2017- 6- 5
Estequi om etr ía y sol uci ones | Quím i ca gener al
Química general Estequiometría y soluciones En las reacciones químicas, no todos los reactivos y productos se encuentran en una misma fase, usualmente participan sólidos, líquidos, gases y otras sustancias en disolución. Como sabemos, los coeficientes estequiométricos (introduccion-4.html) nos indican la proporción de moles con las que participa cada reactivo o se forma cada producto, por ello es importante que sepamos identificar las moles de los reactivos que participan y su relación con las moles de los productos, independientemente del estado de agregación en el que participan. En esta sección encontrarás algunos problemas resueltos que son guiados paso a paso para tu mejor comprensión y luego podrás resolver los propuestos.
Problema 1
Un forma de obtener I 2 sólido es a través de la reacción del bromo, Br2, con solución acuosa de KI, según según la reacción: Br2(l) + KI(ac)
→
KBr(ac) + I2(s)
Si se hacen reaccionar 0,25 moles de Br 2(l) con 150 mL de solución acuosa 1,5 M de KI, determina la masa de KBr que se produce. Solución 1
Cuando trabajamos estequiometría, lo primero que debemos hacer es balancear la ecuación dada: Br2(l) + 2 KI(ac)
→
2 KBr(ac)
+ I2(s)
Luego calcularemos las moles disponibles de cada reactivo:
Ahora Ahora determinaremos quién quién es el reactivo limitante (43-reactivo-limitante-y-reactivo-en-exceso.html) y quién el reactivo en exceso (43-reactivo-limitante-y-reactivo-en-exceso.html) , para ello calculamos la cantidad de cada reactivo, que se necesitaría para que reaccionase todo el otro reactivo disponible:
KI es el reactivo limitante
Br2 es el reactivo en exceso
Conocido el reactivo limitante, procedemos a determinar la cantidad del producto solicitado, haciendo uso de los factores estequiométricos:
Problema 2
El aceite de cinamon, obtenido de las ramas y hojas de árboles de canela que crecen en las zonas tropicales, se utiliza en la producción de perfumes y cosméticos. Su constituyente principal es el aldehído cinámico, C9H 8O, sin embargo una concentración elevada de éste ocasiona severas irritaciones en la piel, por lo que las concentraciones presentes en los perfumes deben ser bajas. Con la finalidad de evitar irritaciones en la piel se buscó un derivado del aldehído cinámico, de fórmula C9H10O, con propiedades similares, pero que no causa irritaciones a la piel. Éste se prepara haciendo reaccionar aldehído cinámico, C9H8O, con hidrógeno gaseoso, H2, según la reacción: http://cor i nto.pucp.edu.pe/qui m i cagener al /conteni do/estequi om etr i a- y- sol uci ones.htm l
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C9H 8O(ac) + H2(g)
→
C9H10O(ac)
Para obtener el derivado, C9H10O, se hacen reaccionar 15 L de solución de aldehído cinámico 3,5 M con 30,7 moles de hidrógeno gaseoso. Determina lo siguient e: 1.
La cantidad en gramos, qué se obtendrán del derivado C 9H10O, considerando un rendimiento del 95 %.
2.
El derivado se utiliza en soluciones acuosas al 3,5 % en peso, ¿cómo prepararías 1 L de esta solución? Indica los pasos y las cantidades requeridas. La densidad de la solución es 1,08 g/mL.
3.
A partir de la solución anterior (al 3,5 % en peso) se quiere preparar 2 L de una solución de 0,1 M del derivado, ¿qué volumen de la solución se requerirá?
Solución 2 1. Primero, verificamos si la ecuación está balanceada:
C9H8O(ac) + H2(g)
→
C9H10O(ac)
Luego determinamos las moles disponibles de cada uno de los reactivos:
En base a la estequiometría y las cantidades disponibles de los reactantes, determinamos que el reactivo limitante es el hidrógeno, H 2. Entonces podemos calcular las moles teóricas del producto que se formarán:
Considerando que el rendimiento es del 95 %, determinamos la masa obtenida del producto derivado:
2. Primero determinamos la masa del soluto, C9H10O, que se requiere para preparar 1 L de solución acuosa
3,5 % en peso:
Conocida la masa del soluto, determinamos la masa del disolvente:
Como la densidad del agua es 1 g/mL, los 702 g de agua equivalen a 702 mL de H2O. Finalmente, para preparar 1 L de la solución al 3,5 % en peso se deben pesar 378 g de C 9H10O y disolverlos en 702 mL de agua.
3. Como sabemos, los problemas no tienen una única vía de solución, por lo que vamos a enfocar el
problema desde dos puntos de vista. Determinamos primero cuántas moles del soluto C9H10O deben estar contenidos en los 2 L de solución 0,1 M y luego qué masa le corrresponde:
Ahora calculamos qué masa de solución contiene la masa requerida, es decir, los 26,8 g del soluto: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/estequiometria-y-soluciones.html
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Finalmente determinamos qué volumen de solución al 3,5 % en peso necesitamos:
Para resolver el problema por otra vía, determinamos la molaridad, M, de la solución al 3,5 % en peso:
Como nsoluto = M x V
⇒
nsoluto al 3,5 % = 0,282 M x V3,5 %
y
nsoluto 0,1 M = 0,1 M x
2L
Luego, como se trata de hacer una dilución (64-dilucion.html) , las moles de C9H10O requeridas de la solución al 3,5 % en peso o 0,282 M, serán las mismas que estarán presentes en la nueva solución 0,1 M, es decir,
nsoluto en solución al 3,5 % = nsoluto en solución 0,1 M De donde determinamos el volumen de solución al 3,5 % en peso que se requiere para preparar la nueva solución 0,1 M:
http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/estequiometria-y-soluciones.html
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