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  • me parece una caca esto de los moles guacala
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 Estequiometría - Mol Estequiometría - Mol Document Transcript

  • ESTEQUIOMETRÍACuando Lavoisier, en 1789, estableció lo que hoy se conoce como ley de laconservación de la materia sentó las bases para la estequiometría que lapodemos definir como el procedimiento por medio del cual se determinan lascantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción química. Suetimología deriva del griego stoicheion que significa primer principio o elemento ymetrón que significa medida.Pasos fundamentales en la resolución de problemas de estequiometría:  a) Escribir la ecuación química.  b) Balancearla.  c) A partir de la ecuación balanceada, calcular las masas, moles o moléculas de las sustancias que se mencionan en el problema.Ejemplo: a) Se escribe la ecuación química: N₂ + H₂ NH₃ b) Balancearla: N₂ + 3 H₂ 2NH₃ c) La masa en gramos de cada una de las sustancias que intervienen en la reacción química se puede calcular de la siguiente manera: A partir de la siguiente ecuación matemática: 0 n= masa Donde n = número de moles masa molarDespejando la masa (g), tenemos: Masa(g) = n (moles) X masa molar (g/mol)Ejercita ahora tú.Con base en la siguiente ecuación, se pide a los alumnos que calculen la masaen gramos de cada una de las sustancias involucradas en la siguiente ecuaciónquímica y que llenen la tabla en los espacios correspondientes. El profesor losguiará, utilizando el power ppoint. N₂ + 3H₂ 2NH₃
  • masa CálculosSustancia N° de molar moles X masa Masa total moles ( g/mol ) molarN₂ 1 28 1mol X 28g/mol 28H₂ 3 2 3mol X 2g/mol 6NH₃ 2mol X 17 g/mol 2 17 34 LEY DE PROUST. “Cuando dos o más elementos se unen para formar un compuesto, la relación en masa en que lo hacen es siempre la misma” Proust observó que el agua está formada siempre por 11 partes por 100 de hidrógeno y por 89 partes por 100 de oxígeno, sea cual sea su procedencia. Concluyo que en la molécula de agua hay 11 % de Hidrógeno y 89 % de Oxígeno. Ejercicio: Los alumnos calcularán la composición en % (centesimal) de las sustancias que se indican en la tabla, llenando los espacios correspondientes como en el ejemplo, el profesor modelará utilizando el power point. Se les pide que utilicen la siguiente expresión matemática: % del elemento = masa del elemento X100 masa del compuesto
  • 2/98X100 32.65% 32/98X10 65.31% 0 64/98X10 65.31% 0 23/40X100 57.5% 16/40X100 40% 1/40X100 2.5% 39/122X100 31.96% 35/122X10 28.68% 0 48/122X100 39.34% PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍAIntroducción:La estequiometría es utilizada para saber cuánto producto se formará a partir decierta cantidad de reactivo ó que cantidad de reactivo se necesita para obteneruna cantidad “x” de producto; es por ello que se realizan cálculosestequiométricos.Se pueden hacer conversiones estequiométricas masa – masa ó mol – moldependiendo de lo que se solicite.Estequimetría masa – masa: Este proceso se emplea cuando se necesita conocerla cantidad de cada reactivo que se debe utilizar para producir la masa delproducto que se desee.Por ejemplo en la relación masa - masa.Sí se cuenta con 980 g de FeCl3 para realizar la siguiente reacción Química: FeCl3 + NaOH Fe(OH)3 + NaCl¿Cuántos gramos de Fe(OH)3 se producirán?
