Ampliación: estequiometría, gases y composición centesimal (7360)

, por F_y_Q

Se tratan 10.0 g de un mineral de aluminio que contiene una pureza del 60.0\% , con 50.0 mL de una solución acuosa 0.150 M de ácido sulfúrico. Los productos de esta reacción son hidrógeno gaseoso y tris-tetraoxidosulfato de dialuminio.

a) Escribe la ecuación química de la reacción.

b) ¿Qué volumen de hidrógeno se obtendrá, medido en condiciones normales de presión y temperatura?

c) Determina la composición centesimal del tris-tetraoxidosulfato de dialuminio.


SOLUCIÓN:

a) La ecuación química de la reacción que tiene lugar debe contener los estados de agregación de cada sustancia y debe estar ajustada:

\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{\ce{2Al(s) + 3H2SO4(ac) -> Al2(SO4)3(ac) + 3H2(g)}}}}


b) Puedes calcular los moles de aluminio y de ácido que se hacen reaccionar para determinar cuál es el reactivo limitante:

10\ \cancel{\ce{g\ min}}\cdot \frac{60\ \ce{\cancel{g}\ Al}}{100\ \cancel{\ce{g\ min}}}\cdot \frac{1\ \text{mol}}{27\ \cancel{g}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{0.222\ \ce{mol\ Al}}}

50\ \cancel{\ce{mL\ D}}\cdot \frac{1\ \cancel{L}}{10^3\ \cancel{mL}}\cdot \frac{0.150\ \ce{mol\ H2SO4}}{1\ \cancel{L}} = \color[RGB]{0,112,192}{\bf{7.5\cdot 10^{-3}}\ \textbf{\ce{mol\ H2SO4}}}

Los moles de ácido son mucho menos que los de aluminio y se consume más ácido que metal en la reacción, por lo que el reactivo limintante es el \color[RGB]{2,112,20}{\textbf{\ce{H2SO4}}} . Debes hacer el cálculo del volumen de gas referido a este reactivo:

7.5\cdot 10^{-3}\ \cancel{\ce{mol\ H2SO4}}\cdot \frac{3\ \cancel{\ce{mol\ H2}}}{3\ \cancel{\ce{mol\ H2SO4}}}\cdot \frac{22.4\ \ce{L\ H2}}{1\ \cancel{\ce{mol\ H2}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{0.168\ \ce{L\ H2}}}}


c) La masa molecular de la sal es:

\ce{Al2(SO4)3}:\ 2\cdot 27 + 3\cdot 32 + 12\cdot 16 = \color[RGB]{0,112,192}{\bm{342\ \frac{g}{mol}}}

Si divides la masa de cada elemento entre la masa molecular del compuesto, multiplicada por cien, tienes la composición centesimal:

\ce{Al}:\ \frac{2\cdot 27}{342}\cdot 100 = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 17.8\%}}


\ce{S}:\ \frac{3\cdot 32}{342}\cdot 100 = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 28.1\%}}


El porcentaje de oxígeno lo puedes obtener por diferencia:

\ce{O}:\ (100 - 17.8 - 28.1)\% = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 54.1\%}}