Las bolsas de aire de seguridad de los automóviles (airbags) se inflan con nitrógeno gaseoso generado por la rápida descomposición de ácido de sodio (NaN3): Reacción química: NaN3 (s) → Na (s) + N2 (g) Si una bolsa de aire tiene un volumen de 38 L y debe llenarse con nitrógeno gaseoso a una presión de 1,5 atm y a una temperatura de 25 ºC, ¿cuántos gramos de ácido deben descomponerse?
Respuestas
Respuesta:
Las bolsas de aire de seguridad de los automóviles (airbags) se inflan con nitrógeno gaseoso generado por la rápida descomposición de ácido de sodio (NaN3): Reacción química: NaN3 (s) → Na (s) + N2 (g) Si una bolsa de aire tiene un volumen de 38 L y debe llenarse con nitrógeno gaseoso a una presión de 1,5 atm y a una temperatura de 25 ºC, ¿cuántos gramos de ácido deben descomponerse?
Explicación:
Reacciones químicas
Con frecuencia nos preocupa conocer la identidad de un gas involucrado como reactivo o producto en una reacción química, así como su cantidad. Entonces, resulta útil poder calcular los volúmenes de los gases consumidos o producidos en las reacciones. Tales cálculos se basan en el concepto de mol junto con las ecuaciones químicas balanceadas. La ecuación de los gases ideales relaciona el número de moles de un gas con su P, V y T.
Ejercicio resuelto reacciones químicas
Las bolsas de aire de los automóviles se inflan con nitrógeno gaseoso generado por la rápida descomposición de la azida de sodio:
2NaN3(s) -→2Na(s)+3N22(g)
Si una bolsa de aire tiene un volumen de 36 L y va a llenarse con nitrógeno gaseoso a una presión de 1,15 atm a una temperatura de 26ºC ¿Cuántos gramos de azida de sodio deberán descomponerse?
Solución
Con los datos suministrados es posible determinar los moles de N2 necesarios para llenar la bolsa a la temperatura y presión dadas:
Despejamos el número de moles de la ecuación de los gases ideales:
n=PV/RT
Calculamos la temperatura en K. T (K) = 273,15 + 26ºC= 299,15 K.
Reemplazamos los valores dados en la ecuación anterior:
n=(1,15 atm*36L)/(0,08206 (atm L)/(mol K)*299,15 K)=1,69 mol N2
Según la relación estequiometrica podemos determinar los moles de azida de sodios necesarios para producir los moles de nitrógeno anteriores:
1,69 mol N2*(2 molNaN3 / 3 molN2 )= 1,12 mol NaN3
Finalmente con la masa molar de la azida podemos determinar la cantidad en gramos necesaria para llenar la bolsa:
1,12 mol NaN3 * ((65 g NaN3)/(1 mol NaN3)) = 72,8 g NaN3
72,8 g de azida de sodio son necesarios para llenar la bolsa de 36 L, a 26ºC, y 1,15 atm de presión.
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