ESTEQUIOMETRÍAmica/Didáctica... · 2021. 3. 14. · ESTEQUIOMETRÍA La estequiometría trata el...

ESTEQUIOMETRÍA

La estequiometría trata el estudio de la relación entre las cantidades de sustancias reaccionantes y productos que intervienen en los procesos químicos representados por ecuaciones químicas. La ecuación química ajustada da directamente la relación que hay entre los moles de reactivos y productos, ya que los coeficientes de la ecuación ajustada representan el número de moles de las sustancias. Por ejemplo, en la reacción:

2𝐻2𝑆 (𝑔) + 3𝑂2 → 2𝑆𝑂2 + 2𝐻2𝑂 Dos moles de gas H2S reaccionan con tres moles de gas O2 dando dos moles de gas SO2 y dos moles de vapor de H2O. Estas cantidades de reaccionantes y de productos se llaman cantidades estequiométricas, es decir, son las cantidades que experimentan la reacción expresada por la ecuación química. Las cantidades de compuestos químicos se suelen medir en volumen. Como conocemos la relación que existe entre los moles y la masa o el volumen, es fácil pasar de gramos o litros (gases) a moles y viceversa. Al resolver los problemas es esencial considerar con gran cuidado las unidades utilizadas. Los tres tipos principales de problemas que están basados en las ecuaciones químicas son: a) Mol – Mol b) Masa – Masa c) Masa – Volumen d) Volumen – Volumen En todos los casos siguen el siguiente proceso esquemático: La masa, volumen o partículas del gas A se pasa a moles de A. Se calcula, a partir de la ecuación ajustada, el número de moles de B que se han producido (o que han reaccionado con A). Por último, se calcula la masa, volumen o nº de partículas de B.

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CÁLCULO MOL A MOL Ejemplo 1

¿Cuántos mol de N2 se necesitan para reaccionar con 7,5 mol de H2?

3𝐻2(𝑔) + 1 𝑁2(𝑔) → 2𝑁𝐻3 3 : 1 : 2

7,5 mol ¿?

En este caso se trata de un cálculo mol a mol.

27,5 mol H 2

2

1

3

mol N

mol H 22,5mol N=

3𝐻2(𝑔) + 1 𝑁2(𝑔) → 2𝑁𝐻3

3 : 1 : 2 7,5 mol 2,5 mol Ejemplo 2

¿Cuántos mol de H2 se necesitan para producir con 0,8 mol de NH3?

3𝐻2(𝑔) + 1 𝑁2(𝑔) → 2𝑁𝐻3 3 : 1 : 2

¿? 0.8 mol En este caso se trata de un cálculo mol a mol.

30,8 mol NH 2

3

3

2

mol H

mol NH 21,2 mol H=

3𝐻2(𝑔) + 1 𝑁2(𝑔) → 2𝑁𝐻3

3 : 1 : 2 1,2 mol 0.8 mol

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CÁLCULO MASA A MASA

Los problemas de este tipo conllevan la determinación de la masa desconocida de un reactante o producto, a partir de la masa conocida de alguna sustancia que interviene en el proceso químico. Ejemplo 3

¿Cuántos gramos de NH3 se producirán si reacciona completamente 42 g de N2?

3𝐻2(𝑔) + 1 𝑁2(𝑔) → 2𝑁𝐻3 3 : 1 : 2

42 g ¿g? 51 g En este caso se trata de un cálculo masa a masa.

242 g N21 mol N

228 g N

32 mol NH

21 mol N

3

3

17

1

g NH

mol NH 351g NH=

42 1 2 17

5128 1 1

=

Ejemplo 4

¿Qué masa de O2 se necesitará para reaccionar con 5,95 g de NH3?

3 2 2 24 ( ) 7 ( ) 4 ( ) 6 ( )NH g O g NO g H O g+ → +

5,95 g ¿g? 19.6 g En este caso también se trata de un cálculo masa a masa.

35,95 g NH31 mol NH

317 g NH

27 mol O

34 mol NH

2

2

32

1

g O

mol O 219,6 g O=

5,95 1 7 32

19,617 4 1

=

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Ejemplo 5

¿Qué masa de O2 se necesitará para reaccione con exactamente 100 g de NH3?

