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Química avanzada (AP Chemistry)
Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 4
Lección 4: Estequiometría- Estequiometría
- Ejemplo resuelto: Calcular cantidades de reactivos y productos
- Reactivos limitantes y rendimiento porcentual
- Ejemplo resuelto: Calcular la cantidad de producto formado a partir de un reactivo limitante
- Ejemplo resuelto: Relacionar la estequiometría de reacción y la ley de los gases ideales
- Estequiometría: Práctica de cálculos mentales
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Ejemplo resuelto: Relacionar la estequiometría de reacción y la ley de los gases ideales
Si combinamos los cálculos de la estequiometría con la ley de los gases ideales, podemos calcular las cantidades de reactivos y productos de las reacciones químicas que implican gases. Creado por Sal Khan.
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Transcripción del video
Nos dicen: "El óxido de plata (I) se descompone de
acuerdo con la siguiente ecuación: entonces cada 2Ag₂O (s) → 4Ag (s) + O₂ (g). ¿Cuántos gramos
de Ag₂O se requieren para producir 1.50 l de oxígeno gaseoso a 1.22 atm y 30° C?" Y quiero que
pauses el video y lo intentes por tu cuenta. Pero te voy a dar una pequeña pista. Seguro estás
acostumbrado a decir "Bueno, si sé cuántos moles de oxígeno necesito producir, entonces
necesito el doble de moles de óxido de plata, porque la razón de moles de óxido de plata a
oxígeno molecular es de 2 a 1". Pero cuidado, no nos dicen la cantidad de moles de oxígeno
molecular que se producen; nos dan el volumen, la presión y la temperatura, así que la pequeña
pista que te doy es: utiliza la Ley de los gases ideales que nos dice que PV = nRT, y podemos
resolver para n. Recuerda: n es solo el número de moles, así que podemos dividir ambos lados por
RT y obtendremos que PV / RT = n. Y parece que nos dan toda esta información: por aquí tenemos
la presión, por acá tenemos el volumen, podemos buscar la constante de los gases ideales y por acá
tenemos la temperatura que, bueno, tendremos que convertir en Kelvin. Ahora bien, para ayudarte te
mostraré algunas variantes de la constante de los gases ideales así como sus conversiones. Listo, es
momento de que intentes resolverlo por tu cuenta. Bien, ahora trabajemos juntos. El número de moles
de oxígeno será igual a la presión del oxígeno, que es 1.22 atmósferas, por el volumen del
oxígeno que es 1.50 litros, esto dividido entre la constante de los gases ideales. Y bueno, tenemos
que elegir la constante que tengan las unidades correctas, es decir, que tenga atmósferas, litros
y Kelvin; y justo aquí tenemos esta constante que utiliza atmósferas, litros y Kelvin. Vamos
a usarla: entonces dividamos entre 0.08206, y pongamos las unidades: litros atmósferas
entre mol y también Kelvin. Esta es nuestra constante de los gases ideales, y multiplicaremos
esto por la temperatura en Kelvin. Ahora bien, como sólo nos dan dos cifras significativas por
aquí, redondearemos al lugar de las unidades, así que al convertir en Kelvin llegaremos hasta
las unidades. Bien, tenemos que sumar sólo 273 a esta cantidad, nos quedará 303 y entonces esto
por 303 kelvin. Y verifiquemos que obtengamos las unidades correctas: este se cancela con este,
este otro se cancela con este, este con este, y como estamos dividiendo entre moles en
el denominador esto resultará en moles en el numerador. Entonces esto será aproximadamente
igual a, bueno, 1.22, 1.22 x 1.5, x 1.5, / 0.08206 es igual a... ok. Y después dividiremos todo
esto entre 303, es igual a todo esto. Y veamos, ¿cuántas cifras significativas tenemos?
Tenemos tres por aquí, tenemos tres por acá, tenemos muchas más que tres por acá abajo y de
nuevo tenemos tres por acá, así que redondearemos esto a tres cifras significativas, nos quedará
0.0736. Entonces esto es aproximadamente igual a 0.0736 moles de oxígeno molecular. Esta es
la cantidad que necesitamos para producir este volumen, a esta presión y a esta temperatura.
Ahora bien, necesitaremos el doble de esta cantidad de óxido de plata ya que, observa: por
cada mol de oxígeno molecular necesitamos 2 moles de óxido de plata, así que multipliquemos
esta cantidad por 2 -por 2-, obtenemos, y si redondeamos a tres cifras significativas,
tenemos 0.147, aproximadamente 0.147. Entonces, necesitamos producir aproximadamente 0.147 moles
de óxido de plata. Pero no nos preguntan cuántos moles de óxido de plata necesitamos, nos preguntan
cuántos gramos necesitamos, por lo tanto, tenemos que multiplicar esta cantidad por la
masa molar del óxido de plata, así que vamos a buscar su masa molar. Déjame escribirlo: la masa
molar del óxido de plata será igual a la masa molar de la plata por 2, más la masa molar del
oxígeno. Así que saquemos la tabla periódica de los elementos por aquí: tenemos que la masa molar
de la plata es 107.87 y la del oxígeno es 16.00, así que tenemos 107.87 por cada plata y después
16.00 para el oxígeno, lo que nos da 107.87 x 2 es 215.74 + 16.00, y redondearemos hasta el
lugar de los centésimos: 231.74 contando hasta el lugar del centésimos. Sólo estamos haciendo
un seguimiento de las cifras significativas cuando sumamos. Entonces, tenemos 231.74 g/mol de
óxido de plata; y si tomamos los moles de óxido de plata y multiplicamos eso por 231.74 g/mol
podemos observar que los moles se cancelan y nos quedan gramos, que es justo lo que queremos.
Entonces esto es aproximadamente igual a... y nos quedaremos con tres cifras significativas porque
tenemos tres aquí y cinco acá, entonces a esta cantidad la vamos a multiplicar por 0.147
y nos da esto; si redondeamos a tres cifras significativas tendremos 34.1. Entonces esto es
aproximadamente igual a 34.1 gramos de óxido de plata. Para producir esta cantidad de oxígeno
necesitamos esta cantidad de óxido de plata.