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Resolución del Ejercicio FQ1BE2007 de Cálculos Estequiométricos en Reacciones Químicas (apartado de cantidad de cobre necesaria) para Física y Química de Bachillerato

EJERCICIO RESUELTO DE CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN REACCIONES QUÍMICAS PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE BACHILLERATO, APARTADO "C" DE CANTIDAD DE COBRE QUE SE NECESITA:

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EJERCICIO FQ1BE2007, RESOLUCIÓN DEL APARTADO C, DE CANTIDAD DE COBRE QUE REACCIONA CON 300 GRAMOS DE ÁCIDO NÍTRICO:

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 (300 g de ácido nítrico), ¿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 C, DE ESTE EJERCICIO DE ESTEQUIOMETRÍA, RELATIVO A LA CANTIDAD DE COBRE NECESARIA:

La reacción química ajustada del proceso, obtenida en un apartado anterior.

Para calcular el cobre que necesitan los 300 g de ácido nítrico, utilizando factores de conversión, pasaremos con un primer factor los gramos de ácido a moles (utilizando la masa molecular del ácido); con otro factor de conversión relacionaremos los moles de ácido con los de cobre (con la estequiometría de la reacción) y con un último factor pasaremos los moles de cobre a gramos de cobre (con la masa atómica del cobre), del siguiente modo:

Necesitamos las masas moleculares en este apartado del ácido nítrico y la atómica del cobre:

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

Por ello la masas molecular del ácido nítrico:

MM(HNO3)=1+14+3·16=63 u.

Y la del cobre 63,5 u.

Entonces, utilizando factores de conversión para obtener el cobre que reacciona con los 300 g de ácido:

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