCl(aq)
1mL HCl(aq)= 12,2 mL HCl(aq)
A densidade permite
expresar o volume que ocupa
unha deteminada masa de
disolución (HCl(aq) )
Reactivos cun determinado grao de pureza
Calcular a masa en (g) de mercurio metálico que poderemos obter ao
descompoñer (quentándoo) 20,5 g dun óxido do 80 % de pureza?.
a) Escríbese a ecuación correspondente ao proceso indicado.
HgO Hg + O2
b) Axústase e escríbense os datos e a incognita debaixo de
cada substancia
2 HgO 2 Hg + O2
20,5 g
80%m(g)?
1º Caso
Se entre os reactivos hai unha substancia impura, só a parte pura intervirá nareacción.
c) Partindo do reactivo dato (HgO), e utilizando factores de
conversión calcúlase a masa en gramos de Hg .
2 HgO 2 Hg + O2
DATO
20,5 g de mostra ·
Parte da mostra
non é HgO
Factor que permite
obter a cantidade de
HgO que contén
100 g de mostra 216,8 g HgO
· ·80 g de HgO 1 mol HgO
2 mol HgO
2 mol Hg·
1 mol Hg
216,6 g Hg= 15,2 g Hg·
2º Caso
Unha mostra impura de 50 g de cinc reacciona con 53,7 g de
ácido clorhídrico. Calcular a % de cinc na mostra,
a) Escríbese a ecuación correspondente ao proceso indicado.
Zn + HCl ZnCl2 + H2
b) Axústase e escríbense os datos e a incognita debaixo de
cada substancia
Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2
% de Zn
na
mostra?
53,7 g
c) Partindo do reactivo dato (HCl), e utilizando factores de
conversión calcúlase a masa en gramos de Zn . A
continuación áchase a pureza.
O cáculo da pureza redúcese ao achar a % de Zn na mostra:
masa (g) de Zn
masa (g) de mostra· 100
DATO
53,7 g HCl ·36,5 g HCl
1 mol HCl
·2 mol HCl
1 mol Zn
·1 mol Zn
65,4 g Zn= 48,1 g de Zn
RESULTADO
48,1 (g) de Zn
50 (g) de mostra· 100 = 96,2 %
Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2
Rendemento diferente ao 100 %.
Rara vez os reactivos convértense totalmente en produtos. As razóns sondiversas: porque se acada un estado de equilibrio, porque se perde material nomanipulado , pola existencia de reaccións secundarias nas que se consome partedos reactivos en crear outros produtos secundarios, etc.
Se necesitamos coñecer o rendemento da reacción debemoscoñecer a cantidade
obtida na práctica:
Cantidade obtida
Cantidade teórica· 100
1º Caso
Cando se fan reaccionar 15,0 g de nitrato de chumbo (II) obtéñense 18,5 g de
ioduro de chumbo(II). Cál é o rendemento do proceso?.
a) Escríbese a ecuación correspondente ao proceso indicado.
Pb(NO3)2 + Kl Pbl2 + KNO3
b) Axústase e escríbense os datos e a incognita debaixo de
cada substancia
Pb(NO3)2 + 2 Kl Pbl2 + 2 KNO3%
10,5 g 18,5 g
(cantidade obtida)
c) Determínase a cantidade teórica de PbI2.
DATO
15,0 g Pb(NO3)2 ·331,2 g Pb(NO3)2
1 mol Pb(NO3)2·
1 mol Pb(NO3)2
1 mol PbI2 ·1 mol PbI2
461 g PbI2
=
= 20,9 g PbI2
d) Achase o rendemento da reacción.
Rendemento =
18,5 g
· 10020,9 g
= 88,5 %
2º Caso
A prata deixase atacar polo ácido nítrico obténdose nitrato de prata, dióxido
de nitróxeno e auga. Cantos moles de nitrato de prata se obteñen partindo de
540 g de prata:
i. Se a reacción transcorre cun rendemento do 100 %.ii. Se a reacción transcorre cun rendemento do 85 %.
i. a) Escríbese a ecuación axustada correspondente ao proceso
indicado e o a información aportada.
Ag + 2 HNO3 AgNO3 + NO2 + H2O100 %
540 g
b) Calculamos os moles de nitrato de prata que se obterán.
DATO
540 g Ag ·107,8 g Ag
1 mol Ag
·100 mol Ag
100 mol AgNO3
= 5 mol AgNO3
RESULTADO
ii.
a) Escríbese a ecuación axustada correspondente ao proceso
indicado e o a información aportada.
Ag + 2 HNO3 AgNO3 + NO2 + H2O85 %
540 g
b) Calculamos os moles de nitrato de prata que se obterán.
DATO
540 g Ag ·107,8 g Ag
1 mol Ag·
100 mol Ag
85 mol AgNO3= 4,26 mol AgNO3
RESULTADO
Cálculo cun reactivo limitante.
O máis normal, cando se poñen en contacto os reactivos, é que as cantidades nonse encontren en relación etequiométrica (as indicadas pola ecuación química).Un reactivo encontrarase en exceso e o outro esgotaráse e impedirá que areacción avance, este é o REACTIVO LIMITANTE .
O reactivo limitante será aquel que, ao reaccionar por completo,
proporcionanos a menor cantidade de produto.
Exemplo:
O fósforo reacciona co bromo para dar PBr3. Se se fan reaccionar 50,0 g de
fósforo con 200 g de bromo, canto PBr3 se obterá?. Que quedará sen
reaccionar?.
a) Escríbese a ecuación axustada correspondente ao proceso
indicado e o a información aportada.
2 P + 3 Br2 2 PBr3
50,0 g 200 g
b) Expresamos en moles as cantidades das substancias que
interveñen.
50,0 g P ·31 g P
1 mol P
= 1,6 mol P
200 g Br2 ·160 g Br2
1 mol Br2= 1,25 mol Br2
c) Partindo da cantidade dun deles calculamos a cantidade que
faría falta do outro para reaccionar con el.
2 P + 3 Br2 2 PBr3
1,6 mol P ·2 mol P
3 mol Br2
= 2,4 mol Br2
Como a cantidade de Br2 presente (1,25 mol) é menor que a que se
necesita para reaccionar co P, o reactivo limitante é o Br2 .