3 2 24 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 6 ( )NH g O g NO g H O g+ → +

100 g ¿g? 235 g Se trata de un cálculo masa a masa.

3100 g NH31 mol NH

317 g NH

25 mol O

34 mol NH

2

2

32

1

g O

mol O 2235 g O=

100 1 5 32

23517 4 1

=

Ejemplo 6

¿Qué masa de O2 se necesitará para quemar 10 mol de acetileno, C2H2?

2 2 2 2 22 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 2 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

10 mol ¿g? 800 g En este caso se trata de un cálculo mol a masa.

2 210 mol C H25 mol O

2 22 mol C H

2

2

32

1

g O

mol O 2800 g O=

10 5 32

8002 1

=

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Ejemplo 7

¿Qué masa de CO2 se producirá para si reaccionan 37,5 g de C2H6?

2 6 2 2 22 ( ) 7 ( ) 4 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

37,5 g ¿g? 110 g

Se trata de un cálculo masa a masa.

2 637,5 g C H2 61 mol C H

2 630 g C H

24 mol CO

2 62 mol C H

2

2

44

1

g CO

mol CO 2110 g CO=

Ejemplo 8

A partir de la ecuación ajustada:

2 2 2 22 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )H S g O g SO g H O g+ → +

a) Los moles de oxígeno necesarios para reaccionar con 0.60 mol de H2S. b) Los moles de SO2 producidos a partir de 0.60 mol de H2S. c) Los gramos necesarios para reaccionar con 0.60 mol de H2S. d) La masa de SO2 producida si se usan 204 g de H2S.

a) Los moles de oxígeno necesarios para reaccionar con 0.60 mol de H2S.

2 2 2 22 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )H S g O g SO g H O g+ → +

0.60 mol ¿mol?

20.60 mol H S 2

2

3

2

mol O

mol H S 20.90mol O=

b) Los moles de SO2 producidos a partir de 0.60 mol de H2S.

2 2 2 22 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )H S g O g SO g H O g+ → +

0.60 mol ¿mol?

20.60 mol H S 2

2

2

2

mol SO

mol H S 20.60mol SO=

c) Los gramos necesarios para reaccionar con 0.60 mol de H2S.

2 2 2 22 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )H S g O g SO g H O g+ → +

0.60 mol ¿g?

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20.60 mol H S23 mol O

22 mol H S

2

2

32 g O

mol O 228.8 g O=

d) La masa de SO2 producida si se usan 204 g de H2S.

2 2 2 22 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )H S g O g SO g H O g+ → +

204 g ¿g?

2204 g H S2mol H S

234 g H S

22 mol SO

22 mol H S

2

2

64 g SO

mol SO 2384 g SO=

Ejemplo 9

El benceno, C6H6, se quema en O2 según la reacción:

6 6 2 2 22 ( ) 15 ( ) 12 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

a) El número de moles de O2 necesarios para quemar 8 moles de C6H6. b) ¿Cuántos gramos de O2 se necesitan en a)? c) ¿Cuántos moles de productos se producen en a)? d) ¿Cuántos gramos de C6H6 hay que quemar para producir 3,30 g de CO2?

a) El número de moles de O2 necesarios para quemar 8 moles de C6H6.

6 6 2 2 22 ( ) 15 ( ) 12 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

8 mol ¿mol?

6 68 mol C H 2

6 6

15

2

mol O

mol C H 260mol O=

b) ¿Cuántos gramos de O2 se necesitan en a)?

6 6 2 2 22 ( ) 15 ( ) 12 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

8 mol ¿g?

260 mol O 2

2

32 g O

mol O 21920 g O=

c) ¿Cuántos moles de productos se producen en a)?

6 6 2 2 22 ( ) 15 ( ) 12 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

¿mol? ¿mol?

6 68 mol C H 2

6 6

12

2

mol CO

mol C H 248 mol CO=

6 68 mol C H 2

6 6

6

2

mol H O

mol C H 224 mol H O=

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d) ¿Cuántos gramos de C6H6 hay que quemar para producir 3,30 g de CO2?

