Bloque I "APLICAS LA NOCIÓN DE MOL EN LA CUANTIFICACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS DE TU ENTORNO"

     ¡Bienvenido!

      Antes que nada quiero darte la bienvenida a esta forma de llevar a cabo el proceso de 

Recuperación de Química II.

      

Estequiometría

      Por medio de este recurso recibirás información de cada uno de los bloques que conforman la asignatura, así como ejercicios y tareas. 

      En asesorías recibirás información de cómo y cuándo acceder al Blog para cada bloque,  además se programará la fecha del examen. En este Blog encontrarás instrucciones de tareas, ejercicios, investigaciones que debes realizar y que te ayudarán en tu calificación. Así iremos avanzando durante el semestre hasta lograr un promedio que te permita haber recuperado satisfactoriamente la asignatura.



¿Qué es lo que tienes que hacer?
      
    Solamente entrar al Blog, leer la información, resolver cuestionarios, ejercicios o tareas que se te pidan, estudiar el material y prepararte para el día programado del examen o del trabajo de cada bloque.

  
 Contenido del programa:

Bloque I “Aplicas la noción de mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno.”

Bloque II  “Actúas para disminuir la contaminación del aire, del agua y del suelo.”

Bloque III  “Comprendes la utilidad de los Sistemas Dispersos.”

Bloque IV “Valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y entorno.”

Bloque V “Identificas la Importancia de las Macromoléculas Naturales y Sintéticas.”

Examen de diagnóstico:

- Contesta brevemente cada una de las siguientes cuestiones:

1. Es el nombre del científico que postuló la Ley de conservación de la masa.

2. ¿Qué es una ecuación química?

3. Nombre que recibe la rama de la Química que se dedica al estudio cuantitativo de los reactivos y productos que participan en una reacción.

4. ¿Qué es el calentamiento global?

5. ¿Consideras que el consumo de alimentos transgénicos evitará el uso de plaguicidas que contaminan los suelos? Explica por qué.

6. ¿Qué son los hidrocarburos?

7. ¿Por qué es de gran importancia el estudio de las macromoléculas  como son las proteínas, carbohidratos y lípidos en la Educaión Media Superior?

8. El descubrimiento del plástico ¿ha sido benéfico o perjudicial para la humanidad? Explica por qué.

Este examen deberás entregarlo en asesorías, hecho a mano en hoja de máquina y con tu nombre y grupo. 

           Bueno pues iniciaremos con el Bloque I.
           Para saber que ya has entrado al Blog, debes poner un comentario acerca de esta nueva forma de recuperar la asignatura, al final firmar con tu nombre y grupo. 
      Recuerda estar pendiente de las indicaciones en asesorías.

¡Te deseo mucho éxito en este proceso!

Bloque I
“Aplicas la noción de mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno.”


            Paracelso y alquimista del siglo XVI acuñó la siguiente frase: "Todo es venenoso, la dosis por sí misma es lo que determina la toxicidad" ¿qué significado le encuentras a esta afirmación?

Estequiometría es la rama de la Química que se dedica a los cálculos de las relaciones cuantitativas entre los reactivos y productos en el transcurso de una reacción química.
la palabra viene del griego "stoicheion" que significa elemento y "metron" que significa medida.

          Los contadores públicos cuentan dinero, los biólogos animales, los astrónomos estrellas y los químicos cuentan átomos y moléculas. Pero contar átomos y moléculas es difícil ya que no podemos verlos por ser demasiado pequeños, por esto utilizamos "el mol".

           La unidad fundamental de longitud es el metro, la unidad de la cantidad de masa es el gramo  y para medir la cantidad de sustancia se utiliza "el mol". 

          Pero ¿qué es el mol? se define al mol como el Peso atómico si se trata de un átomo o Peso molecular si se trata de un compuesto, expresado en gramos.
          Esto es:

          - Si estamos hablando del elemento magnesio por ejemplo, podemos afirmar que un mol de magnesio tienen una masa de 24.3 gr (su peso atómico expresado en gramos). 

