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La ley de conservación de la masa implica dos principios:
En una ecuación química general:
$$ a\mathrm A + b\mathrm B \longrightarrow c\mathrm C + d\mathrm D $$Los coeficientes estequiométricos indican el número de átomos/moléculas/moles que reaccionan/se producen de cada elemento/compuesto (o volumen si las sustancias intervinientes son gases en las mismas condiciones de presión y temperatura).
Se desea ajustar la siguiente ecuación química:
Comenzamos por el Mn: vemos que a la izquierda hay 1 átomo de Mn y a la derecha hay también 1 átomo, está ajustado.
Después miramos el O: vemos que a la izquierda hay 2 átomos de O y a la derecha solo hay 1. Por tanto debemos poner un 2 en la molécula de agua:
$$ \mathrm{MnO_2} + \mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{MnCl_2} + \mathrm{Cl_2} + 2\thinspace\mathrm{H_2O} $$Seguimos con el H: a la izquierda hay 1 solo átomo mientras que a la derecha hay $2\times 2=4$ átomos. Por lo tanto debemos colocar un 4 en el HCl:
$$ \mathrm{MnO_2} + 4\thinspace\mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{MnCl_2} + \mathrm{Cl_2} + 2\thinspace\mathrm{H_2O} $$Finalmente el Cl: como hemos puesto 4 moléculas de HCl hay 4 átomos de Cl a la izquierda, a la derecha hay 2 átomos de la molécula de cloruro de manganeso(II) y 2 átomos más de la molécula de cloro, 4 en total, con lo que está ajustado y no tenemos que poner nada más.
La reacción ajustada queda así:
$$ \mathrm{MnO_2} + 4\thinspace\mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{MnCl_2} + \mathrm{Cl_2} + 2\thinspace\mathrm{H_2O} $$Puedes practicar más el ajuste de ecuaciones químicas con estas simulaciones:
Se trata de situaciones en las que nos dan la masa (típicamente en g) de un compuesto químico y nos piden la masa (también en g) de otro compuesto químico.
Seguimos estos tres pasos:
El clorato de potasio, KClO3, se descompone en cloruro de potasio, KCl, y oxígeno. Calcula la masa de oxígeno que se obtiene al descomponerse 86.8 g de clorato de potasio por la acción del calor.
$M(\mathrm{K}) = 39.1\thinspace\mathrm{g/mol}$; $M(\mathrm{Cl}) = 35.5\thinspace\mathrm{g/mol}$; $M(\mathrm{O}) = 16\thinspace\mathrm{g/mol}$.
Escribimos la ecuación química de la descomposición:
$$ \mathrm{KClO_3} \longrightarrow \mathrm{KCl} + \mathrm O_2 $$La ajustamos:
$$ 2\thinspace\mathrm{KClO_3} \longrightarrow 2\thinspace\mathrm{KCl} + 3\thinspace\mathrm O_2 $$Calculamos las masas molares de todos los compuestos químicos involucrados, en este caso el KClO3 y el O2:
Para relacionar los gramos de clorato de potasio con los gramos de oxígeno utilizamos los tres pasos del cálculo masa-masa:
$$ 86.8\thinspace\mathrm{g_{\mathrm{KClO_3}}}\cdot \frac{1\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{KClO_3}}}}{122.6\thinspace\mathrm{g_{\mathrm{KClO_3}}}}\cdot \frac{3\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{O_2}}}}{2\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{KClO_3}}}}\cdot \frac{32\thinspace\mathrm{g_{\mathrm{O_2}}}}{1\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{O_2}}}} = 34.0\thinspace\mathrm{g_\mathrm{O_2}} $$Cuando los reactivos se encuentran en disolución, tenemos que relacionar el número de moles, $n$, con el volumen, $V$, a través de la concentración molar o molaridad:
Puedes aprender más con esta excelente simulación:
El ácido clorhídrico reacciona con el hidróxido de calcio para producir cloruro de calcio y agua. Calcula el volumen de ácido clorhídrico 0.25 M que se necesita para reaccionar con 50 mL de hidróxido de calcio 0.5 M.