6 6 2 2 22 ( ) 15 ( ) 12 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

¿g? 3.30 g

23.30 g CO2mol CO

244 g CO

6 62 mol C H

212 mol CO

6 6

6 6

78 g C H

mol C H 6 60.975 g C H=

Ejemplo 10

La combustión completa del PH3 está representada por la ecuación. Para 68 g de PH3, determínese:

3 2 3 4( ) 2 ( ) ( )PH g O g H PO s+ →

a) Los moles de O2 necesarios. b) Los gramos de O2 necesarios. c) Los moles de H3PO4 formados. d) Los gramos de H3PO4 formados.

a) Los moles de O2 necesarios.

3 2 3 4( ) 2 ( ) ( )PH g O g H PO s+ →

68 g ¿mol?

368 g PH31 mol PH

334 g PH

2

3

2

1

mol O

mol PH 24mol O=

b) Los gramos de O2 necesarios.

3 2 3 4( ) 2 ( ) ( )PH g O g H PO s+ →

¿g?

24 mol O 2

2

32

1

g O

mol O 2128g O=

c) Los moles de H3PO4 formados.

3 2 3 4( ) 2 ( ) ( )PH g O g H PO s+ →

68 g ¿mol?

368 g PH31 mol PH

334 g PH

3 4

3

1

1

mol H PO

mol PH 3 42mol H PO=

d) Los moles gramos de H3PO4 formados.

3 2 3 4( ) 2 ( ) ( )PH g O g H PO s+ →

68 g ¿g?

3 42 mol H PO 3 4

3 4

98

1

g H PO

mol H PO 3 4196 g H PO=

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Ejemplo 11

El nitrato de plata reacciona con el CaCl2 en la forma que indica la ecuación:

3 2 3 22 ( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( )AgNO aq CaCl aq Ca NO aq Ag Cl s+ → +

a) Calcula el peso de AgNO3 necesario para producir 57.4 g de AgCl. b) El peso de CaCl2 necesario para producir 57.4 g de AgCl. c) El peso de Ca(NO3)2 producido cuando se obtienen 57.4 g de AgCl.

a) Calcula el peso de AgNO3 necesario para producir 57.4 g de AgCl.


¿ g? 57.4 g

57.4 g AgCl1 mol AgCl

143 g AgCl

32

2

mol AgNO

mol AgCl 3

3

170

2

g AgNO

mol AgNO 368.0 g AgNO=

b) El peso de CaCl2 necesario para producir 57.4 g de AgCl.


¿ g? 57.4 g


143 g AgCl

21 mol CaCl

2 mol AgCl

3

2

111g AgNO

mol CaCl 222.2 g CaCl=

c) El peso de Ca(NO3)2 producido cuando se obtienen 57.4 g de AgCl.


¿g? 57.4 g


143 g AgCl

3 21 ( )mol Ca NO

2 mol AgCl

3 2

2

164 ( )g Ca NO

mol CaCl 3 232.8 ( )g Ca NO=

Ejemplo 12

Se tratan 30 g CuS con exceso de HNO3 diluido y se produce la reacción:

3 3 2 23 8 3 ( ) 2 4 3Cu S HNO Cu NO NO H O S+ → + + +

a) ¿Cuántos gramos de Cu(NO3)2 se producen? b) ¿Cuántos gramos de S se producen? c) ¿Qué cantidad de HNO3 se necesita como mínimo?

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a) ¿Cuántos gramos de Cu(NO3)2 se producen?


30 g exc. ¿g?

30 g Cu S1 mol Cu S

95.6 g Cu S

3 23 ( )mol Cu NO

3 mol Cu S

3 2

3 2

187.6 ( )

( )

g Cu NO

mol Cu NO 3 258.9 ( )g Cu NO=

b) ¿Cuántos gramos de S se producen?


30 g ¿g?

30 g Cu S1 mol Cu S

95.6 g Cu S

3 mol S

3 mol Cu S

32 g S

mol S 10.0 g S=

c) ¿Qué cantidad de HNO3 se necesita como mínimo?


30 g ¿g?

30 g Cu S1 mol Cu S

95.6 g Cu S

38 mol HNO

3 mol Cu S

3

3

63g HNO

mol HNO 352.7 g HNO=

Ejemplo 13

El carburo de silicio se forma según la reacción:

3 2SiO C SiC CO+ → +

a) Calcúlese el peso del carbono necesario para producir 25.0 kg de SiC. b) ¿Qué peso de CO se produce?

a) Calcúlese el peso del carbono necesario para producir 25.0 kg de SiC.


