Question

Ejercicio de Aplicación de cálculos estequiométricos en aleaciones

Se dispone de 250 g de una aleación que tiene el 13,5% de cobre que reacciona con 150 mL de una disolución de ácido nítrico al 75% en masa y densidad 1,4 g/mL, obteniéndose nitrato de cobre (II), óxido de nitrógeno (II) y agua, siendo el rendimiento de la reacción del 72%.

A. Ajustar la reacción por el método del ión electrón.
B. Calcular la cantidad de nitrato cúprico que se obtiene de la reacción.
C. Calcular el volumen de óxido de nitrógeno (II) que se recogerá́ sobre agua a 20 ºC y 760 mm de Hg

Answer 1

SOLUCION :

250 g aleación → 13.5 % Cu  

250 g * 13.5 g Cu/100 g = 33.75 g Cu  

150ml HNO3  

  C = 75%m/m  

 d = 1.4 g /ml  

 %R = 72%  

    Cu + HNO3   →  Cu(NO3)2 + NO + H2O  

A . Ajustar la reacción por el método de ión electrón:

     Forma iónica :  Cu  + H⁺ + 2NO3⁻   → Cu⁺² + 2NO3⁻ + NO + H2O  

     semireacción de oxidación :        Cu⁰  →   Cu⁺²   + 2e-           *3  

                                                       ₊₅                              ₊₂

  semireacción de reducción :    NO3⁻  + 4H⁺ + 3e- → NO  + 2NO + H2O

                                                         3Cu⁰   →  3Cu⁺²  + 6e-  

                                             ₊₅                                 ₊₂

                                           2NO3⁻ + 8H⁺ + 6e- → 2NO  + 4H2O    +                        

                                   _________________________________      

                                                          ₊₅                                     ₊₂

                                            3Cu⁰ + 2NO3⁻ + 8H⁺ → 3Cu⁺² + 2NO  + 4H2O    

                                    3Cu +    8HNO3 →  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O  

                                     190.5 g        504 g         562.5 g       60 g     72 g  

  B.  g Cu(NO3)2 =?  

 150mlHNO3*1.4gHNO3/1mlHNO3*75gHNO3/100gsolHNO3=157.5g HNO3  

  33.75 g Cu* 504 g HNO3/ 190.5 g Cu= 89.29 g HNO3  

  157.5 g HNO3 * 190.5 g Cu/ 504 g HNO3 = 59.53 g Cu  

  reactivo limitante = Cu  

 reactivo en exceso = HNO3  

 3,75 g Cu * 562.5 g Cu(NO3)2 / 190.5 g Cu = 99.65 g Cu(NO3)2  

  R% = RR/RT*100  

  RR= 72% * 99.65 g Cu(NO3)2 / 100 = 71.74 g Cu(NO3)2 .

C. VNO=?  

  que se recogerá sobre agua a 20ºC +273 = 293 ºK  

   760 mmHg  

Pt = PNO + Pv H2O ´     la Pv H2O a 20ºC = 17.5 mmHg  

 PNO = Pt - PvH2O = 760 mmHg - 17.5 mmHg= 742.5 mmHg * 1atm/ 760 mmHg = 0.9769 atm .

PNO *VNO = nNO *R*T  

VNO = n NO * R * T / PNO  

 33.75 g Cu * 60 g NO/ 190.5 g Cu = 10.629 g NO  

 RR= 72% * 10.629 g NO /100 = 7.652 g NO * 1mol NO/30 g NO = 0.255 mol NO.

 VNO = 0.255 mol * 0.082 L*atm/ºK*mol * 293ºK / 0.9769 atm  

  VNO = 6.273 L NO .