Calculos quimicos

Cálculos nas

reaccións

químicas

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.


moles a masa.

DATO

RESULTADO


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 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O



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=


Relaciona o dato HCl coa incógnita Cl2.


masa a moles.

Esta relación pódese usar

só cando o V do gas está

medido en c.n.

DATO


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?.


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



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)=


Relaciona o dato CaCO3

coa incógnita HCl.


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.


Zn + HCl ZnCl2 + H2


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) .


4,5 g Zn·65,3 g Zn

1 mol Zn


masa a moles.

·1 mol Zn

2 mol HCl


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?.


HgO Hg + O2


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,


Zn + HCl ZnCl2 + H2


cada substancia


% 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 %


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?.


Pb(NO3)2 + Kl Pbl2 + KNO3


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


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


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 .

Calculos quimicos

Documents

Transcript of Calculos quimicos