  • 1.- Se balancea la ecuación: FeCl3 + NaOH Fe(OH)3 +NaClRecuerda que para balancear una ecuación puedes hacer uso del siguientediagrama de flujo. Balanceando primero los metales, posteriormente los nometales dejando al final al oxígeno. FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl (ecuaciónbalanceada)Se comprueba que la ecuación se encuentre balanceada utilizando el siguientecuadro. Reactivos Productos N° de Elementos N° de átomos átomos 1 Fe 1 3 Na 3
  • 3 Cl 3 3 H 3 3 O 32. Se realizan cálculos de las masas molares de cada uno de los reactivos yproductos REACTIVOS PRODUCTOS FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl FeCl3 Fe(OH)31 átomo de Fe 1X55.85g = 55.85u 1 átomo de Fe 1X55.85 = 55.85 u3 átomos de Cl 3X35.45g = 106.35u 3 átomos de O 3X16 = 48.0 u 162.20 u 3 átomos de H 3X1 = 3 .0 u masa molar =162.20g/mol 106.85 u masa molar =106.85 g/mol3NaOH 3NaCl3 átomos de Na 3X23g = 69 u 3 átomos de NaCl 3X23 g = 69.0 u3 átomos de O 3X16g = 48 u 3 átomos de Cl 3X35.45g = 106.35u3 átomos de H 3X 1g = 3 u 175.35 u 120 u masa molar = 175.35g/mol masa molar = 120 g /molSe realizan los cálculos correspondientes: FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl 162.20g 106.85g 980g X Resolviendo: X = (980g FeCl3) (106.85g Fe(OH)3) = 645.58g deFe(OH)3 162.20 g FeCl3Por lo tanto, a partir de 980 g de FeCl3 se producirán 645.58 g de Fe(OH)3
  • MOLMol, unidad básica del sistema internacional de unidades (SI), definida como lacantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos,moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12g) de carbono 12. Esa cantidad de partículas es aproximadamente de6,0221 × 1023, el llamado número de Avogadro. Por tanto, un mol es la cantidad decualquier sustancia cuya masa expresada en gramos es numéricamente igual a lamasa molecular de dicha sustancia.Mol . El concepto de mol se ha generalizado como un número de partículas y esfrecuente encontrar expresiones como: “un mol de átomos, “un mol de iones”, “unmol de moléculas”, etc. En todos los casos un mol contiene 6.02X1023 partículas:un mol de moléculas contiene 6.02X1023 moléculas, un mol de iones contiene 6.02X1023 iones etc. Al número 6.02X1023 se le conoce como número de Avogadro Ejercicio 1 : El profesor utilizando el power pointsolicita a los alumnos que en su cuaderno completen las tablas siguientescon lo que a continuación se pide:¿Cuántas moléculas existen en 2 moles de oxígeno, 3 moles de agua, 0.5moles de NH₃ y en 100 moles de NaCl? Sustancia Número de moles Número de moléculasO₂ 2 72.48H₂O 3 18.06NH₃ 0.5 30.10NaCl 100 60.20
  • Ejercicio 2. Completa el siguiente cuadro con lo que se solicita:Sustancia Fórmula Masa molar N° de Masa en (g/mol) moles gramosOxígeno O₂ 32 3 96Ácido sulfhídrico H₂S 34 2 68.0 gCloro Cl₂ 71 0.5 35.5 gHidróxido de calcio Ca(OH)₂ 0.4Ejercicio 3. Completa el siguiente cuadro: Masa Masa de Masa de Masa deSustancia Fórmula molar 1 mol 5 mol 0.1 mol en g/molHidrógeno H₂ 2 2 10 0.2Amoniaco NH₃ 17 17 85 1.7Clorato de NaClO₃ 106 106 530 10.6sodioÁcido nítrico HNO₃ 63 63 315 6.3
