Volumen de hidrógeno que se obtiene al reaccionar níquel con ácido nítrico (5810)

, 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:

\ce{Ni + HNO3 -> Ni(NO3)_2 + H2}

a) ¿Qué volumen de \ce{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?

P.-S.

Lo primero que debes hacer es ajustar la reacción química del enunciado:

\color[RGB]{2,112,20}{\textbf{\ce{Ni(s) + 2HNO3(ac) -> Ni(NO3)2(ac) + H2(g)}}}

Conviertes en mol la masa de níquel que reacciona:

23.5\ \cancel{g}\cdot \frac{1\ \text{mol}}{58.7\ \cancel{g}} = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 0.4\ mol}

a) Debes suponer que solo reacciona el 80\ \% del níquel disponible, por lo que se obtendrán:

0.4\ \cancel{\ce{mol\ Ni}}\cdot \frac{1\ \ce{mol\ H2}}{1\ \cancel{\ce{mol\ Ni}}}\cdot 0.8 = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{0.32 mol \ce{H2}}}

Puedes obtener el volumen de hidrógeno a partir de la ecuación de los gases:

PV = nRT\ \to\ V = \frac{nRT}{P} = \frac{0.32\ \cancel{\text{mol}}\cdot 0.082\ \frac{\cancel{\text{atm}}\cdot L}{\cancel{\text{mol}}\cdot \cancel{K}}\cdot 293\ \cancel{K}}{912\ \cancel{\text{mm\ Hg}}\cdot \frac{1\ \cancel{\text{atm}}}{760\ \cancel{\text{mm\ Hg}}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 6.4\ L}}


b) Siguiendo la estequiometría de la reacción, necesitas el doble de moles de ácido que de níquel, es decir, necesitas 0.8 mol de ácido. Lo transformas en masa y luego en volumen de disolución, usando dos factores de conversión:

0.8\ \cancel{\text{mol}}\ \cancel{\ce{HNO3}}\cdot \frac{63\ \cancel{g}}{1\ \cancel{\text{mol}}}\cdot \frac{100\ mL\ D}{10\ \cancel{g\ \ce{HNO3}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 504\ mL\ D}}