          - En cambio al referirnos a la masa que contiene un mol de agua entonces podemos afirmar que su masa es de 18 gr (su peso molecular expresado en gramos).

          Resuelve el siguiente ejercicio:

a. Expresa la cantidad de masa que contiene 1 mol de las siguientes sustancias puras:

Sustancia	Símbolo	Peso atómico uma	Masa de 1 mol
Oro	Au
Cloro	Cl
Mecurio	Hg
Bromo	Br
Uranio	U
Calcio	Ca
Neón	Ne
Oxígeno	O
Sustancia	Fórmula	Peso molecular uma *	Masa de 1 mol
Óxido de fierro III	Fe2O3
Cloruro de bario	BaCl2
Hidróxido de mercurio	HgOH
Hidruro de cromo	CrH6
Ácido sulfhídrico	H2S
Óxido de cobre II	CuO
Fluoruro de plata	AgF
Ácido sulfúrico	H2SO4

* Para obtener el peso molecular de los compuestos sólo tienen que sumar los pesos atómicos de los elementos que conforman cada compuesto. 

Por ejemplo el Peso molecular del agua es:

Hidrógeno pesa 1.008 uma
El Oxígenos 16 uma entonces 

                                                        2 H     1.008 x 2 =   2.016
                                                        1 O    16             = 16         
                                                                             PM = 18.016 uma

Para calcular el número de mols que contiene cierta masa de una sustancia se debe aplicar la siguiente fórmula:

                                                   n = m / PA      para un elemento

                                                   n = m / PM      para un compuesto

donde:

              n = es el número de mols

             m = es la masa en gramos    

           PA = es el peso atómico del elemento

           PM = es el peso molecular del compuesto



Amadeo Avogadro estableció que "Un mol de cualquier sustancia química contiene
                    6.022 x 10²³ individuos ya sean átomos, moléculas o iones"

A este número se le conoce como el número de Avogadro y se expresa con las letras N_A   

Para calcular la cantidad de átomos o moléculas de una sustancia ya sea elemento o compuesto se utiliza la siguiente fórmula:

                                                                          N = (n) (N_A)                   

donde:

                 N  = número de átomos o moléculas.

                 n  = número de moles.

                 N_A = 6.023 x 10²³ 

El Volumen Molar Gramo es el volumen que ocupa un mol de cualquier sustancia gaseosa cuando se encuentra a Condiciones Normales de Temperatura y Presión y su valor es de 

                                                            22.4 litros por cada mol

Para obtener el volumen de una sustancia gaseosa CN de temperatura y presión se usa la fórmula:

                                                                      V = (n) (V_M)

donde:

                 V = volumen de una sustancia.

                 n = número de moles.

               V_M = Volumen molar o sea 22.4 L/mol

    y   las condiciones normales son:
                  P = 1 atm

                  T = 273 ⁰K

     

Para ejercitar los cálculos de masa, número de moles, número de moléculas y volumen de algunas sustancias, completa la siguiente tabla:

Aplicando las fórmulas anteriores resuelve los siguientes cálculos  recuerda que debes anotar debajo de la tabla en tu reporte para entregar cada uno de los procedimientos que te llevarán a completarla. 
No debes omitir pasos.

Sustancia	Fórmula	Masa gr m	Mols n	Moléculas N	Volumen L* V
Óxido de fierro II	FeO	125
Cloruro de calcio	CaCl2		2.4
Hidróxido de oro III	Au(OH)3			9.033 x 1023
Hidruro de fierro III	FeH3				56
Ácido sulfúrico	H2S			3.011 x1022
Dióxido de carbono	CO2		5.1
Fluoruro de aluminio	AlF3	210
Bicarbonato de sodio	Na2CO3		3.3

*   Suponer que todas las sustancias están en estado gaseoso y a condiciones normales de temperatura y presión. T = 273⁰K y P = 1 atm.

