Transcript Relaciones de masa en reacciones químicas

Relaciones de masa
en las reacciones químicas
Capítulo 3
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El mundo microscópico: los átomos y las moléculas.
El mundo macroscópico: los gramos.
Masa atómica es la masa de un átomo en
unidades de masa atómica (uma).
Por definición:
1 átomo 12C “pesa” 12 uma
En esta escala
1H
= 1.008 uma
16O
= 16.00 uma
3.1
El litio natural es :
7.42% 6Li (6.015 uma)
92.58% 7Li (7.016 uma)
Masa atómica promedio del litio:
7.42 x 6.015 + 92.58 x 7.016
= 6.941 uma
100
3.1
Número atómico
Masa atómica
Masa atómica promedio (6.941)
Metales
Metaloides
No metales
El mol es la cantidad de una sustancia que
contiene tantas unidades elementales como
átomos hay exactamente en 12.00 gramos de 12C
1 mol = NA = 6.0221367 x 1023
Número de Avogadro (NA)
3.2
huevos
zapatos
Masa molar es la masa de 1 mol de canicas en gramos
átomos
1 mol 12C átomos = 6.022 x 1023 átomos = 12.00 g
1 12C átomo = 12.00 uma
1 mol 12C átomos = 12.00 g 12C
1 mol átomos de litio= 6.941 g de Li
Para cualquier elemento
masa atómica (uma) = masa molar (gramos)
3.2
1 12C átomo
12.00 g
1.66 x 10-24 g
x
=
23
12
12.00 uma
6.022 x 10
C átomos
1 uma
1 uma = 1.66 x 10-24 g or 1 g = 6.022 x 1023 uma
Masa del
elemento (m)
Número de moles
del elemento (n)
Número de átomos
del elemento (N)
M = masa molar en g/mol
NA = Número de Avogadro
3.2
¿Sabe qué es la masa molar?
¿Cuántos átomos están en 0.551 g de potasio (K) ?
1 mol K = 39.10 g K
1 mol K = 6.022 x 1023 átomos K
1 mol K
6.022 x 1023 átomos K
0.551 g K x
x
=
1 mol K
39.10 g K
8.49 x 1021 átomos K
3.2
Masa molecular (o peso molecular) es la suma de
las masas atómicas (en uma) en una molécula.
1S
SO2
2O
SO2
32.07 uma
+ 2 x 16.00 uma
64.07 uma
Para cualquier elemento
masa molecular (uma) = masa molar (gramos)
1 molécula SO2 = 64.07 uma
1 mol SO2 = 64.07 g SO2
3.3
¿Sabe qué es la masa molecular?
¿Cuántos átomos H están en 72.5 g de C3H8O?
1 mol C3H8O = (3 x 12) + (8 x 1) + 16 = 60 g C3H8O
1 mol C3H8O moléculas = 8 mol H átomos
1 mol H = 6.022 x 1023 átomos H
1 mol C3H8O 8 mol H átomos 6.022 x 1023 H átomos
72.5 g C3H8O x
x
x
=
1 mol C3H8O
1 mol H átomos
60 g C3H8O
5.82 x 1024 átomos H
3.3
Placas aceleradoras
Peso
Luz
Espectrómetro de masas
Pantalla detectora
Luz
Haz de
electrones
uestra
aseosa
Filamento
KE = 1/2 x m x v2
v = (2 x KE/m)1/2
F=qxvxB
Imán
Peso
Haz de iones
3.4
Composición porcentual de un elemento en un
compuesto =
n x masa molar del elemento
x 100%
masa molar del compuesto
n es el número de moles del elemento en 1 mol
del compuesto
2 x (12.01 g)
x 100% = 52.14%
46.07 g
6 x (1.008 g)
%H =
x 100% = 13.13%
46.07 g
1 x (16.00 g)
%O =
x 100% = 34.73%
46.07 g
%C =
C2H6O
52.14% + 13.13% + 34.73% = 100.0%
3.5
O2 no
consumido
Etanol
Calor
Combustión de 11.5 g de etanol
Absorbente Absorbente
de CO2
Produce 22.0 g de CO2 y 13.5 g de H2O de H2O
g CO2
mol CO2
mol C
gC
6.0 g C = 0.5 mol C
g H2O
mol H2O
mol H
gH
1.5 g H = 1.5 mol H
g de O = g de muestra – (g de C + g de H) 4.0 g O = 0.25 mol O
Fórmula empírica C0.5H1.5O0.25
Divida por el subíndice más pequeño (0.25)
Fórmula empírica C2H6O
3.6
Una reacción química es un proceso en el cual una o más
sustancias se cambian en una o más nuevas sustancias.
