12.3: Estequiometría Masia-Mole
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¿Necesitas uñas?
Cuando estás haciendo un gran proyecto de construcción, tienes una buena idea de cuántos clavos necesitarás (¡mucho!). Cuando vas a la ferretería, no quieres sentarte ahí y contar varios cientos de clavos. Puedes comprar clavos por peso, así determinas cuántas uñas hay en una libra, calculas cuántas libras necesitas y estás en camino de comenzar a construir.
Si bien la relación molar está siempre presente en todos los cálculos estequiométricos, las cantidades de sustancias en el laboratorio se miden con mayor frecuencia por masa. Por lo tanto, necesitamos usar cálculos de masa molar en combinación con relaciones molares para resolver varios tipos diferentes de problemas de estequiometría basada en masa.
Problemas de Masa a Lunares
En este tipo de problemas, se da la masa de una sustancia, generalmente en gramos. A partir de esto, debes determinar la cantidad en moles de otra sustancia que reaccionará o se producirá a partir de la sustancia dada.
\[\text{mass of given} \rightarrow \text{moles of given} \rightarrow \text{moles of unknown}\nonumber \]
La masa de la sustancia dada se convierte en moles mediante el uso de la masa molar de esa sustancia de la tabla periódica. Después, los moles de la sustancia dada se convierten en moles de lo desconocido utilizando la relación molar de la ecuación química equilibrada.
Ejemplo\(\PageIndex{1}\): Mass-Mole Stoichiometry
El estaño metálico reacciona con fluoruro de hidrógeno para producir fluoruro de estaño (II) y gas hidrógeno, de acuerdo con la siguiente ecuación equilibrada.
\[\ce{Sn} \left( s \right) + 2 \ce{HF} \left( g \right) \rightarrow \ce{SnF_2} \left( s \right) + \ce{H_2} \left( g \right)\nonumber \]
¿Cuántos moles de fluoruro de hidrógeno se requieren para reaccionar completamente con\(75.0 \: \text{g}\) el estaño?
Solución:
Paso 1: Enumere las cantidades conocidas y planifique el problema.
Conocido
- Dado:\(75.0 \: \text{g} \: \ce{Sn}\)
- Masa molar de\(\ce{Sn} = 118.69 \: \text{g/mol}\)
- \(1 \: \text{mol} \: \ce{Sn} = 2 \: \ce{mol} \: \ce{HF}\)(relación molar)
Desconocido
- mol HF
Utilizar la masa molar de\(\ce{Sn}\) para convertir los gramos de\(\ce{Sn}\) a moles. Luego usa la relación molar para convertir de\(\text{mol} \: \ce{Sn}\) a\(\text{mol} \: \ce{HF}\). Esto se hará en un solo cálculo de dos pasos.
\(\text{g} \: \ce{Sn} \rightarrow \text{mol} \: \ce{Sm} \rightarrow \text{mol} \: \ce{HF}\)
Paso 2: Resolver.
\[75.0 \: \text{g} \: \ce{Sn} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{Sn}}{118.69 \: \text{g} \: \ce{Sn}} \times \frac{2 \: \text{mol} \: \ce{HF}}{1 \: \text{mol} \: \ce{Sn}} = 1.26 \: \text{mol} \: \ce{HF}\nonumber \]
Paso 3: Piensa en tu resultado.
La masa de estaño es menor de un mol, pero la relación 1:2 significa que\(\ce{HF}\) se requiere más de un mol de para la reacción. La respuesta tiene tres cifras significativas porque la masa dada tiene tres cifras significativas.
Problemas de lunares a masa
En este tipo de problemas, la cantidad de una sustancia se da en moles. A partir de esto, se va a determinar la masa de otra sustancia que reaccionará con o se producirá a partir de la sustancia dada.
\[\text{moles of given} \rightarrow \text{moles of unknown} \rightarrow \text{mass of unknown}\nonumber \]
Los moles de la sustancia dada se convierten primero en moles de lo desconocido usando la relación molar de la ecuación química equilibrada. Después, los moles de lo desconocido se convierten en masa en gramos mediante el uso de la masa molar de esa sustancia de la tabla periódica.
Ejemplo\(\PageIndex{2}\): Mole-Mass Stoichiometry
El gas sulfuro de hidrógeno se quema en oxígeno para producir dióxido de azufre y vapor de agua:
\[2 \ce{H_2S} \left( g \right) + 3 \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{SO_2} \left( g \right) + 2 \ce{H_2O} \left( g \right)\nonumber \]
¿Qué masa de gas oxígeno se consume en una reacción que produce\(4.60 \: \text{mol} \: \ce{SO_2}\)?
Solución:
Paso 1: Enumere las cantidades conocidas y planifique el problema.
Conocido
- Dado:\(4.60 \: \text{mol} \: \ce{SO_2}\)
- \(2 \: \text{mol} \: \ce{SO_2} = 3 \: \text{mol} \: \ce{O_2}\)(relación molar)
- Masa molar de\(\ce{O_2} = 32.00 \: \text{g/mol}\)
Desconocido
- masa O 2 =? g
Use la relación molar para convertir de\(\text{mol} \: \ce{SO_2}\) a\(\text{mol} \: \ce{O_2}\). Después convierte\(\text{mol} \: \ce{O_2}\) a gramos. Esto se hará en un solo cálculo de dos pasos.
\(\text{mol} \: \ce{SO_2} \rightarrow \text{mol} \: \ce{O_2} \rightarrow \text{g} \: \ce{O_2}\)
Paso 2: Resolver.
\[4.60 \: \text{mol} \: \ce{SO_2} \times \frac{3 \: \text{mol} \: \ce{O_2}}{2 \: \text{mol} \: \ce{SO_2}} \times \frac{32.00 \: \text{g} \: \ce{O_2}}{1 \: \text{mol} \: \ce{O_2}} = 221 \: \text{g} \: \ce{O_2}\nonumber \]
Paso 3: Piensa en tu resultado.
Según la relación molar,\(6.90 \: \text{mol} \: \ce{O_2}\) se produce con una masa de\(221 \: \text{g}\). La respuesta tiene tres cifras significativas porque el número dado de moles tiene tres cifras significativas.
Resumen
- Se describen los cálculos que implican conversiones de masa a moles y moles a masa.
Revisar
- En el primer problema, ¿qué pasaría si multiplicas gramos Sn por 118.69 gramos/mol Sn?
- ¿Por qué se necesita una ecuación equilibrada?
- ¿Importa la forma física del material para estos cálculos?