Masa a volumen con pureza 07

 

El carbonato de magnesio al calentarlo se transforma en óxido de magnesio y dióxido de carbono. Hallar el volumen de dióxido medido a 7 ºC y 0,8 atmósferas que se obtendrá a partir de 300 gramos de carbonato del 80% de pureza.

Datos: Mg = 24, C = 12

 

 

Solución:

Datos: T(CO2) = 280 K; P(CO2) = 0,8 atm; m(MgCO3) = 300 g del 80%

Reacción ajustada:

MgCO3 MgO + CO2

Ley de los gases ideales:

P V = n R T

V = n R T/P

Para poder resolver este problema necesitamos saber los moles de CO2 que se obtienen.

Peso molecular de MgCO3:

Pm (MgCO3) = 24 + 12 + 3·16 = 84

300 g de mineral·(80 g de MgCO3/100 g de mineral) = 240 de MgCO3

240 de MgCO3·(mol de MgCO3/84 g de MgCO3) = 2,86 moles de MgCO3

Como, según la reacción, se obtienen el mismo número de moles de CO2 que de MgCO3, los moles de CO2 es 2,86.

 V = 2,86 moles·[(0,082 atm·L/mol·K)·280 K]/0,8 atm = 82,08 L CO2

 

 

 

Masa a volumen con pureza 06

 

Las antiguas luces de los mineros funcionaban quemando gas acetileno, que proporcionaba una luz blanca brillante. El acetileno se producía al reaccionar el agua con carburo de calcio, según la ecuación siguiente:

CaC2 (s) + H2O (l) C2H2 (g) + Ca(OH)2

Calcular:

a)  La cantidad de agua (en gramos) que se necesita para reaccionar con 50 g de carburo cálcico del 80% de pureza.

b)  El volumen de acetileno (en L) medidos a 30 ºC y 740 mm Hg producido en la reacción anterior.

c)  La cantidad de gramos de hidróxido de calcio producido en la reacción anterior.

 

 

Solución:

Reacción ajustada:

CaC2 (s) + 2 H2O (l) C2H2 (g) + Ca(OH)2

a)  Dato: masa mineral CaC2 = 50 g del 80%

Masa de CaC2:

50 g de CaC2·(80 g de CaC2·/100 g de mineral) = 40 g de CaC2

Pesos moleculares:

Pm(CaC2) = 64         Pm(H2O) = 18

Según la reacción:

40 g CaC2·(mol CaC2/64 g CaC2)·(2 moles H2O/mol CaC2)·(18 g H2O/mol H2O) = 22,5 g H2O

b)  Datos: T = 303 K; P = 740 mm Hg

Ley de los gases ideales:

P V = n R T V = n R T/P

40 g CaC2·( mol CaC2/64 g CaC2)·(mol C2H2/mol CaC2) = 0,625 moles C2H2

V = 0,625 mol·[(0,082 atm·L/mol·K)·303 K]/740 mmHg·(atm/760 mm Hg) = 15,95 L C2H2

c)  Pm(Ca(OH)2) = 74

Del apartado anterior sabemos que se han obtenido 0,625 moles de C2H2 y según la reacción se obtienen el mismo número de moles de C2H2 que de Ca(OH)2, es decir, 0,625 moles, luego:

0,625 moles de Ca(OH)2·(74 g de Ca(OH)2/mol Ca(OH)2) = 46,25 g de Ca(OH)2

 

 

 

 

Masa a volumen con pureza 05

 

En la reacción:

Dióxido de manganeso + Ácido clorhídrico = cloruro de manganeso (II) + Cloro + Agua

¿Qué cantidades de dióxido de manganeso del 90% en peso y de ácido clorhídrico del 35% en peso son necesarias para obtener 10 litros de gas cloro medido a 7 ºC y 1 atm?

Datos: Cl = 35,5;  Mn = 55;  O = 16;  H = 1.

