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4º E.S.O.
FÍSICA Y QUÍMICA
R. Artacho
Dpto. de Física
y Química
5. REACCIONES QUÍMICAS
5. REACCIONES QUÍMICAS
2
Índice
CONTENIDOS
1. La reacción química: cómo se produce  2. La energía en las reacciones químicas  3. La velocidad
de las reacciones químicas  4. La cantidad de sustancia. El mol  5. Cálculos en las reacciones
químicas
CRITERIOS DE EVALUACIÓN ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE
1. Comprender el mecanismo de una reacción
química y deducir la ley de conservación de la
masa a partir del concepto de la reorganización
atómica que tiene lugar.
1.1. Interpreta reacciones químicas sencillas
utilizando la teoría de colisiones y deduce la ley de
conservación de la masa.
2. Razonar cómo se altera la velocidad de una
reacción al modificar alguno de los factores que
influyen sobre la misma, utilizando el modelo
cinético-molecular y la teoría de colisiones para
justificar esta predicción.
2.1. Predice el efecto que sobre la velocidad de
reacción tienen: la concentración de los reactivos,
la temperatura, el grado de división de los
reactivos sólidos y los catalizadores.
2.2. Analiza el efecto de los distintos factores que
afectan a la velocidad de una reacción química ya
sea a través de experiencias de laboratorio o
mediante aplicaciones virtuales interactivas en las
que la manipulación de las distintas variables
permita extraer conclusiones.
3. Reconocer los grupos funcionales presentes en
moléculas de especial interés.
3.1. Determina el carácter endotérmico o
exotérmico de una reacción química analizando el
signo del calor de reacción asociado.
5. REACCIONES QUÍMICAS
3
Índice
CRITERIOS DE EVALUACIÓN ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE
4. Interpretar ecuaciones termoquímicas y
distinguir entre reacciones endotérmicas y
exotérmicas.
4.1. Realiza cálculos que relacionen la cantidad de
sustancia, la masa atómica o molecular y la
constante del número de Avogadro.
5. Realizar cálculos estequiométricos con
reactivos puros suponiendo un rendimiento
completo de la reacción, partiendo del ajuste de la
ecuación química correspondiente.
5.1. Interpreta los coeficientes de una ecuación
química en términos de partículas, moles y, en el
caso de reacciones entre gases, en términos de
volúmenes.
5.2. Resuelve problemas, realizando cálculos
estequiométricos, con reactivos puros y
suponiendo un rendimiento completo de la
reacción, tanto si los reactivos están en estado
sólido como en disolución.
5. REACCIONES QUÍMICAS
4
1. La reacción química: cómo se produce
Reactivos Productos
5. REACCIONES QUÍMICAS
5
1. La reacción química: cómo se produce
1.1. La teoría de las colisiones
2𝐴𝐵 → 𝐴2 + 𝐵2
𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠
5. REACCIONES QUÍMICAS
6
1. La reacción química: cómo se produce
ACTIVIDADES
1. El gas hidrógeno reacciona con el gas cloro para dar cloruro de
hidrógeno. Observa la siguiente representación para las distintas
sustancias:
a) Explica el proceso representado en este esquema en términos de la
teoría de las colisiones.
b) Representa ahora qué le ocurre a cada una de las partículas.
2. El esquema siguiente representa la reacción en la que el has
hidrógeno reacciona con el gas nitrógeno para dar amoníaco:
a) Explícalo en términos de la teoría de colisiones.
b) Razona que ocurrirá si solo hubiese una molécula de nitrógeno y dos
de hidrógeno.
c) ¿Y si solo hubiese una molécula de N2 y una de H2?
𝐻2 𝐶𝑙2 𝐻𝐶𝑙
𝑁2 𝐻2 𝑁𝐻3
5. REACCIONES QUÍMICAS
7
1. La reacción química: cómo se produce
Lo que cambia y lo que se conserva en las reacciones
 En una reacción química los átomos que formaban parte de los reactivos se
recolocan para dar lugar a los productos.
 Las moléculas de los reactivos deben estar en una determinada proporción.
En una reacción química
Se conserva Cambia
 El número de átomos de cada
elemento.
 La masa
 La fórmula química de las sustancias.
 El número de moléculas (en la
mayoría de los casos).
 En 1772 Antoine-Laurent Lavoisier estableció la ley de conservación de
la masa:
En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se
transforma. La masa total de los reactivos coincide con la masa de los
productos.
5. REACCIONES QUÍMICAS
8
1. La reacción química: cómo se produce
ACTIVIDADES
3. Se comprueba que 28 g de gas nitrógeno reaccionan exactamente
con 6 g de gas hidrógeno para dar amoníaco.
a) ¿Cuántos gramos de amoníaco se han formado?
b) Si se introducen 28 g de gas nitrógeno y 28 g de gas hidrógeno, ¿qué
cantidad de amoníaco se forma?
c) Si se introducen 6 g de gas nitrógeno y 6 g de gas hidrógeno, ¿qué
cantidad de gas amoníaco se forma?
5. REACCIONES QUÍMICAS
9
2. La energía en las reacciones químicas
 Prácticamente todas la reacciones químicas suelen ir acompañadas de una
absorción o desprendimiento de energía (casi siempre en forma de calor).
 Se debe al balance energético entre la energía requerida para romper
enlaces y la liberación en la formación de los nuevos.
2.1. ¿A qué se debe la energía absorbida o liberada en una reacción química?
E
sentido de la reacción
reactivos
productos
complejo activado
1
2
E
sentido de la reacción
reactivos
productos
complejo activado
1
2
exotérmica endotérmica
1
2
Energía de activación
Liberación global de energía
1
2
Energía de activación
Absorción global de energía
5. REACCIONES QUÍMICAS
10
2. La energía en las reacciones químicas
Liberación global de energía
ACTIVIDADES
4. Elabora un gráfico que represente la variación de energía en los
siguientes procesos:
a) Descomposición del HCl en Cl2 y H2.
b) Formación de H2O a partir del H2 y del O2.
