3º ESO C . REPASANDO PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA.

Se prepara gas hilarante (N₂O) por calentamiento de 60 g de nitrato de amonio según:

NH₄NO₃ (s) à N₂O (g) + H₂O (g)

a. Calcula la cantidad (mol) y la masa de N2O que se obtiene.

b. Calcula la cantidad y la masa de H2O que se obtiene.


Resolución:

Los cálculos que tenemos que hacer en este problema se llaman  “cálculos estequiométricos”. Se hacen a partir de una ecuación, que representa una reacción química. Es importantísimo que antes de empezar a hacer cuentas te asegures de que la ecuación esté balanceada (ajustada). Si haces cuentas en base a una reacción no balanceada, te va a dar cualquier cosa.

En este caso la ecuación no está balanceada. Así que la balanceamos:

NH₄NO₃ (s) à N₂O (g) + 2 H₂O (g)


El enunciado nos dice que partimos de 60 g de nitrato de amonio (NH₄NO₃). Antes de intentar hacer ninguna cuenta, tenemos que pasar este dato a mol. ¿Por qué?

Porque las ecuaciones químicas están escritas en mol: por ej., la ecuación nos dice que por cada mol de nitrato de amonio que se descompone, se obtiene 1 mol de gas hilarante (N₂O) y dos mol de agua (H₂O). Pero no nos dice nada de qué ocurre si se descomponen 60 g de nitrato de amonio, o cualquier otra masa...para saber cuánto se obtiene de los productos tenemos que pasar el dato de masa (60 g) a mol.

Para eso necesitamos calcular primero la Masa Molar del nitrato de amonio, ya que la masa y la cantidad de mol de una sustancia se relacionan según:

Cantidad de sustancia (no de mol) =  Masa de sustancia (g) /Masa molar (g/mol)

Entonces, calculamos la masa molar de la siguiente manera: sumamos las masas atómicas de todos los elementos que aparecen en el compuesto, multiplicadas por la cantidad de átomos de cada uno que hay en la fórmula. En este caso es:

M.M. NH₄NO₃ = 2 x MN + 4 x MH + 3 x MO = 2 x 14 + 4 x 1 + 3 x 16

(M = Masa atómica)



Haciendo las cuentas: M.M. NH₄NO₃ = 80 g/mol

Entonces, para saber cuántos mol de nitrato de amonio hay en 60 g, hacemos:

Cantidad de NH4NO3 = 60 g / 80g/mol.  = 0,75 mol

Ahora que ya sabemos que van a reaccionar 0,75 mol de nitrato de amonio, vamos a ver qué nos pide el ejercicio:

a) Primero tenemos que calcular la cantidad de gas hilarante que se obtiene.

Acuérdate que siempre que se te pida cantidad, la respuesta esperada es en mol.

De la ecuación balanceada sabemos que por cada mol de nitrato de amonio que se descompone, se genera un mol de gas hilarante (N2O). Esto quiere decir que si se descomponen 0,75 mol de nitrato de amonio (ya traducimos los 60 g del enunciado a mol), se van a formar 0,75 mol de N₂O.

Luego: Cantidad de N₂O = 0,75 mol

Ahora, nos piden calcular la masa de N₂O. Entonces, vamos a pasar este valor a

masa, utilizando, como siempre, la Masa Molar (pero ojo, ¡ahora la del N2O!):

M.M. N₂O = 2 x MN + MO = 2 x 14 + 16 = 44 g/mol

Por lo tanto:

Masa de N₂O (g) = Cantidad de N₂O (mol) x Masa Molar N₂O (g/mol)

Masa de N₂O (g) = 0,75 mol x 44 g/mol = 33 g de N₂O



b) Ahora nos toca hacer lo mismo pero con el agua, que es el otro producto de la

reacción. Pero cuidado: tenemos que por cada mol de nitrato de amonio que se

descompone, se obtienen 2 mol de agua.

Entonces, como se descomponen 0,75 mol de NH4NO3, se forman 1,5 mol de H2O.

Luego: Cantidad de H₂O = 1,5 mol

Para pasar este valor a masa, aplicamos el mismo procedimiento que anteriormente .

Calculamos la Masa Molar del H2O, que nos da 18 g/mol (¡verificálo!).

Por último:

Masa de H₂O (g) = Cantidad de H₂O (mol) x Masa Molar H₂O (g/mol)

Masa de H₂O (g) = 1,5 mol x 18 g/mol = 27 g de H₂O