  • Establece relaciones estequiométricas mol-mol en ecuaciones sencillas queimpliquen la obtención de sales, cuya finalidad es de orientar a los alumnos aque el tipo de sal que se obtenga, sea la de un fertilizante cuya composición secaracterice como una mezcla química natural o sintética utilizada para enriquecerel suelo y favorecer el crecimiento vegetal.Relación mol – mol. En esta relación, se aplica el concepto de mol a la ecuaciónquímica balanceada de la siguiente manera: FeCl3(ac) + 3NaOH(ac) Fe(OH)3(ac) + 3NaCl(ac) 1 mol de FeCl3 + 3 mol de NaOH 1 mol de Fe(OH)3 + 3 mol de NaClSí se adicionan 5 mol de FeCl3 en la reacción química, ¿Cuántos mol de NaCl seobtendrán? FeCl3(ac) + 3NaOH(ac) Fe(OH)3(ac) + 3NaCl(ac) 1 mol 3 mol 5 mol XResolviendo: X = ( 5mol FeCl3 ) ( 3 mol NaCl) = 15 mol de NaCl 1mol FeCl3Se producirán 15 mol de NaClEjemplo 2. Obtención de sulfato de amonio como fertilizante. Calcular cuántos gramos de (NH4)2SO4(ac) sulfato de amonio se obtienen alreaccionar 3500 g de NH4OH(ac) hidróxido de amonio con el suficiente ácidosulfúrico H2SO4. NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + H2O(l)Paso 1. Balancear la ecuación química. 2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O(l) Reactivos Productos N° de Elementos N° de átomos átomos 2 N 2 1 S 1 12 H 12 6 O 6
  • Paso N° 2. Interpretación de las partículas representativas y los mol.2mol de NH4OH(ac) + 1 mol de H2SO4(ac) 1 mol de (NH4)2SO4(ac) + 2mol de H2O(l)Paso 3. Relación mol – mol2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O(l)2mol de NH4OH(ac)+ 1 mol de H2SO4(ac) 1 mol de (NH4)2SO4(ac) + 2 molde H2O(l)Se procede a realizar cálculos de las masas molares de cada uno de los reactivosy productos con ayuda de la tabla periódica. Reactivos Productos2NH4OH (NH4)2SO42 átomos de N 2X14g = 28u 2 átomos de N 2X14g = 28u10 átomos de H 10X1g = 10u 8 átomos de H 8X1g = 8u2 átomos de O 2x16g = 32u 1 átomo de S 1X32 = 32u total 70u 4 átomos de O 4x16g = 64u masa molar = 70 g/mol total 132g masa molar= 132 g/molH2SO4 2H2O2 átomos de H 2X1g = 2u 4 átomos de H 4X1g = 4u1 átomo de S 1X32 = 32u 2 átomos de O 2X16g = 32u4 átomos de O 4X16 = 64u total 36u total 98u masa molar = 36 masa molar = 98 g/mol g/molEntonces: 2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O 70 g 98g 132g 36gPor lo tanto: 2NH4OH(ac) (NH4)2SO4(ac) 70g 132g 3500g X X = (3500g de NH4OH ) (132g de (NH4)2SO4 ) = 6600 g de(NH4)2SO4 70g de NH4OHSe producen 6600 g de (NH4)2SO4 .
  • Paso 4. Relación mol – molCalcula cuántas mol de (NH4)2SO4 (sulfato de amonio) se obtienen sí reaccionan25 mol de NH4OH (hidróxido de amonio) en la ecuación anteriormente propuesta. 2NH4OH(ac) (NH4)2SO4(ac) 2mol 1 mol 25 mol XResolviendo: X = (25 mol de NH4OH) (1 mol de (NH4)2SO4) = 12.5 mol de (NH4)2SO4 2 mol de NH4OHSe producirán 12.5 mol de (NH4)2SO4
  • RESOLVER LOS SIGUENTES PROBLEMAS ESTEQUIOMÉTRICOS EN LAOBTENCIÓN DE FERTILIZANTES (PARA RESOLVER EN CASA). a) El nitrato de amonio es un fertilizante nitrogenado que se obtiene a partir de amoniaco y ácido nítrico en condiciones específicas de reacción. NH3 + HNO3 NH4NO3 ¿Cuántos gramos de nitrato de amonio NH4NO3 se pueden obtener a partir de25g de amoniaco NH3 ? 1. Balancear la ecuación. NH3 + HNO3 NH4NO3 REACTIVOS PRODUCTOS N° de átomos ELEMENTOS N° de átomos 2 2 N 4 4 H 3 3 OMasa molar = Masa molar =Paso N° 2. Interpretación de las partículas representativas y los moles.Paso 3. Relación masa – masaReactivos ProductosNH3 NH4NO3HNO3 NH4NO3R = 117.6 g de NH4NO3
