GRADO 10 P3 GUIA 4 ESTEQUIOMETRIA CALCULOS QUIMICOS


CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL
GUÍA DE QUÍMICA INORGÁNICA PARA EL GRADO DÉCIMO

TEMA: ESTEQUIOMETRÍA
OBJETIVOS
1.1.  Interpretar una ecuación en términos de moléculas, moles y gramos.
1.2.  Calcular el número de moles, gramos de cualquier sustancia participante en una reacción, a partir del número de moles o gramos de una sustancia  dada
1.3.  Aplicar las leyes que rigen las ecuaciones químicas para resolver problemas.
1.4.  Aplicar los conceptos de rendimiento y pureza de una reacción o compuesto de la solución de problemas estequiométricos.
1.5.  Identificar el reactivo límite en un cambio químico y calcular el rendimiento teórico y real en una reacción.

  1. INFORMACIÓN
2.1.  Estequiometría: es la parte de la química que se ocupa de calcular las masas de sustancias que se deben utilizar en una reacción química para obtener determinada cantidad de productos.
2.2.  También estudia la proporción de los distintos elementos en un compuesto químico y la composición de mezclas químicas. También estudia la proporción de los distintos elementos en un compuesto químico y la composición de mezclas químicas. También estudia la proporción de los distintos elementos en un compuesto químico y la composición de mezclas químicas.Significado de las ecuaciones químicas: en toda reacción química existen dos términos que son: reactivos y productos. Esta ecuación proporciona una descripción clara, concisa y cualitativa de una reacción. También proporciona una información cuantitativa, que es una relación entre los reactivos y los productos que se obtiene de la ecuación balanceada.
2.3.   Leyes ponderales: son aquellas que determinan el comportamiento químico de la materia en cuanto a pesos de sustancias que intervienen en una reacción ellas son:
2.3.1.         Ley de la conservación de la materia: la cantidad en gramos de reactivos que inician una reacción debe ser igual a la cantidad en gramos de productos que se obtienen. Es por ello que se debe balancear la ecuación.
2.3.2.         Ley de la composición definida: establece que un compuesto dado siempre contiene los mismos elementos en la misma proporción de masa.
2.3.3.         Ley de las proporciones múltiples: establece que cuando dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, las masas de un elemento que se combinan con una masa fija del otro elemento en los diferentes compuestos guardan una relación de números enteros en los diferentes compuestos.
Actividad  1 : mediante dos ejemplos explicar cada una de las anteriores leyes, consulta: mol, molécula, número de Avogadro (realiza ejercicios de conversión).

2.4.  Reactivo límite: es la sustancia que al estar en menor proporción, se agota primero que las demás, suspendiendo la marcha de la reacción (limitando la cantidad de productos).

Regla práctica: para hallar el reactivo límite entre dos compuestos, se compara la proporción estequiométrica con la proporción real, o sea con los datos que suministra el problema.

“Reactivo límite es la sustancia cuya cantidad hay que aumentar si se desea alcanzar la proporción estequiométrica”
También es la “sustancia que contiene el menor número de equivalentes gramo”
Ejemplo:

Si se hacen reaccionar 5g de H2 con 16 g de O2 ¿qué cantidad de H2O en gramos se forma?
2H2   +   O2 __________   2H2O

5 g   H2   x  1 mol de H2  =   2,5 moles de H2
                             2  g H2
     
       16 g de  O2  x  1 mol de O2   =  0,5 moles de O2
                                   32 g O2
Relación estequiométrica:   2 mol H2  . . 2
                                             1 mol O2

Relación real o disponible:     2,5 mol H2  . .  5
                                                0,5 mol O2
La proporción real es mayor que la estequiométrica, por lo tanto habría que disminuirla para igualarla a la estequiométrica; para esto se tendría que aumentar la cantidad de O2, luego este es el reactivo límite. Los cálculos se hacen con base al reactivo límite:
0,5 mol O2  x  2 mol H2O =  1 mol H2O  x  18 g de H2O = 18 g de H2O
                         1 mol O2                                                     1 mol H2O
2.5.  Porcentaje de rendimiento y pureza: La cantidad de producto obtenido en una reacción generalmente es menor a la cantidad calculada estequiométricamente. El menor rendimiento puede deberse a: alguno de los reactivos no alcanza a reaccionar completamente, cantidad de calor insuficiente, reacciones laterales con diferentes productos o algo de los productos reaccionan para formar de nuevo los reactivos.