¿g? 25 kg

25 kg SiC1000 g SiC

1 kg SiC

1 mol SiC

40 g SiC

3 mol C

1 mol SiC

12 g C

mol C 22500 22.5g C kg C= =

b) ¿Qué peso de CO se produce?


25 kg ¿g?

25 kg SiC1000 g SiC

1 kg SiC

1 mol SiC

40 g SiC

2 mol CO

1 mol SiC

28 g CO

mol CO 35000 35g CO kg CO= =

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CÁLCULO MASA A VOLUMEN

Son cálculos estequiométricos que se hacen en los casos en los que uno de los reaccionantes o de los productos es un gas. Igual que en los cálculos masa-masa, se utiliza la ecuación química ajustada para relacionar el número de moles de una sustancia con el número de moles de otros reaccionantes o productos. Es muy fácil, aplicando la ecuación de los gases ideales, pasar de moles o gramos de un gas a volumen para una presión y temperatura dadas. Otra solución se basaría en que, como 1 mol de cualquier gas ocupa 22.4 litros a TPN, se puede calcular el volumen que ocupa en esas condiciones un número dado de moles de un gas, pasándolo después a las condiciones que se deseen, utilizando las relaciones entre P, V y T.

Ejemplo 14

Determina el volumen de O2 a 27ºC y 1 atm que se necesitará para que reaccione con exactamente 100 g de NH3.

3 2 24 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 6 ( )NH g O g NO g H O g+ → +

100 g ¿L (27ºC, 1 atm)? En este caso se trata de un cálculo masa a volumen.

3100 g NH31 mol NH

317 g NH

2

3

5

4

mol O

mol NH 27.35 mol O=

Para calcular el volumen de oxígeno en las condiciones solicitadas, aplicamos la ecuación de los gases ideales P V = n R T

27.35 mol OnRT

VP

= =

0.082atm

L

mol K300 K

1 atm2181LO=

Ejemplo 15

Se inyectan 100 L de H2S a TPN en una solución acuosa de SbCl3. De produce un precipitado de Sb2S3. Calcúlese el peso en gramos del Sb2S3, si hay un exceso de SbCl3.

3 2 2 32 3 ( ) 6SbCl H S g Sb S HCl+ → +

Exc. 100 L ¿g?


En este caso se trata de un cálculo volumen a masa.

2100 L H S21 mol H S

222.4 L H S

2 31 mol Sb S

23 mol H S

2 3

2 3

340

1

g Sb S

mol Sb S 2 3507 g Sb S=

Ejemplo 16

¿Qué masa de H2O se produce en la reacción de 2,8 x 1024 moléculas de C2H6?

2 6 2 2 22 ( ) 7 ( ) 4 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

2,8 x 1024moléculas ¿g?

Se trata de un cálculo partículas a masa.

24

2 62,8 10 moléculasC H2 61 mol C H

23

2 66,02 10 moléculasC H

26 mol H O

2 62 mol C H

2

2

18

1

g H O

mol H O 2251g H O=


Ejemplo 17

En la disolución de un exceso de Hg en HNO3 se produce un gas, NO. Determínese el volumen de NO producido a TPN si reaccionan 18.9 g de HNO3 con un exceso de Hg.

3 2 3 2 22 8 3 ( ) 2 ( ) 4Hg HNO Hg NO NO g H O+ → + +

Exc. 18.9 g ¿L, TPN?

318.9 g HNO31 mol HNO

363.012 g HNO

2 mol NO

38 mol HNO

22.4

1

L NO

mol NO 1.68L NO=

Ejemplo 18

El cloruro de amonio es un subproducto del proceso Solvay, y del NH4Cl se recupera amoniaco según la siguiente reacción. ¿Qué volumen de NH3 gaseoso a TPN se puede obtener a partir de 42.8 g de NH4Cl?

4 2 2 32 2 ( ) 2 ( )CaO NH Cl CaCl H O l NH g+ → + +

42.8 g ¿L, TPN?

