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MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

LUIS URIEL PENAGOS CASTELLANOS

 

                                                                                                                                                                                                            

ESTRATEGIA PARA LA ENSEÑANZA DE LA CONVERSIÓN MOLAR
EN RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS ESTEQUIOMÉTRICOS


Institución Educativa

Nombres y Apellidos

                      Grado  Fecha 

Guía didáctica para la compresión de los conceptos de factor molar y de conversión a través del análisis dimensional en la resolución de problemas que involucren los conceptos mol-masa-rendimiento en estequiometria.

Objetivo
Inducir al estudiante a la resolución de ejercicios estequiométricos mediante una prueba guiada con ayuda de las Tecnologías de la Información y la Comunicación.

Metodología
Para desarrollar la siguiente prueba de ejercicios de estequiometria, usted debe seguir las siguientes recomendaciones:
a) Usar el Navegador Mozilla Firefox.
b) Emplear las cifras de las masas atómicas establecidas en la guía.
c) Colocar un punto en lugar de una coma en las cifras decimales y aproximarlas.
d) Llenar los espacios con los valores correctos que plantea el ejercicio.
e) Los subíndices de las fórmulas químicas deben ser escritos de la siguiente manera: HNO3 para el ácido nítrico; H2O para el agua, NO2 para el óxido de nitrógeno (IV); H2 para la mol de hidrógeno; CaCl2 para el cloruro de calcio; entre otros.
f) Los coeficientes se colocan sin dejar espacio entre el número y la fórmula química.
g) La respuesta solo tendrá dos cifras decimales cuando sea necesario.
h) Cuando coloques los valores correctos, se presentarán de color verde, y cuando sean incorrectos estarán de color rojo.


1. CÁLCULOS DE MOL A MOL

a) Con respecto a la ecuación química siguiente:

          3NO2(g) + H2O(l) ----------> 2HNO3(ac) + NO(g) Balanceada

Calcular el número de moles de HNO3 que se pueden producir a partir de 63.3 mol de NO2.

RESOLUCIÓN
Hallamos:
Sustancia de partida: mol de
Sustancia de llegada: mol de
Aplicación del factor molar

mol X mol = mol
__________________________
mol

 

b) El amoniaco es producido por la reacción de hidrógeno y nitrógeno

          N2(g) + 3H2(g) -----------> 2NH3(g) Balanceada

Cuántas moles de NH3 se producen cuando reaccionan 1.4 moles de H2?

RESOLUCIÓN
Hallamos:
Sustancia de partida: mol de
Sustancia de llegada: mol de
Aplicación del factor molar

mol X mol = mol Rta
___________________________
mol

2. CÁLCULOS MOL A GRAMOS

a) Con respecto a la reacción de neutralización ácido-base siguiente

          2HCl(ac) + Ca(OH)2(s) -----------> 2H2O + CaCl2(ac) Balanceada

y con 0.68 mol de HCl(ac), calcula la cantidad máxima de CaCl2, en gramos, que se puede formar.

RESOLUCIÓN
Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: Ca = 40; O = 16; H = 1; Cl = 35.4
Hallamos:
Sustancia de partida: mol de
Sustancia de llegada: gramos de
Aplicación del factor de conversión

mol X mol               g = g Rta    
______________________________    X _________________________________
mol           mol

 

b) Cuántas moles de cloruro de plomo (II), PbCl2, puede obtenerse a partir de la reacción entre 20 g de cloruro de fósforo (III), PCl3, y 45 g de fluoruro de plomo (II), PbF2?

        3PbF2(s) + 2PCl3(l) -----------> 2PF3(g) + 3PbCl2(s) Balanceada

RESOLUCIÓN
Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: P = 30.97; Cl = 35.45; F = 18.99; Pb = 207.19
Hallamos el reactante límite
Aplicación del factor molar

g X mol = mol
_______________________________
g    

mol = mol
_________________________________
             Coeficiente del reactante

g X mol = mol
_______________________________
g      

mol = mol
_________________________________
            Coeficiente del reactante

El reactante límite es el
Aplicación del factor de conversión
g X     mol               mol = mol Rta    
________________________________    X ___________________________________
g                 mol

3) CALCULOS DE GRAMOS A MOL

a) Según la ecuación química

          2BaO2(s) -----------> 2BaO(s) + O2(g) Balanceada

Cuántas moles de BaO que se producen si se descomponen 100 g de BaO2?

RESOLUCIÓN
Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: Ba = 137; O = 16
Sustancia de partida: g de
Sustancia de llegada: moles de
Aplicación del factor de conversión

g X mol                mol = mol Rta    
_______________________________    X  ___________________________________
g                 mol

 

b) Calcule la cantidad de moles de ácido clorhídrico que se necesitan para producir 6.20 g de gas de dióxido de carbono de acuerdo con la siguiente ecuación balanceada de la reacción.

