Activa JavaScript para disfrutar de los vídeos de la Mediateca.
B2Q U05.2.4 Caracterización con concentraciones (Ejercicio 2) - Contenido educativo
Ajuste de pantallaEl ajuste de pantalla se aprecia al ver el vídeo en pantalla completa. Elige la presentación que más te guste:
Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES
00:00:15
arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases
00:00:22
de la unidad 5 dedicada al estudio del equilibrio químico. En la videoclase de hoy discutiremos el
00:00:27
ejercicio propuesto 2. En esta videoclase, enmarcada dentro de la caracterización del equilibrio en
00:00:38
términos de concentraciones, vamos a echarle un vistazo al ejercicio propuesto número 2. En él
00:00:51
nos dicen que tenemos una mezcla formada por dos moles de nitrógeno y seis moles de hidrógeno que
00:00:58
se calienta hasta 700 grados en un reactor con un volumen de 100 litros. Estableciéndose el
00:01:04
equilibrio que vemos aquí, un mol de nitrógeno gaseoso reacciona con tres moles de hidrógeno
00:01:10
gaseoso para formar dos moles de amoníaco gaseoso. En estas condiciones, a 700 grados
00:01:16
centígrados, nos dicen que se forma 48,28 gramos de amoníaco en el reactor y lo primero
00:01:23
que se nos pide es que calculemos la masa en gramos de nitrógeno e hidrógeno en el
00:01:29
equilibrio. Puesto que vamos a tener que relacionar cantidad de sustancia en moles con masa en
00:01:34
gramos, lo primero que vamos a hacer es determinar la masa molar de todos los compostos
00:01:41
involucrados. Aquí tenemos la masa molar del nitrógeno, 28 gramos partido por mol,
00:01:46
la masa molar del hidrógeno, 2 gramos partido por mol y la masa molar del
00:01:51
amoníaco, 17 gramos partido por mol. A partir de los datos de las masas
00:01:54
atómicas, condiciones normales se nos daría en el ejercicio y que nosotros en
00:01:59
este momento hemos consultado en una tabla periódica sin más.
00:02:05
Lo primero que vamos a hacer es calcular a qué cantidad en moles equivale esta
00:02:08
masa en gramos de amoníaco que se nos dice que se ha formado en el reactor una vez que
00:02:15
se ha alcanzado el equilibrio. Para lo cual lo único que vamos a hacer es dividir la
00:02:19
masa entre la masa molar y así obtenemos que en el equilibrio en el reactor se han
00:02:22
formado 2,84 moles de amoníaco. Estos 2,84 moles de amoníaco que se han formado al alcanzarse
00:02:27
el equilibrio se pueden relacionar con la cantidad tanto de nitrógeno como de hidrógeno
00:02:37
que ha tenido que reaccionar para que se produzca dicha cantidad.
00:02:42
No olvidemos que aquí tenemos la ecuación química ajustada con los coeficientes estequiométricos 1, 3 y 2
00:02:45
que son relacionales y lo que están estableciendo es que cada dos moles de amoníaco que se han formado
00:02:51
provienen de un mol de nitrógeno y tres moles de hidrógeno que han reaccionado.
00:02:58
Puesto que nosotros sabemos que se han formado 2,84 moles de amoníaco, no dos,
00:03:04
podemos calcular con los coeficientes estequiométricos 1, 3 y 2
00:03:09
las cantidades de nitrógeno e hidrógeno que han debido reaccionar
00:03:13
para formar esta cantidad de amoníaco.
00:03:17
Para eso lo único que hacemos es utilizar fracciones de equivalencia
00:03:20
aunque podemos utilizar cualquier otra cosa, podemos utilizar una regla de 3, etc.
00:03:22
Y lo que hacemos es calcular la cantidad de nitrógeno que ha tenido que reaccionar
00:03:27
para producir estos 2,84 amoles de amoníaco.
00:03:32
Bueno, pues lo único que tenemos que hacer es considerar que cada dos moles de amoníaco producidos se han debido a la reacción de un mol de nitrógeno y resulta que entonces de nitrógeno para producir 2,84 moles de amoníaco han tenido que reaccionar 1,42 moles.
00:03:35
y asimismo para el caso del hidrógeno lo que tenemos que hacer es considerar que para cada
00:03:51
dos moles de amoníaco que se formen han tenido que reaccionar tres moles de hidrógeno y
00:03:56
consecuentemente obtenemos que para formar 2,84 moles de amoníaco han debido reaccionar 4,26
00:04:01
moles de hidrógeno. Fijaos que estas cantidades 1,42 moles y 4,26 moles de nitrógeno e hidrógeno
00:04:08
respectivamente, son las cantidades que han tenido que reaccionar. Nosotros tenemos disponibles,
00:04:15
conforme a lo que nos han dicho en el enunciado, 2 moles de nitrógeno y 6 moles de hidrógeno.
