Reacción de combustión: moles, gases y número de Avogadro (2728)

, por F_y_Q

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La combustión del n-pentano (\ce{C5H12)} se hace con exceso de oxígeno a 32\ ^oC y presión atmosférica:

a) ¿Cuál será la masa de agua que se obtiene si se queman 120 L de n-pentano? A la temperatura indicada el hidrocarburo es líquido y su densidad es 0.626 kg/L.

b) ¿Qué volumen de dióxido de carbono se obtendrá, medido en las condiciones de la combustión?

c) ¿Cuántas moléculas de oxígeno serán las necesarias para hacer la combustión?

Datos: C = 12 ; H = 1 ; O = 16 ; R = 0.082\ \frac{atm\cdot L}{K\cdot mol} ; N_A = 6.022\cdot 10^{23}\ \frac{part}{mol}

P.-S.

La reacción ajustada es:

\color[RGB]{2,112,20}{\textbf{\ce{C5H12(l) + 8O2(g) -> 5CO2(g) + 6H2O(l)}}}


a) Lo primero que harás es convertir en moles la masa de n-pentano:

120\ \cancel{L}\ \ce{C5H12}\cdot 626\ \frac{\cancel{g}}{\cancel{L}}\cdot \frac{1\ \text{mol}}{72\ \cancel{g}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{1 043 \ce{mol C5H12}}}

La masa de agua se obtiene a partir de la estequiometría de la reacción:

1\ 043\ \cancel{\ce{mol\ C5H12}}\cdot \frac{6\ \cancel{\text{mol}}\ \ce{H2O}}{1\ \cancel{\ce{mol\ C5H12}}}\cdot \frac{18\ g}{1\ \cancel{\text{mol}}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{112\ 644\ \ce{g\ H2O}}}}


b) Aplicas la estequiometría para conocer los moles de oxígeno:

1\ 043\ \cancel{\ce{mol\ C5H12}}\cdot \frac{5\ \ce{mol\ CO2}}{1\ \cancel{\ce{mol\ C5H12}}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{5 215\ \ce{mol\ CO2}}}

Ahora calculas el volumen usando la ecuación de los gases ideales:

V = \frac{nRT}{P} = \frac{5\ 215\ \cancel{\text{mol}}\cdot 0.082\ \frac{\cancel{\text{atm}}\cdot L}{\cancel{K}\cdot \cancel{\text{mol}}}\cdot 305\ \cancel{K}}{1\ \cancel{\text{atm}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{130 468 L \ce{CO2}}}}


c) Haces la relación estequiométrica entre el n-pentano y el oxígeno y aplicas la definición de mol:

1\ 043\ \cancel{\ce{mol\ C5H12}}\cdot \frac{8\ \cancel{\text{mol}}\ \ce{O2}}{1\ \cancel{\ce{mol\ C5H12}}}\cdot \frac{6.022\cdot 10^{23}\ mol\acute{e}c}{1\ \cancel{\text{mol}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{5.03\cdot 10^{27}\ mol\acute{e}c\ O_2}}}