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 DE CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN REACCIONES QUÍMICAS, EN PDF

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

Por ello las masas moleculares:

M_M(HNO₃)=1+14+3·16=63 u.

M_M(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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223,2 g de nitrato cúprico se obtienen con 300 gramos de ácido nítrico.

Donde:

1.- Hemos pasado los gramos de ácido nítrico a moles de ácido nítrico, con la masa molecular (un mol de un compuesto tiene una masa en gramos equivalente a la masa molecular en uma), en el primer factor de conversión.

2.- En el segundo factor de conversión hemos utilizado la estequiometría de la reacción para saber los moles de nitrato cúprico que se obtienen.

3.- En el tercer factor de conversión hemos pasado de moles de nitrato a gramos de nitrato (igualmente con la masa molecular).