00:04:21
De los 2 moles hemos gastado 1,42 moles de nitrógeno, de los 6 moles de hidrógeno hemos
00:04:28
gastado 4,26 moles. Así pues, sabiendo lo que había al inicio y viendo qué es lo que ha tenido
00:04:33
que reaccionar para que se produzca la cantidad de amoníaco que se nos dice en el enunciado,
00:04:41
lo único que tenemos que hacer es restar. Si restamos la cantidad inicial menos la cantidad
00:04:47
que ha reaccionado, lo que obtendremos son las cantidades en el equilibrio. Así pues,
00:04:52
en el siguiente paso lo que vamos a hacer es calcular cantidades de nitrógeno e hidrógeno
00:04:57
en el equilibrio, restando cantidades iniciales menos cantidades que reaccionan. Resulta que
00:05:02
podemos calcular que en el equilibrio va a quedar 0,58 moles de nitrógeno y 1,74 moles de hidrógeno
00:05:08
sin reaccionar. Así pues, con esto ya conocemos la composición en cantidad de sustancia del reactor
00:05:17
una vez que hemos alcanzado el equilibrio. Con la masa en gramos calculamos que en el equilibrio
00:05:26
habrá 2,84 moles de amoníaco y acabamos de calcular que lo que queda después de haber reaccionado en
00:05:32
el equilibrio son 0,58 moles de nitrógeno y 1,74 moles de hidrógeno. En el enunciado se nos pide
00:05:40
que calculemos la masa de los reactivos que ha quedado sin reaccionar, la que ha quedado en el
00:05:48
equilibrio y entonces lo único que tendremos que hacer es a partir de estas cantidades calcular
00:05:53
las masas, sin más que multiplicar las cantidades por las correspondientes masas molares. Y
00:05:58
entonces comprobamos que de nitrógeno va a quedar sin reaccionar 16,24 gramos y de
00:06:03
hidrógeno va a quedar sin reaccionar 3,48 gramos. Fijaos que esta es una situación
00:06:11
en la cual, a partir de los datos correspondientes al inicio y un dato de qué es lo que ha ocurrido
00:06:17
al final, hemos sido capaces de calcular lo que ha ocurrido, lo que reacciona, las cantidades que
00:06:23
han reaccionado y en ningún momento hemos necesitado utilizar la ley de acción de masas. Así que hasta
00:06:29
este momento, salvo por el propio concepto de equilibrio, no se trata más que de un ejercicio
00:06:35
de estequiometría que, insisto, salvo por el propio concepto de equilibrio, podría haber sido un
00:06:40
ejercicio de primero de bachillerato. ¿En qué se nota que este ejercicio es realmente de química
00:06:45
de segundo de bachillerato? Pues en este segundo apartado, donde se nos pide la constante de
00:06:51
equilibrio Kc. Este es el momento en el cual tendremos que hacer uso de la aleación de
00:06:56
masas. Y es que conforme a la aleación de masas, en el equilibrio, el cociente de reacción
00:07:00
que viene dado por las concentraciones de todos los productos multiplicadas elevado
00:07:05
a sus coeficientes estequiométricos, en este caso tenemos únicamente el amoníaco elevado
00:07:11
al cuadrado, dividido entre las concentraciones de todos los reactivos multiplicadas elevados a
00:07:15
sus coeficientes estequiométricos, en este caso 1 y 3. Bien, pues de acuerdo con la ley de acción
00:07:21
de masas en el equilibrio, este constante de reacción coincide con la constante del equilibrio.
00:07:26
El número que obtenemos aquí coincide con la constante de equilibrio. Podemos calcular estas
00:07:32
concentraciones puesto que conocemos las cantidades de sustancia y conocemos el volumen del reactor.
00:07:37
Nos decían anteriormente que el reactor tenía un volumen de 100 litros.
00:07:42
En cuanto a la cantidad de amoníaco, la hemos calculado a partir de la masa.
00:07:46
Y la cantidad de nitrógeno e hidrógeno que teníamos en el equilibrio,
00:07:51
la hemos calculado mediante la diferencia entre lo que teníamos inicialmente y lo que había reaccionado.
00:07:55
Aquí tenemos el resultado.
00:07:59
Así pues no tenemos más que sustituir.
00:08:01
Todas las concentraciones deben expresarse en unidades de molaridad.
00:08:03
Así pues todas ellas se van a calcular dividiendo cantidad entre volumen.
00:08:08
Y tenemos que poner cantidad de amoníaco entre el volumen al cuadrado.
00:08:12
En el denominador, cantidad de nitrógeno entre el volumen por cantidad de hidrógeno entre el volumen al cubo.
00:08:16
No tenemos más que sustituir todos los valores numéricos que son conocidos.
00:08:22
Casi todos los hemos calculado en el apartado anterior.
00:08:26
Y obtenemos como valor numérico 2,64 por 10 a la 4 para la constante del equilibrio.
00:08:29
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios.
00:08:36
Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web.
00:08:46
No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual.
00:08:50
Un saludo y hasta pronto.
00:08:56
- Idioma/s:
- Autor/es:
- Raúl Corraliza Nieto
- Subido por:
- Raúl C.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
- Visualizaciones:
- 97
- Fecha:
- 12 de agosto de 2021 - 18:52
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
- Duración:
- 09′ 24″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1024x576 píxeles
- Tamaño:
- 15.24 MBytes
