ejercicios de quimica IV resueltos-78

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232 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
 226 
2+
- + -
3 2
-oxidación : Cu Cu + 2e
reducción : NO + 4 H + 3e NO + 2 H O
→
→
 
 
Ya podemos proceder a sumar ambas semirreacciones: 
 
2
2+ -
- + -
3
- + 2+
3 2
 [Cu Cu + 2e 3
 [NO + 4 H + 3e NO + 2 H O] 2
____________________________________
 
3 Cu + 2 NO +8 H 3 Cu + 2 NO + 4 H O
]→ ⋅
→ ⋅
→
 
 
Por lo tanto, la reacción ajustada sería: 
 
→3 3 2 23 Cu(s) + 8 HNO (ac) 3 Cu(NO ) (ac) + 2 NO(g) + 4 H O(l) 
 
b) Para el cálculo de la cantidad de cualquier producto a obtener, se debe 
determinar primero cuál es el reactivo limitante. El reactivo limitante de 
una reacción es aquel que se agota primero y que limita la cantidad de 
producto a obtener. 
 
3 3
3
3 3 3
3 3
63 g HNO 8 mol HNO26,5 g Cu 1 mol Cu100 g aleación 100 g aleación 63,5 g Cu 3 mol Cu 1 mol HNO
100 g dis. HNO 1 mL dis. HNO
 = 66,8 mL de dis. HNO (75%)75 g HNO 1,4 g dis. HNO
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅
 
 
Si se pretende que reaccionen los 100 g de aleación se necesitan 66,8 mL 
de disolución ácida. Como hay 90 mL, el reactivo en exceso es el ácido 
nítrico. Por lo tanto, el reactivo limitante es el cobre. 
 
ESTRATEGIA DE RESOLUCIÓN 1 
 
Se puede plantear el cálculo de los gramos de aleación de Cu que 
reaccionarían completamente con 90 mL de disolución de ácido nítrico: 
 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 233 JUNIO 2009 
 
 227
3 3 3
3
3 3 3
3
1,4 g dis. HNO 75 g HNO 1 mol HNO
90 mL dis. HNO 1 mL dis. HNO 100 g dis. HNO 63 g HNO
63,5 g Cu 100 g aleación3 mol Cu = 134,8 g de aleación8 mol HNO 1 mol Cu 26,5 g Cu
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅ ⋅
 
 
Entonces, si se pretende que reaccionen completamente 90 mL de 
disolución de ácido nítrico, se necesitan 134,8 g de aleación. Como hay 
100 g, el reactivo limitante es el cobre que contiene dicha aleación. 
 
ESTRATEGIA DE RESOLUCIÓN 2 
 
Otra opción es el cálculo de los moles de un producto que podemos 
obtener a partir de cada uno de los reactivos presentes. El que produzca 
menor cantidad de producto es el limitante. 
 
3 2
3 2
3 2
3 mol Cu(NO )26,5 g Cu 1 mol Cu100 g aleación 100 g aleación 63,5 g Cu 3 mol Cu
187,5 g Cu(NO ) 92 = 1 mol Cu(NO ) 100
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅ 3 272,0 g Cu(NO ) 
 
 
El mismo cálculo se puede llevar a cabo a partir de 90 mL de disolución de 
ácido nítrico. 
 
3 3 3
3
3 3 3
3 2 3 2
3 2
3 3 2
1,4 g dis. HNO 75 g HNO 1 mol HNO
90 mL dis. HNO 1 mL dis. HNO 100 g dis. HNO 63 g HNO
3 mol Cu(NO ) 187,5 g Cu(NO ) 92 = 97,0 g de Cu(NO )8 mol HNO 1 mol Cu(NO ) 100
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅ ⋅
 
 
Por lo tanto, el reactivo limitante es el cobre presente en la aleación, ya que 
a partir de ella se obtiene menor cantidad de nitrato cúprico que partiendo 
del volumen de disolución de ácido nítrico. 
Entonces, la cantidad de nitrato cúprico obtenido viene dado por el reactivo 
limitante, es decir, 72,0 g. 
 
c) Primeramente se deben calcular los moles de NO que se obtienen. Este 
valor se determina a partir del reactivo limitante. 
234 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
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26,5 g Cu 1 mol Cu 2 mol NO 92 100 g aleación = 0,26 mol NO100 g aleación 63,5 g Cu 3 mol Cu 100⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 
 
OTRA ESTRATEGIA DE RESOLUCIÓN 
 
Otra opción podría ser el cálculo de los moles de NO que se obtienen a 
partir de la cantidad de nitrato cúprico obtenida. 
 
3 2
3 2
3 2 3 2
1 mol Cu(NO ) 2 mol NO72,0 g Cu(NO ) = 0,26 mol NO187,5 g Cu(NO ) 3 mol Cu(NO )⋅ ⋅ 
 
Ahora se debe calcular el volumen de dicho gas, sabiendo que se recoge 
sobre agua a 20 ºC y 760 mm de Hg. Para ello se debe aplicar la ecuación 
de estado de los gases ideales. 
 
( )
2
2
TNO NO NO v, H O
T v, H O NO
 · · 
P V = n RT sabiendo que : P = P - P
(P - P )·V = n RT 
1 atm atm L760-18 mm Hg V = 0,26 mol · 0,082 293 K760 mm Hg K mol
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎣ ⎦
⋅
NOV = 6,4 L
 
 
d) En este apartado, se prepara una disolución añadiendo 2 L de agua a los 
72,0 g de nitrato cúprico obtenidos mediante la reacción anterior. Para 
calcular el descenso crioscópico que experimenta el disolvente al añadir 
dicha cantidad de soluto (electrolito) se emplea la siguiente expresión: 
 
o
f f f fΔT = T - T = i· K ·m i = 1+ (ν -1)·α 
 
Para calcular el factor de van’t Hoff (i) se debe tener en cuenta que el 
nitrato cúprico se disocia completamente en agua (α=1): 
 
 H O2 2+ -
3 2 3
 
Cu(NO ) (s) Cu (ac) + 2 NO (ac) →