REACCIONES QUÍMICAS MASA MOLES MOLÉCULAS ÁTOMOS ÁTOMOS. Factor de conversión N A = 6, partículas/mol

Transcripción

1 REACCIONES QUÍMICAS CANTIDAD DE MATERIA La cantidad de sustancia se puede expresar en gramos (masa), en moles, moléculas o átomos. Podemos pasar de unas unidades a otras utilizando el siguiente esquema: MASA MOLES MOLÉCULAS ÁTOMOS ÁTOMOS n = m(g) / M Factor de conversión N A = 6, partículas/mol Factor de conversión a partir de la masa molecular Factor de conversión a partir de la fórmula química n: nº de moles N A : nº de Avogadro (Nº de partículas que hay en 1 mol de sustancia) M: Masa molecular de la sustancia... Adimensional (magnitud relativa). Representa la masa de una molécula expresada en uma (unidad de masa atómica) o la masa de un mol de moléculas expresada en gramos. GASES IDEALES O PERFECTOS Se dice que un gas es ideal o perfecto cuando sus moléculas no interaccionan (no chocan) entre si. Los gases reales se consideran que tienen comportamiento ideal cando están sometidos a bajas presiones. Ecuación de estado del gas ideal: P V = n R T P: Presión... atm (atmósferas) V: Volumen... L n: nº de moles... moles R: Cte dos gases... 0,082 atml/mol.k T: Temperatura absoluta o termodinámica... K (grados Kelvin) La temperatura absoluta (T): se calcula a partir de la temperatura centígrada o Celsius (t) T = t +273 Las condiciones normales (CN) y las condiciones estándar (CE) de un gas: CN: P =1 atm y T =273 K (0 o C) CE: P =1 atm y T =298 K (25 o C)

2 Factores de conversión: 1 mol de gas en CN 22,4 L 1 atm 760 mm Hg 1, Pa DISOLUCIONES DISOLUCIÓN (D) DISOLVENTE (d): sustancia que se encuentra en mayor cantidad. El agua actúa siempre como disolvente. SOLUTO (s): sustancia que se encuentra en menor cantidad. Tipos de concentración Para que una disolución quede completamente definida, debemos de conocer, además de la naturaleza de sus componentes, sus cantidades relativas. Por lo tanto, en la etiqueta de una botella que contenga una disolución, debe figurar la naturaleza de la disolución y su concentración. Porcentaje en masa o peso: Porcentaje en volumen: % peso = m s /m D 100 % volumen = V s /V D 100 Concentración en masa: C = m s /V D (L) Molaridad: M = n s / V D (L) ESTEQUIOMETRÍA Es la parte de la química que estudia as cantidades de las sustancias que reaccionan y que se forman en una reacción química. Para realizar cálculos estequiométricos, es decir, para calcular la cantidad de reactivos que se consumen o la cantidad de productos que se forman en una reacción química hay que seguir los siguientes pasos: 1. Escribir la reacción química ajustada. Una reacción química es un proceso en el que una o más sustancias (reactivos) se transforman en otras (productos) de distinta naturaleza. A + B C +D Reactivos Productos

3 Ajustar una reacción química consiste en encontrar unos coeficientes que, colocados delante de las fórmulas (reactivos y productos), consigan que el nº de átomos de la misma clase, en reactivos y en productos, sea el mismo. Estos coeficientes se leen como nº de moles o de moléculas. Ajusta la reacción: C 4 H 10 + O 2 CO 2 + H 2 O 2. Transformar a moles el dato del problema. 3. Calcular los moles de la sustancia problema mediante un factor de conversión entre el dato y la sustancia problema, a partir da reacción química ajustada. 4. Transformar los moles de la sustancia problema a las unidades pedidas. TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS REACCIÓN DE COMBUSTIÓN Es la reacción de 1 mol de sustancia con el oxígeno para dar como productos de la reacción dióxido de carbono (CO 2 ) y agua (H 2 O). R. COMBUSTIÓN: SUSTANCIA + O 2 CO 2 + H 2 O Combustión del propano: C 3 H O 2 3 CO H 2 O REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN Es la reacción entre un ácido y una base (hidróxidos) para dar como producto de la reacción una sal y agua. R. NEUTRALIZACIÓN: ÁCIDO + BASE SAL + AGUA Ejemplo: HCl + NaOH NaCl + H 2 O