  • Paso 4. Relación mol – molCalcula ¿Cuántas moles de nitrato de amonio NH4NO3 se obtienen sí seadicionan a la reacción 12 moles de NH3?R = 12 moles b) La urea es un fertilizante que se obtiene a partir de amoniaco y dióxido de carbono: NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O¿Cuántos gramos de amoniaco NH3 se necesitan para obtener 1800 g deurea (NH2)2CO?1. Balancear la ecuación NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O REACTIVOS ELEMENTOS PRODUCTOSN° de átomos N° de átomos2 N 21 C 16 H 62 O 22. Interpretación de las partículas representativas y los molesPaso 3. Relación masa – masaReactivos productos2NH3 (NH2)2COCO2 H2OR = 1020 g de NH3
  • Paso 4. Relación mol – molCalcular ¿Cuántas mol de urea (NH2)2CO, se obtienen sí se agregan a lareacción 6 mol de NH3 ?R = 3 moles de (NH2)2CO EVALUACIÓN FORMATIVAContesta lo que a continuación se te pide: ¿Por qué es importante emplear ecuaciones balanceadas en la resolución deproblemas estequiométricos? 2. ¿Para los químicos qué es el mol? Y ¿Para qué le es útil? R= Sirve para conocer el numero de moléculas o atomos en un elemento o compuesto. 3. ¿Cuántas partículas agrupa 1 mol y qué nombre recibe este número? R= 6.02x1023 - Se le denomina Numero de Avogadro 4. ¿Por qué la masa de 1 mol de un elemento es diferente a la masa de 1 mol de cualquier otro elemento? R= Porque cada elemento tiene diferente masa atómica.5. A qué equivale la masa molar de:a) Un elemento: A la masa molecular del elementob) Un compuesto: A la suma de las masas moleculares de los elementos que laconforman6. La ecuación química balanceada para la obtención del sulfato de potasio porneutralización del ácido sulfúrico con hidróxido de sodio es:2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2OCon base en ella, llena los espacios con los valores numéricos que faltan en elsiguiente párrafo:
  • a) La ecuación significa que 2 mol de KOH reaccionan con 1 mol de H2SO4 paradar 1 mol de K2SO4 y 2 mol de H2O.b) Si disponemos de 5 mol de KOH, estos requerirán __2.5___ mol de H2SO4 parareaccionar completamente.c) Ya que la masa molar del KOH es ___56____g, la masa de 5 mol de KOH es de__280___ g.d) La masa de H2SO4 que se requiere para reaccionar completamente con 5 molde KOH es __2.5___g. En estas condiciones la reacción producirá _10___ g deK2SO4 y _ 2.5___ g de H2O7. El nitrato de potasio es una sal fertilizante que se puede obtener haciendoreaccionar hidróxido de potasio con ácido nítrico de acuerdo con la siguienteecuación balanceada: HNO3 + KOH KNO3 + H2O¿Cuántos moles de hidróxido de potasio se necesitan para producir 6 mol deKNO3?R= 6¿Cuántos moles de agua se producen si reaccionan completamente 6 mol deKOH?¿Cuántos moles de hidróxido de potasio deben reaccionar completamente con125 g de HNO3?R=6Si se forman 50 g de KNO3 ¿cuántos gramos de agua se producen?R=50
