Question

Esta reacción se llevo a cabo en el laboratorio; con un rendimiento del 92%:
NH3 (g) + Cu2 O(S)  N2 (g) + Cu(s) + H2O(l)
Si se utilizo 225g de Oxido cuproso al 75% de pureza. Calcular : a)- Cantidad de Nitrogeno desprendido en ml(cm3), en las siguientes condiciones de trabajo: 20ºC de temperatura y 960mmHg de presión.

Answer 1

Primeramente hay que ajustar la reacción, nos quedaría:

2NH3(g) + 3Cu2O(s) = N2(g) + 6Cu(s) + 3H2O(l)

Una vez ajustada procedemos a obtener los pesos molares de los compuestos que requerimos.

(14) + (3)(1) = NH3 = 17 g/mol

(63.5) + (2)(16) = Cu2O = 143 g/mol

Ahora obtenemos la masa del Óxido Cuproso, donde tenemos 225 g al 75% de pureza. Esto quiere decir que de esos 225 g solo el 75% es de Óxido Cuproso, el resto son otros metales o sustancias que no son relevantes para este problema, por lo tanto:

225 g (0.75) = 168.75 g de Óxido Cuproso

Como siguiente paso hay que obtener los moles de Óxido Cuproso para relacionarlo estequiométricamente con el N2 que se produce. 

Entonces tenemos lo siguiente:

168.75 g de Cu2O (1 mol de Cu2O)/(143 g de Cu2O) = 1.18 moles de Cu2O

Ahora relacionamos por estequiometría de la reacción, por cada 3 moles de Cu2O se produce 1 mol de N2, entonces:

1.18 mol de Cu2O (1 mol de N2/3 mol de Cu2O) = 0.39 mol de N2

Esos son los moles de N2 pero el problema menciona que tiene un rendimiento del 92% entonces nos se alcanzan a producir 0.39 mol de N2 por lo tanto hay que obtener el 92% de N2. Esto sería:

0.39 mol de N2 (0.92) = 0.36 mol de N2.

Ahora aplicamos la ecuación de estado de los gases ideales:

Pv=nRT

Donde:

P = presión en atmósferas

v= volumen en litros

n= número de moles

R = constante de los gases ideales

T = temperatura

Convertimos la presión de 960 mmHg a atmósferas.

960mmHg ÷ 760 mmHg = 1.26 atm

(760 mmHg = 1 atm)

Convertimos los 20°C a Kelvin

20+273.15 = 293.15 K 

Sustituimos los datos una vez despejado el volumen de la ecuación:

v= (nRT)/P

v= [(0.36 mol de N2)(0.082 (atm•l)/(mol•K))(293.15 K)] / (1.26 atm)

v = 6.87 L

Finalmente pasamos litros a mililitros y nos queda:

(6.87 L)(1000) = 6870 ml ó 6870 cm3

v = 6870 ml

NOTA: el problema anterior no nos muestra los gramos con los que reacciona el Cu2O por lo tanto se supone que reacciona todo el Cu2O con el NH3. Si se hacen los respectivos cálculos, 168.75 g de Cu2O reaccionan con 13.43 g de NH3, por lo tanto se supone que no hay reactivo limitante ni excedente.

Espero haberte ayudado. Saludos!