Volumen de hidrógeno que se obtiene al reaccionar níquel con ácido nítrico

, por F_y_Q

Se hace reaccionar en un recipiente 23,5 g de una lámina de níquel metálico con acido nítrico al 10\% (m/V) según la reacción:

Ni + HNO_3\ \to\ Ni(NO_3)_2 + H_2

a) ¿Qué volumen de H_2 a una presión de 912 mm Hg y a 20^oC se obtiene si la reacción se produce con un rendimiento del 80\%?

b) ¿Qué volumen mínimo necesito agregar al recipiente para que se produzca la reacción?


SOLUCIÓN:

En primer lugar ajustamos la reacción química que nos dan:
Ni(s) + 2HNO_3(ac)\ \to\ Ni(NO_3)_2(ac) + H_2(g)
Convertimos en mol la masa de níquel que hacemos reaccionar:
23,5\ \cancel{g}\cdot \frac{1\ mol}{58,7\ \cancel{g}} = 0,4\ mol
a) Debemos suponer que solo reacciona el 80\% del níquel disponible por lo que se obtendrán:
0,4\ \cancel{mol\ Ni}\cdot \frac{1\ mol\ H_2}{1\ \cancel{mol\ Ni}}\cdot 0,8 = 0,32\ mol\ H_2
El volumen de hidrógeno se obtiene a partir de la ecuación de los gases:

PV = nRT\ \to\ V = \frac{nRT}{P} = \frac{0,32\ \cancel{mol}\cdot 0,082\frac{\cancel{atm}\cdot L}{\cancel{mol}\cdot \cancel{K}}\cdot 293\ \cancel{K}}{912\ \cancel{mm\ Hg}\cdot \frac{1\ atm}{760\ \cancel{mm\ Hg}}} = \bf 6,4\ L


b) Siguiendo la estequiometría de la reacción, serán necesarios el doble de moles de HNO_3 que de Ni, es decir, necesitamos 0,8 mol. Lo transformamos en masa y luego en volumen de disolución:

0,8\ \cancel{mol}\ \cancel{HNO_3}\cdot \frac{63\ g}{1\ \cancel{mol}}\cdot \frac{100\ mL\ D}{10\ \cancel{g\ HNO_3}} = \bf 504\ mL\ D