5. Razona porqué estos procesos son exotérmicos:
a) Combustión de la madera.
b) Asado de carne.
5. REACCIONES QUÍMICAS
11
3. La velocidad de las reacciones químicas
Se denomina velocidad de una reacción química a la rapidez con que los
reactivos se transforman en productos.
La temperatura La concentración
Al incrementarse la temperatura, aumenta
la energía cinética media y el número de
moléculas que alcanza la energía de
activación.
Según la TCM, el número de choques
entre las moléculas reactivas es
proporcional a la concentración de cada
uno de los reactivos, al aumentar dicha
concentración, aumentará la velocidad de
reacción.
Factores que influyen en la velocidad de reacción:
Ea
Número
de
moléculas
Energía
cinética
T2>T1
T1 T2
5. REACCIONES QUÍMICAS
12
3. La velocidad de las reacciones químicas
La superficie de contacto Los catalizadores
En las reacciones heterogéneas los
reactivos están en fases diferentes, y dado
que la reacción sólo tiene lugar en la
superficie de contacto, la velocidad de
reacción depende directamente del
tamaño de esta área. Por ese motivo los
reactivos sólidos se suelen triturar.
Los catalizadores son sustancias que
modifican notablemente la velocidad de las
reacciones sin que ellos experimenten
variación química alguna y sin que
aumente la cantidad del producto formado.
Su acción se llama catálisis.
Factores que influyen en la velocidad de reacción:
5. REACCIONES QUÍMICAS
13
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
4.1. Mol de átomos y número de Avogadro
 La masa de un átomo es la suma de las masas de las partículas que lo
forman: protones, neutrones y electrones.
 A escala atómica se utiliza una unidad de masa, u, que coincide,
aproximadamente, con la masa de un protón o un neutrón.
 Como la masa de un electrón es muy pequeña, se puede considerar que la
masa de un átomo, en unidades atómicas, coincide con la suma del
número de protones y neutrones.
 En el laboratorio se manejan unidades del orden del gramo.
Un mol de átomos es la cantidad de un elemento equivalente a la que
indica su masa atómica en u, pero expresada en gramos. El mol es la
unidad del SI de la magnitud cantidad de sustancia.
En 1811 Amadeo Avogadro estableció la siguiente hipótesis:
En un mol de cualquier sustancia hay el mismo número de partículas:
6,022·1023
Se llama número de Avogadro (Na).
5. REACCIONES QUÍMICAS
14
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
4.2. Mol de una sustancia
Un mol de una sustancia es la cantidad que resulta a partir de los moles de
los elementos que la forman en las cantidades que indica su fórmula química.
Ejemplo: 1 mol de agua (H2O) contiene 2 moles de H y 1 mol de O.
Llamamos masa molar (M) a la masa de un mol de una sustancia.
Ejemplo: M (H2O) = 2·M (H) + M (O) = 2·1 + 16 = 18 g
Si la sustancia forma moléculas, en 1 mol de la sustancia hay 6,022·1023 (Na)
moléculas.
 En escala molécula, los subíndices de la fórmula de un compuesto indican
los átomos de cada elemento que forman una molécula.
 En escala mol, los subíndices de la fórmula de un compuesto indican los
moles de átomos de cada elemento que forman 1 mol de compuesto.
5. REACCIONES QUÍMICAS
15
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
Ejemplos resueltos
1. a) Un átomo de aluminio tiene una masa de 27 u. ¿Cuántos gramos
son 3 mol de aluminio? b) Si tenemos un bloque de 100 g de aluminio
¿cuántos moles de aluminio tenemos?
a) Si 1 átomo de Al = 27 u, 1 mol de Al = 27 g, por tanto:
b)
3 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑙 ·
27 𝑔 𝐴𝑙
1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑙
= 𝟖𝟏 𝒈 𝒅𝒆 𝑨𝒍
100 𝑔 𝐴𝑙 ·
1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑙
27 𝑔 𝐴𝑙
= 𝟑, 𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑨𝒍
5. REACCIONES QUÍMICAS
16
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
Ejemplos resueltos
2. Tenemos 30 g de amoniaco, NH3. ¿Cuántos moles de NH3 tenemos?
¿Cuántas moléculas de NH3? Datos: M (N) = 14 u; M (H) = 1 u.
𝑀 𝑁𝐻3 = 14 + 3 · 1 = 17 𝑔/𝑚𝑜𝑙
30 𝑔 𝑁𝐻3 ·
1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3
17 𝑔 𝑁𝐻3
= 𝟏, 𝟕𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝑯𝟑
1,76 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 ·
6,022 · 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑁𝐻3
1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3
= 𝟏, 𝟎𝟔 · 𝟏𝟎𝟐𝟒 𝒎𝒐𝒍é𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝑵𝑯𝟑
5. REACCIONES QUÍMICAS
17
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
Ejemplos resueltos
3. Tenemos 30 g de amoniaco, NH3. ¿Cuántos moles de H tenemos?
¿Cuántos átomos de H? ¿Cuántos gramos de H? Datos: M (N) = 14 u; M
(H) = 1 u.
𝑀 𝑁𝐻3 = 14 + 3 · 1 = 17 𝑔/𝑚𝑜𝑙
30 𝑔 𝑁𝐻3 ·
1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3
17 𝑔 𝑁𝐻3
= 𝟏, 𝟕𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝑯𝟑
1,76 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 ·
3 𝑚𝑜𝑙 𝐻
1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3
= 𝟓, 𝟐𝟖 𝒎𝒐𝒍 𝑯
5,28 𝑚𝑜𝑙 𝐻 ·
6,022 · 1023
á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝐻
1 𝑚𝑜𝑙 𝐻
= 𝟑, 𝟏𝟖 · 𝟏𝟎𝟐𝟑
á𝒕𝒐𝒎𝒐𝒔 𝑯
30 𝑔 𝑁𝐻3 ·
3 · 1 𝑔 𝐻
17 𝑔 𝑁𝐻3
= 𝟓, 𝟐𝟗 𝒈 𝑯
5. REACCIONES QUÍMICAS
18
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
Ejemplos resueltos
4. Cuántos gramos de NH3 necesitamos para tener 5 g de H? Datos: M
(N) = 14 u; M (H) = 1 u.
