3. Teniendo en cuenta la siguiente reacción (recuerde balancear la ecuación)
K + O2 → K2O
a. La masa de óxido de potasio que se obtiene a partir de 3 moles de potasio.
b. Cuántos litros de oxígeno son necesarios para obtener 1 kg de óxido de potasio.
c. Cuántas moléculas de oxígeno reaccionan con 500 gramos de potasio.
d. Cuántos mol s de potasio se obtienen con 500 litros de oxígeno en CNPT.
Respuestas a la pregunta
Para la reacción química de formación de oxido de potasio, se pide realizar varios cálculos estequiométricos. Los resultados obtenidos son:
a. Se obtienen 141,3 g K₂O a partir de 3 moles de potasio.
b. Se requieren 118,6 L de oxigeno para obtener 1 kg K₂O
c. 19,2 × 10²³ moléculas de oxigeno reaccionan con 500 g de potasio.
d. Se obtienen 44,6 moles oxido de potasio con 500 L oxigeno en CNPT.
K + O₂ → K₂O
Ecuación balanceada: 4 K + O₂ → 2 K₂O
a. De la ecuación química tenemos que 4 moles de potasio producen 2 moles de óxido de potasio, podemos calcular cuánto óxido de potasio se obtiene a partir de 3 moles de potasio, usando una regla de tres:
4 moles K ------ 2 moles K₂O
3 moles K ------ X
X = ( 3 moles K × 2 moles K₂O / 4 moles K ) = 1,5 moles K₂O
Para convertir moles a gramos, necesitamos el peso molecular de K₂O:
Peso molecular K₂O = 94,2 g/mol
masa K₂O = 1,5 mol × 94,2 g/mol = 141,3 g
b. De la ecuación química tenemos que se requiere 1 mol de oxigeno para producir 2 moles de K₂O, entonces:
1 mol de oxigeno ------ 2 mol K₂O
Podemos calcular moles de oxigeno necesarios para producir 1 kg (1000 g) K₂O:
1 mol de oxigeno ------ 2 ( 94,2 ) g K₂O
X ------ 1000 g K₂O
X = ( 1000 g K₂O × 1 mol de oxigeno ) / 2 ( 94,2 ) g K₂O
X = 5,3 moles oxigeno
Para calcular los litros de oxigeno, usaremos la ecuación de estado de gases ideales:
PV = nR T (P= 1 atm, n= 5,3 moles, T = 273 K, R = 0,082 atm. L/K.mol)
Despejando V:
V = nRT / P
V = ( 5,3 mol × 0,082 atm. L/K. mol × 273 K ) / 1 atm = 118,6 L
c. 1 mol de oxigeno reacciona con 4 moles de potasio ( 4 × 39 = 156 g)
1 mol oxigeno ------- 156 g potasio
X ------- 500 g potasio
X = ( 500 × 1 ) / 156 = 3,2 moles oxigeno
3,2 moles oxigeno × 6,02 × 10²³ moléculas /mol = 19,2 × 10²³ moléculas
d. Calculemos número de moles en 500 litros de oxigeno ( CNPT )
PV = nRT
Despejando n:
n = PV / RT
n = ( 1 atm × 500 L ) / ( 0,082 atm.L/K.mol × 273 K )
n = 22,3 moles de oxigeno
Se obtienen 2 moles de oxido de potasio a partir de 1 mol de oxigeno, entonces:
1 mol de oxigeno ------------2 moles oxido de potasio
22,3 mol de oxigeno ----- X
X = 22,3 mol de oxigeno × 2 moles oxido de potasio / 1 mol de oxigeno
X = 44,6 moles oxido de potasio.