Question

El cobre y el ácido nítrico reaccionan según la ecuación: Cu (s) + HNO3 (ac)  Cu (NO3)2 (ac) + NO (g) + H2O (l) a) Indique el reactivo reductor. ¿Qué especie oxida y cual se oxida? b) Si reaccionan 2 moles de agente oxidante, calcula la masa de agente reductor necesario. c) ¿Cuál es el volumen del monóxido de nitrógeno (NO) a condiciones normales que se desprende simultáneamente de la reacción anterior (b)? d) Si a partir de 32 moles de ácido nítrico se obtuvieron 6 moles de especie oxidada ¿Cuál fue el rendimiento de dicho proceso? e) Si dispongo del reductor al 80% de pureza, ¿qué cantidad de nitrato cúprico puedo preparar? Masas atómicas: N = 14, H = 1, O = 16, Cu = 63,5

Answer 1

Para la reacción entre Cobre y Acido Nítrico, se pide identificar agente oxidante y reductor y realizar cálculos estequiométricos para determinar cantidades de reactivos y productos, según datos proporcionados.

Ecuación química:

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

Números de Oxidación:

Cu⁰  +  H⁺¹N⁺⁵O₃⁻²      →       Cu⁺²(N⁺⁵O₃⁻²)₂  +  N⁺²O⁻²  +  H₂⁺¹O⁻²

Oxidación:          Cu⁰                 →     Cu⁺²  + 2 e⁻   (agente reductor)

Reducción:   H⁺¹N⁺⁵O₃⁻² + 3e⁻ →     N⁺²O⁻²           (agente oxidante)

Ecuación quimica balanceada:

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

a) La especie que oxida (agente oxidante) es HNO₃ y la especie que se oxida es el Cu.

b) Si reaccionan 2 moles de HNO₃, calculemos cuanto Cu se necesita:

Según la ecuación:

3 moles de Cu reaccionan con 8 moles de HNO₃, entonces:

( 3 mol Cu / 8 mol HNO₃) ×  2 mol HNO₃  = 0,75 mol Cu

Se requieren 0,75 mol de Cu para reaccionar con 2 moles de HNO₃

c)  Calculemos cuánto NO se produce en la reacción ( b) :

(2 mol NO / 8 mol HNO₃) × 2 mol HNO₃  = 0,5 mol NO

Usando la ecuación de estado de gases ideales (condiciones normales), calculamos el volumen de NO:

PV = nRT      ⇒     V = nRT / P

P= 1 atm

T = 273 K

R = 0,082 atm.L/K.mol

n = 0,5 mol

V = ( 0,5 mol × 0,082 atm.L/K.mol ×273 K ) / 1 atm = 11,2 L

Se producen 11,2 L de NO.

d)  32 mol acido nitrico producen 6 mol de Cu(NO₃)₂

Teórico:   8 mol acido nitrico producen 3 mol Cu(NO₃)₂, entonces calculemos cuánto Cu(NO₃)₂ se deberia producir a partir de 32 mol de acido nitrico:

(3 mol Cu(NO₃)₂ / 8 mol acido ) × 32 mol acido =  12 mol Cu(NO₃)₂

Se deberían producir 12 mol de Cu(NO₃)₂ y nos dicen que se producen 6 mol, entonces podemos calcular el rendimiento de la reacción:

Rendimiento = ( 6 mol / 12 mol ) × 100  =  50%