CaCO3(s) + 2HCl(ac) -----------> CaCl2(ac) + H2O(l) + CO2(g)

RESOLUCIÓN
Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: Ca = 40; O = 16; C = 12; Cl = 35.45; H = 1.00
Sustancia de partida: g de
Sustancia de llegada: moles de
Aplicación del factor de conversión

g X   mol                  mol = mol Rta    
_________________________________ X ____________________________________
     g                        mol

4) CALCULOS DE GRAMOS A GRAMOS

a) El dióxido de nitrógeno y el agua reaccionan para producir ácido nítrico (HNO3), y óxido de nitrógeno.

3NO2(g) + H2O(l) ----------------> 2HNO3(ac) + NO(g) Balanceada

Cuántos gramos de H2O son necesarios para que reaccionen con 28.0 gramos de NO2?

 

RESOLUCIÓN
Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1.00
Hallamos

Sustancia de partida: g

Sustancia de llegada: gramos de

Aplicación del sistema de conversión

g X   mol         mol         g = g Rta    
______________________________    X ___________________________________ X _________________________________
g                                  mol           mol

b) De acuerdo con la ecuación del ejercicio anterior

Cuántos gramos de HNO3 son producidos a partir de 8.2 g de NO2?

RESOLUCIÓN

Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1.00
Hallamos

Sustancia de partida: g

Sustancia de llegada: gramos de

Aplicación del sistema de conversión

g X mol                 mol      g = g Rta    
_______________________________X _______________________________________X _________________________________
g                                 mol        mol

5) RENDIMIENTO DE REACCION

a) La reacción del aluminio metálico con bromo, un no metal líquido, es espontánea, es decir, no se necesita energía externa para iniciar la reacción. Las cantidades de sustancias que se mezclaron se muestran debajo de los reactivos.

        2Al(s)    +    3Br2(l) ---------------> 2AlBr3(s) Balanceada
        4.0 g            42.0 g

Si el rendimiento real es de 32.2 g de AlBr3. ¿cuál es el rendimiento porcentual?

RESOLUCIÓN

Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: Al = 27; Br = 80

Hallamos el reactante límite.

Aplicación del factor molar

g X   mol               mol = mol Rta
___________________________ = ________________________________
  g                                  Coeficiente reactante

 

g X mol              mol = mol Rta
___________________________ = ________________________________
g                              Coeficiente reactante

Reactante límite:

Hallamos el rendimiento teórico:

Aplicación del sistema de conversión

g X mol         mol   g = g Rta
____________________________ X _________________________________X ______________________________
g                         mol   mol

Hallamos el rendimiento porcentual:

Rendimiento Porcentual = Rendimiento Real X 100
___________________
Rendimiento Teórico   

 

Rendimiento Porcentual = X = %Rta    
__________
   

 

b) A partir de la siguiente ecuación química:

          Cu(s) + 2H2SO4(ac) -------------> CuSO4(s) + SO2(s) + 2H2O Balanceada

Calcular cuántos gramos de cobre se necesitan para obtener 100 gramos de sulfato de cobre si el rendimiento de la reacción es del 65 %?

RESOLUCIÓN

Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: Cu = 63.54 ; S = 32; O = 16

Aplicación del sistema de conversión

g X mol mol g g = g Rta.
__________________________________ X ___________________________________X _________________________________X __________________________________
g   mol   mol   g

c) Qué peso de óxido de calcio se obtiene de la calcinación de 200g de CaCO3 de 95% de pureza?

        CaCO3(s) --------->CaO(s) + CO2(g) Balanceada

RESOLUCIÓN

Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: Ca = 40; C = 12; O = 16

Aplicación del sistema de conversión

g X g mol mol g = g Rta    
____________________________ X _______________________________X ______________________________X ______________________________
g g mol    mol

 

d) Dada la ecuación

         Fe(s) + H2SO4(ac) ----------> FeSO4( ) + H2(g) Balanceada

Si reaccionan 5.2 g de Fe con 11 mL de ácido sulfúrico del 99% de pureza (densidad 1.89g/mL). ¿Cuánto hidrógeno se producirá si la reacción tuviera un 30% de rendimiento?.

RESOLUCIÓN

Para el desarrollo del ejercicio, las masas de los átomos involucrados son:
Masas atómicas: Fe = 55.84; S = 32; O = 16; H = 1

g X mol = mol
__________________________
g

 

mL X g g mol = mol Rta
____________________________ X _______________________________X ______________________________
     mL              g         g

El reactante limite es el

g X     mol   mol   g   g = g Rta.
______________________________ x _________________________________x ________________________________x ________________________________
   g    mol     mol     g