442.8 g NH Cl41 mol NH Cl

453.492 g NH Cl

32 mol NH

42 mol NH Cl

3

3

22.4

1

L NH

mol NH 317.9L NH=


Ejemplo 19

En la producción de NaHCO3 por el método Solvay, se trata CO2 gaseoso con una solución saturada de NaCl y NH3, produciéndose la siguiente reacción:

3 2 2 3 4( ) ( ) ( )NaCl NH g H O l CO g Na HCO NH Cl+ + + → +

a) Calcúlese el volumen de NH3 (g) a TPN necesario para producir 4.00 x 102 g de NaHCO3. b) ¿Qué volumen de CO2 (g), a 20ºC y 1.2 atm, se necesita para producir 8.00 x 102 g de NaHCO3? a) Calcúlese el volumen de NH3 (g) a TPN necesario para producir 4.00 x 102 g de NaHCO3.


¿L, TPN? 4.00 x 102 g

2

34.00 10 g NaHCO31 mol NaHCO

384.006 g NaHCO

31mol NH

31 mol NaHCO

3

3

22.4

1

L NH

mol NH 3106.7L NH=

b) ¿Qué volumen de CO2 (g), a 20ºC y 1.2 atm, se necesita para producir 8.00 x 102 g de NaHCO3?


¿L, 20ºC, 1.2 atm? 8.00 x 102 g

2

38.00 10 g NaHCO31 mol NaHCO

384.006 g NaHCO

31mol NH

31 mol NaHCO

3

3

22.4

1

L NH

mol NH 2213LCO=

El volumen de CO2 (g) a 20ºC y 1.2 atm lo obtenemos:

' ' ' 1; '

' '

PV P V P V T atmV

T T T P= = =

213 293L K

273 K 1.2 atm2190.5LCO=


Ejemplo 20

El gas fosfamina, PH3, se obtiene a partir de P4 por la reacción:

4 2 2 2 3( ) 3 3 ( ) 3P g NaOH H O l Na H PO PH+ + → +

a) ¿Qué volumen de fosfamina a TPN se puede obtener a partir de 93 g de fósforo? b) Determínese el volumen de PH3 a TPN que se puede obtener a partir de 20.0 g de NaOH. c) ¿Qué volumen de PH3 a 37ºC y 0.90 atm se produce si se obtienen 142 g de NaH2PO2? a) ¿Qué volumen de fosfamina a TPN se puede obtener a partir de 93 g de fósforo?


93 g ¿L, TPN?

493 g P41 mol P

4123.9 g P

31mol PH

41 mol P

3

3

22.4

1

L PH

mol PH 316.8L PH=

b) Determínese el volumen de PH3 a TPN que se puede obtener a partir de 20.0 g de NaOH.


20.0 g ¿L, TPN?

20.0 g NaOH1 mol NaOH

40.0 g NaOH

31mol PH

3 mol NaOH

3

3

22.4

1

L PH

mol PH 33.73L PH=


c) ¿Qué volumen de PH3 a 37ºC y 0.90 atm se produce si se obtienen 142 g de NaH2PO2?


142 g ¿L, 37ºC, 0.90 atm?

2 2142 g NaH PO2 21 mol NaH PO

2 287.98 g NaH PO

31mol PH

2 23 mol NaH PO

3

3

22.4

1

L PH

mol PH 312.05L PH=

El volumen de PH3 a 37ºC y 0.90 atm:

' ' ' 1; '

' '

PV P V P V T atmV

T T T P= = =

12.05 310L K

273 K 0.90 atm315.2 L PH=

Ejemplo 21

En uno de los pasos de la producción del metal Cu es muy importante la siguiente reacción. ¿Cuántos litros de SO2 a 327ºC y 74.0 cm de Hg se producen a partir de 5.77 kg de Cu2S?

2 2 22 6 ( ) ( )Cu S Cu O Cu s SO g+ → +

5.77 kg ¿L, 327ºC, 74.0 cmHg?

25.77 kg Cu S21000 g Cu S

21 kg Cu S

21mol Cu S

2159.16 g Cu S

21mol SO 2

2 2

22.4

1 1

L SO

mol Cu S mol SO 2812 L SO=

El volumen de SO2 a 327ºC y 74 cmHg:

' ' ' 1; '

' '

PV P V P V T atmV

T T T P= = =

812 600L K

273 K 74.0 cmHg1 atm

76.0 cmHg

21833L SO=


CÁLCULO VOLUMEN A VOLUMEN

La ley de Gay-Lussac de los volúmenes de combinación dice que “cuando los gases reaccionan o se forman en una reacción, lo hacen de forma que el cociente de sus volúmenes es un número entero pequeño, siempre que los gases estén en las mismas condiciones de presión y temperatura”. Los coeficientes de la ecuación ajustada dan las relaciones que hay entre los volúmenes de las sustancias gaseosas. De esto se deduce que los coeficientes dan el número de moles de los gases que intervienen, y de que 1 mol de cada gas ocupa el mismo volumen a la misma presión y temperatura.