 

 

Solución:

Datos: m(MnO2) = 90%; m(HCl) = 35%; V(Cl2) = 10 L; T = 280 K; P = 1 atm

Reacción ajustada:

MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Primero hallaremos los moles de cloro que queremos obtener, para lo cual utilizaremos la ley de los gases ideales.

P V = n R T n = P V/R T

n = 1 atm·10 L/[(0,082 atm·L/mol·K)·280 K] = 0,44 moles de Cl2

Moles de MnO2 que se necesitan:

Como, según la reacción, la proporción estequiométrica de MnO2 y Cl2 es 1:1, se necesitan 0,44 moles de MnO2.

Peso molecular de MnO2:

Pm = 55 + 2·16 = 87

Masa de compuesto de MnO2 que hace falta:

0,44 moles MnO2·(87 g MnO2/mol MnO2)·(100 g de compuesto/90 g MnO2) = 42,5 g de compuesto

Se necesitan 42,5 g de MnO2 del 90%

Moles de HCl que se necesitan:

Como, según la reacción, la proporción estequiométrica de HCl y Cl2 es 4:1, se necesitan 4·0,44 moles de HCl, es decir: 1,76 moles.

Peso molecular de HCl:

Pm = 1 + 35,5 = 36,5

Masa de compuesto de MnO2 que hace falta:

1,76 moles HCl·(36,5 g HCl/mol HCl)·(100 g de compuesto/35 g HCl) = 183,5 g de compuesto

Se necesitan 183,5 g de HCl del 35%

 

 

 

Masa a volumen con pureza 04

 

En la reacción: Potasio + Agua = Hidróxido de potasio + Hidrógeno, calcular los litros de hidrógeno medidos a 7 ºC y 0,8 atm que obtendré a partir de 100 gramos de potasio del 75% de riqueza.

Datos: K = 39; H = 1; O = 16.

 

 

Solución:

Datos: T(H2) = 280 K; P(H2) = 0,8 atm: m(K) = 100 g del 75%

Reacción ajustada:

2 K + 2H2O 2 KOH + H2

Ley de los gases ideales:

P V = n R T

V = n R T/P

Para poder averiguar el volumen de hidrógeno que se obtiene únicamente nos falta saber los moles del mismo que se han obtenido.

Moles de potasio puro que han reaccionado:

100 g de mineral·(75 g de K/100 g de mineral)·(mol K/39 g) = 1,92 moles de K

Moles de hidrógeno obtenido:

1,92 moles de K·(mol H2/2 moles de K) = 0,96 moles de H2

Sustituyendo en la última expresión de la ley de los gases ideales:

V = 0,96 mol·[(0,082 atm·L/mol·K)·280 K]/0,8 atm = 27,6 L de H2

 

 

 

Masa a volumen con pureza 03

 

Al reaccionar el aluminio con el ácido clorhídrico, se forma cloruro de aluminio (AlCl3) e hidrógeno. Calcular el volumen de hidrógeno medido a 7 ºC y 0,8 atm, que se formará a partir de 1 kilo de aluminio del 85% de pureza.

Datos: Al = 27; H = 1.

 

 

Solución:

Datos: T(H2) = 280 K; P(H2) = 0,8 atm; m(minera de Al) = 1000 g del 85% de pureza

Masa de aluminio:

1000 g de mineral·(85 g de Al/100 g de mineral) = 850 g de Al

Reacción ajustada:

Al + 3 HCl AlCl3 + (3/2) H2

2 Al + 6 HCl 2 AlCl3 + 3 H2

Aplicando la ley de los gases ideales:

P V = n R T V = n R T/P

Moles de hidrógeno obtenidos:

850 g Al·(mol Al/27 g Al)·(3 moles H2/2 moles Al) = 47,22 moles H2

V = 47,22 mol·[(0,082 atm·L/mol·K)·280 K]/0,8 atm = 1355,21 L de H2