4 EJERCICIOS: REACCIONES QUÍMICAS CANTIDAD DE MATERIA 1. Calcula la masa molecular de las siguientes sustancias e indica su significado: a) agua; b) Oxígeno; c) Nitrógeno; d) Hidróxido de hierro (III); e) Ácido sulfúrico f) Cloruro de plomo (II) 2. Calcula los moles, moléculas y átomos que hay en 36 g de agua. Rta: 2 mol ; 1, moléculas ; 3, átomos 3. Cuántos átomos de hidrógeno hay en 30 g de amoníaco? Rta: 3, átomos de H 4. Cuántos moles de nitrógeno hay en 1, moléculas? Rta: 1,99 mol 5. Calcula el número de átomos contenidos en 12,23 mg de cobre. Rta: 1, átomos 6. Calcula la masa y el número de moléculas que hay en 5 mol de oxígeno. Rta: m = 160 g N = 3, moléculas GASES g de oxígeno se encuentran en el interior de un recipiente de 12 L de capacidad a la temperatura de 30 o C. Calcula: a) Los moles y moléculas de oxígeno que contiene el recipiente; b) La presión en el interior del recipiente. Rta: a) 2 moles; 1, moléculas b) P = 4,14 atm 2. Calcula el número de moles que contiene un gas que ocupa un volumen de 3 L a 25 o C de temperatura y 740 mm Hg de presión. Rta: 0,12 moles 3. Determina el volumen que ocupa 100 g de dióxido de carbono sabiendo que se encuentra en condiciones normales de presión y de temperatura. Rta: V = 50,8 L 4. Determina el volumen que ocuparán 100 g de butano (C 4 H 10 ) en condiciones estándar. Rta: 42 L 5. Un recipiente contiene 1,5 L de ozono (O 3 ) en CN. Calcula los moles y las moléculas de ozono en el recipiente. Rta: 6, moles O 3 ; 4, moléculas O 3

5 DISOLUCIONES 1. Disolvemos 126 g de ácido nítrico en agua. El volumen de la disolución resultante es de 4 l. Cuál es la molaridad de la disolución? Rta: 0,5M 2. Cuántos moles y moléculas de ácido sulfúrico hay en 300 cm 3 de una disolución de sulfúrico 0,5 M? Rta: 0,15 mol ; 9, moléculas 3. Tenemos una disolución de 49 g/l de ácido sulfúrico en agua, cuál es la molaridad de la disolución? Rta: 0,5M 4. Un vino de mesa tiene una graduación alcohólica de 12 o (% en volumen). Cuánto alcohol ingiere una persona que beba ¼ de litro de dicho vino? Rta: 30 ml alcohol 5. El ácido clorhídrico está presente en nuestro estómago para facilitar el proceso de digestión. Calcula la masa de ácido clorhídrico que se necesita para preparar 750 cm 3 de una disolución 1,5 M. Rta: m = 41,2 g HCl 6. Se prepara una disolución añadiendo 10 g de cloruro de sodio a 40 g de agua. Una vez que se disuelve el soluto el volumen total es de 43,3 cm 3. Calcula la concentración en % en peso y la molaridad. Rta: 20% ; 4 M ESTEQUIOMETRÍA 1. Ajusta por tanteo las siguientes reacciones químicas e indica como se leen la tres primeras. CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O CaCO 3 + HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O KClO 3 KCl + O 2 HCl + Zn ZnCl 2 + H 2 Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 NaOH + CaCO 3 Ag + HNO 3 AgNO 3 + NO 2 + H 2 O Nota: empieza ajustando los elementos que formen parte de un solo compuesto.

6 2. El hidróxido de calcio reacciona con el ácido clorhídrico para dar cloruro de calcio y agua. Calcula la cantidad de hidróxido de calcio necesaria para formar 100 g de agua. Rta: m = 206 g 3. Cuando el butano (C 4 H 10 ) reacciona con el oxígeno se forma dióxido de carbono y agua. Calcula la cantidad de CO 2 que se genera al quemar 100 mol de butano. Rta: m = 17,6 kg 4. Al hacer reaccionar aluminio metálico con yodo (I 2 ) se obtiene triyoduro de aluminio. Calcula la masa de este producto que se obtendrá a partir de 25 g de yodo. Rta: m = 26,8 g AlI 3 5. Calcula la masa de hidróxido de calcio necesaria para reaccionar con 16,5 g de ácido clorhídrico sabiendo que se obtienen como productos de la reacción cloruro de calcio y agua. Rta: m = 16,7 g Ca(OH) 2 6. Al tratar una muestra de dióxido de manganeso con 20 g de cloruro de hidrógeno, se obtiene cloruro de manganeso (II), gas cloro (Cl 2 ) y agua. Calcula la masa de cloruro de manganeso (II) que se obtendrá. Rta: m = 17,2 g MnCl 2 7. El ácido clorhídrico reacciona con el aluminio para dar cloruro de aluminio e hidrógeno. Si reaccionan 216 g de aluminio, calcula el volumen de hidrógeno medido en CN. Rta: V = 269 L H 2 8. Se hacen reaccionar 49 g de ácido sulfúrico con cinc, según la reacción: H 2 SO 4 + Zn ZnSO 4 + H 2 Calcula: a) La masa de ZnSO 4 que se obtiene; b) El volumen de hidrógeno medido en condiciones estándar. Rta: a) m = 80,5 g ZnSO 4 b) V = 12,2 L H 2 9. El ácido clorhídrico reacciona con el hidróxido de calcio para dar cloruro de calcio y agua. En un recipiente tenemos 50 ml de una disolución de hidróxido de calcio 0,5 M. Calcula la cantidad obtenida de cloruro de calcio. Rta: m = 2,78 g CaCl 2