Ejercicio (N°81) de Estequiometria- Xiomara Salazar y Atilio Martínez
81. Se hacen reaccionar 0,75 mol de sulfato férrico Fe2(SO4) , con 260 g de cloruro de calcio CaCl2 , al 13 % de impurezas según la siguiente reacción:
Fe2(SO4)3 + CaCl2 à CaSO4 + FeCl3
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a) Gramos de sulfato de calcio CaSO4, que se producen.
b) Moles de átomos de hierro contenidos en la masa de FeCl3, obtenida.
c) Moles de sulfato de calcio CaSO4, realmente obtenido, si el porcentaje de rendimiento de sulfato de calcio es de 82 %.
d) Moléculas de cloruro férrico FeCl3, que se producen.
SOLUCIÓN:
Ante todo, primero se debe balancear la ecuación y buscar sus pesos moleculares respectivamente, así:
Fe2(SO4)3 + 3CaCl2 à 3CaSO4 + 2FeCl3
Tenemos que:
Reactivos
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Producto
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Fe: 2
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Fe: 2
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S: 3
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S: 3
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O:12
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O:12
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Ca: 3
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Ca: 3
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Cl: 6
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Cl: 6
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Ahora buscamos los pesos moleculares de cada uno de ellos:
Fe2(SO4)3
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CaCl2
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(Fe) 55,85 x 2
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111,7 g/mol
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(Ca) 40,08 x 1
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40,08 g/mol
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(S) 32,066 x 3
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96,198 g/mol
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(Cl) 35,457 x 2
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70,914 g/mol
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(O) 16 x 12
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192 g/mol
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Total CaCl2: 110,99 g/mol
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Total Fe2(SO4)3: 399,99 g/mol
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CaSO4
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FeCl3
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(Ca) 40,08 x 1
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40,08 g/mol
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(Fe) 55,85 x 1
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55,85 g/mol
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(S) 32,066 x 1
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32,066 g/mol
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(Cl) 35,457 x 3
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106,371 g/mol
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(O) 16 x 4
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64 g/mol
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Total FeCl3: 162,22g/mol
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Total CaSO4: 136,15 g/mol
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Estos resultados lo colocamos en la ecuación, sin embargo es conveniente (para trabajar con mayor comodidad), poner las moléculas y los gramos totales que hay en cada una de ellas, de esta forma
Para comprobar que está bien, partimos de la Ley de la Conservación de la Masa; la cual básicamente dice que, si tenemos una determinada cantidad de un lado, esta debe ser la misma a la del otro lado, como se demuestra.
Una vez verificado esto, hacemos uso de los datos que nos da el ejercicio, como por ejemplo, los gramos de CaCl2, que los dan con un 13 % de impurezas, esto quiere decir que debemos buscar su porcentaje de pureza, y por ende se debe trabajar con la masa pura de dicho compuesto.
Calculando el porcentaje de pureza:
(% pureza) + (% impureza)= 100
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(% pureza = ¿?) + (% impureza= 13) = 100
% pureza = 100 – (% impureza= 13)
%pureza = 87
Cálculo de la masa pura:
% pureza = masa pura x 100
masa impura
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masa pura = % pureza x masa impura
100
masa pura = 87 x 260 g
100
masa pura = 226,2 g puros
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¿Qué significa esto?
Esto quiere decir que, de 260 g, hay 226,2 g puros y 33,8 g impuros, por ende como se dijo al principio, se trabajará únicamente con los gramos puros.
Ahora sí, con todo esto, listo podemos dar respuesta a lo que nos piden:
a) Gramos de sulfato de calcio CaSO4, que se producen.
Lo podemos hacer con una simple regla de tres:
332,97 g CaCl2 ------------------------------------------ 408,45 g CaSO4
226,6 g CaCl2 ----------------------------------------- X= 277,47 g de CaSO4
Se producen 277,47 g de CaSO4 .
b) Moles de átomos de hierro contenidos en la masa de FeCl3, obtenida
Mismo procedimiento anterior, teniendo en cuenta, que nos piden específicamente en moles de átomos de (Fe). Para ello primero se hace en moléculas y después se da la respuesta en moles de átomos, de la siguiente manera:
332,97 g CaCl2 -------------------------------------1,20 x 1024 moléculas FeCl3
226,6 g CaCl2 ---------------------------------X= 8,18 x 1023 moléculas FeCl3
Se sabe que:
Entonces puede decirse:
1 molécula de FeCl3 ----------------------------------------------------------- 1 átomo de Fe
8,18 x 1023 moléculas FeCl3 ---------------------X= 8,18 x 1023 átomos de FeCl3
Ahora damos la respuesta en moles de átomos:
1 mol de átomos de Fe -------------------------------- 6,022 x 1023 átomos Fe
X=1,358 moles de átomos de Fe -------------- 8,18 x 1023 átomos de FeCl3
Hay 1,358 moles de átomos de Fe contenidos en la masa de FeCl3
c) Moles de sulfato de calcio CaSO4, realmente obtenido, si el porcentaje de rendimiento de sulfato de calcio es de 82 %.
Acá nos piden el rendimiento real o cantidad real que se obtiene, para ello se debe saber el rendimiento teórico de la reacción.Se puede conocer mediante los datos que da el ejercicio:
1 mol Fe2(SO4)3 ---------------------------------3 moles CaSO4
0,75 moles de Fe2(SO4)3 ------------------X= 2,25 moles de CaSO4
2,25 moles de CaSO4 es el rendimiento teórico. Entonces:
% Rendimiento = Rendimiento real x 100
Rendimiento Teórico
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Rendimiento real = % Rendimiento x Rendimiento Teórico
100
Rendimiento real = 82 x 2,25 moles
100
Rendimiento real = 1,8 moles de CaSO4
d) Moléculas de cloruro férrico FeCl3, que se producen.
Previamente ya se había calculado las moléculas de cloruro férrico, en la parte b del ejercicio.
Por lo tanto se producen 8,18 x 1023 moléculas de FeCl3 .
PROBLEMARIO-ESTEQUIOMETRIA-QUIMICA 1
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