Question

Ejercicio 4. Aplicación de cálculos estequiométricos en formación de compuestos.


Lee atentamente el siguiente enunciado y luego responda las preguntas que vienen a continuación.


Según la reacción que se da entre la plata y el sulfato de cobre, si partimos de 8,7 g de plata con el 92,7% de pureza y reacciona con 12,3 gramos de sulfato de cobre con una pereza de 87,6% y un rendimiento de reacción del 75,4%. Responder lo siguiente:


A. Ajustar las reacciones que ocurren por el método de oxidorreducción.

B. Calcular la cantidad de sulfato de plata que se obtiene de la reacción.

C. Calcular la cantidad en moles y gramos que sobra de los reactivos.

D. Calcular la cantidad de cobre formada.

Answer 1

Para la reacción entre Plata y Sulfato de Cobre, se pide balancear la ecuación quimica y realizar cálculos estequiométricos para determinar cantidades de reactivos usados y productos.

Ecuación química:

Ag  +  CuSO₄     →   Ag₂SO₄  + Cu

Números de oxidación:

Ag⁰  + Cu⁺²S⁺⁶O₄⁻²     →   Ag₂⁺¹S⁺⁶O₄⁻²  + Cu⁰

Semi-reacción oxidación       Ag⁰      -----------   Ag₂⁺¹

Semi-reacción reducción       Cu⁺²     -----------   Cu⁰

Semi-reacción oxidación        2Ag⁰           -----------   Ag₂⁺¹ + 2e⁻

Semi-reacción reducción      Cu⁺² +2e⁻    -----------   Cu⁰

                                        2Ag⁰  +   Cu⁺² +2e⁻  -------   Ag₂⁺¹  +   Cu⁰  + 2e⁻

Ecuación química balanceada:

2 Ag  +  CuSO₄     →   Ag₂SO₄  + Cu

Reactivos disponibles:

8,7 g de Plata (92,7% de pureza)

12,3 g sulfato de cobre (87,6% pureza)

Calculemos disponibilidad de reactivos puros:

8,7 g Ag × ( 92,7 / 100 ) = 8,06 g Ag  × (1 mol / 107,87 g) = 0,075 mol

12,3 g CuSO₄  ×  (87,6 / 100 ) = 10,8 g CuSO₄ × (1 mol/ 159,6 g) = 0,068 mol

Peso molecular CuSO₄ = 159,6 g/mol

Peso atómico Ag = 107,87 g

Determinamos cuál es el reactivo limitante:

Ag/ CuSO₄       Ecuación :   2/ 1 = 2

                        Disponible:   0,075 / 0,068 = 1,1

El reactivo limitante es Ag

De la ecuación quimica tenemos que:

Se obtiene 1 mol de Ag₂SO₄ a partir de 2 mol de Ag, entonces a partir de 0,075 mol Ag debería obtenerse:

(1 mol de Ag₂SO₄ / 2 mol de Ag)  ×  0,075 mol Ag = 0,0375 mol  Ag₂SO₄

Dado que nos dicen que el rendimiento de la reacción es 75,4%, calcularemos cuánto AgSO₄ se produce:

Rendimiento = ( AgSO₄ prod. / AgSO₄ teórico ) × 100

75,4 = ( AgSO₄ prod. / 0,0375 mol ) × 100

AgSO₄ prod. = 0,028 mol

AgSO₄ prod.(g) = 0,028 mol × Peso molecular

AgSO₄ prod.(g) = 0,028 mol × 204 g/mol = 5,8 g

Se obtienen 5,8 g de sulfato de plata en la reacción (A)

Reactivo en exceso: CuSO₄

CuSO₄ que reacciona = (1 mol CuSO₄/ 2 mol Ag) × 0,075 mol Ag

CuSO₄ que reacciona = 0,0375 mol

Cantidad CuSO₄ que sobra = 0,068 mol - 0,0375 mol = 0,0305 mol

Cantidad CuSO₄ que sobra (g) =  0,0305 mol × Peso molecular

Cantidad CuSO₄ que sobra (g) =  0,0305 mol × 159,6 g/mol = 4,87 g

Sobra el reactivo CuSO₄ - Cantidad:  0,0305 mol ( 4,87 g) (C)

De la ecuación quimica tenemos que:

Se forma 1 mol de Cu a partir de 2 moles de Ag, entonces:

(1 mol de Cu / 2 moles de Ag) × 0,075 mol Ag = 0,0375 mol Cu

mol Cu formado (75,4 % rend,) = (75,4 / 100 ) × 0,0375 = 0,028 mol

gramos Cu formado = 0,028 mol × peso molecular = 0,028 mol × 63,5 g/mol = 1,8 g  (D)