Ejercicios de Física y Química

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Reacción química: moles y volumen de producto gaseoso 0001

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El magnesio metálico reacciona con HCl para producir hidrógeno gaseoso de acuerdo a la siguiente reacción:

Mg(s) + 2 HClL(ac)\ \longrightarrow\ MgCl_2 + 2H_2(g)

Si 2,15 g de magnesio reaccionan totalmente:

a) ¿Qué volumen de hidrógeno se puede producir a temperatura y presión estándar? (No tomar en cuenta la presión de vapor de agua)

b) ¿Cuál será el volumen si el gas está a 735 mm Hg y una temperatura de 25°C?


SOLUCIÓN:

Debemos calcular los moles de magnesio que han reaccionado y luego aplicar la estequiometría de la reacción.

2,15\ g\ Mg\cdot \frac{1\ mol}{24,3\ g} = 0,09\ mol\ Mg


Por cada mol de Mg que reacciona se producen 2 moles de hidrógeno, que es lo que nos dice la reacción. Por lo tanto se habrán producido:

0,09\ mol\ Mg\cdot \frac{2\ mol\ H_2}{1\ mol\ Mg} = 0,18\ mol\ H_2


Las condiciones estándar son 298 K y 1 atm. Aplicamos la ecuación de los gases ideales para determinar el volumen de gas:

P\cdot V = n\cdot R\cdot T\ \to\ V = \frac{n\cdot R\cdot T}{P}


V = \frac{0,18\ mol\cdot 0,082\frac{atm\cdot L}{K\cdot mol}\cdot 298\ K}{1\ atm} = \bf 4,40\ L\ H_2


La temperatura de 25 ºC sigue siendo la misma que antes, es decir, 298 K. Pero la presión de 735 mm Hg sí que es distinta. La convertimos a atmósferas:

735\ mm\ Hg\cdot \frac{1\ atm}{760\ mm\ Hg} = 0,97\ atm


Basta con usar la misma expresión de antes pero cambiando el valor de la presión:

V = \frac{0,18\ mol\cdot 0,082\frac{atm\cdot L}{K\cdot mol}\cdot 298\ K}{0,97\ atm} = \bf 4,54\ L\ H_2

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