DISOLUCIONES 

Hola María, aquí tienes los ejercicios resueltos que me enviaste ayer

1.- Dada la siguiente reacción química 

Calcular 

a) Los moles de Pentóxido de dinitrógeno que se obtienen a partir de 20 gramos de nitrato de plata 

b) El volumen de oxigeno obtenido, medido a 20ºC y 620 mm Hg.

 Solución:

a) En primer lugar escribimos y ajustamos la reacción

vemos que 2 moles de nitrato producen 1 mol de pentóxido, vamos a ver cuantos moles con 20 gramos de nitrato y producirán la misma proporción de moles de pentóxido.

El numero de moles son los gramos partido por la masa molecular que en el caso del nitrato de plata son 170 gr.

n = (20 / 170)  * (1 mol de pentóxido / 2 moles de nitrato) = 0.059 moles de N₂O₅  

b) para calcular el volumen de oxigeno obtenido con estos 20 gr de nitrato, hacemos igual para calcular cuántos moles de oxigeno se forman, observando que por cada 2 moles de nitrato se forma medio mol de oxigeno

n = (20 / 170)  * (1/2 mol de oxigeno / 2 moles de nitrato) = 2.94 moles de O₂
Una vez calculado el numero de moles de oxigeno que se obtienen, hemos de aplicar la fórmula PV = nRT, para calcular el volumen obtenido en las condiciones que nos especifica el enunciado del problema


P = 620 mm Hg * 1 atm / 760 mm Hg = 0.81 atm.
T = 20 + 273 = 293 K
V = nRT/P = 2.94 * 0.082 * 293 / 0.81 = 0.86 litros de O₂

2.- Calcula el volumen de hidrógeno a 273 K y 1 atm que se obtiene al reaccionar 40 ml de una disolución de ácido clorhídrico al 18% de riqueza en masa y 1'09 g/ml de densidad con exceso de zinc. En la reacción se obtiene también cloruro de zinc. 

Este ejercicio y el de calcular la masa de sulfato de sodio se resuelven exactamente igual, por lo que resuelvo este y te dejo a ti que resuelvas el otro. En caso de que tengas problemas al resolverlo, lo vemos en clase el próximo día

En este tipo de ejercicios nos dan el porcentaje de riqueza que son los gramos de soluto que hay por gramos de disolución multiplicados por 100, y la densidad, que son los gramos de disolución por volumen de disolución.

En primer lugar vamos a calcular, a partir de la densidad, los gramos de disolución que tenemos, y a partir de aquí, calculamos los gramos de soluto con el dato de la riqueza.

d = m (gr disolución) / v ; gr disolución = d * v (si suponemos 1 litro de disolución)
 gr disolución = 1'09 g/ml * 1000 ml/l = 1090 gramos de disolución.

ahora ya podemos calcular los gramos de soluto a partir de la riqueza que nos dan en el enunciado

riqueza (18%) = gramos de soluto / gramos de disolución;
gramos de soluto = (18 /100) * 1090  = 196'2 gr de HCl en un litro

En 40 ml hay: 196.2 * 40/1000 = 7'848 gr
que calculado en moles son n = 7'848 gr / 36'5 gr/mol = 0'215 moles.

ahora, si vemos la reacción ajustada 2 HCl + Zn --> ZnCl₂ + H₂,observamos que por cada 2 moles de HCl obtenemos uno de hidrógeno, por tanto, con 0.215 obtendrémos la mitad de moles de hidrógeno, es decir 0'1075 moles.

Volvemos a utilizar la formula de la ley de los gases ideales con las condiciones que nos dan en el enunciado que son 1 atm de presión y 273K

PV = nRT; V = nRT/P = 0'1075 * 0'082 * 273 / 1 = 2.4 litros de Hidrógeno


3.- El ozono existente en la alta atmósfera terrestre parece que reacciona con el monóxido de nitrógeno procedente de las emisiones de los aviones según la ecuación O₃ + NO --> O₂ + NO₂. 
Calcula cuantos gramos de dióxido de nitrógeno se producen si reaccionan 0'74 gr de ozono con 0'67 gr de monóxido de nitrógeno.

Este tipo de ejercicios se llaman de reactivo limitante, y son fáciles de distinguir porque nos dan los gramos de más de un reactivo. Si sólo nos dan uno, entonces consideramos que los otros están en exceso, muchas veces nos lo indican en los enunciados de los problemas) En realidad se trata de averiguar que cantidad de reactivo reaccionará para producir la reacción.
Vemos que la reacción O₃ + NO --> O₂ + NO₂ está ajustada, por lo que :
1 mol de ozono (48 gr) reaccionan con 1 mol de monóxido de nitrógeno (30 gr), por lo que 0'74 gr de ozono reaccionarán con:
gr NO = 0'74 * 30 / 48 = 0'46 gr de NO, es decir, que para que reaccionen 0'74 gr de ozono necesitamos 0'46 gr de NO, como tenemos 0'67gr, tenemos NO en exceso, por lo que el reactivo limitante será el ozono. Vamos a comprobarlo.

1 mol de ozono (48 gr) reaccionan con 1 mol de monóxido de nitrógeno (30 gr), por lo que 0'67 gr de NO reaccionarán con:

gr O₃ = 0'67 * 48 / 30 = 1'072 gr de ozono son necesarios para que reacciones 0'67 gr de NO, por lo que vemos que el ozono es el reactivo limitante, por lo que el ajuste hay que realizarlo con el O_3.

48 gr de O₃ reaccionan con 46 gr de NO₂, por lo que 0'74 gr de O₃ reaccionarán con:
gr  NO₂ = 0'74 * 46 / 48 = 0'709 gr de NO₂