I. RELACIÓN MASA-MASA

Para poder resolver este tipo de problemas necesitamos balancear las reacciones por el método de tanteo, y realizar cálculos de Peso molecular de los compuestos:

Ejemplo 1:

¿Cuántos gramos de Hidróxido de sodio (NaOH) se necesitan para obtener 500 gramos de Hipoclorito de sodio (NaClO) de producto en la siguiente reacción:

          
                           NaOH     +     Cl₂   ----------------->       NaClO     +     NaCl     +       H₂O

a)     Se balancea la ecuación por el método de tanteo y queda:

                 2 NaOH     +     Cl₂     ----------------->      NaClO     +     NaCl     +        H₂O

b)     Enseguida se subrayan los compuestos involucrados en el planteamiento del problema:

                2 NaOH     +     Cl₂    ----------------->      NaClO     +     NaCl     +        H₂O

c)     Se agregan a la ecuación los datos del problema:

                X gramos                                                      500 gramos

               2 NaOH     +     Cl₂   -------------->     NaClO     +     NaCl     +        H₂O

d)     Se calculan los pesos moleculares de los compuestos involucrados y subrayados:

              X gramos                                            500 gramos

             2 NaOH     +     Cl₂ ---------->   NaClO     +     NaCl     +        H₂O

          PM=80 g/mol*                          PM=74.5 g/mol

*debes tomar en cuenta que el peso molecular del NaOH es de 40 g/mol, pero como tiene un coeficiente de 2 se multiplica por 2 y queda en 80 g/mol.

e) Con estos tres datos se establece una ecuación con una incógnita:

            X g      =          500 g

          80 g/mol          74.5 g/mol

f)     Se despeja la X para saber la cantidad de gramos requeridos de NaOH:

X g =   (500 g) x (80 g/mol)                          X g =  536.91 g de NaOH

                 (74.5 g/mol)

Ejercicios:

                             A.¿Cuántos gramos de Fosfato de magnesio [Mg₃(PO₄)₂]  se forman si se ponen a reaccionar 210 gramos de Ácido fosfórico [H₃PO₄] en la siguiente reacción?

                          H₃PO₄   +     Mg(OH)₂  ------------------->      Mg₃(PO₄)₂       +      H₂O 

B. Se tienen 125 de CaCO₃ ¿cuántos gramos de CO₂ se producen en la siguiente reacción?

                                          CaCO₃    ------------------>        CaO     +    CO₂

C. Calcula la cantidad de gramos de Sulfato de Magnesio [MgSO₄]  se producen al reaccionar 275 gramos de Ácido sulfúrico [H₂SO₄] con Hidróxido de magnesio:

                           H₂SO₄     +     Mg(OH)₂   ------------------->        MgSO₄     +       H₂O

      

                    II. COMPOSICIÓN PORCENTUAL

Se conoce como Composición porcentual a los porcentajes que se tienen de cada elemento en un compuesto:

Por ejemplo:

Si tenemos el compuesto Fosfato de bario Ba3(PO4)2 vamos a calcular el porcentaje de los elementos Bario Ba, Fósforo P y Oxígeno O:

a) Primero calculamos el peso molecular del compuesto:

                             Ba 137  x 3    =    411

                                P   31  x 2    =       62

                                O    16 x 8    =       64

                                                          sumando = 537 g/mol
b) Ahora con una regla de tres calculamos el % de cada elemento:

              Bario      Ba                537       -        100 %
                                                    411       -          X %

                                                                                  X % =   100  x   411       =   76.53 %   
                                                                                                      537                

              Fósforo   P               537       -        100 %
                                                     62      -          X %

                                                                                  X % =   100  x   62       =   11.54 %   
                                                                                                      537   

              Oxígeno    O             537       -        100 %
                                                     64       -          X %

                                                                                  X % =   100  x   64       =   11.91 %   
                                                                                                      537                
             
  c) Una manera de comprobar que seguimos el procedimiento correctamente es sumando los porcentajes, si el valor es casi 100 % lo hemos hecho bien:

                     76.53     +     11.54     +     11.91     =      99.98 %

Ejercicio.
Calcular la composición porcentual de los siguientes compuestos:
                A. NaNO3 
                B. KMnO4
                C. C3H8                D. Mg(NO3)2


                      III. REACTIVO LIMITANTE

Se llama Reactivo limitante al compuesto o elemento que se consume primero en una reacción química y por lo tanto detiene la reacción.

