SOLUCIÓN EXAMEN 1BACH ESTEQUIOMETRÍA Y ORGÁNICA

Es una reacción endotérmica, los productos poseen más energía que los reactivos.
2. El cobre reacciona con el cloro gaseoso para producir dicloruro de cobre. Se hacen reaccionar 100 gramos de cobre con 50 gramos de cloro. [0,25 ajuste reacción; 0,5 uso de unidades; 0,5 obtención moles incógnita; 0,5 respuesta a correcta; 0,5 aplica rendimiento; 0,5 solución correcta b; 0,5 aplicación correcta ley en C; 0,5 solución c]
a. ¿Qué cantidad de compuesto se obtiene?
b. Si el rendimiento de la reacción es de un 70%, ¿qué cantidad de compuesto se recoge ahora?
c. Si el rendimiento es del 70%, algo de cloro permanecerá sin reaccionar. ¿Qué volumen ocupará el cloro restante si es mantenido a 20ºC y 0,9 atm de presión? R=0,082 atm•l/mol•K

Hay que tener cuidado con el reactivo limitante, que deberemos encontrar primero. La reacción es mol a mol, y ya está ajustada:
Cu (s) + Cl2(g) --> CuCl2(s)

La relación teórica entre Cu y cloro derivada de la estequiometría de la reacción es:

R=MCu/MCl2=63,5g/71g=0,894

Las masas de los reactivos en el ejercicio no están en esa proporción:

Q=MCu/MCl2=100g/50g=2

Al ser Q>R, eso quiere decir que hay más Cu del necesario para la reacción, por tanto el cloro reaccionará completamente y aún quedará cobre sin reaccionar. Porque no tiene con quien. El cloro es el reactivo limitante y con él haremos el ejercicio.

Moles del dato: nCl2= mCl2/PmCl2=50g/(71g/mol)=0,704 moles de cloro

Moles de la incógnita. Por cada mol de cloro que reacciona se forma un mol de dicloruro de cobre, por tanto nCl2=nCuCl2=0,704 moles de CuCl2

Masa de producto obtenido, Pm)CuCl2=(63,5+35,5+35,5)g/mol=106,5 g/mol

mCuCl2=0,704 mol • 106,5 g/mol = 74,98 g de CuCl2

Para el apartado b, debemos considerar que al ser el rendimiento del 70%, no reaccionó todo el cloro, y no se formó todo el producto. Se forma sólo el 70% del máximo posible, es decir el 70% de la respuesta (a).

mCuCl2=0,7•74,98 g = 52,48 g de CuCl2 con un rendimiento del 70%.

Para el apartado c, consideramos que si el 70% del cloro reaccionó, el 30% no lo hizo. Por tanto el 30% de los moles del cloro sobraron.

n)sobran=0,3•0,704 moles=0,211 moles de cloro sin reaccionar

Aplicamos la Ley de los gases ideales para calcular el volumen que ocupan. Pasamos a kelvin T=20ºC=293K)

P•V=n•R•T V=n•R•T/P=0,211moles•0,082(atm•L/mol•K)•293K/0,9 atm=5,63 litros de cloro.