El porcentaje de rendimiento se define así:
Porcentaje de rendimiento  =  Producción real....   x  100                     %P =   Sustancia pura.....    x  100  
                                                Producción teórica                                              Sustancia impura

Otro factor que influye en el rendimiento de una reacción es la pureza de los reactivos. A mayor pureza en los reactivos, mayor es el rendimiento. Ejemplos:

Si se disponen de 15,31 g de KClO3   del 80% de pureza.
a.  ¿Qué cantidad de O2  puro se obtiene?
b. ¿Qué cantidad de  O2  del 90 % de pureza se obtiene? (sustancia impura)
2 KClO3 ____________  3 O2   +  2 KCl

SP =  15,31 g KClO3   x 80 %  =  12,25 g KClO3   x  1 mol KClO3   = 0,1 mol KClO3  
                                      100                                          122,5 g

0,1 mol KClO3   x    3 O2....................   =   0,15 mol    O2   puro (sustancia pura)
                                2 mol KClO3 

SI =  0,15 mol  de  O2    x  100  =  0,164 mol O2   x  32 g   O2   =   5,248 g  O2  del 90% de pureza.
          90 % de pureza                                               1 mol   O2
3.5.2. En una experiencia se somete a calentamiento 35 g de carbonato de calcio. ¿Cuántos g de óxido de calcio se obtienen si el rendimiento de la reacción fue del 78%?
 CaCO3   CO2 
CaCO3  ­­­­­­­­­­­­­­­­­______________  CaO   +   CO2 
35 g CaCO3   x   56,08  g CaO  =   19,62 g de CaO
                            100 g CaCO3  

P. real :  78% x  19,62 g CaO =  15,30 g de CaO
                          100

1.1.  Peso equivalente gramo: es la cantidad de sustancia que es capaz de producir o combinarse con un mol de cargas negativas o con una mol de cargas positivas. Un equivalente gramo de una sustancia se combina con un equivalente gramo de otra para producir un equivalente gramo de otra.

1 equivalente gramo  =  M (M= peso molecular de la sustancia, E= número de equivalentes gramo de un mol de sustancia)
                               E
El valor de E para los ácidos y las bases es igual al número de H2 y OH remplazados en una reacción. Para las sales es igual al total de cargas positivas debidas al metal.

N° de equivalentes gramo =  moles x E


Ejemplo:  H3PO4   E = 3     Ca(OH)2  E = 2    Ca3(PO4)2  E = 6

ACTIVIDADES
1.2.  Determinar la masa de HCl necesaria para preparar 250 g de CO2
Na2CO3  +  HCl ___________ H2O  +  NaCl  +  CO2

1.3.  Hallar la masa de Ca necesaria para obtener 47 g de óxido de calcio:
Ca   +  O2  ___________   CaO

4.3. Hallar la masa de oxígeno que se puede obtener por la descomposición de 92 g de KClO3
KClO3   ___________  KCl   +  O2

4.4.  El hipoclorito de sodio se descompone por calentamiento para dar cloruro de sodio y clorato de sodio. ¿Cuántos g de hipoclorito de sodio producirían 120 g de cloruro de sodio?
4.5.  En la reacción del hidruro de calcio con agua se produce hidróxido de calcio e hidrógeno. En una experiencia se hacen reaccionar 2,3 g del hidruro del 91% de pureza, con exceso de agua. ¿Cuántos g de hidrógeno se obtienen?.
4.6.  En la producción de ácido sulfúrico se hacen reaccionar el trióxido de azufre con el agua. En una experiencia se combinan 110 g del trióxido de azufre con 27 g de agua. ¿Cuál es la masa y moles de ácido sulfúrico obtenido?
4.7.  Al someter a la combustión fuerte (oxidación) 1,7 moles de propano se forman 4,7 moles de óxido carbónico. Determinar la eficiencia o rendimiento de la reacción.
4.8.  En la descomposición térmica 4,2 g de BaO2 ¿cuántos g de óxido de bario se obtienen si el rendimiento es del 86%?
BaO2  ____________  BaO   +   O2

4.9.  7 g de carbonato de sodio reaccionan con 5 g de ácido nítrico para producir nitrato de sodio, agua y óxido carbónico. ¿ Cuál es el reactivo límite de esta reacción? ¿Cuál es la masa y moles de nitrato de sodio obtenidos?.
4.10.                      Si reaccionan 6,02 x 1022 moléculas de O2 con 0,5 g de Fe y 18 g de H2O, ¿Qué cantidad de Fe(OH)3 se obtiene y qué cantidad de reactivo sobra?.

José Manuel Ruiz Ortega

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