Question

Se hacen reaccionar 30 ml de una disolución de ácido clorhídrico de densidad 1,100 g/ml y del 25 % en peso, con carbonato cálcico, y se obtiene dióxido de carbono, cloruro de calcio y agua.
1- Calcula los gramos de carbonato de calcio que reaccionarán.
2- Calcula el volumen de disolución de cloruro de calcio 0,5 M que se puede preparar con el cloruro obtenido.
3- Calcula el volumen de CO2 obtenido a 30 ºC y 800 mmHg.

Answer 1

Dada la reacción quimica entre carbonato de calcio y ácido clorhidrico, se proporciona el volumen de la solución de HCl usada en la reacción y se pide realizar cálculos estequiométricos para determinar cantidades de reactivos y productos. Los resultados obtenidos son:

1. Reaccionan 11,3 g CaCO₃

2. Se pueden preparar 0,226 L de solución 0,5 M con el CaCl₂ producido.

3. El volumen de CO₂ obtenido es 2,67 L

Ecuación química:

CaCO₃  +  2 HCl   →   CaCl₂  +  H₂O  +  CO₂

Peso molecular CaCO₃ = 100 g/mol

Peso molecular HCl = 36,5 g/mol

Peso molecular CaCl₂ = 111 g/mol

Peso molecular CO₂ = 44 g/mol

Reactivos disponibles:

30 ml disolución de HCl 25% en peso (densidad = 1,1 g/ml)

Carbonato Cálcico

Calculamos gramos de HCl disponibles:

30 ml  disolución ×  1,1 g disolución / ml disolución = 33 g disolución

Tenemos 33 g de disolución con 25% en peso de HCl, esto significa que tenemos:

33 g disolución ×  ( 25 g HCl / 100 g disolución ) = 8,25 g HCl

Entonces, la cantidad disponible de HCl para reacción es 8,25 g.

Calculemos la cantidad de CaCO₃ que reacciona con la cantidad disponible de HCl:

De la ecuación quimica:

1 mol CaCO₃ reacciona con 2 moles HCl

100 g CaCO₃  reaccionan con 73 g HCl

( 100 g CaCO₃ / 73 g HCl ) × 8,25 g HCl = 11,3 g CaCO₃

Ahora, calculamos la cantidad de cloruro de calcio que se obtiene:

1 mol CaCO₃   produce 1 mol CaCl₂

( 111 g CaCl₂ / 100 g CaCO₃ ) ×  11,3 g CaCO₃ = 12,54 g CaCl₂

Se producen 12,54 g CaCl₂. Calculemos el volumen de solución 0,5 M que podemos preparar con esta cantidad:

0,5 M significa que se tiene 0,5 moles CaCl₂ / L de solución.

0,5 = moles de CaCl₂ / volumen (*)

moles de CaCl₂ = 12,54 g / peso molecular = 12,54 / 111 g/mol = 0,113 mol

sustituyendo en la fórmula (*):

0,5 = 0,113 mol / volumen       ⇒     volumen = 0,113 / 0,5  =  0,226 L

Se pueden preparar 0,226 L de solución 0,5 M con el CaCl₂ producido.

De la ecuación química:   1 mol CaCO₃   produce 1 mol CO₂

11,3 g CaCO₃  / 100 g/ mol = 0,113 mol CaCO₃

( 1 mol CO₂ / 1 mol CaCO₃ ) ×  0,113 mol  CaCO₃ =  0,113 mol CO₂

Aplicando la ecuación de estado de gases ideales para calcular volumen de CO₂:

PV = nRT        ⇒    V = nRT / P

P = 800 mmHg  × 1 atm / 760 mm Hg = 1,05 atm

n = 0,113 mol

R = 0,082 atm. L /K. mol

T = 30 °C = 30 + 273 = 303 K

V = nRT / P  = ( 0,113 mol × 0,082 atm. L /K. mol × 303 K ) / 1,05 atm

V = 2,67 L