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Ejercicios de estequiometría 6 y 9 - Contenido educativo

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Subido el 6 de diciembre de 2023 por Segismundo P.

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Bueno, 10 de nuevo. Vamos a corregir los ejercicios 6 y 9 que os dije el otro día que intentaseis hacer para el lunes 11. 00:00:00

La reacción es muy sencilla, es la reacción de síntesis del amoníaco que ya ha salido en más ocasiones. 00:00:11

Entonces tendríamos el dinitrógeno que reacciona con el dihidrógeno, todos ellos en estado gas, para formar amoníaco. 00:00:18

El ajuste de esta reacción es muy sencillo, ponemos aquí un 2 para igualar el número de nitrógenos y entonces como necesito 6 hidrógenos pondremos un 3 aquí. 00:00:32

Me dice que reaccionan 10 gramos de nitrógeno, aquí debajo de los nitrógenos ponemos 10 gramos. 00:00:43

Y tenemos que calcular el volumen de amoníaco obtenido en condiciones normales si el rendimiento del proceso es del 40%. 00:00:50

Vamos a hacer una cosa, vamos a calcular primero el volumen que obtenemos con el rendimiento del 100% y luego calculamos el 40% puesto que el rendimiento recordad que siempre es lo que afectaba a los productos. 00:01:02

Entonces tendremos que ver el 40% del volumen teórico que obtendremos. 00:01:17

¿Qué procedimiento vamos a seguir? 00:01:21

Esto ya es un ejercicio típico de masa-volumen, pasaríamos de masa de dihidrógeno al número de moles de dihidrógeno, del número de moles de dihidrógeno pasamos al número de moles de amoníaco. 00:01:23

Y como está en condiciones normales y sabemos que cada mol son 22,4 litros, pasaríamos a volumen directamente para tener el volumen en litros teórico. 00:01:40

Y de aquí podríamos incluso hacerlo con un factor de conversión más, pasar directamente al volumen real, V real teniendo en cuenta el rendimiento. 00:01:53

Para esta primera parte recordáis que utilizamos la masa molar del dihidrógeno, ahora la calcularemos. 00:02:05

Para esta parte utilizamos las relaciones teclométricas, sabemos que un mol de dihidrógeno produce dos moles de amoníaco. 00:02:13

Y aquí sabemos que un mol de gas en condiciones normales ocupa 22,4 litros. 00:02:27

Pues ahí tenemos un poco todo lo que necesitamos. 00:02:36

Empezamos por calcular la masa molar del dihidrógeno, sabemos que la masa atómica del nitrógeno son 14, como tenemos dos nitrógenos, esto sería 2 por 14, que son 28 gramos por mol. 00:02:40

Vamos a calcular el volumen, vamos a hacerlo todo en una, hasta llegar al volumen real. 00:03:00

Si alguno queréis hacerlo porque os resulte más complicado, simplemente llegar al volumen teórico y luego calcular el 40% también sería totalmente válido. 00:03:09

Partimos del dato que conocemos, que son 10 gramos de dihidrógeno, y para pasar a moles planteamos el primer factor de conversión, gramos de dihidrógeno, moles de dihidrógeno, y tenemos 28 gramos por cada mol. 00:03:20

Y ya se nos van gramos con gramos, y ahora pasamos con la relación estequiométrica de moles de dihidrógeno a moles de amoníaco. 00:03:39

Y la relación que tenemos es que un mol de dihidrógeno produce dos moles de amoníaco, ya se nos van los moles de dihidrógeno con los moles de dihidrógeno. 00:03:54

Siguiente paso, queremos pasar de moles de amoníaco, que está en estado gas, no lo he puesto aquí precisamente, pero esto es gas, todas las especies en esta reacción están en estado gas. 00:04:03

Pues ya sabemos que un mol de amoníaco, como estamos en condiciones normales, ocupa 22,4 litros, y lo único que voy a poner aquí es su índice teórico, porque son los teóricos, no son todavía los reales. 00:04:16

Y luego, para pasar de teóricos a reales, hacemos litros teóricos a litros reales, y sabemos que por cada 100 litros teóricos, como el rendimiento es del 40%, esto significa que por cada 100 litros teóricos se producen 40 litros reales. 00:04:34

Entonces aquí ponemos 40, y ya tendríamos el volumen en litros reales, pues ya lo único que nos queda es operar todo para obtener el resultado. 00:04:59

Vamos allá, aquí sería 10 por 1 por 2 por 22,4 y por 40, pues hacemos 10 por 1, que no lo vamos a poner, puede haber puesto 20 directamente, por 22,4 y por 40. 00:05:13

