19. Según la siguiente reacción:
Al(s) + HNO3(ac) > Al(NO3)3(ac) + H2(g) Si se hacen reaccionar 30 g de aluminio con 70 g de ácido nítrico, ¿Qué volumen de
hidrógeno se obtiene, medidos a 25ºC y 750 mm de Hg?
Respuestas a la pregunta
El volumen de hidrógeno que se obtiene a 25°C y 750 mmHg es 13.86 L.
Explicación:
Primero se debe balancear la reacción.
La reaccion balanceada es:
2Al(s) + 6HNO₃(ac) ⇒ 2Al(HNO₃)₃(ac) + 3H₂(g)
Cantidades presentes de los reactivos:
Cantidad de aluminio:
MW Al= 26.98 g/mol
moles de Al= 30g * (1 mol/26.98 g)= 1.11 mol Al
Cantidad de HNO₃:
MW HNO₃= 63.01 g/mol
moles de HNO₃= 70 g * (1 mol/ 63.01 g)= 1.11 mol HNO₃
Reactivo límite:
A partir de la proporción estequiométrica:
2 mol Al/ 6 mol HNO₃ = 1.11 mol Al/ n(HNO₃)
n(HNO₃)= 3.33 mol
Se requieren 3.33 mol de HNO₃ para que reaccionen con el aluminio. Como 3.33>1.11, el HNO₃ es el reactivo límite.
Con el reactivo límite se determina la cantidad de hidrógeno producida.
Cantidad de H₂ producida:
moles de H₂= 1.11 mol HNO₃ * (3 mol H₂/ 6 mol HNO₃)= 0.56 mol H₂
Volumen de H₂:
Considerando la Ley de los gases ideales:
PV= nRT
V= nRT/P
Dónde:
n= número de moles= 0.56 mol
R= Constante universal de los gases= 0.082 atm L / mol K
T= Temperatura= 25 + 273= 298 K
P= Presión= 750 mmHg * (1 atm / 760 mmHg)= 0.987 atm
Reemplazando:
V= (0.56*0.082*298)/0.987
V= 13.86 L