𝑀 𝑁𝐻3 = 14 + 3 · 1 = 17 𝑔/𝑚𝑜𝑙
5 𝑔 𝐻 ·
17 𝑔 𝑁𝐻3
3 · 1 𝑔 𝐻
= 𝟐𝟖, 𝟑𝟑 𝒈 𝑵𝑯𝟑
5. REACCIONES QUÍMICAS
19
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
ACTIVIDADES
6. Responde a las siguientes cuestiones:
a) ¿Cuántos átomos tendremos en un bloque de 100 g de aluminio?
b) Si tenemos 5·1022 átomos de aluminio, ¿cuántos gramos de alumnio
hay?
Datos: M (Al) = 22 u.
7. Contesta:
a) ¿Cuántos átomos tendremos en un bloque de 100 g de plomo?
b) Si tenemos 5·1022 átomos de plomo, ¿cuántos gramos de plomo hay?
Datos: M (Pb) = 207,2 u.
8. Tenemos 66 g de CO2.
a) ¿Cuántos moles de CO2 hay?
b) ¿Cuántos moles de O hay?
c) ¿Cuántos átomos de C hay?
d) ¿Cuántos gramos de O hay?
e) ¿Cuántos gramos de CO2 necesitamos para tener 3 g de C?
Datos: M (C) = 12 u; M (O) = 16 u.
5. REACCIONES QUÍMICAS
20
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
4.3. Concentración molar de las disoluciones. Molaridad
 Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
 A la que está en mayor proporción se le llama disolvente, y a la que está
en menor proporción se le llama soluto (puede haber varios).
Disolvente Soluto Disolución Ejemplo
Gas Gas Gas
Aire
Disolvente: N2 Solutos: O2, CO2, Ar
Líquido Líquido Líquido
Vino
Disolvente: agua Soluto: alcohol
Líquido Sólido Líquido
Agua de mar
Disolvente: agua Solutos: NaCl, KCl
Sólido Sólido Sólido
Bronce
Cobre: > 80 % Estaño: < 20 %
5. REACCIONES QUÍMICAS
21
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
4.3. Concentración molar de las disoluciones. Molaridad
 La concentración de una disolución indica la proporción en la que se
encuentra el soluto en la mezcla.
 La molaridad (M) de una disolución indica los moles de soluto por litro de
disolución:
Se expresa en mol/L, abreviado: M. Se pronuncia “molar”.
𝑀 =
𝑛 (𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜)
𝑉 (𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛)
5. REACCIONES QUÍMICAS
22
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
Ejemplo resuelto
a) ¿Cuál es la molaridad de una disolución que se prepara disolviendo 5
g de CaCl2 en agua hasta un volumen de 100 mL?
b) ¿Qué cantidad de soluto hay en 15 mL de disolución?
Datos: M (Ca) = 40,08 u; M (Cl2) = 35,45 u.
a) 𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑙2 = 40,08 + 2 · 35,45 = 111 𝑔/𝑚𝑜𝑙
5 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑙2 ·
1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2
111 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑙2
= 0,045 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2
𝑀 =
𝑛
𝑉
=
0,045 𝑚𝑜𝑙
0,1 𝐿
= 0,45
𝑚𝑜𝑙
𝐿
= 𝟎, 𝟒𝟓 𝑴
b)
𝑀 =
𝑛
𝑉
→ 𝑛 = 𝑀 · 𝑉 = 0,45
𝑚𝑜𝑙
𝐿
· 0,015 𝐿 = 𝟔, 𝟕𝟓 · 𝟏𝟎−𝟑
𝒎𝒐𝒍
5. REACCIONES QUÍMICAS
23
4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol
ACTIVIDADES
9. Queremos preparar 250 mL de una disolución acuosa de cloruro de
calcio 1,5 M. Calcula qué cantidad de soluto se necesita.
Datos: M (Ca) = 40,08 u; M (Cl) = 35,45 u.
10. Calcula el volumen de disolución de ácido clorhídrico 1,25 M que
debemos usar para tener 0,5 mol de ácido.
5. REACCIONES QUÍMICAS
24
5. Cálculos en las reacciones químicas
5.1. La ecuación química
 La ecuación química es la representación simbólica de una reacción.
2 𝐻𝐶𝑙 𝑎𝑞 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 𝑎𝑞 → 𝐶𝑎𝐶𝑙2 𝑎𝑞 + 2 𝐻2𝑂 (𝑙)
reactivos para dar productos
coeficientes estequiométricos
estado en que se encuentran
 Reactivos: sustancias que reaccionan. Se escriben a la izquierda.
 Productos: Sustancias que se obtienen. Se escriben a la derecha.
 Flecha: Se lee “para dar”.
 Coeficientes estequiométricos: Números que indican la proporción
en que se combinan los moles de las sustancias. Si es 1 no se escribe.
 Estado líquido: sólido (s), líquido (l), gas (g) o en disolución (aq).
5. REACCIONES QUÍMICAS
25
5. Cálculos en las reacciones químicas
5.2. Ajuste de la ecuación química
 Ajustar una reacción química es encontrar los coeficientes de cada una de
las sustancias en la reacción.
 Debemos tener en cuenta la ley de conservación de la masa.
 La teoría de las colisiones explica que en una reacción química los átomos
se recolocan. Por ellos debe aparecer el mismo número de átomos de
cada elemento en los reactivos que en los productos.
