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Resolución del Ejercicio FQ1BE2007 de Cálculos Estequiométricos en Reacciones Químicas (apartado de Cantidad de nitrato cúprico que se obtiene con cobre en exceso) para Física y Química de Bachillerato

EJERCICIO RESUELTO DE CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN REACCIONES QUÍMICAS PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE BACHILLERATO, APARTADO DE CANTIDAD DE NITRATO QUE SE OBTIENE CON COBRE EN EXCESO:

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EJERCICIO FQ1BE2007, RESOLUCIÓN DEL APARTADO B, DE CANTIDAD DE NITRATO QUE SE OBTIENE CON COBRE EN EXCESO:

El nitrato cúprico se usa como colorante en cerámica y catalizador de reacciones orgánicas. Se obtiene haciendo reaccionar ácido nítrico con cobre metálico. En la reacción además se obtiene agua y dióxido de nitrógeno gaseoso.

a.- Escribir y ajustar la reacción química correspondiente (utilizar el método de determinación de los coeficientes estequiométricos resolviendo el sistema de balance de los elementos que intervienen en la reacción -MÉTODO ALGEBRAICO-).

b.- Suponiendo que tenemos todo el cobre que queramos, ¿qué cantidad de nitrato cúprico se obtiene partiendo de 300 gramos de ácido nítrico puro?

c.- Con la cantidad de ácido nítrico del apartado anterior, ¿cuánto cobre fue necesario?

d.- ¿Qué cantidad de dióxido de nitrógeno se desprende cuando disponemos de 25 gramos de ácido nítrico y la misma cantidad de cobre (25 g)?

e.- Con 50 gramos de cobre y 200 ml de una disolución de ácido nítrico 1,5 M, ¿qué cantidad de nitrato cúprico se obtiene?

f.- Si la reacción transcurre a 740 mm de Hg y a 120ºC, ¿qué volumen de dióxido de nitrógeno se obtiene con 2 moles de ácido nítrico y 20 gramos de cobre?

g.- ¿Qué volumen de ácido nítrico de densidad 1,12 g/ml y del 50% de riqueza es necesario para obtener el nitrato cúprico contenido en 2 litros de una disolución de nitrato cúprico 1,4 M?. Para este apartado suponemos que tenemos cobre en exceso.

DATOS: Ma(H)=1 u; Ma(N)=14 u; Ma(O)=16 u; Ma(Cu)=63,5 u

RESOLUCIÓN DEL APARTADO B, DE ESTE EJERCICIO DE ESTEQUIOMETRÍA, RELATIVO A LA CANTIDAD DE NITRATO CÚPRICO QUE SE OBTIENE:

La ecuación química de la reacción, ajustada, obtenida en el apartado anterior:

Como nos dicen que tenemos todo el cobre que necesitemos, no es necesario el planteamiento de reactivo limitante y en exceso, con lo que se simplifica el proceso enormemente. El cobre entonces está en exceso, no nos limita la reacción, con lo que los cálculos se harán a partir del ácido nítrico que tenemos, los 300 gramos.

Necesitamos las masas moleculares en este apartado del ácido nítrico y del nitrato cúprico:

DATOS de masas atómicas: Ma(H)=1 u; Ma(N)=14 u; Ma(O)=16 u; Ma(Cu)=63,5 u

Por ello las masas moleculares:

MM(HNO3)=1+14+3·16=63 u.

MM(Cu(NO3)2)=63,5+2·14+6·16=187,5 u.

Utilizando factores de conversión para obtener la cantidad de nitrato cúprico que se produce partiendo de 300 gramos de ácido nítrico:

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