Volumen de hidrógeno y masa de HCl en la reacción con el magnesio

, por F_y_Q

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El magnesio reacciona con ácido clorhídrico para formar cloruro de magnesio y desprender hidrógeno gaseoso.

a) Escribe y ajusta la reacción.

b) ¿Qué volumen de gas hidrógeno a 25 ^oC y 700 mm Hg se desprenderá al hacer reaccionar 7.2 g de magnesio con ácido clorhídrico en exceso?

c) ¿Qué cantidad de ácido clorhídrico tiene que reaccionar para obtener 50 L de gas hidrógeno medidos en condiciones normales?

Datos: R = 0.082\ \textstyle{atm\cdot L\over K\cdot mol} ; Mg = 24 ; H = 1 ; Cl = 35.5

P.-S.

a) La reacción ajustada es:

\fbox{\color{red}{\bf \ce{Mg(s) + 2HCl(ac) -> MgCl2(ac) + H2(g)}}}


b) Primero debes calcular los moles de magnesio que han reaccionado y luego aplicas la estequiometría de la reacción.

7.2\ \cancel{g}\ \ce{Mg}\cdot \frac{1\ mol}{24\ \cancel{g}} = 0.3\ mol\ \ce{Mg}

Por cada mol de Mg que reacciona se produce 1 mol de hidrógeno, que es lo que te indica la reacción. Por lo tanto, se habrán producido:

0.3\ \cancel{mol\ \ce{Mg}}\cdot \frac{1\ mol\ \ce{H2}}{1\ \cancel{mol\ \ce{Mg}}} = 0.3\ mol\ \ce{H2}

Las condiciones dadas son 298 K y 0.921 atm (que lo obtienes al hacer el cociente 700/760). Aplicamos la ecuación de los gases ideales para determinar el volumen de gas:

P\cdot V = n\cdot R\cdot T\ \to\ V = \frac{n\cdot R\cdot T}{P}

V = \frac{0.3\ \cancel{mol}\cdot 0.082\frac{\cancel{atm}\cdot L}{\cancel{K}\cdot \cancel{mol}}\cdot 298\ \cancel{K}}{0.921\ \cancel{atm}} = \fbox{\color{red}{\bf 7.95\ L\ \ce{H2}}}


c) En condiciones normales, 22.4 L de un gas equivalen a 1 mol:

50\ \cancel{L}\ \ce{H2}\cdot \frac{1\ mol}{22.4\ \cancel{L}} = \color{blue}{2.23\ mol\ \ce{H2}}

Cada mol de hidrógeno que se obtiene tienen que reaccionar 2 moles de HCl, por lo que al aplicar la estequiometría necesitarás:

2.23\ \cancel{mol\ \ce{H2}}\cdot \frac{2\ mol\ \ce{HCl}}{1\ \cancel{mol\ \ce{H2}}} = \color{blue}{4.46\ mol\ \ce{HCl}}

Solo tienes que convertir a masa los moles de \ce{HCl}:

4.46\ \cancel{mol}\ \ce{HCl}\cdot \frac{36.5\ g}{1\ \cancel{mol}} = \fbox{\color{red}{\bf 162.8\ g\ \ce{HCl}}}