5. REACCIONES QUÍMICAS
26
5. Cálculos en las reacciones químicas
Ejemplo resuelto
Pasos a seguir… Ejemplo…
1. Se escribe la ecuación química
2. Se empieza ajustando los elementos
que solo están en un compuesto, por
ejemplo el Cl.
3. De forma similar, se ajusta el Ca.
4. Ahora ajustamos el O.
5. Por último, ajustamos el H.
6. Comprobamos que con estos
coeficientes, todos los elementos
están ajustados.
Escribe la ecuación química de la reacción entre el ácido clorhídrico y el
hidróxido de calcio para dar cloruro de calcio y agua.
𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂
2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂
2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂
2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂
2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂
2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂
5. REACCIONES QUÍMICAS
27
5. Cálculos en las reacciones químicas
ACTIVIDADES
11. Escribe la ecuación química ajustada de las siguientes reacciones:
a) Nitrógeno + Hidrógeno para dar amoniaco.
b) Hierro + oxígeno para dar óxido de hierro (III).
c) Carbono + oxígeno para dar monóxido de carbono.
5. REACCIONES QUÍMICAS
28
5. Cálculos en las reacciones químicas
5.3. Cálculos estequiométricos
Ejemplos resueltos
1. El hierro se oxida en contacto con el oxígeno dando óxido de hierro (III).
Si se oxidan 5 g de limaduras de hierro, ¿cuántos gramos de óxido de
hierro (III) se forman?
Datos: M (Fe) = 55,85 u; M (O) = 16,00 u.
Escribimos la reacción ajustada y debajo escribimos los datos que se aportan:
4 𝐹𝑒 + 3 𝑂2 → 2 𝐹𝑒2𝑂3
4 mol 3 mol 2 mol
Realizamos los cálculos:
5 𝑔 𝐹𝑒 ·
1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
55,85 𝑔 𝐹𝑒
·
2 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3
4 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
= 0,045 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3
𝑀 𝐹𝑒2𝑂3 = 2 · 55,85 + 3 · 16 = 159,7 g/mol
0,045 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3 ·
159,7 𝑔 𝐹𝑒2𝑂3
1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3
= 𝟕, 𝟏𝟗 𝒈 𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑
5. REACCIONES QUÍMICAS
29
5. Cálculos en las reacciones químicas
5.3. Cálculos estequiométricos
Ejemplos resueltos
2. En una ocasión se han obtenido 15 L de gas amoniaco a partir de
nitrógeno y de hidrógeno. Calcula cuántos litros de gas nitrógeno y de gas
hidrógeno se han debido combinar si todos los gases están en las mismas
condiciones de presión y temperatura.
𝑁2 + 3 𝐻2 → 2 𝑁𝐻3
1 mol 3 mol 2 mol
Como todos los gases están a la misma presión y temperatura, la proporción
en volumen es la misma que la proporción en mol.
15 𝐿 𝑁𝐻3 ·
1 𝐿 𝑁2
2 𝐿 𝑁𝐻3
= 𝟕, 𝟓 𝑳 𝑵𝟐
15 𝐿 𝑁𝐻3 ·
3 𝐿 𝐻2
2 𝐿 𝑁𝐻3
= 𝟐𝟐, 𝟓 𝑳 𝑯𝟐
5. REACCIONES QUÍMICAS
30
5. Cálculos en las reacciones químicas
5.3. Cálculos estequiométricos
Ejemplos resueltos
3. El ácido clorhídrico reacciona con el hidróxido de calcio para dar
cloruro de calcio y agua. En un recipiente tenemos 50 mL de disolución de
hidróxido de calcio 0,5 M. Calcular:
a) La cantidad de cloruro de calcio, en gramos, que se puede obtener.
b) El volumen de una disolución de ácido clorhídrico 0,25 M que se
necesita para reaccionar con el hidróxido de calcio.
Datos: M (Ca) = 40,1 u; M (Cl) = 35,5 u.
2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 → 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂
2 mol 1 mol 1 mol 2 mol
𝑀 =
𝑛
𝑉
→ 𝑛 = 𝑀 · 𝑉 = 0,5
𝑚𝑜𝑙
𝐿
· 50 · 10−3 𝐿 = 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2·
1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2
1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
= 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2
5. REACCIONES QUÍMICAS
31
5. Cálculos en las reacciones químicas
0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2·
2 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙
1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
= 0,05 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙
a)
0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2 ·
111,1 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑙2
1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2
= 𝟐, 𝟕𝟖 𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒍𝟐
𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑙2 = 40,1 + 2 · 35,5 = 111,1 g/mol
b)
𝑀 =
𝑛
𝑉
→ 𝑉 =
𝑛
𝑀
=
0,05 𝑚𝑜𝑙
0,25 𝑚𝑜𝑙/𝐿
= 0,2 𝐿 = 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝑳
5. REACCIONES QUÍMICAS
32
5. Cálculos en las reacciones químicas
ACTIVIDADES
12. El metano (CH4) es el principal componente del gas natural. Cuando
se quema con oxígeno, forma dióxido de carbono y agua.
a) Escribe y ajusta la reacción.
b) Calcula la masa del dióxido de carbono que se obtiene cuando se
quema 1 kg de metano.
c) Calcula la masa de oxígeno que hace falta para quemar 1 kg de
metano.
Datos: M (C) = 12 u; M (H) = 1 u; M (O) = 16 u.
13. El carbono puede arder en presencia de gas oxígeno dando CO.
Calcula cuántos litros de oxígeno había en un recipiente si, al
quemar carbón, se obtuvieron 30 L de CO (igual presión y
temperatura en el proceso).
14.El cinc reacciona con el ácido clorhídrico dando cloruro de cinc y
gas hidrógeno:
a) ¿Cuántos moles de gas hidrógeno se desprenden con 5 kg de cinc?
b) ¿Qué volumen de disolución de HCl 5 M se consumen?
