3.6 Reacciones con gases
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Cuando intervienen gases en las reacciones químicas, los datos y los resultados suelen expresarse en volumen de gas, en unas condiciones determinadas de presión y temperatura.
Cuando en una reacción química todas las sustancias que intervienen son gases, en las mismas condiciones de presión y temperatura, los coeficientes estequiométricos también indican la relación de volúmenes entre las sustancias que reaccionan.
Según el principio de Avogadro, un mol de un gas ocupa el mismo volumen que un mol de otro gas, en las mismas condiciones de presión y temperatura, y hay el mismo número de partículas en ambos casos.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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La síntesis del amoniaco
El amoniaco se obtiene mediante la reacción de síntesis:
N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g)
Dispones de 1 litro de hidrógeno y de 1 L de nitrógeno. ¿Qué volumen de amoniaco puedes obtener? (Recuerda ajustar la ecuación, y ten presente que todos los volúmenes están medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura).
Ejemplo o ejercicio resuelto
Sintetizando agua
¿Qué cantidad de sustancia de oxígeno gaseoso se necesita para reaccionar con 89,6 litros de gas hidrógeno para producir H2O(g)? Considera que todos los volúmenes están medidos en condiciones normales.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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El gas de la risa
El gas de la risa (N2O) tiene propiedades narcóticas y se utiliza en medicina. Se puede obtener por termólisis controlada del nitrato de amonio, según la reacción:
NH4NO3 → N2O + H2O
¿Qué volumen de monóxido de dinitrógeno (gas de la risa), medido en condiciones normales, se formará si se descomponen 15 g de nitrato de amonio?
Actividad
La ecuación de los gases en la estequiometría
Si las sustancias que intervienen en la reacción no son todas gaseosas, debes utilizar la ecuación de estado de los gases ( pV = nRT) para obtener el factor que en la secuencia de operaciones relacione el volumen del gas y la cantidad de sustancia:
Cuando las condiciones de presión y temperatura son las normales, 273 K (0ºC) y 1 atm, puedes tener en cuenta que un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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Una prueba típica en Geología consiste en añadir unas gotas de disolución de ácido clorhídrico a una roca para saber si contiene carbonato de calcio. El carbonato de calcio reacciona con el ácido clorhídrico y se produce cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua.
Si el rendimiento de la reacción es del 60 %, ¿qué volumen de dióxido de carbono se formará, medido a 740 mm Hg de presión y 25ºC de temperatura?
Constante de los gases R = 0,082 atm · L / K · mol y 760 mm Hg = 1 atm
Ejemplo o ejercicio resuelto
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Quemando gasolina
¿Qué volumen de oxígeno, medidos en condiciones normales de presión y temperatura, se necesita para quemar 15 litros de gasolina (supuesto que es C7H16) de densidad 0,68 kg/L?
Si el rendimiento de la combustión es del 85 %, ¿qué volumen de dióxido de carbono se obtendrá, medido en condiciones normales de presión y temperatura?
