Question

Solucionar la siguiente situación.
el técnico de un laboratorio de productos químicos, está interesado en saber qué cantidad de nitrato cuprico Cu(NO3)2 obtendrá en un proceso, si dispone de 15 kg de alambre de cobre del 93% de pureza y 55 litros de acido nítrico HNO3, del 70% de pureza, cuya densidad es de 1,42 gr/cm'. Si la reacción se efectúa con una eficiencia de 85%, ayúdale al técnico a:
- Determinar los gramos de ácido nítrico - Las moles del reactivo limite
- Los gramos de nitrato cúprico del 95% de pureza que se producen
- Los gramos de dióxido de nitrógeno que se producen
- Las moles de agua que se obtienen
La reacción que ilustra el proceso anterior es:
Cu(s) + HNO3 (l) → Cu(NO3)2 (AC) + NO2(g) + H2O (l)​

Answer 1

Para la reacción entre el cobre y el ácido nítrico, llevada a cabo con una eficiencia del 85%, se tiene:

-Los gramos de ácido nítrico son 54670 y las moles del reactivo límite son 867.64.

- Los gramos de nitrato cúprico del 95% de pureza son 36401.14

- Los gramos de dióxido de nitrógeno que se producen son 16966.05

- Las moles de agua que se producen son 368.73

Explicación:

La reacción balanceada es:

Cu(s) + 4HNO₃ (l) → Cu(NO₃)₂ (ac) + 2NO₂(g) + 2H₂O (l)​

Primero se debe calcular la cantidad presente de cada uno de los reactivos.

Cobre:

Considerando el 93% de pureza:

15000g * 0.93= 13950 g puros de Cu

Teniendo en cuenta la masa molar:

M(Cu)= 63.55 g/mol

Moles de Cu= 13950 g *(1 mol/ 63.55 g)= 219.51 mol Cu

Ácido nítrico:

V= 55L= 55000 mL= 55000 cm³

gramos de HNO₃= 55000 cm³ * 1.42 g/cm³= 78100 g HNO₃

Considerando una pureza del 70%:

78100 g *0.7= 54670 g puros de HNO₃

M(HNO₃)= 63.01 g/mol

moles de HNO₃= 54670 g *(1 mol / 63.01 g)= 867.64 mol HNO₃

Reactivo límite:

Para determinar el reactivo límite se divide el número de moles entre el coeficiente estequiométrico. El reactivo límite corresponde al menor valor.

Para Cu: 219.51/1= 219.51

Para HNO₃: 867.64 /4= 216.91

El reactivo límite es el HNO₃, con este se realizarán los cálculos.

Cantidad de nitrato cúprico producido:

moles Cu(NO₃)₂= 867.64 mol HNO₃ *(1 mol Cu(NO₃)₂ / 4 mol HNO₃)=  216.91 mol Cu(NO₃)₂

M(Cu(NO₃)₂)= 187.56 g/mol

gramos de Cu(NO₃)₂= 216.91 mol * 187.56 g/mol= 40683.64 g Cu(NO₃)₂

Considerando la eficiencia:

Eficiencia (%)= (cantidad real/ cantidad teórica)*100

Para una eficiencia del 85%:

Cantidad real= cantidad teórica * 0.85

Cantidad real= 40683.64 * 0.85= 34581.09 g Cu(NO₃)₂

Como la pureza es del 95%:

gramos totales Cu(NO₃)₂= 34581.09 g puros * (100 g impuros / 95 g puros) = 36401.14 g de Cu(NO₃)₂ con un 95% de pureza

Cantidad de dióxido de nitrógeno producido:

moles NO₂= 867.64 mol HNO₃ *(2 mol NO₂ / 4 mol HNO₃)=  433.82 mol NO₂

M(NO₂)= 46.01 g/mol

gramos de NO₂= 433.82 mol * 46.01 g/mol= 19960.06 g NO₂

Considerando una eficiencia del 85%:

Cantidad real= cantidad teórica * 0.85

Cantidad real= 19960.06 * 0.85= 16966.05 g NO₂

Cantidad de agua producida:

moles H₂O= 867.64 mol HNO₃ *(2 mol H₂O / 4 mol HNO₃)= 433.82 mol H₂O

Considerando una eficiencia del 85%:

Cantidad real= cantidad teórica * 0.85

Cantidad real= 433.82 * 0.85= 368.73 mol H₂O