Datos: M (Zn) = 63,38 u; M (H) = 1 u; M (Cl) = 35,5 u

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reacciones quimicas y calculos del mol y masas

  • 1. 4º E.S.O. FÍSICA Y QUÍMICA R. Artacho Dpto. de Física y Química 5. REACCIONES QUÍMICAS
  • 2. 5. REACCIONES QUÍMICAS 2 Índice CONTENIDOS 1. La reacción química: cómo se produce  2. La energía en las reacciones químicas  3. La velocidad de las reacciones químicas  4. La cantidad de sustancia. El mol  5. Cálculos en las reacciones químicas CRITERIOS DE EVALUACIÓN ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE 1. Comprender el mecanismo de una reacción química y deducir la ley de conservación de la masa a partir del concepto de la reorganización atómica que tiene lugar. 1.1. Interpreta reacciones químicas sencillas utilizando la teoría de colisiones y deduce la ley de conservación de la masa. 2. Razonar cómo se altera la velocidad de una reacción al modificar alguno de los factores que influyen sobre la misma, utilizando el modelo cinético-molecular y la teoría de colisiones para justificar esta predicción. 2.1. Predice el efecto que sobre la velocidad de reacción tienen: la concentración de los reactivos, la temperatura, el grado de división de los reactivos sólidos y los catalizadores. 2.2. Analiza el efecto de los distintos factores que afectan a la velocidad de una reacción química ya sea a través de experiencias de laboratorio o mediante aplicaciones virtuales interactivas en las que la manipulación de las distintas variables permita extraer conclusiones. 3. Reconocer los grupos funcionales presentes en moléculas de especial interés. 3.1. Determina el carácter endotérmico o exotérmico de una reacción química analizando el signo del calor de reacción asociado.
  • 3. 5. REACCIONES QUÍMICAS 3 Índice CRITERIOS DE EVALUACIÓN ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE 4. Interpretar ecuaciones termoquímicas y distinguir entre reacciones endotérmicas y exotérmicas. 4.1. Realiza cálculos que relacionen la cantidad de sustancia, la masa atómica o molecular y la constante del número de Avogadro. 5. Realizar cálculos estequiométricos con reactivos puros suponiendo un rendimiento completo de la reacción, partiendo del ajuste de la ecuación química correspondiente. 5.1. Interpreta los coeficientes de una ecuación química en términos de partículas, moles y, en el caso de reacciones entre gases, en términos de volúmenes. 5.2. Resuelve problemas, realizando cálculos estequiométricos, con reactivos puros y suponiendo un rendimiento completo de la reacción, tanto si los reactivos están en estado sólido como en disolución.
  • 4. 5. REACCIONES QUÍMICAS 4 1. La reacción química: cómo se produce Reactivos Productos
  • 5. 5. REACCIONES QUÍMICAS 5 1. La reacción química: cómo se produce 1.1. La teoría de las colisiones 2𝐴𝐵 → 𝐴2 + 𝐵2 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠
  • 6. 5. REACCIONES QUÍMICAS 6 1. La reacción química: cómo se produce ACTIVIDADES 1. El gas hidrógeno reacciona con el gas cloro para dar cloruro de hidrógeno. Observa la siguiente representación para las distintas sustancias: a) Explica el proceso representado en este esquema en términos de la teoría de las colisiones. b) Representa ahora qué le ocurre a cada una de las partículas. 2. El esquema siguiente representa la reacción en la que el has hidrógeno reacciona con el gas nitrógeno para dar amoníaco: a) Explícalo en términos de la teoría de colisiones. b) Razona que ocurrirá si solo hubiese una molécula de nitrógeno y dos de hidrógeno. c) ¿Y si solo hubiese una molécula de N2 y una de H2? 𝐻2 𝐶𝑙2 𝐻𝐶𝑙 𝑁2 𝐻2 𝑁𝐻3
  • 7. 5. REACCIONES QUÍMICAS 7 1. La reacción química: cómo se produce Lo que cambia y lo que se conserva en las reacciones  En una reacción química los átomos que formaban parte de los reactivos se recolocan para dar lugar a los productos.  Las moléculas de los reactivos deben estar en una determinada proporción. En una reacción química Se conserva Cambia  El número de átomos de cada elemento.  La masa  La fórmula química de las sustancias.  El número de moléculas (en la mayoría de los casos).  En 1772 Antoine-Laurent Lavoisier estableció la ley de conservación de la masa: En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. La masa total de los reactivos coincide con la masa de los productos.
  • 8. 5. REACCIONES QUÍMICAS 8 1. La reacción química: cómo se produce ACTIVIDADES 3. Se comprueba que 28 g de gas nitrógeno reaccionan exactamente con 6 g de gas hidrógeno para dar amoníaco. a) ¿Cuántos gramos de amoníaco se han formado? b) Si se introducen 28 g de gas nitrógeno y 28 g de gas hidrógeno, ¿qué cantidad de amoníaco se forma? c) Si se introducen 6 g de gas nitrógeno y 6 g de gas hidrógeno, ¿qué cantidad de gas amoníaco se forma?
  • 9. 5. REACCIONES QUÍMICAS 9 2. La energía en las reacciones químicas  Prácticamente todas la reacciones químicas suelen ir acompañadas de una absorción o desprendimiento de energía (casi siempre en forma de calor).  Se debe al balance energético entre la energía requerida para romper enlaces y la liberación en la formación de los nuevos. 2.1. ¿A qué se debe la energía absorbida o liberada en una reacción química? E sentido de la reacción reactivos productos complejo activado 1 2 E sentido de la reacción reactivos productos complejo activado 1 2 exotérmica endotérmica 1 2 Energía de activación Liberación global de energía 1 2 Energía de activación Absorción global de energía
  • 10. 5. REACCIONES QUÍMICAS 10 2. La energía en las reacciones químicas Liberación global de energía ACTIVIDADES 4. Elabora un gráfico que represente la variación de energía en los siguientes procesos: a) Descomposición del HCl en Cl2 y H2. b) Formación de H2O a partir del H2 y del O2. 5. Razona porqué estos procesos son exotérmicos: a) Combustión de la madera. b) Asado de carne.
