4. Reacciones químicas con gases

Recogida de gases
Imagen 14. Bancoimagenes.isftic, uso educativo

Cuando intervienen gases en las reacciones químicas, los datos y los resultados suelen expresarse en volumen de gas, en unas condiciones determinadas de presión y temperatura.

Cuando en una reacción química todas las sustancias que intervienen son gases, en las mismas condiciones de presión y temperatura, los coeficientes estequiométricos también indican la relación de volúmenes entre las sustancias que reaccionan. Esto es debido a que, de acuerdo con la ley de Avogadro, un mol de un gas ocupa el mismo volumen que un mol de otro gas, en las mismas condiciones de presión y temperatura: hay el mismo número de partículas en ambos casos.

 

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Dispositivo usado por Fritz Haber para obtener el amoníaco.
Imagen 15. JGvBerkel, dominio público
El amoniaco se obtiene mediante la reacción de síntesis, N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g).

Dispones de 1 litro (L) de dihidrógeno y de 1 L de dinitrógeno. ¿Qué volumen de amoniaco puedes obtener? (Recuerda ajustar la ecuación, y ten presente que todos los volúmenes están medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura).


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Si las sustancias que intervienen en la reacción no son todas gaseosas, debes utilizar la ecuación de estado de los gases ( p.V = n·R·T) para obtener el factor que en la secuencia de operaciones relacione el volumen del gas y la cantidad de sustancia:

Cuando las condiciones de presión y temperatura son las normales(c.n.), 273 K (0ºC) y 1 atm, puedes tener en cuenta que un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L.


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N2O

Imagen 16. Rafti Institute,
uso libre

El gas de la risa (N2O), que tiene propiedades narcóticas y se utiliza en medicina, se puede obtener por termólisis controlada del nitrato de amonio, según la reacción:

NH4NO3 → N2O + H2O

¿Qué volumen de monóxido de dinitrógeno (gas de la risa), medido en condiciones normales, se formará si se descomponen 15 g de nitrato de amonio?

Masas atómicas relativas: N = 14 ; O = 16 ; H = 1


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HCl + CaCO3
Imagen 17. Isftic,
uso educativo
Una prueba típica en Geología consiste en añadir unas gotas de disolución de ácido clorhídrico a una roca para saber si contiene carbonato de calcio. El carbonato de calcio reacciona con el ácido clorhídrico y se produce cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua.
Si haces reaccionar 100 g de una caliza (con un 70 % de CaCO3), con 100 mL de disolución de HCl, de concentración 0,5 mol/L, ¿qué volumen de dióxido de carbono se formará, medido en condiciones normales de presión y temperatura?
Masas atómicas relativas: Ca = 40 ; O = 16 ; C = 12

Si el rendimiento de la reacción es del 60 %, ¿qué volumen de dióxido de carbono se formará, medido a 740 mm Hg de presión y 25ºC de temperatura?

Constante de los gases R = 0,082 atm · L / K · mol

760 mm Hg = 1 atm


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¿Cuántos moles de dioxígeno gaseoso se necesitan para reaccionar con 44,8 litros de gas dihidrógeno para producir H2O(g)? Considera que todos los volúmenes están medidos en condiciones normales.

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Gasolina ardiendo
Imagen 18. U.S.Departament of justice,
dominio público

¿Cuántos litros de oxígeno, medidos en condiciones normales de presión y temperatura, se necesitan para quemar 15 litros de gasolina (supuesto que es C7H16) de densidad 0,68 kg/L?

Si el rendimiento de la combustión es del 85 %, ¿qué volumen de dióxido de carbono se obtendrá, medido en condiciones normales de presión y temperatura?

 

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