Estequiometría de la combustión del alcohol etílico

, por F_y_Q

Se dispone de 3,00 g de alcohol etílico y se queman, dándose la reacción:

C_2H_5OH + 3O_2\ \to\ CO_2 + H_2O

a) ¿Cuántos moles de CO_2 se producen cuando se queman los 3,00 g de C_2H_5OH?
b) ¿Qué volumen de CO_2 se obtendrá a una temperatura de 20^oF y 736 mm Hg?


SOLUCIÓN:

Al leer detenidamente el enunciado vemos que la reacción no está ajustada y es necesario ajustarla como primer paso. Luego habrá que trabajar con la masa de alcohol y con las unidades para que sean homogéneas con respecto al valor que usaremos de R para los gases.
a) La reacción, debidamente ajustada, queda:

C_2H_5OH + 3O_2\ \to\ 2CO_2 + 3H_2O

La masa molecular del alcohol etílico es:
C_2H_5OH:\ 2\cdot 12 + 6\cdot 1 + 1\cdot 16 = 46\ g/mol
Vamos a calcular a cuántos mol corresponde la masa de alcohol etílico:
3,00\ g\ C_2H_5OH\cdot \frac{1\ mol}{46\ g} = 6,52\cdot 10^{-2}\ mol\ C_2H_5OH
Mirando la relación estequiométrica entre el C_2H_5OH y el CO_2 vemos que un mol del primero produce dos mol del segundo. Aplicamos un factor de conversión con esta relación:

6,52\cdot 10^{-2}\ mol\ C_2H_5OH\cdot \frac{2\ mol\ CO_2}{1\ mol\ C_2H_5OH} = \bf 0,13\ mol\ CO_2


b) Primero vamos a transformar las unidades y luego calcularemos a qué volumen equilvalen los mol calculados anteriormente.
736\ mm\ Hg\cdot \frac{1\ atm}{760\ mm\ Hg} = 0,968\ atm
^oC = \frac{5}{9}(^oF - 32) = \frac{5}{9}(20 - 32) = -6,67^oC
K = -6,67 + 273 = 266,33\ K

PV = nRT\ \to\ V = \frac{nRT}{P} = \frac{0,13\ mol\cdot 0,082\frac{atm\cdot L}{K\cdot mol}\cdot 266,33\ K}{0,968\ atm} = \bf 2,93\ L\ CO_2