  • 11. 5. REACCIONES QUÍMICAS 11 3. La velocidad de las reacciones químicas Se denomina velocidad de una reacción química a la rapidez con que los reactivos se transforman en productos. La temperatura La concentración Al incrementarse la temperatura, aumenta la energía cinética media y el número de moléculas que alcanza la energía de activación. Según la TCM, el número de choques entre las moléculas reactivas es proporcional a la concentración de cada uno de los reactivos, al aumentar dicha concentración, aumentará la velocidad de reacción. Factores que influyen en la velocidad de reacción: Ea Número de moléculas Energía cinética T2>T1 T1 T2
  • 12. 5. REACCIONES QUÍMICAS 12 3. La velocidad de las reacciones químicas La superficie de contacto Los catalizadores En las reacciones heterogéneas los reactivos están en fases diferentes, y dado que la reacción sólo tiene lugar en la superficie de contacto, la velocidad de reacción depende directamente del tamaño de esta área. Por ese motivo los reactivos sólidos se suelen triturar. Los catalizadores son sustancias que modifican notablemente la velocidad de las reacciones sin que ellos experimenten variación química alguna y sin que aumente la cantidad del producto formado. Su acción se llama catálisis. Factores que influyen en la velocidad de reacción:
  • 13. 5. REACCIONES QUÍMICAS 13 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol 4.1. Mol de átomos y número de Avogadro  La masa de un átomo es la suma de las masas de las partículas que lo forman: protones, neutrones y electrones.  A escala atómica se utiliza una unidad de masa, u, que coincide, aproximadamente, con la masa de un protón o un neutrón.  Como la masa de un electrón es muy pequeña, se puede considerar que la masa de un átomo, en unidades atómicas, coincide con la suma del número de protones y neutrones.  En el laboratorio se manejan unidades del orden del gramo. Un mol de átomos es la cantidad de un elemento equivalente a la que indica su masa atómica en u, pero expresada en gramos. El mol es la unidad del SI de la magnitud cantidad de sustancia. En 1811 Amadeo Avogadro estableció la siguiente hipótesis: En un mol de cualquier sustancia hay el mismo número de partículas: 6,022·1023 Se llama número de Avogadro (Na).
  • 14. 5. REACCIONES QUÍMICAS 14 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol 4.2. Mol de una sustancia Un mol de una sustancia es la cantidad que resulta a partir de los moles de los elementos que la forman en las cantidades que indica su fórmula química. Ejemplo: 1 mol de agua (H2O) contiene 2 moles de H y 1 mol de O. Llamamos masa molar (M) a la masa de un mol de una sustancia. Ejemplo: M (H2O) = 2·M (H) + M (O) = 2·1 + 16 = 18 g Si la sustancia forma moléculas, en 1 mol de la sustancia hay 6,022·1023 (Na) moléculas.  En escala molécula, los subíndices de la fórmula de un compuesto indican los átomos de cada elemento que forman una molécula.  En escala mol, los subíndices de la fórmula de un compuesto indican los moles de átomos de cada elemento que forman 1 mol de compuesto.
  • 15. 5. REACCIONES QUÍMICAS 15 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol Ejemplos resueltos 1. a) Un átomo de aluminio tiene una masa de 27 u. ¿Cuántos gramos son 3 mol de aluminio? b) Si tenemos un bloque de 100 g de aluminio ¿cuántos moles de aluminio tenemos? a) Si 1 átomo de Al = 27 u, 1 mol de Al = 27 g, por tanto: b) 3 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑙 · 27 𝑔 𝐴𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑙 = 𝟖𝟏 𝒈 𝒅𝒆 𝑨𝒍 100 𝑔 𝐴𝑙 · 1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑙 27 𝑔 𝐴𝑙 = 𝟑, 𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑨𝒍
  • 16. 5. REACCIONES QUÍMICAS 16 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol Ejemplos resueltos 2. Tenemos 30 g de amoniaco, NH3. ¿Cuántos moles de NH3 tenemos? ¿Cuántas moléculas de NH3? Datos: M (N) = 14 u; M (H) = 1 u. 𝑀 𝑁𝐻3 = 14 + 3 · 1 = 17 𝑔/𝑚𝑜𝑙 30 𝑔 𝑁𝐻3 · 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 17 𝑔 𝑁𝐻3 = 𝟏, 𝟕𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝑯𝟑 1,76 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 · 6,022 · 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑁𝐻3 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 = 𝟏, 𝟎𝟔 · 𝟏𝟎𝟐𝟒 𝒎𝒐𝒍é𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝑵𝑯𝟑
  • 17. 5. REACCIONES QUÍMICAS 17 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol Ejemplos resueltos 3. Tenemos 30 g de amoniaco, NH3. ¿Cuántos moles de H tenemos? ¿Cuántos átomos de H? ¿Cuántos gramos de H? Datos: M (N) = 14 u; M (H) = 1 u. 𝑀 𝑁𝐻3 = 14 + 3 · 1 = 17 𝑔/𝑚𝑜𝑙 30 𝑔 𝑁𝐻3 · 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 17 𝑔 𝑁𝐻3 = 𝟏, 𝟕𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝑯𝟑 1,76 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 · 3 𝑚𝑜𝑙 𝐻 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝐻3 = 𝟓, 𝟐𝟖 𝒎𝒐𝒍 𝑯 5,28 𝑚𝑜𝑙 𝐻 · 6,022 · 1023 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝐻 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻 = 𝟑, 𝟏𝟖 · 𝟏𝟎𝟐𝟑 á𝒕𝒐𝒎𝒐𝒔 𝑯 30 𝑔 𝑁𝐻3 · 3 · 1 𝑔 𝐻 17 𝑔 𝑁𝐻3 = 𝟓, 𝟐𝟗 𝒈 𝑯
