Cálculos químicos: Avogadro, moles, masas y ecuaciones químicas, Apuntes de Química

¡Descarga Cálculos químicos: Avogadro, moles, masas y ecuaciones químicas y más Apuntes en PDF de Química solo en Docsity! 1 Contenido : ➢ Cálculos químicos basados en reacciones químicas. o Número de Avogadro. o Cálculos químicos generales o Cálculos Estequiométricos de las relaciones: - Mol-mol. - Masa- masa. Nombre : Sección : Actividades de Inicios ➢ Presentar el Horizonte de aprendizaje y el contenido a desarrollar. ➢ Escribir el contenido de la clase en la pizarra. Actividades De Desarrollo Explicación Del Contenido Introducción La propia denominación del término estequiometría causo cierto desconcierto inicial, dado que es un termino extraño. La estequiometría es el proceso del uso de una ecuación química para calcular las masas relativas de los reactivos y productos involucrados en una reacción. La estequiometría se regie por 6 leyes que se dividen en dos grupos, las ponderales (masa) y las volumétricas. Mol O Molécula Es la cantidad de una sustancia cuya masa en gramos es igual al peso molecular Ejemplo un mol de agua es igual a 18 g/mol Átomo gramo Es igual al valor del peso atómico, pero expresado en gramos (no en uma) 2 Ejemplo un átomo gramo de cloro es igual a 35.5 gramos Peso molecular Es la suma de los pesos atómicos de los átomos que forman la molécula. También es promedio, es relativo, y se puede expresar en uma (unidad de masa atómica) o en una nueva unidad llamada umm (unidad másica molecular) Ejemplo: el peso molecular del cloruro de sodio se calcula de la siguiente manera 1. La formula NaCl por lo tanto solo tiene un átomo de sodio y uno de cloro 2. El peso atómico del sodio es de 23.0 uma 3. El peso atómico del cloro es de 35.5 uma 4. Se multiplica cada átomo por el peso atómico y se suman. 23.0 𝑢𝑚𝑎 𝑥 1 á𝑡𝑜𝑚𝑜 = 23.0 𝑢𝑚𝑎 35.5 𝑢𝑚𝑎 𝑥 1 á𝑡𝑜𝑚𝑜 = 35.5 𝑢𝑚𝑎 𝑝. 𝑚 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 58.5 𝑢𝑚𝑎 Volumen Molecular Gramo El volumen que ocupa un mol de cualquier gas condiciones normales de presión y temperatura es igual a 22.4 ℓ y se le llama volumen molar o volumen molecular gramo. Presión normal = 1 atmosfera = 760 mmHg Temperatura normal = 0°C = 273K 3 moles de cualquier gas ocupan: 22.4 ℓx3 = 67.2ℓ 0.5 moles ocupan 22.4ℓ𝑥0.5 = 11.2ℓ Número de Avogadro Se le llama número de Avogadro. Un mol de algo consiste en 6.022 × 1023 unidades de esa sustancia. Tal como una docena de huevos son 12 huevos, un mol de huevos son 6.022 ×1023 huevos. Un mol de agua contiene 6.022 × 1023 moléculas de H2O. Ejemplo 1 átomo – gramo de 1 un elemento = 6.02x1023 átomos 1 mol de moléculas de un compuesto = 6.02x1023 moléculas de compuestos 1 mol de átomo de Carbono = 6.02x1023 átomos de C = 12 de Carbono “Recuerda un mol de cualquier <<cosa>> tiene 6.02x1023 <<cosas>> estas cosas pueden ser átomo, moléculas, formulas, iones electrones entre otras cosas” 5 e) Realizar los cálculos necesarios para obtener la información (valores) que me proporciona la ecuación química balanceada, en las mismas unidades en que se da la sustancia dato y en la que se pide la incógnita. Colocarlos debajo de las dos sustancias subrayadas en el paso b. X mol 4 mol 𝐶𝐻4 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 2𝐻2𝑂 1 mol 2 mol f) Las proporciones así obtenidas extraerlas de la ecuación química y resolver para la incógnita X. 𝑋 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 ------------------ 4 mol 𝐻2𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 ------------------ 2 mol 𝐻2𝑂 Se multiplica en X 𝑋 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 ------------------ 4 mol 𝐻2𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 ------------------ 2 mol 𝐻2𝑂 𝑋 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4𝑥 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 = 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4𝑥 4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 Se despeja la “X” 𝑋 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 = 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4𝑥 4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 𝑋 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 = 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 Respuesta: Esto significa que se necesitan 2 moles de metano para producir 4 moles de agua. Relación Masa – Masa Anteriormente se vio cómo utilizar la ecuación balanceada para una reacción a fin de calcular los números de los moles de los reactivos y productos para un caso particular. Sin embargo, los moles representan los números de las moléculas y éstas no se pueden contar de manera directa. En la química se cuentan por peso. Por tanto, se repasarán los procedimientos para convertir entre moles y masas y se verá cómo se aplican estos procedimientos a los cálculos químicos. 6 Ejercicio Resuelto El hidróxido de litio sólido se emplea en los vehículos espaciales para eliminar el dióxido de carbono (CO2) que se exhala al respirar. Los productos son carbonato de litio sólido y agua líquida ¿Qué masa de dióxido de dióxido de carbono gaseoso puede absorber 8g de hidróxido de litio (LiOH)? La reacción que representa el cambio es la siguiente: 2 𝐿𝑖𝑂𝐻(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) → 𝐿𝑖2𝐶𝑂3 (𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) 1. Verifica que la ecuación este balanceada correctamente 2 𝐿𝑖𝑂𝐻(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) → 𝐿𝑖2𝐶𝑂3 (𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) 2 Li 2 Li 1 C 1 C 2 H 2 H 4 O 1 C Se verifico y la ecuación esta balanceada 2. Colocamos en la parte de arriba los datos de la ecuación y la incógnita 8g ¿ 2 𝐿𝑖𝑂𝐻(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) → 𝐿𝑖2𝐶𝑂3 (𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) 3. Realizamos los cálculos para obtener los gramos que reaccionan. Buscamos los datos de cada elemento en la tabla periódica, multiplicamos el peso de cada átomo correspondiente al número de átomo que posee el compuesto a) El peso atómico del litio es de 6.941 g b) El peso atómico del carbono es de 12.0107 g c) El peso atómico del oxígeno es de 15.999 g d) El peso atómico del hidrogeno es de 1.00784 g 2 𝐿𝑖𝑂𝐻(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) → 𝐿𝑖2𝐶𝑂3 (𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) Li = 6.941g x 2 = 13.882g C = 12.0107g x 1 = 12.0107g O = 15.999g x 2 = 31.998g O = 15.999g x 2 = 31.998g H = 1.00784g x 2 = 2. 01568 g Masa atómica del 𝐶𝑂2(𝑔)= 44.0087 g Masa atómica del 2 𝐿𝑖𝑂𝐻(𝑠)= 47.8956 g 7 4. Ahora colocamos los pesos que calculamos en la parte del paso 3, junto con la información que sacamos en el paso 2. 8g ¿ 2 𝐿𝑖𝑂𝐻(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) → 𝐿𝑖2𝐶𝑂3 (𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) 47.8956 g 44.0087g 5. Realizamos una regla de 3 para saber cuántos gramos de CO2 se requiere para reaccionar con 8g de LiOH. 47.8956𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖𝑂𝐻 ------------------ 44.0087g 𝐶𝑂2 8𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖𝑂𝐻 ------------------ ¿g 𝐶𝑂2 Multiplicamos en X 47.8956𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖𝑂𝐻 𝑥 ? 𝑔 𝐶𝑂2 = 44.0087𝑔 𝐶𝑂2 𝑥 8𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖𝑂𝐻 Despejamos la incógnita ? 𝑔 𝐶𝑂2 = 44.0087𝑔 𝐶𝑂2 𝑥 8𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖𝑂𝐻 47.8956𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖𝑂𝐻 Realizamos la operación ? 𝑔 𝐶𝑂2 = 7.35077 𝑔 𝐶𝑂2 Respuesta: se requiere 7.35077 gramos de CO2, para reaccionar con 8 gramos de LiOH. Actividades Actividad No. 1: Realiza los siguientes ejercicios de numero de Avogadro en el cuaderno. 1. 0.75 mol de Fe → átomos de Fe 2. 128gr mol de H2O → moléculas de H2O 3. 3.26x1023 átomos de Na → mol de Na 4. 2.35x1023 átomos de Al → mol de Al 5. 1.40 mol de SO2 → moléculas de SO2 6. 3.5 mol de KOH a fórmulas unitarias. 7. 145 gr de CaCO3 a átomos. 8. 0.25 de CO2 a moléculas. 9. 1.30 mol de KOH a molécula. 10. 2 mol de H a átomos 11. 2.45 x 1023 átomos de Cl a mol