Química General: Masa Molar, Fórmula Empírica, Gases, Disoluciones y Estequiometría con Ejemplos Resueltos

Cálculos químicos básicos: masa, moles y número de átomos

Para hallar la masa de:

• 2,5 moles de Ca → 2,5 mol Ca x (20 g Ca / 1 mol Ca) = 50 g Ca

• 2,0 x 10²³ átomos de Al → 2,0 x 10²³ átomos de Al x (1 mol Al / 6,022 x 10²³ átomos de Al) x (27 g Al / 1 mol Al) = 8,97 g Al

• 6,022 x 10²³ moléculas de H₂ → 6,022 x 10²³ moléculas H₂ x (1 mol H₂ / 6,022 x 10²³ moléculas H₂) x (2 g H₂ / 1 mol H₂) = 2 g H₂

Ejemplo con CaCl₂

En 5 moles de CaCl₂:

• Número de moles de átomos de cloro: 5 mol CaCl₂ x (2 mol Cl / 1 mol CaCl₂) = 10 mol átomos Cl

• Número de moles de átomos de calcio: 5 mol CaCl₂ x (1 mol Ca / 1 mol CaCl₂) = 5 mol átomos Ca

• Número total de átomos: 5 mol CaCl₂ x (6,022 x 10²³ moléculas / 1 mol CaCl₂) x (3 átomos / 1 molécula CaCl₂) = 9,03 x 10²³ átomos

Fórmula empírica

Tenemos la composición centesimal del compuesto: 40,7 % de C; 5,1 % de H y, restando de 100, obtenemos 54,2 % de O, ya que el ácido no contiene ningún otro elemento.

Para hallar los moles:

• 40,7 g C x (1 mol C / 12 g C) = 3,4 mol C

• 5,1 g H x (1 mol H / 1 g H) = 5,1 mol H

• 52,2 g O x (1 mol O / 16 g O) = 3,3 mol O

La fórmula sería: C_3,4H_5,1O_3,3

Gases

Ecuación general de los gases

(P₁ x V₁) / T₁ = (P₂ x V₂) / T₂

Ecuación de los gases ideales

PV = nRT (R = 0,082 atm·L/K·mol)

Densidad de un gas

ρ = m / V

Relación entre la densidad de un gas y las variables: como n = m / M_m y ρ = m / V, sustituyendo y reordenando: P·M_m = ρ·R·T

Composición en volumen

%V = (V₁ / V_t) x 100

Condiciones estándar

• CN (condiciones normales): 0 ºC = 273 K y 1 atm

• CE (condiciones estándar): 25 ºC = 298 K y 1 atm

Disoluciones

Concentración en masa (riqueza)

% masa = (masa soluto / masa total de disolución) x 100

Concentración en volumen

% volumen = (volumen soluto / volumen total de disolución) x 100

Concentración en masa

C = masa soluto / volumen de disolución

Molaridad

M = moles de soluto / volumen de disolución (L)

Fracción molar del soluto

n_disolución = n_soluto + n_disolvente

Densidad de la disolución

ρ_disolución = m_disolución / V_disolución

Molaridad de una mezcla

M = moles totales de soluto / volumen total de disolución

Diluciones a partir de molaridad

n_soluto = M x V (L)

n_{soluto diluida} = n_{soluto concentrada}

M_diluida x V_diluida = M_concentrada x V_concentrada

Estequiometría

Reacción ajustada y completa

MnO₂ + 4HCl → Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O

Volumen de cloro obtenido a partir de 250 g de MnO₂

250 g MnO₂ x (1 mol MnO₂ / 87 g MnO₂) x (1 mol Cl₂ / 1 mol MnO₂) x (22,4 L Cl₂ / 1 mol Cl₂) = 64,37 L Cl₂

Reactivo limitante

Reacción: 2KClO₃