  • 18. 5. REACCIONES QUÍMICAS 18 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol Ejemplos resueltos 4. Cuántos gramos de NH3 necesitamos para tener 5 g de H? Datos: M (N) = 14 u; M (H) = 1 u. 𝑀 𝑁𝐻3 = 14 + 3 · 1 = 17 𝑔/𝑚𝑜𝑙 5 𝑔 𝐻 · 17 𝑔 𝑁𝐻3 3 · 1 𝑔 𝐻 = 𝟐𝟖, 𝟑𝟑 𝒈 𝑵𝑯𝟑
  • 19. 5. REACCIONES QUÍMICAS 19 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol ACTIVIDADES 6. Responde a las siguientes cuestiones: a) ¿Cuántos átomos tendremos en un bloque de 100 g de aluminio? b) Si tenemos 5·1022 átomos de aluminio, ¿cuántos gramos de alumnio hay? Datos: M (Al) = 22 u. 7. Contesta: a) ¿Cuántos átomos tendremos en un bloque de 100 g de plomo? b) Si tenemos 5·1022 átomos de plomo, ¿cuántos gramos de plomo hay? Datos: M (Pb) = 207,2 u. 8. Tenemos 66 g de CO2. a) ¿Cuántos moles de CO2 hay? b) ¿Cuántos moles de O hay? c) ¿Cuántos átomos de C hay? d) ¿Cuántos gramos de O hay? e) ¿Cuántos gramos de CO2 necesitamos para tener 3 g de C? Datos: M (C) = 12 u; M (O) = 16 u.
  • 20. 5. REACCIONES QUÍMICAS 20 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol 4.3. Concentración molar de las disoluciones. Molaridad  Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.  A la que está en mayor proporción se le llama disolvente, y a la que está en menor proporción se le llama soluto (puede haber varios). Disolvente Soluto Disolución Ejemplo Gas Gas Gas Aire Disolvente: N2 Solutos: O2, CO2, Ar Líquido Líquido Líquido Vino Disolvente: agua Soluto: alcohol Líquido Sólido Líquido Agua de mar Disolvente: agua Solutos: NaCl, KCl Sólido Sólido Sólido Bronce Cobre: > 80 % Estaño: < 20 %
  • 21. 5. REACCIONES QUÍMICAS 21 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol 4.3. Concentración molar de las disoluciones. Molaridad  La concentración de una disolución indica la proporción en la que se encuentra el soluto en la mezcla.  La molaridad (M) de una disolución indica los moles de soluto por litro de disolución: Se expresa en mol/L, abreviado: M. Se pronuncia “molar”. 𝑀 = 𝑛 (𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜) 𝑉 (𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛)
  • 22. 5. REACCIONES QUÍMICAS 22 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol Ejemplo resuelto a) ¿Cuál es la molaridad de una disolución que se prepara disolviendo 5 g de CaCl2 en agua hasta un volumen de 100 mL? b) ¿Qué cantidad de soluto hay en 15 mL de disolución? Datos: M (Ca) = 40,08 u; M (Cl2) = 35,45 u. a) 𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑙2 = 40,08 + 2 · 35,45 = 111 𝑔/𝑚𝑜𝑙 5 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑙2 · 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2 111 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑙2 = 0,045 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2 𝑀 = 𝑛 𝑉 = 0,045 𝑚𝑜𝑙 0,1 𝐿 = 0,45 𝑚𝑜𝑙 𝐿 = 𝟎, 𝟒𝟓 𝑴 b) 𝑀 = 𝑛 𝑉 → 𝑛 = 𝑀 · 𝑉 = 0,45 𝑚𝑜𝑙 𝐿 · 0,015 𝐿 = 𝟔, 𝟕𝟓 · 𝟏𝟎−𝟑 𝒎𝒐𝒍
  • 23. 5. REACCIONES QUÍMICAS 23 4. Medida de la cantidad de sustancia. El mol ACTIVIDADES 9. Queremos preparar 250 mL de una disolución acuosa de cloruro de calcio 1,5 M. Calcula qué cantidad de soluto se necesita. Datos: M (Ca) = 40,08 u; M (Cl) = 35,45 u. 10. Calcula el volumen de disolución de ácido clorhídrico 1,25 M que debemos usar para tener 0,5 mol de ácido.
  • 24. 5. REACCIONES QUÍMICAS 24 5. Cálculos en las reacciones químicas 5.1. La ecuación química  La ecuación química es la representación simbólica de una reacción. 2 𝐻𝐶𝑙 𝑎𝑞 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 𝑎𝑞 → 𝐶𝑎𝐶𝑙2 𝑎𝑞 + 2 𝐻2𝑂 (𝑙) reactivos para dar productos coeficientes estequiométricos estado en que se encuentran  Reactivos: sustancias que reaccionan. Se escriben a la izquierda.  Productos: Sustancias que se obtienen. Se escriben a la derecha.  Flecha: Se lee “para dar”.  Coeficientes estequiométricos: Números que indican la proporción en que se combinan los moles de las sustancias. Si es 1 no se escribe.  Estado líquido: sólido (s), líquido (l), gas (g) o en disolución (aq).
  • 25. 5. REACCIONES QUÍMICAS 25 5. Cálculos en las reacciones químicas 5.2. Ajuste de la ecuación química  Ajustar una reacción química es encontrar los coeficientes de cada una de las sustancias en la reacción.  Debemos tener en cuenta la ley de conservación de la masa.  La teoría de las colisiones explica que en una reacción química los átomos se recolocan. Por ellos debe aparecer el mismo número de átomos de cada elemento en los reactivos que en los productos.