Cuando uno o más gases se encuentran a temperaturas y presiones diferentes hay que utilizar uno de los siguientes procedimientos.

a) Todos los gases se pueden tratar como si la reacción se produjera a la temperatura y la presión de uno de ellos; después se hacen las correcciones de volumen para tener en cuenta las diferencias que hay entre las condiciones de los dos gases en cuestión utilizando las relaciones que ligan P, V y T.

b) Otro método consiste en pasar el volumen de uno de los gases a moles usando la ecuación de los gases ideales. Calcular después el número de moles del segundo gas y, por último, calcular el volumen del segundo gas en las condiciones deseadas.

Ejemplo 22

La combustión del acetileno se produce según la reacción:

2 2 2 2 22 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 2 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

a) ¿Qué volumen de oxígeno se necesitaría para quemar exactamente 500 L de gas acetileno, C2H2? b) ¿Qué volumen de CO2 se obtendría? Todos los gases a la misma presión y temperatura. Siempre que los gases reaccionantes estén en las mismas condiciones de presión y temperatura, la relación de sus volúmenes viene dada por la estequiometría de la reacción.

a) ¿Qué volumen de oxígeno se necesitaría para quemar exactamente 500 L de gas acetileno, C2H2?

2 2 2 2 22 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 2 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

500 L ¿L?

2 2500 LC H 2

2 2

5

2

L O

L C H 21250 L O=

b) ¿Qué volumen de CO2 se obtendría?

2 2 2 2 22 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 2 ( )C H g O g CO g H O g+ → +

500 L ¿L?

2 2500 LC H 2

2 2

4

2

L CO

L C H 21000L CO=


Ejemplo 23

El H2S se quema en O2 según la reacción descrita a continuación. Determínese: a) El volumen de oxígeno a TPN necesario para quemar 20.0 L de H2S. b) El volumen de dióxido de azufre que se obtiene a una presión de 70.0 cm de Hg y a una temperatura de

773 K. a) El volumen de oxígeno a TPN necesario para quemar 20.0 L de H2S.

2 2 2 22 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )H S g O g SO g H O g+ → +

20.0 L ¿L?

220.0 L H S 2

2

3

2

L O

L H S 230.0 L O=

b) El volumen de dióxido de azufre que se obtiene a una presión de 70.0 cm de Hg y a una temperatura de

773 K.

2 2 2 22 ( ) 3 ( ) 2 ( ) 2 ( )H S g O g SO g H O g+ → +

20.0 L ¿L (70.0 cmHg, 773 K)

220.0 L H S 2

2

2

2

L SO

L H S 220.0L SO=

FORMA A El volumen de dióxido de azufre en esas condiciones:

76' ' '; '

' '

cmHgPV P V PVTV

T T TP= = =

20.0 773L K

70 cmHg 273 K261.5L SO=

FORMA B Mediante la ecuación de los gases ideales, calculamos los moles que representan ese volumen:

1;

PV atmPV n RT n

RT= = =

20.0

0.082

L

atm

L

mol K273 K

20.893mol H S=

Los moles de SO2 (g):

20.893mol H S 2

2

2

2

mol SO

mol H S 20.893mol SO=

El volumen de SO2 (g) producido a 70.0 cmHg y 773 K:

0.893

;

moln RT

PV n RT VP

= = =

0.082atm

L

mol K773 K

70.0 cmHg1 atm

76.0 cmHg

261.5L SO=


Ejemplo 24

El compuesto C2H6 reacciona con una cantidad limitada de O2 formando CO y H2O. a) Ajústese la reacción:

2 6 2 2( ) ( ) ( ) ( )C H g O g CO g H O l+ → +

b) ¿Qué volumen de oxígeno reacciona con 4.0 litros de C2H6 a TPN? c) Determínese el volumen de CO medido a TPN que se produce a partir de 4.0 litros de C2H6 a TPN. a) Ajústese la reacción:

2 6 2 22 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O l+ → +

b) ¿Qué volumen de oxígeno reacciona con 4.0 litros de C2H6 a TPN?