\begin{align*} 50\thinspace\mathrm{mL_{\mathrm{Ca(OH)2}}} & \cdot \frac{1\thinspace\mathrm{L_{\mathrm{Ca(OH)2}}}}{1000\thinspace\mathrm{mL_{\mathrm{Ca(OH)2}}}} \cdot \frac{0.5\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{Ca(OH)2}}}}{1\thinspace\mathrm{L_{\mathrm{Ca(OH)2}}}} \\ & \cdot \frac{2\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{HCl}}}}{1\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{Ca(OH)2}}}}\cdot \frac{1\thinspace\mathrm{L_{\mathrm{HCl}}}}{0.25\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{HCl}}}} = 0.2\thinspace\mathrm{L_{\mathrm{HCl}}} \end{align*}
(continúa hacia abajo)
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Cuando alguno de los compuestos que intervienen en la reacción es un gas, necesitamos hacer uso de la ecuación de los gases ideales:
$$ pV = nRT $$En caso de trabajar en el SI, la constante de los gases ideales toma el valor $R=8.314\thinspace\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{mol\thinspace K}} = 8.314\thinspace\frac{\mathrm{kPa\thinspace L}}{\mathrm{mol\thinspace K}}$.
Calcula el volumen de hidrógeno, medido a $25\thinspace\mathrm{^\circ\mathrm C}$ y $0.98\thinspace\mathrm{atm}$, que se desprende al hacer reaccionar $41.4\thinspace\mathrm g$ de sodio en agua:
$M(\mathrm{Na}) = 23\thinspace\mathrm{g/mol}$; $M(\mathrm{H}) = 1\thinspace\mathrm{g/mol}$; $M(\mathrm{O}) = 16\thinspace\mathrm{g/mol}$.
La ecuación nos la dan ya escrita y ajustada. Notar las letras entre paréntesis, que indican el estado de agregación de cada compuesto químico:
Calculamos lo primero las masas molares de los compuestos involucrados: \begin{align*} M(\mathrm{Na}) &= 23\thinspace\mathrm{g/mol}\text{ (me lo daban como dato)} \\ M(\mathrm{H_2}) &= 2\cdot M(\mathrm{H}) = 2\cdot 1\thinspace\mathrm{g/mol} = 2\thinspace\mathrm{g/mol} \end{align*}
A partir de los gramos de Na calculamos los moles de H2 que se desprenderán, utilizando los dos primeros pasos del cálculo masa-masa:
$$ 41.4\thinspace\mathrm{g_{\mathrm{Na}}}\cdot \frac{1\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{Na}}}}{23\thinspace\mathrm{g_{\mathrm{Na}}}}\cdot \frac{1\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{H_2}}}}{2\thinspace\mathrm{mol_{\mathrm{Na}}}} = 0.9\thinspace\mathrm{mol_\mathrm{H_2}} $$Para relacionar la cantidad de hidrógeno que se desprende (medida en mol) con el volumen (medido en L), utilizamos la ecuación de los gases ideales:
$$ pV = nRT $$Cuidado porque la temperatura $T$ la tenemos que pasar a K: \begin{align*} T(\mathrm K) &= T(^\circ\mathrm C) + 273 \\ &= 25\thinspace ^\circ\mathrm C + 273 = 298\thinspace\mathrm K \end{align*}
Despejamos el volumen $V$:
$$ V = \frac{nRT}{p} = \frac{0.9\thinspace\mathrm{mol} \cdot 0.082\thinspace\frac{\mathrm{atm\thinspace L}}{\mathrm{mol\thinspace K}}\cdot 298\thinspace\mathrm{K}}{0.98\thinspace\mathrm{atm}} = 22.4\thinspace\mathrm{L_\mathrm{H_2}} $$📥 Pincha aquí y sigue estas instrucciones:
El proceso, en principio, solo funciona con Google Chrome.