Hacemos reaccionar trioxocarbonato (IV) de calcio con cloruro de hidrógeno formándose dicloruro de calcio, dióxido de carbono y agua Si reaccionan 30,0 g de trioxocarbonato (IV) de calcio con 30,0 g de cloruro de hidrógeno, calcular: a) Qué masa de dicloruro de calcio se forma. (Resultado: 33,3 g CaCl2) b) Qué masa de dióxido de carbono que se forma. (Resultado: 13,2 g CO2) c) Qué volumen ocuparía ese dióxido de carbono en condiciones normales. (Resultado: 6,72 litros CO2 C.N.) a) Escribimos la reacción de trabajo: CaCO3+ HCl → CaCl2 + CO2 + H2O b) Calculamos las masas moleculares de los compuestos que intervienen en la reacción: CaCO3 Mm= 1 · 40,1 + 1 · 12 + 3 · 16 = 100,1 HCl Mm= 1 · 1 + 1 · 35,5 = 36,5 CaCl2 Mm= 1 · 40,1 + 2 · 35,5 = 111,1 CO2 Mm= 1 · 12 + 2 · 16 = 44 H2O Mm= 2 · 1 + 2 · 16 = 18 c) Calculamos las cantidades de sustancia de los datos contenidos en el ejercicio. 30,0 g de CaCO3 son: 30,0 g de HCl son: 30,0 g CaCO3 (1 mol CaCO3 / 100,1 g CaCO3 ) = 0,30 moles CaCO3 30,0 g HCl (1 mol HCl / 36,5 g HCl ) = 0,82 moles HCl d) Ajustamos la reacción. CaCO3+ HCl → CaCl2 + CO2 + H2O CaCO3+ 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O e) Recopilamos la información, poniendo sobre la ecuación la información de la reacción y bajo ella la información del ejercicio: Mm 100,1 36,5 111 44 18 CaCO3+ 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O m (g) 30,0 30,0 n (moles) 0,30 0,82 f) Calculamos la cantidad de sustancia de los demás compuestos de la reacción: Pero en este caso, las cantidades de sustancia no se ajustan a la estequiometría, así que debemos detectar cuál es el reactivo limitante y cuál está en exceso. Para 0,3 moles de CaCO3 necesitaríamos 0,6 moles de HCl y nos sobra, luego el HCl está en exceso. Para 0,82 moles de HCl necesitaríamos 0,41 moles de CaCO3 y no los tenemos, el CaCO3 es el reactivo limitante. Debemos calcular las cantidades de sustancia de la reacción con el reactivo limitante. Mm 100,1 36,5 111 44 18 CaCO3+ 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O m (g) 30,0 n (moles) 0,30 x y z t x moles HCl= 0,30 moles CaCO3 · (2 moles HCl / 1 mol CaCO3) = 0,60 moles HCl y moles CaCl2 = 0,30 moles CaCO3 ·(1 mol CaCl2 / 1 mol CaCO3) = 0,30 moles CaCl2 z moles CO2 = 0,30 moles CaCO3 · (1 mol CO2 / 1 mol CaCO3) = 0,30 moles CO2 t moles H2O = 0,30 moles CaCO3 · (1 mol H2O / 1 mol CaCO3) = 0,30 moles H2O g) Volvemos a ordenar la información, poniendo sobre la ecuación la información de la reacción y bajo ella la información del ejercicio: Mm 100,1 36,5 111 44 18 CaCO3+ 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O m (g) 30,0 n (moles) 0,30 0,60 0,30 0,30 0,30 Por tanto, tenemos 0,60 + 0,22 moles de HCl: 0,60 moles reaccionarán y 0,22 moles se quedarán sin reaccionar (en exceso), que quedarán mezclados con los productos de la reacción. h) Respondemos a las cuestiones del ejercicio partiendo de las cantidades de sustancia que intervienen en el mismo: a) La masa de dicloruro de calcio que se forma es: 0,3 moles CaCl2 (111 g CaCl2/1 mol CaCl2) = 33,3 g de CaCl2 b) La masa de dióxido de carbono que se forma es: 0,3 moles CO2 (44 g CO2/1 mol CO2) = 13,2 g de CO2 c) El volumen que ocuparía ese dióxido de carbono en condiciones normales sería: 0,3 moles CO2 (22.4 litros C.N./1 mol CO2) = 6,72 litros CO2 C.N. Mm 100,1 36,5 111 44 18 CaCO3+ 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O m (g) 30,0 21,9 33,3 13,2 5,4 n (moles) 0,30 0,60 0,30 0,30 0,30