Y todo esto lo dividimos, abro paréntesis para hacerlo correctamente, por 28 y por 100, no había falta el paréntesis, podría haber puesto directamente 2800, y esto nos da 6,4 litros reales de amoníaco. 00:05:39

Con esto tendríamos hecho el ejercicio 6. 00:06:05

Bien, vamos a por el 9, que habíamos dicho que lo hacíamos hoy también. 00:06:12

Bueno, sigo aquí, y simplemente paso a la siguiente página, y vamos a importar el enunciado del 9, importar imagen, y el 9, aquí lo tenemos, vamos a ponerlo aquí a un ladito. 00:06:20

Dicen que se mezclan 2 litros de cloro gas medios a 97 grados Celsius y 3 atmósferas, con 3,45 gramos de sodio metal, y se dejan reaccionar hasta completar la reacción. 00:06:38

Calcular los gramos de cloro de sodio obtenidos y los gramos de los reactivos no consumidos. 00:06:55

Bueno, aquí ya tenemos un ejercicio que como nos dan las cantidades que tenemos de dos de los reactivos, lo primero que tenemos que mirar es cuál es el reactivo limitante. 00:07:02

Bueno, vamos a empezar por plantear la reacción, tenemos cloro gas, que reacciona con sodio metal, o sea, sólido, para producir cloruro de sodio. 00:07:15

Y cloruro de sodio también va a ser sólido. 00:07:33

Bueno, como tenemos aquí un dicloro, pues aquí tengo que poner 2, y entonces pondré aquí también 2 sodios, ya tendríamos ya ajustado. 00:07:41

Partimos primero del cloro, que nos dicen que tenemos 2 litros a 97 grados Celsius y 3 atmósferas. 00:07:49

Bueno, lo primero que vamos a hacer, como aquí lo que me están dando directamente es que utilice la ecuación de los gases ideales para ver el número de moles de cloro que tenemos. 00:08:01

Y ya de aquí, esto no lo vamos a hacer con factor de conversión, lo vamos a hacer con P por V igual a nRT. 00:08:12

De aquí una vez que tenemos el número de moles de cloro, pues tenemos ya uno de los datos posibles. 00:08:19

Y luego tenemos aquí que de sodio tenemos 3,45 gramos, pues igual aquí de la masa vamos a ver el número de moles de sodio. 00:08:26

Una vez que tenemos el número de moles de sodio, vamos a ver cuál es el reactivo limitante. 00:08:36

Y el número de moles de reactivo limitante, sea este o este, de él ya continuaremos hacia acá para obtener el número de moles de cloruro de sodio. 00:08:41

Y de ahí, pues a ver la masa de cloruro de sodio que obtenemos. 00:08:54

Evidentemente, una vez que sepamos cuál es el limitante, podemos saber cuánto nos ha sobrado del que está en el exceso y podemos contestar al apartado B que me pregunta los gramos de los reactivos no consumidos. 00:09:00

Bien, pues vamos a empezar por calcular el número de moles. 00:09:12

El número de moles de cloro, pues será la presión por el volumen a la que está sometido entre R y T. 00:09:16

Recordad que R nos daría en ese dato directamente siempre. 00:09:26

Pues vamos a sustituir lo que tenemos. Tenemos 3 atmósferas por 2 litros entre 0,082 atmósferas por litro partido por moli kelvin. 00:09:31

Y la temperatura que la tenemos que obtener en kelvin. 00:09:52

La tengo en 97 grados celsius, pues la temperatura en kelvin será 97 más 2, 7, 3. 00:09:56

Esos son 7 y 3, 10. Me llevo una. 9 y 7, 16. Y una 17. Me sigo llevando una. 370. 00:10:05

7, 3, 10. Vamos a repasar que no había metido una pata. Bien. 00:10:15

370 kelvin. Pues esto lo multiplicamos por 370 kelvin. 00:10:18

Y esto nos dará el número de moles de dichloro, que nos vamos a la calculadora para hacerlo. 00:10:25

Tenemos 3 por 2, que son 6 entre 0,082 por 370. 00:10:31

Y esto nos da 0,198 moles de dichloro. 00:10:45

Ya partimos aquí de 0,198. Por otro lado, para el sodio. 00:10:55

Vamos a calcular directamente el número de moles. 00:11:02

Entonces sabemos que el número de moles de sodio será la masa de sodio que tenemos entre su masa molar. 00:11:06

La masa que tenemos son 3,45 gramos. 00:11:14

Y la masa molar del sodio será, si vamos a la tabla periódica, el sodio tenemos 22,99, pues 23, ¿verdad? 00:11:18