2 6 2 22 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O l+ → +

4.0 L ¿ L ?

2 64.0 L C H 2

2 6

5

2

L O

L C H 210 L O=

c) Determínese el volumen de CO medido a TPN que se produce a partir de 4.0 litros de C2H6 a TPN.

2 6 2 22 ( ) 5 ( ) 4 ( ) 6 ( )C H g O g CO g H O l+ → +

4.0 L ¿ L ?

2 64.0 L C H2 6

4

2

L CO

L C H 8L CO=

Ejemplo 25

El P4 (g) reacciona con el Cl2 (g) formando PCl3 (g). a) Ajústese la reacción:

4 2 3( ) ( ) ( )P g Cl g PCl g+ →

b) Calcúlese el volumen de Cl2 necesario para reaccionar con 28 litros de P4 (g) a una temperatura dada. c) ¿Qué volumen de PCl3 se produce a partir de 28 litros de P4 si la temperatura absoluta del PCl3 es el doble

que la de los reactivos y la presión es constante?

a) Ajústese la reacción:

4 2 3( ) 6 ( ) 4 ( )P g Cl g PCl g+ →

b) Calcúlese el volumen de Cl2 necesario para reaccionar con 28 litros de P4 (g) a una temperatura dada.

4 2 3( ) 6 ( ) 4 ( )P g Cl g PCl g+ →

28 L ¿ L ?

428L P 2

4

6

1

L Cl

L P 2168L Cl=

c) ¿Qué volumen de PCl3 se produce a partir de 28 litros de P4 si la temperatura absoluta del PCl3 es el doble que la de los reactivos y la presión es constante?

4 2 3( ) 6 ( ) 4 ( )P g Cl g PCl g+ →

28 L ¿ L, T’ = 2T, P = cte?

El volumen de PCl3 a 2T y P = cte

' ' '; '

' '

PV P V P V T PV

T T P T= = =

2V T

P T32 112 224L L PCl= =


Ejemplo 26

El SiCl4 reacciona con H2O a temperaturas elevadas según la ecuación:

4 2 2( ) 2 ( ) ( ) 4 ( )SiCl g H O g SiO s HCl g+ → +

Si reaccionan 62 litros de SiCl4 a 300.0 ºC y 0.500 atm con H2O: a) ¿Qué volumen de H2O en esas condiciones se consumirá? b) ¿Qué volumen de HCl se producirá? c) ¿Cuál es el volumen de esa cantidad de gas HCl a TPN? a) ¿Qué volumen de H2O en esas condiciones se consumirá?

4 2 2( ) 2 ( ) ( ) 4 ( )SiCl g H O g SiO s HCl g+ → + 62 L (300 ºC, 0.500 atm) ¿ L ?

462 L SiCl 2

4

2

1

L H O

L SiCl 2124L H O=

b) ¿Qué volumen de HCl se producirá?

4 2 2( ) 2 ( ) ( ) 4 ( )SiCl g H O g SiO s HCl g+ → + 62 L (300 ºC, 0.500 atm) ¿ L ?

462 L SiCl4

4

1

L HCl

L SiCl 248L HCl=

c) ¿Cuál es el volumen de esa cantidad de gas HCl a TPN?

El volumen de HCl (g) a TPN será:

: 273 , 1 , ¿ ?

: 573 , 0.500 , 248

' ' ' ' 0.500;

' '

TPN K atm V

Estado K atm L

PV P V P V T atmV

T T PT= = =

248 273L K

1 atm 573 K59L HCl=


BIBLIOGRAFÍA

THE CRASH CHEMISTRY ACADEMY ▪ Video: Stoichiometry Tutorial Step by Step Video + Review Problems Explained. mp4

https://www.youtube.com/watch?v=XnfATaoubzA&t=636s

▪ Problemas de química general y análisis cualitativo. C. J. Nyman, G. B. King. Editorial AC.

https://www.youtube.com/watch?v=XnfATaoubzA&t=636s

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