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Resolución del Ejercicio FQ1BE2007 de Cálculos Estequiométricos en Reacciones Químicas (apartado D donde es necesario el planteamiento de Reactivo Limitante) para Física y Química de Bachillerato

EJERCICIO RESUELTO DE CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN REACCIONES QUÍMICAS PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE BACHILLERATO, APARTADO "D" DE PLANTEAMIENTO DE REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO:

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EJERCICIO FQ1BE2007, RESOLUCIÓN DEL APARTADO "D", DE CANTIDAD DE DIÓXIDO DE NITRÓGENO QUE SE DESPRENDE CON 25 GRAMOS DE ÁCIDO Y 25 G DE COBRE:

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 D, DE ESTE EJERCICIO DE ESTEQUIOMETRÍA, RELATIVO A LA CANTIDAD DE DIÓXIDO DE NITRÓGENO QUE SE OBTIENE CON 25 GRAMOS DE ÁCIDO NÍTRICO Y 25 GRAMOS DE COBRE, NECESARIO EL PLANTEAMIENTO DE REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO:

La reacción química ajustada correspondiente al ejercicio, obtenida en un apartado anterior.

En este caso es NECESARIO EL PLANTEAMIENTO DE REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO, PORQUE ES MÁS QUE PROBABLE QUE ALGUNO ESTÉ EN EXCESO (NO SE GASTE COMPLETAMENTE)

La reacción química ajustada, correspondiente al ejercicio, obtenida en un apartado anterior:

Empezaremos por calcular la cantidad de cobre que reaccionaría con 25 gramos de ácido nítrico para poder plantearnos el reactivo limitante y el que está en exceso.

Utilizaremos factores de conversión encadenados, de tal modo que pasaremos los gramos de ácido a moles (con la masa molecular) con un primer factor; posteriormente relacionaremos los moles de ácido con los de cobre (según la estequiometría de la reacción) con el segundo factor de conversión; y con un tercer factor pasaremos los moles de cobre a gramos (utilizando la masa atómica del cobre):

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