  • 26. 5. REACCIONES QUÍMICAS 26 5. Cálculos en las reacciones químicas Ejemplo resuelto Pasos a seguir… Ejemplo… 1. Se escribe la ecuación química 2. Se empieza ajustando los elementos que solo están en un compuesto, por ejemplo el Cl. 3. De forma similar, se ajusta el Ca. 4. Ahora ajustamos el O. 5. Por último, ajustamos el H. 6. Comprobamos que con estos coeficientes, todos los elementos están ajustados. Escribe la ecuación química de la reacción entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de calcio para dar cloruro de calcio y agua. 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂 2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂 2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂 2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂 2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂 2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂
  • 27. 5. REACCIONES QUÍMICAS 27 5. Cálculos en las reacciones químicas ACTIVIDADES 11. Escribe la ecuación química ajustada de las siguientes reacciones: a) Nitrógeno + Hidrógeno para dar amoniaco. b) Hierro + oxígeno para dar óxido de hierro (III). c) Carbono + oxígeno para dar monóxido de carbono.
  • 28. 5. REACCIONES QUÍMICAS 28 5. Cálculos en las reacciones químicas 5.3. Cálculos estequiométricos Ejemplos resueltos 1. El hierro se oxida en contacto con el oxígeno dando óxido de hierro (III). Si se oxidan 5 g de limaduras de hierro, ¿cuántos gramos de óxido de hierro (III) se forman? Datos: M (Fe) = 55,85 u; M (O) = 16,00 u. Escribimos la reacción ajustada y debajo escribimos los datos que se aportan: 4 𝐹𝑒 + 3 𝑂2 → 2 𝐹𝑒2𝑂3 4 mol 3 mol 2 mol Realizamos los cálculos: 5 𝑔 𝐹𝑒 · 1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒 55,85 𝑔 𝐹𝑒 · 2 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3 4 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒 = 0,045 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3 𝑀 𝐹𝑒2𝑂3 = 2 · 55,85 + 3 · 16 = 159,7 g/mol 0,045 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3 · 159,7 𝑔 𝐹𝑒2𝑂3 1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3 = 𝟕, 𝟏𝟗 𝒈 𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑
  • 29. 5. REACCIONES QUÍMICAS 29 5. Cálculos en las reacciones químicas 5.3. Cálculos estequiométricos Ejemplos resueltos 2. En una ocasión se han obtenido 15 L de gas amoniaco a partir de nitrógeno y de hidrógeno. Calcula cuántos litros de gas nitrógeno y de gas hidrógeno se han debido combinar si todos los gases están en las mismas condiciones de presión y temperatura. 𝑁2 + 3 𝐻2 → 2 𝑁𝐻3 1 mol 3 mol 2 mol Como todos los gases están a la misma presión y temperatura, la proporción en volumen es la misma que la proporción en mol. 15 𝐿 𝑁𝐻3 · 1 𝐿 𝑁2 2 𝐿 𝑁𝐻3 = 𝟕, 𝟓 𝑳 𝑵𝟐 15 𝐿 𝑁𝐻3 · 3 𝐿 𝐻2 2 𝐿 𝑁𝐻3 = 𝟐𝟐, 𝟓 𝑳 𝑯𝟐
  • 30. 5. REACCIONES QUÍMICAS 30 5. Cálculos en las reacciones químicas 5.3. Cálculos estequiométricos Ejemplos resueltos 3. El ácido clorhídrico reacciona con el hidróxido de calcio para dar cloruro de calcio y agua. En un recipiente tenemos 50 mL de disolución de hidróxido de calcio 0,5 M. Calcular: a) La cantidad de cloruro de calcio, en gramos, que se puede obtener. b) El volumen de una disolución de ácido clorhídrico 0,25 M que se necesita para reaccionar con el hidróxido de calcio. Datos: M (Ca) = 40,1 u; M (Cl) = 35,5 u. 2 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 → 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 2 𝐻2𝑂 2 mol 1 mol 1 mol 2 mol 𝑀 = 𝑛 𝑉 → 𝑛 = 𝑀 · 𝑉 = 0,5 𝑚𝑜𝑙 𝐿 · 50 · 10−3 𝐿 = 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2· 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 = 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2
  • 31. 5. REACCIONES QUÍMICAS 31 5. Cálculos en las reacciones químicas 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2· 2 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 = 0,05 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 a) 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2 · 111,1 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑙2 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑙2 = 𝟐, 𝟕𝟖 𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒍𝟐 𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑙2 = 40,1 + 2 · 35,5 = 111,1 g/mol b) 𝑀 = 𝑛 𝑉 → 𝑉 = 𝑛 𝑀 = 0,05 𝑚𝑜𝑙 0,25 𝑚𝑜𝑙/𝐿 = 0,2 𝐿 = 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝑳
  • 32. 5. REACCIONES QUÍMICAS 32 5. Cálculos en las reacciones químicas ACTIVIDADES 12. El metano (CH4) es el principal componente del gas natural. Cuando se quema con oxígeno, forma dióxido de carbono y agua. a) Escribe y ajusta la reacción. b) Calcula la masa del dióxido de carbono que se obtiene cuando se quema 1 kg de metano. c) Calcula la masa de oxígeno que hace falta para quemar 1 kg de metano. Datos: M (C) = 12 u; M (H) = 1 u; M (O) = 16 u. 13. El carbono puede arder en presencia de gas oxígeno dando CO. Calcula cuántos litros de oxígeno había en un recipiente si, al quemar carbón, se obtuvieron 30 L de CO (igual presión y temperatura en el proceso). 14.El cinc reacciona con el ácido clorhídrico dando cloruro de cinc y gas hidrógeno: a) ¿Cuántos moles de gas hidrógeno se desprenden con 5 kg de cinc? b) ¿Qué volumen de disolución de HCl 5 M se consumen? Datos: M (Zn) = 63,38 u; M (H) = 1 u; M (Cl) = 35,5 u