Ejercicio de Aplicación de cálculos estequiométricos en aleaciones
Se dispone de 250 g de una aleación que tiene el 13,5% de cobre que reacciona con 150 mL de una disolución de ácido nítrico al 75% en masa y densidad 1,4 g/mL, obteniéndose nitrato de cobre (II), óxido de nitrógeno (II) y agua, siendo el rendimiento de la reacción del 72%.
A. Ajustar la reacción por el método del ión electrón.
B. Calcular la cantidad de nitrato cúprico que se obtiene de la reacción.
C. Calcular el volumen de óxido de nitrógeno (II) que se recogerá́ sobre agua a 20 ºC y 760 mm de Hg
Respuestas a la pregunta
SOLUCION :
250 g aleación → 13.5 % Cu
250 g * 13.5 g Cu/100 g = 33.75 g Cu
150ml HNO3
C = 75%m/m
d = 1.4 g /ml
%R = 72%
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
A . Ajustar la reacción por el método de ión electrón:
Forma iónica : Cu + H⁺ + 2NO3⁻ → Cu⁺² + 2NO3⁻ + NO + H2O
semireacción de oxidación : Cu⁰ → Cu⁺² + 2e- *3
₊₅ ₊₂
semireacción de reducción : NO3⁻ + 4H⁺ + 3e- → NO + 2NO + H2O
3Cu⁰ → 3Cu⁺² + 6e-
₊₅ ₊₂
2NO3⁻ + 8H⁺ + 6e- → 2NO + 4H2O +
_________________________________
₊₅ ₊₂
3Cu⁰ + 2NO3⁻ + 8H⁺ → 3Cu⁺² + 2NO + 4H2O
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
190.5 g 504 g 562.5 g 60 g 72 g
B. g Cu(NO3)2 =?
150mlHNO3*1.4gHNO3/1mlHNO3*75gHNO3/100gsolHNO3=157.5g HNO3
33.75 g Cu* 504 g HNO3/ 190.5 g Cu= 89.29 g HNO3
157.5 g HNO3 * 190.5 g Cu/ 504 g HNO3 = 59.53 g Cu
reactivo limitante = Cu
reactivo en exceso = HNO3
3,75 g Cu * 562.5 g Cu(NO3)2 / 190.5 g Cu = 99.65 g Cu(NO3)2
R% = RR/RT*100
RR= 72% * 99.65 g Cu(NO3)2 / 100 = 71.74 g Cu(NO3)2 .
C. VNO=?
que se recogerá sobre agua a 20ºC +273 = 293 ºK
760 mmHg
Pt = PNO + Pv H2O ´ la Pv H2O a 20ºC = 17.5 mmHg
PNO = Pt - PvH2O = 760 mmHg - 17.5 mmHg= 742.5 mmHg * 1atm/ 760 mmHg = 0.9769 atm .
PNO *VNO = nNO *R*T
VNO = n NO * R * T / PNO
33.75 g Cu * 60 g NO/ 190.5 g Cu = 10.629 g NO
RR= 72% * 10.629 g NO /100 = 7.652 g NO * 1mol NO/30 g NO = 0.255 mol NO.
VNO = 0.255 mol * 0.082 L*atm/ºK*mol * 293ºK / 0.9769 atm
VNO = 6.273 L NO .