  • 8. Calcula cuántos kg de hidróxido de amonio NH4OH reaccionan completamentepara producir 745 kg de fosfato de amonio (NH4)3PO4 al efectuarse la siguientereacción: 3NH4OH + H3PO4 (NH4)3PO4 + 3H2O9. Determina cuántos kg de ácido nítrico HNO3 deberán reaccionar para producirnitrato de amonio si la reacción ocurre así: NH4OH + HNO3 NH4NO3 + H2O10. Determina cuántos kg de sulfato de amonio (NH 4)2SO4 se producen sireaccionan 490 kg de ácido sulfúrico H2SO4 de acuerdo a la siguiente reacción: H2SO4 + 2NH4OH (NH4)2SO4 + 2H2O11. El fertilizante sulfato de amonio se prepara mediante la reacción entreamoniaco y el ácido sulfúrico: 2NH3(g) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac)¿Cuántos kilogramos de amoniaco se necesitan para producir 100 mil kg de(NH4)2SO4? EVALUACIÓN SUMATIVAEscribe dentro del paréntesis la opción correcta.1. ( a ) La masa molar del NaOH es de 40 g/mol y la del Al2(SO4)3 es de 278g/mol. Comparando estos valores con la definición de un mol, con respecto alnúmero de partículas (átomos, iones o moléculas) tenemos que: a) es mayor para el Al2(SO4)3 b) es menor para el NaOH c) igual para ambos compuestos d) mayor para el NaOH2. ( c ) Sí calculamos la masa molar de 2 mol de H2O y la de 1 mol de H2SO4,obtenemos que la masa molar total de cada uno de los compuestos es: a) mayor la del H2O b) menor la del H2SO4 c) mayor la del H2SO4 d) igual para H2O y H2SO43. ( c ) El número de moléculas contenidas en un mol de NaCl con respecto alnúmero de moléculas contenidas en un mol de Ca3(PO4)2 es: a) mayor b) menor c) igual
  • d) triple4.( d ) Para interpretar cuantitativamente una ecuación química en formacorrecta, está debe estar: a) con los símbolos químicos correctos b) indicando los reactivos y productos c) indicado el estado físico de las sustancias d) balanceada5. ( a ) Los coeficientes que se escriben para balancear la ecuación química nosindican el número: a) moles b) gramos c) mililitros d) onzas6. ( d ) ¿Cuántas moléculas están contenidas en un mol de cloruro de sodio? a) 8.00 X10-23 moléculas b) 1.50 X1023 moléculas c) 6.02 X10-23 moléculas d) 6.02 X1023 moléculas7. ( c ) ¿Cuántas mol de potasio son 12.04 X1023 átomos de dicho elemento? a) 6 b) 10 c) 2 d) 18. ( b ) Cinco mol de iones de Na+ tienen: a) 12.044 X1023 iones de Na+ b) 30.10 X1023 iones de Na+ c) 6.02 X1023 iones de Na+ d) 24.09 X1023 iones de Na+9. ( a ) Cuántas mol de NH3 se obtendrán si reaccionan 1.5 mol de N2 molecular? La ecuación de la reacción es la siguiente: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) a) 3.0 mol de NH3 b) 1 mol de NH3 c) 4.5 mol de NH3 d) 1.5 mol de NH310. ( b ) ¿Cuántas mol de NaOH se requieren para producir 5 mol de NaNO3? La ecuación que representa a la reacción es: Pb(NO3)2 + 2NaOH 2NaNO3 + Pb(OH)2 a) 10 mol b) 5 mol c) 2 mol d) 1 mol
  • 1RÚBRICA PARA EVALUAR EL DESEMPEÑO MOSTRADO EN EL TRABAJO EN LA CLASEPARÁMETROS3 MUY BIEN2 REGULAR1 MALDesempeño observado Al inicio Intermedio Al finalAtiende a las instrucciones de su profesorParticipa en las actividades asignadas a su equipoMuestra capacidad para realizar mapas mentalesMuestra interés por las actividades asignadasMuestra respeto por sus compañeros y su profesorCumple con las tareas solicitadasParticipa de forma activa durante al realizar las tareas asignadas1 García, M. P., et al., Guía para el profesor de Química II en el CCH, Publicado por el Colegio de Ciencias y Humanidades,2007.