Trabajo de Química General

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Grado en Ingeniería Agropecuaria y del Medio Rural

Química General

David Fernández

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Índice

Relación de problemas        3

Referencias Bibliográficas        5

Relación de problemas

1. El análisis elemental de un fármaco mostró que se trataba de un compuesto orgánico que contenía C, H, y O como únicos elementos constituyentes. Se quemó completamente una muestra de 1,50 g y como resultado se obtuvieron 4,165 g de CO2 y 1,18 g de agua. ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto? Investiga un poco e indica de qué compuesto conocido se puede tratar.

Al quemar el fármaco, éste reacciona con el oxígeno del aire para dar dióxido de carbono y agua según la siguiente reacción sin ajustar:

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Si se queman 1,5g del fármaco para dar 4,165g de CO2 y 1,18 g de H2O, todo el carbono del CO2 producido vendrá del compuesto CxHyOz. Análogamente, todo el hidrógeno del H2O producido vendrá del compuesto CxHyOz.

Ya que la ecuación química se expresa en moles, debemos conocer los pesos moleculares de los componentes de la reacción. Con ayuda de la tabla periódica tenemos los siguientes datos:

PM(CO2) = 12 + 16·2 = 44 g/mol

PM(H2O) = 2·1 + 16 = 18 g/mol

En el experimento obtenemos 4,165g de CO2, que en moles son:

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Como en un mol de CO2 hay un mol de C y todo el C ha venido del fármaco CxHyOz, podemos deducir que en la muestra original había 0,09466 moles de C.

Por otro lado, en el experimento obtenemos 1,18 g de H2O, que en moles son:

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Como en un mol de H2O hay dos moles de H y todo el H ha venido del fármaco CxHyOz, podemos deducir que en la muestra original había 0,06556·2 = 0,1311 moles de H.

El resto del peso hasta 1,5 g debe ser de Oxígeno. Pasando los moles anteriores a gramos, tenemos:

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Pasándolo a moles, tenemos:

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Luego el fármaco tendrá una fórmula del estilo a C0,094H0,131O0,014. Para buscar subíndices enteros, se divide todo por 0,014, por lo que la fórmula empírica del compuesto será:

Según Wikipedia [1], se trata del metil-pentinol, un hexanol terciario con efectos hipnóticos y anticonvulsivos cuya fórmula desarrollada es:

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Ilustración 1 - Fórmula desarrollada del metil-pentinol. Fuente:Wikipedia [1]

2. Para obtener 100 g de cromo mediante una aluminotermia (proceso de reducción de óxidos metálicos con aluminio) se ha partido de 160 g de Cr2O3 y 55 g de Al en polvo. ¿Cuál ha sido el grado de conversión o tanto por ciento de rendimiento? ¿Cuál es el reactivo limitante?

La ecuación química ajustada del proceso será la siguiente:

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La ecuación indica que 1 mol de Cr2O3 reacciona con 2 moles de Al para obtener 2 moles de Cr y 1 mol de Al2O3.

En el experimento se han obtenido 100g de cromo, que en moles son:

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El rendimiento del proceso químico es el cociente entre lo que se ha obtenido realmente en el experimento entre la cantidad teórica que se obtendría en condiciones ideales. En este caso se han obtenido 1,923 moles de Cr cuando idealmente se obtendrían 2 moles. Por tanto el rendimiento será:

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Para conocer el reactivo limitante, necesitamos convertir los gramos de los reactivos a moles y comparar con las proporciones de los reactivos que se indican en la ecuación ajustada.

De la tabla periódica, obtenemos los pesos moleculares de los elementos que intervienen en la reacción:

PM(Cr) = 52 g/mol

PM(O) = 16 g/mol

PM(Al) = 26,98 g/mol

Calculamos ahora los moles de cada compuesto de la reacción:

160g de Cr2O3 de PM(Cr2O3) = 152 g/mol son 1,052 moles de Cr2O3

55 g de Al son 2,038 moles de Al

De la ecuación sabemos que 1 mol de Cr2O3 reacciona con 2 de Al. Como en el experimento tenemos 1,052 moles de Cr2O3, con ayuda de una regla de 3 obtenemos los moles de Al que reaccionan. Si llamamos x a los moles de Al que reaccionan con 1,052 moles de Cr2O3 podemos plantear la siguiente proporción:

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Por lo tanto 2,104 moles de Al reaccionarían con los 1,052 moles de Cr2O3. Como en el experimento sólo tenemos 2,038 < 2,104, el reactivo limitante es el Al porque no hay suficiente para que reaccione con todo el Cr2O3

3. Dada la reacción, sin igualar: K2Cr2O7 + H2O + S 🡪 SO2 + KOH + Cr2O3. Si se han recogido 5 L del gas dióxido de azufre medidos en condiciones normales (0ºC y 1 atm), se quiere saber, la cantidad de azufre que ha reaccionado, la cantidad de óxido de cromo (III) que se ha formado y suponiendo que la mezcla de los reactivos era estequiométrica, calcule la cantidad de dicromato de potasio que ha reaccionado.

Para conocer la proporción en la que reaccionan los compuestos indicados, el primer paso será ajustar la ecuación química. Para ello nos basamos en la ley de la conservación de la materia, que indica que en una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos.

La ecuación ajustada quedará:

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Para calcular la cantidad de azufre que ha reaccionado, podemos utilizar la cantidad de dióxido de azufre obtenido. Sabemos de la reacción que todo el azufre de los reactivos se puede recoger en forma de dióxido de azufre en los productos.

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