Un compuesto X muy usado como preservativo de flores y frutas, también se emplea en la crianza de peces para prevenir la deficiencia de Oxígeno y controlar los parásitos. Algunos usos ambientales incluyen el tratamiento de agua potable (remoción de olores, sabores, Hierro y Manganeso; control de Trihalometanos); purificación de agua en plantas de tratamiento de aguas residuales (destrucción del sulfuro de Hidrógeno y otros compuestos tóxicos y / o corrosivos como fenoles) y la purificación del aire.
Un procedimiento normal y sencillo de producir el compuesto X es a través de la reacción de los siguientes reactivos:
Reactivo 1. Compuesto formado al combinarse el elemento que se halla en el periodo 2, grupo VIA, con el elemento que registra un protón
Reactivo 2. Compuesto formado por 39% de potasio, 27,87% de manganeso y 32,46% de oxígeno, y registra una masa molar de 197,132 g/mol.
En esta reacción se obtiene el compuesto X (se obtiene al mezclarse, el elemento que posee como configuración electrónica 1S22S22P63S23P64S1, con el elemento que contiene 30 neutrones y numero másico de 55, además registra su máximo estado de oxidación), hidróxido de potasio y el hidrogeno gaseoso. Determine:
a) La fórmula molecular del primero, segundo reactivo y del compuesto X y escriba el nombre de cada uno.
b) Escriba la reacción química y balancéala
c) Si se hace reaccionar 6,586x1023 moléculas del segundo reactivo con 28,65 gramos del primer reactivo, cual se consume en su totalidad.
d) Cuanto compuesto X se obtiene, exprese el resultado en moléculas.
e) Cual será rendimiento porcentual de este proceso, si al final después de purificar el producto de interés se obtienen 158,95 gramos.
f) Si se usa todo el compuesto X obtenido y se le adiciona 750 mililitros de agua, de que concentración queda la solución, exprese el resultado en molaridad y normalidad
Respuestas
Se pide determinar reactivos y producto de una reacción química, en base a información sobre los compuestos que intervienen, definir ecuación química y balancear y realizar algunos cálculos estequiométricos.
Los resultados obtenidos son:
a) El reactivo 1 es agua (H₂O)
El reactivo 2 es K₂MnO₄ (manganato de potasio)
Compuesto X: KMnO₄ - permanganato de potasio
b) 2 K₂MnO₄ + 2 H₂O → 2 KMnO₄ + 2 KOH + H₂ (ecuación balanceada)
c) Se consume en su totalidad el reactivo 2.
d) 6,586 × 10²³ moléculas de compuesto X
e) rendimiento = 92,3%
f) Concentración = 1,34 M
Explicación
Datos:
El compuesto X se produce por reacción de reactivo 1 y reactivo 2.
Reactivo 1: Compuesto formado por combinación de elemento ubicado en periodo 2, grupo VIA, con el elemento que registra un protón.
Reactivo 2: compuesto formado por 39% de potasio, 27,87% de manganeso y 32,46% de oxígeno. Masa molar = 197,132 g/mol.
En la reacción se obtiene el compuesto X (se obtiene al mezclarse, el elemento que posee como configuración electrónica 1S²2S²2P⁶3S²3P⁶4S¹, con el elemento que contiene 30 neutrones y numero másico de 55, además registra su máximo estado de oxidación), hidróxido de Potasio e hidrógeno gaseoso.
Explicación:
Tenemos que:
Reactivo 1 + Reactivo 2 → X + KOH + H₂
Determinamos Reactivo 1:
El elemento ubicado en periodo 2 grupo VIA es: oxigeno ( O )
Elemento que registra un protón: hidrógeno ( H )
El reactivo 1 es agua (H₂O)
Determinamos Reactivo 2:
Compuesto: 39% K 27,87% Mn 32,46% O masa molar = 197,132 g/mol
masa de K = 0,39 × 197,132 = 76,88
masa de Mn = 0,2787 × 197,132 = 54,94
masa de O = 197,132 - 76,88 - 54,94 = 65,312
Dividiendo entre masa atómica:
K = 76,88 / 39.1 = 2
Mn = 54,94/ 54,94 = 1
O = 65,312 /16 = 4
El reactivo 2 es K₂MnO₄ (manganato de potasio)
El compuesto X se produce por la reacción de H₂O y K₂MnO₄, según la ecuación siguiente:
K₂MnO₄ + H₂O → X + KOH + H₂
K₂MnO₄ + H₂O → KMnO₄ + KOH + H₂
2 K₂MnO₄ + 2 H₂O → 2 KMnO₄ + 2 KOH + H₂ (Ecuación balanceada)
manganato de potasio + agua → Permanganato de Potasio + hidróxido de potasio + hidrógeno.
El compuesto X es Permanganato de Potasio.
c) Si tenemos 6,586 × 10²³ moléculas de reactivo 2 y 28,65 g de reactivo 1:
reactivo 1 (agua) disponible: (28,65 g × 1 mol/ 18 g ) = 1,6 moles
reactivo 2 : 6,586 × 10²³ moléculas × (1 mol / 6,022 × 10²³ moléculas )
reactivo 2: 1,09 moles
De la ecuación química, tenemos que 2 mol de reactivo 1 reacciona con 2 mol de reactivo 2.
Se consume en su totalidad el reactivo 2.
d) (2 moles compuesto X / 2 moles reactivo 2 ) × 1,09 moles reactivo 2 = 1,09 moles compuesto X
1,09 moles compuesto X × (6,022 × 10²³ moléculas / mol ) = 6,586 × 10²³ moléculas de compuesto X
e) rendimiento = (cantidad producida/ cantidad teórica) × 100
rendimiento = (158,95 g / (1,09 moles × masa molar compuesto X) ) × 100
rendimiento = (158,95 / (1,09 × 158) ) × 100 = 92,3%
f) compuesto X obtenido = 158,95 g × 1 mol / 158 g = 1,006 moles
Concentración en molaridad: M = 1,006 mol / 0,750 L = 1,34 mol/L