3. Teniendo en cuenta la siguiente reacción (recuerde balancear la ecuación)
K + O2 → K2O
a. La masa de óxido de potasio que se obtiene a partir de 3 moles de potasio.
b. Cuántos litros de oxígeno son necesarios para obtener 1 kg de óxido de potasio.
c. Cuántas moléculas de oxígeno reaccionan con 500 gramos de potasio.
d. Cuántos mol s de potasio se obtienen con 500 litros de oxígeno en CNPT.
Respuestas
Para la reacción química de formación de oxido de potasio, se pide realizar varios cálculos estequiométricos. Los resultados obtenidos son:
a. Se obtienen 141,3 g K₂O a partir de 3 moles de potasio.
b. Se requieren 118,6 L de oxigeno para obtener 1 kg K₂O
c. 19,2 × 10²³ moléculas de oxigeno reaccionan con 500 g de potasio.
d. Se obtienen 44,6 moles oxido de potasio con 500 L oxigeno en CNPT.
K + O₂ → K₂O
Ecuación balanceada: 4 K + O₂ → 2 K₂O
a. De la ecuación química tenemos que 4 moles de potasio producen 2 moles de óxido de potasio, podemos calcular cuánto óxido de potasio se obtiene a partir de 3 moles de potasio, usando una regla de tres:
4 moles K ------ 2 moles K₂O
3 moles K ------ X
X = ( 3 moles K × 2 moles K₂O / 4 moles K ) = 1,5 moles K₂O
Para convertir moles a gramos, necesitamos el peso molecular de K₂O:
Peso molecular K₂O = 94,2 g/mol
masa K₂O = 1,5 mol × 94,2 g/mol = 141,3 g
b. De la ecuación química tenemos que se requiere 1 mol de oxigeno para producir 2 moles de K₂O, entonces:
1 mol de oxigeno ------ 2 mol K₂O
Podemos calcular moles de oxigeno necesarios para producir 1 kg (1000 g) K₂O:
1 mol de oxigeno ------ 2 ( 94,2 ) g K₂O
X ------ 1000 g K₂O
X = ( 1000 g K₂O × 1 mol de oxigeno ) / 2 ( 94,2 ) g K₂O
X = 5,3 moles oxigeno
Para calcular los litros de oxigeno, usaremos la ecuación de estado de gases ideales:
PV = nR T (P= 1 atm, n= 5,3 moles, T = 273 K, R = 0,082 atm. L/K.mol)
Despejando V:
V = nRT / P
V = ( 5,3 mol × 0,082 atm. L/K. mol × 273 K ) / 1 atm = 118,6 L
c. 1 mol de oxigeno reacciona con 4 moles de potasio ( 4 × 39 = 156 g)
1 mol oxigeno ------- 156 g potasio
X ------- 500 g potasio
X = ( 500 × 1 ) / 156 = 3,2 moles oxigeno
3,2 moles oxigeno × 6,02 × 10²³ moléculas /mol = 19,2 × 10²³ moléculas
d. Calculemos número de moles en 500 litros de oxigeno ( CNPT )
PV = nRT
Despejando n:
n = PV / RT
n = ( 1 atm × 500 L ) / ( 0,082 atm.L/K.mol × 273 K )
n = 22,3 moles de oxigeno
Se obtienen 2 moles de oxido de potasio a partir de 1 mol de oxigeno, entonces:
1 mol de oxigeno ------------2 moles oxido de potasio
22,3 mol de oxigeno ----- X
X = 22,3 mol de oxigeno × 2 moles oxido de potasio / 1 mol de oxigeno
X = 44,6 moles oxido de potasio.