martes, 31 de enero de 2012

Ejercicios de la Ley de Lavoisier

Tres son los tipos de relaciones estequiometricas en las que se aplica la ley de conservación de la masa (Lavoisier).

A) RELACIÓN MOL-MOL.- Sirve para proporcionar los moles de una sustancia a partir de otra.

Ejemplo:
El sulfato de sodio (Na2SO4), compuesto que se utiliza en algunas del proceso de fabricación de papel y que sirve para obtener compuestos resistentes al fuego, se puede producir por la relación entre ácido sulfúrico (H2SO4) y el hidróxido de sodio (NaOH):

H2SO4 + NaOH
Na2SO4 + H2O

Si se suministran a la reacción 4 moles de NaOH, ¿Cuántos moles de Na2SO4 se obtendrán?

Solución:
Primero se balancea la ecuación de modo que cumpla con la ley de conservación de la masa

H2SO4 + 2NaOH
Na2SO4 + 2H2O

Enseguida se explica la relación mol-mol de la ecuación. Se resuelve el problema aplicando una sencilla regla de tres.

2 mol de NaOH - 1 mol de Na2SO4
4 mol de NaOH - x

por tanto x= 2 mol de Na2SO4

B) RELACIÓN MASA-MASA.- A partir de la masa de una sustancia se calcula la masa de un reactivo o de un producto.

Ejemplo: El hipoclorito de sodio (NaClO), ingrediente de muchos blanqueadores comerciales, puede obtenerse mediante la reacción controlada entre el hidróxido de sodio (NaOH) y el cloro elemental (Cl2):

2NaOH + Cl2 NaClO + NaCl + H2O
De acuerdo con la reacción (ya está balanceada) ¿Cuántos g de NaOH son necesarios para obtener 500 g de NaClO?

Solución:
Tenemos las siguientes relaciones
1 mol de NaOH = 40 g de NaOH

Por lo tanto 2 mol de NaOH = 80 g NaOH

1 mol de NaClO = 74.5 g de NaClO

A partir de lo anterior, determinamos los gramos de NaOH que se requieren aplicando la fórmula o mediante una sencilla regla de tres.

74.5 g de NaClO - 80 g de NaOH
500 g de NaClO - x

x= 536.91 g de NaOH

C) RELACIÓN VOLUMEN-VOLUMEN.- a partir del volumen de una sustancia se determina el volumen de otra, hay que tomar en cuenta las condiciones de presión y temperatura en las que se desarrolla la reacción.

Ejemplo:
La reacción entre el monóxido de nitrógeno (NO) y el oxígeno (O) da como resultado la formación de dióxido de nitrógeno (NO2), sustancia que participa en la producción del esmog fotoquímico.

2NO(g) + O2 (g)
2NO2 (g)

Si la reacción de síntesis se desarrolla en condiciones estándar de temperatura y presión, ¿Cuántos litros de oxígeno se necesitan para reaccionar con 150 L de monóxido de nitrógeno?

Solución:
Si tenemos condiciones estándar de presión y temperatura (P= 1 atm, T=0°C), entonces un mol de cualquier gas ocupa un volumen igual a 22.4 L.

En base a lo anterior desarrollamos lo siguiente:
22.4 L - 1 mol
150 L de NO - x
x= 6.6964 mol de NO

2 mol de NO - 1 mol O2
6.6964 mol de NO - x
x= 3.3482 mol de O2

1 mol - 22.4 L
3.3482 mol de O2 - x
x= 74.9996 L de O2

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