Dividimos entre 23 gramos por mol. 00:11:28

3,45 entre 23 me da un total de 0,15 moles de sodio. 00:11:35

Vale, pues, fijaros en una cosa. Necesitamos el doble de moles de sodio que de dichloro. 00:11:56

Y aquí no tenemos el doble porque, de hecho, tenemos menos. 00:12:04

Por tanto, el reactivo limitante va a ser el sodio. 00:12:08

Este va a ser el reactivo limitante. 00:12:14

Por tanto, este es el que utilizaremos para ver cuánto cloro de sodio se forma con la relación estequiométrica. 00:12:18

Y desde aquí veremos luego cuánto ha reaccionado con él para ver cuánto dichloro queda en exceso. 00:12:28

Vamos a hacer primero el primer paso que es ver los gramos de cloro de sodio obtenidos. 00:12:37

A ver, aquí, fíjate, no hace falta que hagamos nada porque si tengo las relaciones estequiométricas de 2 a 2, 00:12:42

por tanto, hacemos masa de cloro de sodio, partimos de los 0,15 moles de sodio, 00:12:48

pero vamos a tener el mismo número de moles de cloro de sodio. 00:12:57

Entonces, como tenemos que 2 moles de cloro de sodio se producen cuando reaccionan 2 moles de sodio, 00:13:01

pues ya tenemos que, bueno, aquí igual esto se va con esto, o sea, directamente, 00:13:10

y ahora multiplicamos por la masa molar del cloro de sodio. 00:13:17

Que es 23 más 35,5, y esto es 58,5 gramos por mol. 00:13:32

Por tanto, tenemos que, si ponemos aquí moles de cloro de sodio, gramos de cloro de sodio, 58,5 por cada mol, 00:13:48

y ya podemos calcular la masa de cloro de sodio que se forma. 00:14:06

Directamente hacemos 0,15 por 58,5, y entre nada, porque es entre 1, 00:14:10

vale, pues esto me da 8,775, o sea, 8,8 gramos de cloro de sodio. 00:14:23

Vale, que la solución da 8,9. 00:14:35

Bueno, básicamente depende de cómo hayamos ido redondeando cada una de las partes. 00:14:37

Vale, y nos pregunta también los gramos de reactivos no consumidos. 00:14:45

Los reactivos no consumidos van a ser el dicloro, pero vamos a ver cuánto, 00:14:48

porque, digamos que, vamos a ver primero la masa de dicloro consumida, 00:14:51

la consumida, y la consumida es la que reacciona con... 00:14:59

No, me interesa mejor ver el número de moles consumidos, y luego ya calculamos la masa, 00:15:10

va a ser más directo, porque fijaros que no me dan la masa, como me han dado simplemente volumen. 00:15:15

Entonces vamos a hacerlo directamente. 00:15:21

Número de moles de dicloro consumidos. 00:15:25

Vale, los consumidos será la proporción estequiométrica que reacciona con los 0,15 moles de sodio. 00:15:31

Vale, por lo tanto pondré moles de sodio abajo, moles de dicloro arriba. 00:15:41

Y tenemos que, por cada mole de dicloro, reacciona con 2 moles de sodio. 00:15:48

Y estos son 7,5 moles, 0,075 moles de dicloro. 00:15:53

Por tanto, no consumidos serán 0,198, que son los que tenemos aquí, 00:16:07

estos son los 0,198 que tenemos, menos 0,075, eso es lo que van a quedar sin consumir. 00:16:24

Bien, pues vamos a 0,198 menos 0,075, me da un total de 0,123 moles de dicloro. 00:16:32

Vale, ¿y a qué masa equivale esto? Pues directamente la masa de dicloro no consumido será la masa molar multiplicada por el número de moles. 00:16:53

La masa molar del dicloro, sabemos que la masa atómica del cloro es 35,5, pues 35 por 2 son 70, y 0,5 por 2 es 1, pues 71 gramos por mol. 00:17:05

Vale, pues 71 gramos por mol, por el número de moles no consumidos, 0,123 moles, esto ya me quedaría en gramos, y realizamos esta operación. 00:17:18

0,123 por 71, y esto es 8,73, 8,7 gramos de dicloro, y con eso tendríamos el segundo apartado que nos piden. 00:17:37

Bueno, con esto, el otro ya lo hicimos hasta el 11, hemos hecho 6 y 9 que se nos habían quedado por ahí en medio, vamos a ver donde tengo yo la hoja de ejercicios. 00:18:00

Vale, vamos a hacer el 12 y 13 para el 12 de diciembre, que los colocaré resueltos, ejercicios 12 y 13. 00:18:15

Bueno, pues con esto terminamos por hoy, que os vaya muy bien el día, nos vemos pronto, un saludo. 00:18:35