1. El primer paso en la preparación industrial del ácido nítrico, una importante sustancia química
que se usa en la manufactura de fertilizantes, farmacos y otras sustancias, implica la reacción
entre el amoníaco y el oxígeno gaseoso para formar óxido nítrico (NO) y agua. Los métodos más
usados de fabricación de ácido alcanzan una concentración promedio del 63% m/m. Este último
es conocido como HNO3 concentrado y tiene una densidad de 1,4 g/mL. 35 mL de HNO3
concentrado se diluyen hasta completar 100 mL de una solución acuosa. Se hacen reaccionar 4,95
g de H3PO3 (91% de pureza) con 10 mL de solución de HNO3 diluida, según:
4H3PO3 + 2HNO3 → 4H3PO4 + N2O(g) + H2O
Calcular:
a) la masa que quedó sin reaccionar del reactivo que está en exceso considerando un rendimiento
del 100%.
M(H3PO3) = (3×1+31+3×16) g/mol = 82 g/mol
4, 95 g
Moles de H3PO3 en 4,95 g (91% de pureza): n(H3PO3) = 0, 91 × = 0,055 mol [1]
82 g / mol
[5%]
M(HNO3) = (1+14+3×16) g/mol = 63 g/mol
⎛ 35 mL ⎞ ⎛ 1, 4 g ⎞ ⎛ 63 g ⎞ ⎛ 1mol ⎞
Moles de HNO3: n(HNO3) = 10 mL × ⎜ ⎟×⎜ ⎟×⎜ ⎟×⎜ ⎟ = 0,049 mol [2]
⎝ 100 mL ⎠ ⎝ 1mL ⎠ ⎝ 100 g ⎠ ⎝ 63 g ⎠
⎛V ⎞
Moles de HNO3: n(HNO3) = Vdil × ⎜ conc ⎟ × ρ × % m m × M ( HNO3 )
⎜ Vsol dil ⎟
⎝ ⎠
[25%]
( ) = 2 ⇒ n H PO = 2 × n HNO [3]
( 3 3) ( 3)
n H 3 PO3
n ( HNO3 )
De la ecuación química:
de [1] y [2], se tiene 2×0,049 mol = 0,098 mol > 0,055 mol ⇒ H3PO3 REACTIVO LÍMITE.
[15%]
n ( HNO3 )
Luego, de [3] se tiene que sólo reaccionan moles de HNO3, quedando sin reaccionar
2
0,0245 moles de HNO3, entonces g de HNO3 sin reaccionar = 0,0245 mol×63 g/mol = 1,54 g
[5%]
b) la masa de H3PO4 obtenida, suponiendo que el rendimiento es del 80%.
M(H3PO4) = (3×1+31+4×16) g/mol = 98 g/mol
( ) ( ) ( ) ( ) (
De la ecuación química: n H 3 PO4 = n H 3 PO3 ⇒ g H 3 PO4 = n H 3 PO3 × M H 3 PO4 ; para )
[5%]

2. ( )
un rendimiento del 80%: g H 3 PO4 = 0,8×0,055 mol×98 g/mol = 4,31 g
[10%]
c) el número de átomos de nitrógeno contenidos en el N2O gaseoso obtenido si el rendimiento es
del 80%
M(N2O) = (2×14+16) g/mol = 44 g/mol
( ) ( )
N ( moléculas N 2O )
Por la ecuación química sabemos: n N 2O = 1 n H 3 PO3 =
4 ;
NA
[15%]
tomando en cuenta que el rendimiento es 80%,
( )
N(átomos N) = 2 × N ( moléculas N 2O ) = 5 n H 3 PO3 N A ⇒ N(átomos N) = 0,4×0,055×6,02×1023
2
[15%]
N(átomos N) = 1,32×1022
[5%]