1. El acetileno (C₂H₂) arde al aire con una llama caliente y brillante. En tiempos remotos servia como fuente de iluminación, pero hoy en día se emplea
principalmente en la soldadura. Calcula lo que se te pide en cada inciso para la reacción si-
guiente; considera condiciones TPN para el cálculo y que todos los reactivos están puros:
C₂H₂(g) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(g)
a) La masa de acetileno que produce 100 L de dióxido de carbono.
b) El volumen de agua
producido por 18 moles de oxigeno.
c) La masa de dióxido de carbono que se produce con
46.0 g de oxigeno.
d) Los moles de acetileno que reaccionan con 28 g de oxigeno.
a) 100 L de dióxido de carbono se producen a partir de 44.0 g de acetileno.
b) 18 moles de oxígeno producen 18 moles de agua, que equivale a 108 L de agua.
c) 46.0 g de oxígeno producen 44.0 g de dióxido de carbono.
d) 28 g de oxígeno reaccionan con 14.0 g de acetileno.
Para solucionar estos problemas, primero debemos equilibrar la ecuación química para asegurarnos de que esté balanceada. La ecuación química equilibrada para la reacción dada es:
2C₂H₂(g) + 5O₂(g) → 4CO₂(g) + 2H₂O(g)
Ahora podemos proceder a responder las preguntas:
a) La masa de acetileno que produce 100 L de dióxido de carbono.
Para calcular esto, primero debemos determinar los moles de CO₂ producidos utilizando la relación estequiométrica de la ecuación balanceada. Sabemos que en la ecuación, hay una relación de 4 moles de CO₂ por cada 2 moles de C₂H₂. También tenemos que convertir los litros de CO₂ a moles utilizando las condiciones TPN (temperatura y presión normal).
Volumen molar a condiciones TPN = 22.4 L/mol
Entonces, podemos calcular los moles de CO₂:
100 L CO₂ * (1 mol CO₂ / 22.4 L CO₂) = 4.46 moles CO₂
Ahora utilizamos la relación estequiométrica de la ecuación equilibrada para determinar los moles de C₂H₂ necesario:
4.46 moles CO₂ * (2 moles C₂H₂ / 4 moles CO₂) = 2.23 moles C₂H₂
Por último, para calcular la masa de acetileno, utilizamos la masa molar del acetileno, que es 26.04 g/mol.
2.23 moles C₂H₂ * 26.04 g/mol = 58.04 g de acetileno
Por lo tanto, se necesitan 58.04 g de acetileno para producir 100 L de dióxido de carbono.
b) El volumen de agua producido por 18 moles de oxígeno.
Usando la relación estequiométrica de la ecuación, sabemos que se producen 2 moles de agua por cada 5 moles de O₂.
Entonces, los moles de agua producidos serían:
18 moles O₂ * (2 moles H₂O / 5 moles O₂) = 7.2 moles H₂O
Ahora podemos convertir los moles de agua a volumen utilizando las condiciones TPN:
Volumen molar a condiciones TPN = 22.4 L/mol
Por lo tanto, el volumen de agua producido sería:
7.2 moles H₂O * 22.4 L/mol = 161.28 L de agua
Por lo tanto, se producirían 161.28 L de agua utilizando 18 moles de oxígeno.
c) La masa de dióxido de carbono que se produce con 46.0 g de oxígeno.
Usaremos la relación estequiométrica de la ecuación para determinar los moles de CO₂ producidos a partir de los moles de oxígeno. Sabemos que en la ecuación, hay una relación de 4 moles de CO₂ por cada 5 moles de O₂.
Por lo tanto, los moles de CO₂ producidos serían:
46.0 g O₂ * (1 mol O₂ / 32.0 g O₂) * (4 moles CO₂ / 5 moles O₂) = 5.75 moles CO₂
Ahora, para calcular la masa de dióxido de carbono, utilizamos la masa molar del CO₂, que es 44.01 g/mol:
5.75 moles CO₂ * 44.01 g/mol = 252.61 g de CO₂
Por lo tanto, se producirían 252.61 g de dióxido de carbono utilizando 46.0 g de oxígeno.
d) Los moles de acetileno que reaccionan con 28 g de oxígeno.
Utilizaremos la relación estequiométrica de la ecuación para determinar los moles de C₂H₂ que reaccionan a partir de los moles de O₂. Sabemos que en la ecuación, hay una relación de 2 moles de C₂H₂ por cada 5 moles de O₂.
Entonces, los moles de C₂H₂ reaccionando serían:
28 g O₂ * (1 mol O₂ / 32.0 g O₂) * (2 moles C₂H₂ / 5 moles O₂) = 1.75 moles C₂H₂
Por lo tanto, 1.75 moles de acetileno reaccionarían con 28 g de oxígeno.