Una ecuación química usa los símbolos químicos para
mostrar lo que sucede durante una reacción química
Tres maneras de representar la reacción de H2 con O2 para
formar H2O
Dos moléculas de hidrógeno
Una molécula de oxígeno
reactivos
Dos moléculas de agua
productos
3.7
Cómo “leer” las ecuaciones químicas
2 Mg + O2
2 MgO
2 átomos Mg + 1 molécula O2 produce 2 unidades de la
fórmula MgO
2 moles Mg + 1 mole O2 produce 2 moles de MgO
48.6 gramos Mg + 32.0 gramos O2 produce 80.6 g de
MgO
NO ES
2 gramos de Mg + 1 gramo de O2 produce
2 g de MgO
3.7
Balance de ecuaciones químicas
1. Escriba la fórmula(s) correcta para los reactivos
en el lado izquierdo y la fórmula(s) correcta para
el producto(s) en el lado derecho de la ecuación.
El etano reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono
y agua
C2H6 + O2
CO2 + H2O
2. Cambie los números delante de las fórmulas (los
coeficientes) para hacer el número de átomos
de cada elemento el mismo en ambos lados de la
ecuación. No cambie los subíndices.
2C2H6
NO
C4H12
3.7
Balance de ecuaciones químicas
3. Empiece balanceando esos elementos que
aparecen sólo en un reactivo y un producto.
C2H6 + O2
CO2 + H2O empiece con C o H pero no O
1 carbono
2 carbonos
en la izquierda en la derecha
C2H6 + O2
6 hidrógenos
en la izquierda
C2H6 + O2
multiplicar CO2 por 2
2CO2 + H2O
2 hidrógenos
en la derecha
2CO2 + 3H2O
multiplicar H2O por 3
3.7
Balance de ecuaciones químicas
4. Balancee esos elementos que aparecen en dos o
más reactivos o productos.
C2H6 + O2
2CO2 + 3H2O
multiplicar O2 por 7
2
2 oxígenos 4 oxígenos+ 3 oxígenos = 7 oxígenos
(3x1)
en la izquierda (2x2)
en la derecha
C2H6 + 7 O2
2
2CO2 + 3H2O
2C2H6 + 7O2
4CO2 + 6H2O
quite la fracción
multiplique ambos lados
por 2
3.7
Balance de ecuaciones químicas
5. Verifique para asegurarse de que tiene el mismo
número de cada tipo de átomo en ambos lados
de la ecuación.
2C2H6 + 7O2
4 C (2 x 2)
12 H (2 x 6)
14 O (7 x 2)
4CO2 + 6H2O
4C
12 H (6 x 2)
14 O (4 x 2 + 6)
Reactivos
4C
12 H
14 O
Productos
4C
12 H
14 O
3.7
Cambios de masa en las reacciones químicas
Masa de
reactivo
Masa de
reactivo
Moles de
reactivo
Moles de
producto
Moles de
reactivo
Moles de
producto
Moles de
reactivo
Moles de
producto
Masa de
producto
1. Escriba la ecuación química balanceada.
2. Convierta cantidades de sustancias conocidas en moles.
3. Use los coeficientes en la ecuación balanceada para calcular
el número de moles de la cantidad buscada.
4. Convierta los moles de la cantidad buscada en las unidades
deseadas.
3.8
El metanol se quema en el aire de acuerdo con la
ecuación
2CH3OH + 3O2
2CO2 + 4H2O
Si 209 g de metanol se agotan en la combustión,
¿qué masa de agua se produce?
gramos CH3OH
moles CH3OH
masa molar
CH3OH
209 g CH3OH x
moles H2O
gramos H2O
masa molar
coeficientes
de la ecuación química H2O
4 mol H2O
18.0 g H2O
1 mol CH3OH
=
x
x
32.0 g CH3OH
2 mol CH3OH
1 mol H2O
235 g H2O
3.8
Reactivos limitantes
Antes del inicio de la reacción
Reactivo limitante
Reactivo en exceso
Después de completada la reacción
6 verdes agotados
6 rojas sobre la izquierda
3.9
¿Sabe qué son los reactivos limitantes?
En un proceso, 124 g de Al reaccionan con 601 g de Fe2O3
2Al + Fe2O3
Al2O3 + 2Fe
Calcular la masa de Al2O3 formada.
g Al
mol Al
mol Fe2O3
necesitado
O
g Fe2O3
mol Fe2O3
mol Al
necesitado
124 g Al x
1 mol Al
27.0 g Al
x
1 mol Fe2O3
2 mol Al
g Fe2O3
necesitado
160. g Fe2O3
=
x
1 mol Fe2O3
g Al
necesitado
367 g Fe2O3
Empiece con
necesita 367 g Fe2O3
124 g Al
Tiene más Fe2O3 (601 g) así el Al es reactivo limitante
3.9
Use el reactivo limitante (Al) para calcular la cantidad de
producto que se puede formar.
g Al
mol Al
mol Al2O3
2Al + Fe2O3
124 g Al x
1 mol Al
27.0 g Al
x
1 mol Al2O3
2 mol Al
g Al2O3
Al2O3 + 2Fe
102. g Al2O3
=
x
1 mol Al2O3
234 g Al2O3
3.9
El rendimiento teórico es la cantidad de producto
que resultaría si todo el reactivo limitante reaccionara.
El rendimiento real es la cantidad de producto
realmente obtenida de una reacción.
Rendimiento real
% Rendimiento =
Rendimiento teórico
x 100
3.10