2.7 Cálculos estequiométricos

Cantos litros de osíxeno se consomen cando queimamos unha bombona de butano? Cantos quilogramos de carbón hai que engadir ao reactor para producir ferro a partir da chatarra oxidada? Canto carbonato sódico teñen que botar os bombeiros na estrada onde un camión verteu a cisterna con ácido nítrico? Para o saber, temos que aprender a facer cálculos estequiométricos; como imos ver de contado, están baseados nas ecuacións químicas.

A ecuación química axustada indícanos a proporción en que reaccionan as moléculas entre si. A reacción 2 HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂ (g) dinos que dúas moléculas de HCl reaccionan cun átomo de Zn; ou tamén, que dous moles de moléculas de HCl reaccionan cun mol de átomos de Zn, producindo un mol de ZnCl₂ e un mol de H₂ gasoso. E como xa sabemos pasar moles a gramos, podemos recoller a información anterior nesta táboa

	2 HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂ (g)
Moles	2 mol	1 mol	→	1 mol	1 mol
Gramos	72.92 g	65.41 g	→	136.32 g	2.02 g
Litros (CN)	--	--	→	--	22.4 L

Lembre que o volume molar só lles é aplicable aos gases

Algúns cálculos

A táboa permítenos realizar moitos cálculos referidos a esta reacción química. Exemplos:

Se facemos reaccionar 200 g de cinc con ácido clorhídrico suficiente:

– a) Cantos gramos de cloruro de cinc (ZnCl₂) se producirán?

– b) Cantos moles de hidróxeno gas (H₂) recolleremos?

– c) Cantos litros de hidróxeno gas son?

Solución:

Resolvemos mediante regras de tres ou por factores de conversión.

Na combustión do gas butano (C₄H₁₀) despréndese dióxido de carbono e vapor de auga.

– a) Escribir e axustar a ecuación química do proceso.

– b) Facer a táboa de datos relativa á reacción.

– c) Unha bombona de butano ten 12 kg deste gas.

– c1) Cantos gramos e litros de osíxeno O₂ do aire cómpren para queimar todo o butano?

– c2) Cantos gramos de dióxido de carbono se emiten a atmosfera nesta combustión?

– c3) Cantos moles de auga se producirán?

Solucións:

a) A ecuación química é: C₄H₁₀ (g) + O₂ (g) → CO₂ (g) + H₂O (g). Axustámola empezando polo C e polo H, deixando o axuste do osíxeno para o final; resulta:

2 C₄H₁₀ (g) + 13 O₂ (g) → 8 CO₂ (g) + 10 H₂O (g)

b) Agora facemos a táboa cos datos de gramos, moles e litros:

	2 C₄H₁₀ (g) + 13 O₂ (g) → 8 CO₂ (g) + 10 H₂O (g)
Moles	2 mol	13 mol	→	8 mol	10 mol
Gramos	116.25 g	415.98 g	→	352.08 g	180.15 g
Litros (CN)	44.8 L	291.2 L	→	179.2 L	224 L

c) Quéimanse 12.000 gramos de butano. Facemos os cálculos que nos piden:

Actividades propostas

S16. Nas piscinas e na potabilización da auga úsase cloro como desinfectante, que se obtén na electrólise do cloruro de sodio, NaCl. A reacción química é a seguinte: NaCl → Na + Cl₂ (g)

a) Axuste a ecuación química.

b) Para obter un kilogramo de cloro (Cl₂), cantos gramos de cloruro sódico hai que electrolizar?

c) Nun día de traballo normal pódense electrolizar en cada cuba 2500 g de NaCl. Cantos litros de cloro se conseguen (medidos en CN)?

S17. Para fabricar nitrato amónico nos fertilizantes úsase o amoníaco, NH₃, que se produce a partir do nitróxeno do aire e de hidróxeno: N₂ (g) + H₂(g) → NH₃ (g)