Cálculos con reactivos en disolución y en fase gaseosa

Para realizar cálculos estequiométricos, siempre partimos de la ecuación química ajustada y aplicamos la proporcionalidad que se deduce a partir de las relaciones de estequiometría que de ella se pueden obtener.

➜ La relación de estequiometría en moles –dada por los coeficientes estequiométricos– nos sirve para calcular el número de moles de reactivos o productos de la reacción, aplicando la correspondiente proporcionalidad.

OBSERVA Y APRENDE

➜ Si las sustancias se encuentran en disolución o son gases, un paso previo es determinar la cantidad en moles, a partir de la molaridad o de la ecuación de los gases ideales. En el caso de los gases, puede utilizarse la relación de estequiometría en volumen directamente, que coincide con la molar.

➜ La relación de estequiometría en masa es útil para calcular cantidades de reactivos o productos directamente a partir de sus masas.

El gas nitrógeno (N2) reacciona químicamente con gas oxígeno (O2) para formar tetraóxido de dinitrógeno (N2O4), también en estado gaseoso. Si se introducen en un recipiente 2 L de gas nitrógeno, a 3 atm de presión y una temperatura de 340 K, con una cantidad suficiente de oxígeno, ¿qué cantidad de N2O4, expresada en moles, se obtendrá una vez completada la reacción?

Comenzaremos escribiendo y ajustando la ecuación química del proceso. Una vez hecho esto, indicaremos la relación de estequiometría molar que se deduce de la ecuación ajustada:

Relación de estequiometría molar: N2 (g) + 2 O2 (g) → N2O4 (g) 1 mol N2 + 2 mol O2 → 1 mol N2O4

Para continuar, calculamos la cantidad de gas nitrógeno (N2) que reacciona, aplicando la ecuación de los gases ideales: p

Finalmente, como sabemos que reaccionan 0,22 mol de N2, calculamos la cantidad de N2O4 que se obtiene, considerando la proporcionalidad dada por la relación de estequiometría molar: a) Escribe y ajusta la ecuación química correspondiente a este proceso. b) Calcula el número de moles de dióxido de carbono que se formarán, si reaccionan completamente 8,5 moles de etanol. c) Calcula la presión que ejercerá el dióxido de carbono formado, si se introduce en un recipiente de 1,5 L, a 50 °C de temperatura. a) Ajusta la ecuación química, y escribe su relación de estequiometría molar. b) ¿Qué cantidad, en moles, de ácido nítrico ha reaccionado? c) ¿Cuántos moles de nitrato de sodio se habrán formado, una vez finalizada la reacción?

De acuerdo con la relación de estequiometría, en este proceso se obtendrán 0,22 mol de N2O4.

17. El etanol (o alcohol etílico, C2H6O) es un compuesto líquido inflamable, que arde fácilmente en presencia de oxígeno, formando dióxido de carbono y vapor de agua, ambos en estado gaseoso.

18. Cuando el carbonato de sodio sólido (Na2CO3) reacciona con una disolución de ácido nítrico (HNO3), forma nitrato de sodio (NaNO3) y agua. Para llevar a cabo esta reacción, se han tomado 100 mL de una disolución de ácido nítrico de concentración 0,5 M.