Se hacen reaccionar 30 ml de una disolución de ácido clorhídrico de densidad 1,100 g/ml y del 25 % en peso, con carbonato cálcico, y se obtiene dióxido de carbono, cloruro de calcio y agua.
1- Calcula los gramos de carbonato de calcio que reaccionarán.
2- Calcula el volumen de disolución de cloruro de calcio 0,5 M que se puede preparar con el cloruro obtenido.
3- Calcula el volumen de CO2 obtenido a 30 ºC y 800 mmHg.
Respuestas
Dada la reacción quimica entre carbonato de calcio y ácido clorhidrico, se proporciona el volumen de la solución de HCl usada en la reacción y se pide realizar cálculos estequiométricos para determinar cantidades de reactivos y productos. Los resultados obtenidos son:
1. Reaccionan 11,3 g CaCO₃
2. Se pueden preparar 0,226 L de solución 0,5 M con el CaCl₂ producido.
3. El volumen de CO₂ obtenido es 2,67 L
Ecuación química:
CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂
Peso molecular CaCO₃ = 100 g/mol
Peso molecular HCl = 36,5 g/mol
Peso molecular CaCl₂ = 111 g/mol
Peso molecular CO₂ = 44 g/mol
Reactivos disponibles:
30 ml disolución de HCl 25% en peso (densidad = 1,1 g/ml)
Carbonato Cálcico
Calculamos gramos de HCl disponibles:
30 ml disolución × 1,1 g disolución / ml disolución = 33 g disolución
Tenemos 33 g de disolución con 25% en peso de HCl, esto significa que tenemos:
33 g disolución × ( 25 g HCl / 100 g disolución ) = 8,25 g HCl
Entonces, la cantidad disponible de HCl para reacción es 8,25 g.
Calculemos la cantidad de CaCO₃ que reacciona con la cantidad disponible de HCl:
De la ecuación quimica:
1 mol CaCO₃ reacciona con 2 moles HCl
100 g CaCO₃ reaccionan con 73 g HCl
( 100 g CaCO₃ / 73 g HCl ) × 8,25 g HCl = 11,3 g CaCO₃
Ahora, calculamos la cantidad de cloruro de calcio que se obtiene:
1 mol CaCO₃ produce 1 mol CaCl₂
( 111 g CaCl₂ / 100 g CaCO₃ ) × 11,3 g CaCO₃ = 12,54 g CaCl₂
Se producen 12,54 g CaCl₂. Calculemos el volumen de solución 0,5 M que podemos preparar con esta cantidad:
0,5 M significa que se tiene 0,5 moles CaCl₂ / L de solución.
0,5 = moles de CaCl₂ / volumen (*)
moles de CaCl₂ = 12,54 g / peso molecular = 12,54 / 111 g/mol = 0,113 mol
sustituyendo en la fórmula (*):
0,5 = 0,113 mol / volumen ⇒ volumen = 0,113 / 0,5 = 0,226 L
Se pueden preparar 0,226 L de solución 0,5 M con el CaCl₂ producido.
De la ecuación química: 1 mol CaCO₃ produce 1 mol CO₂
11,3 g CaCO₃ / 100 g/ mol = 0,113 mol CaCO₃
( 1 mol CO₂ / 1 mol CaCO₃ ) × 0,113 mol CaCO₃ = 0,113 mol CO₂
Aplicando la ecuación de estado de gases ideales para calcular volumen de CO₂:
PV = nRT ⇒ V = nRT / P
P = 800 mmHg × 1 atm / 760 mm Hg = 1,05 atm
n = 0,113 mol
R = 0,082 atm. L /K. mol
T = 30 °C = 30 + 273 = 303 K
V = nRT / P = ( 0,113 mol × 0,082 atm. L /K. mol × 303 K ) / 1,05 atm
V = 2,67 L