De ambas reacciones: Como el H2 y el Cl2 reaccionan con el mismo volumen de N2 entonces ellos reaccionaran entre sí, en la misma relación de volúmenes:
CTA III (QUIMICA) TEMA: LEYES VOLUMETRICAS
V H2
=
3
V Cl2
=
1
3
1
PROF. ELMER SEGURA CHAVEZ
LEYES VOLUMETRICAS VOLUMETRICAS Ley de Gay Lussac Lussac
Por lo tanto: H2 (g) 1 mol
Son aplicables a sustancias (gaseosas) (gaseosas) a las mismas condiciones condiciones de presión y temperatura. En las reacciones gaseosas; los coeficientes molares, nos indican también los coeficientes volumétricos.
Existe una relación constante y definida entre los volúmenes de los gases que reaccionan y producidas, cualquier exceso deje de combinarse. Ejemplo:
+
O2(g) 1 mol 1V
→
2H2O 2 mol 2V
Se tiene la reacción de fase gaseosa:
→
2HCl 2 mol
Es la relación que existe entre la disminución del volumen, respecto a la la suma de volúmenes reaccionantes. También se puede definir como la disminución en volumen de los reactantes en relación al producto. C = Vr – Vp Vr Donde: = Suma de los volúmenes de los reaccionantes. Vp = Suma de los volúmenes resultantes. resultantes. Ejemplo:
N2(g) Relación molar Relación volumen litros cm3 Condiciones Normales
Cl2(g) 1 mol
4. CONTRACCION VOLUMETRICA (C):
1. LEY DE LOS VOLUMENES CONSTANTES Y VOLUMENES DEFINIDOS:
2H2 (g) 2 mol 2V
+
+
1 mol 1V 1 litro 1 cm3 22,4 litros
3H2(g)
→
3 mol 3V 3 litros 3 cm3 67,2 litros
2NH3 2 mol 2V 2 litros 2 cm3 44,8 litros
3H2 (g) 3V
+
N2(g) 1V
→
2NH3 (g) 2V
Tenemos: Vr = 3+1 = 4 Vp = 2 C =
Vr – Vp = 4 – 2 = 2 = 1 Vr 4 4 2
La contracción es de ½ es decir de 0,5 o 50%; significa que la reducción del volumen del producto con respecto a los reactantes son del 50%
Recordar: A Condiciones Normales (C.N.) 1 mol ocupa 22,4 litros
2. Ley de AVOGADRO Volúmenes iguales de gases distintos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas. Número o constante de Avogadro ( N ) : Es el número de moléculas de cualquier gas contenidas en 22,4
En el conteo de los volúmenes de los Recordar: reactantes y del producto, solo se deben tomar en cuenta las especies en estado gaseoso, omitiéndose omitiéndose los sólidos y líquidos.
o
L a 0 C y a 1 atmósfera de presión.
EFICIENCIA O RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN (ŋ):
N = 6,023 · 10 23
ŋ = Wreal x 100
3. LEY DE LOS VOLUMENES PROPORCIONALES PROPORCIONALES: Los volúmenes de dos o mas gases que reaccionan con un mismo volumen de un tercero, son los mismos con que reaccionaran entre sí. Ejemplo:
3H2 (g) 2V 3Cl2 (g) 3V
+
+
N2(g) 1V N2(g) 1V
→
→
2NH3 2V 2NCl3 2V
W teórico
o
ŋ = Vreal x 100
V teórico
Los pesos y volúmenes reales: Se obtienen experimentalmente en el laboratorio, es dato del problema. Los pesos y volúmenes teoricos: Se obtienen por estequiometria . ES IMPORTANTE RECORDAR LA ECUACION DE LOS GASES IDEALES: En CONDICIONESNORMALES ( 1 atm y 273 oK), un mol de un gas ideal ocupa un volumen de 22,4 litros, así resulta que: R (constante (constante de los los gases) = 0,082 atm. atm. litro/ oK. mol = 62,4 mmHg. Litro/oK. mol Por lo tanto para 1 mol se puede escribir: P. V = R. T Y para un numero de “n” moles la ecuación ecuación será: P.V = n. R. T
APLICO LEYES VOLUMETRICAS 1.
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Se hace reaccionar 3 litros de hidrogeno molecular con suficiente oxigeno. Determinar el volumen de Agua que se producirá. La reacción es: H 2 + O2 → H2O a. 1,5 litros b. 2 litros c. 3 litros d. 4 litros e. 4,5 litros 5 litros de Nitrógeno molecular reacciona con hidrogeno para producir gas de amoniaco (NH3). Determinar el volumen en litros de amoniaco producido. La reacción es: N 2 + H2 → NH3 a. 1000 cm3 b. 100 cm3 c. 10 cm3 d. 10000 cm3 e. 5000 cm3 En la siguiente reacción: H 2(g) + Cl2(g) → HCl(g); 7 moles de hidrogeno molecular reacciona con Oxigeno para producir HCl (g). Determinar el volumen de HCl producido si se encuentra en condiciones normales. a. 246,8 litros b. 313,6 litros c. 245,8 litros d. 233 litros e. N.A. 128 g de Fe reacciona con HCl para producir hidrogeno molecular. Calcular el volumen de H 2 que se obtiene si están en condiciones normales (C.N). Reacción: Fe + HCl → Fe Cl2 + H2 a. 22,4 litros b. 44,8 litros c. 43,09 litros d. 48,78 litros e. 54,2 litros Determinar el volumen de amoniaco(NH 3) en condiciones normales, que se obtiene cuando reaccionan 200g de N 2 con suficiente hidrogeno molecular. La reacción es: N2 + H2 → NH3 a. 120 l b. 180 l c. 248 l d. 320 l. e. 380 l Determinar el volumen de hidrogeno en C.N., que se obtiene cuando reacciona 100 g. de aluminio con suficiente acido clorhídrico. La reacción es: Al + HCl → Al Cl3 + H2 a. 100 l b. 110 l c. 124,4 l d. 130 l e. N.A. Determinar la contracción volumétrica en las siguientes reacciones químicas: a. H2 + O2 → H2O(g) b. H2(g) + Cl2(g) → HCl(g) c. Fe(s) + H2O(g) → Fe3O4(s) + H2(g) d. CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O (l) Completa la siguiente tabla:
Compuesto
moles
H2 NH3 O2 C3H8 N2 CO2
20
masa(gramos)
Volumen(l) a C.N.
moléculas
34 3x1023 264 200 10
Se quieren preparar 3 kg de amoníaco a partir de la reacción: N2 + 3H2 → 2 NH3 Calcular: a) Volumen de nitrógeno medido en CNPT necesarios. b) Masa de hidrógeno necesaria a. 1976,5 litros; 529,2 g H 2 b. 1834,6 litros; 2336 g de H 2 d. 1896,43 litros: 296,4 g H 2 e. 9820 litros; 2234g de H 2
c. 2980 l; 455 g de H 2
10. Se hacen reaccionar 5,5 litros de oxígeno medidos en CNPT con cantidad suficiente de nitrógeno, Reacción: N2(g) + O2(g) → N2O5 (g) calcular: a) Los moles de nitrógeno que reaccionan. b) Volumen de nitrógeno necesario. 11. El ácido bromhídrico y el ácido sulfúrico reaccionan según la ecuación: H2SO4 + 2HBr → SO2 + Br2 + 2H2O Si reaccionan 3 moles de H 2SO4, calcular: a) Masa de HBr necesaria. b) Número de moles de Br 2 formados, sabiendo que la reacción tiene un rendimiento del 90 %. c) Volumen de SO 2 que se desprende simultáneamente (medidos en CNPT).