Recuerda:

     - En una reacción química las sustancias que se encuentran del lado izquierdo de la flecha se les conoce como reactivos, a los del lado derecho se les conoce como productos por lo que el Reactivo limitante se encuentra siempre del lado izquierdo.

     - Siempre se deben de balancear las reacciones antes de realizar cualquier cálculo. 

Ejemplo:

1. Se suministran 200 g de Anhídrido sulfúrico (SO3) y 200 g de agua (H2O) a la reacción:

                                      SO3     +     H2O      -------------->   H2SO4

a) ¿Cuántos gramos de Ácido sulfúrico se obtienen en la reacción?

b) ¿cuál es el Reactivo limitante? y

c) ¿cuál es el Reactivo en exceso?

- Con una relación masa-masa se calcula la cantidad de g del ácido sulfúrico H2SO4.

                                     

                                       200 g           200 g                                 X g

                                      SO3     +     H2O      -------------->   H2SO4
                                       80 g/mol     18g/mol                         98 g/mol
   para  SO3           200 g           =            X g                     X g  =     (200 g) ( 98 g/mol)   = 245 g                             80 g/mol                 98g/mol                                       80 g/mol
   para  H2O         200 g           =            X g                     X g  =     (200 g) ( 98 g/mol)   = 1088 g

                             18 g/mol                 98g/mol                                       18 g/mol 

Recuerda siempre balancear la ecuación.

Resultados:

a) Los gramos de ácido sulfúrico son 245 g

b) El reactivo limitante es el SO3  ya que cuando se consume se detiene la reacción y por lo tanto se produce la menor cantidad. Recuerda el reactivo limitante es la fórmula de un compuesto, no es una cantidad.

c) El reactivo en exceso es H2O ya que es el que produce la mayor cantidad de producto, pero cuando el reactivo limitante se acaba este queda sin reaccionar y por lo tanto sobra.                                                              

Ejercicios:
A. ¿Cuántos gramos de Nitrato de calcio Ca(NO₃)₂, se producen al reaccionar 200 gramos de HNO₃ con 150 gr de Ca(OH)₂?

Ca(OH)₂     +     2 HNO_{3  --------------------->}  Ca(NO₃)₂     +     2 H₂O

Resultado ____________g ¿Cuál es el Reactivo limitante? _________________

 ¿Cuál el Reactivo en exceso? ________________ 

B. Si se suministran 215 g de Fe2O3 y 170 g de CO para obtener fierro metálico.

a) ¿Cuántos gramos de Fe se obtienen en la reacción?

b) ¿cuál es el Reactivo limitante? y

c) ¿cuál es el Reactivo en exceso?

                               Fe2O3     +      CO   ----------->             CO2      +      Fe

C. En una reacción se suministran 150 g de Zn y 500 g de ácido sulfúrico H2SO4.

                                Zn     +      H2SO4     ---------------->      ZnSO4      +      H2

a) ¿Cuántos gramos de ZnSO4 se obtienen en la reacción?

b) ¿cuál es el Reactivo limitante? y

c) ¿cuál es el Reactivo en exceso?

Con estos cálculos damos por terminado el Bloque I de Química II. Recuerda traer tu tabla periódica y calculadora para el examen de este viernes 6 de septiembre. En caso de tener dudas acude a las asesorías cuantas veces sea necesario, para que te sean aclaradas y te prepares para tu examen.

Hasta la próxima entrada.

Margarita O. Rodríguez V.