Página 140 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Mol de átomo y masa molecular
Resolución Página 140 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Pistas
- Escribe la combustión completa del butano: butano + oxígeno → CO$$_2$$ + H$$_2$$O, y balancéala primero.
- Calcula masa molar sumando las masas atómicas: $$M=\sum n_i M_i$$.
- Para cada elemento usa: $$\%\text{elemento}=\frac{\text{masa del elemento en 1 mol}}{\text{masa molar del compuesto}}\times100$$.
1. Análisis
Se trata de la combustión del butano. La ecuación balanceada es:
$$\text{C}_4\text{H}_{10} + \frac{13}{2}\,\text{O}_2 \rightarrow 4\,\text{CO}_2 + 5\,\text{H}_2\text{O}$$
Normalmente se escribe sin fracciones:
$$2\,\text{C}_4\text{H}_{10} + 13\,\text{O}_2 \rightarrow 8\,\text{CO}_2 + 10\,\text{H}_2\text{O}$$
2. Masas molares
- Butano C$$_4$$H$$_{10}$$:
$$M_{\text{C}_4\text{H}_{10}}=4(12{,}01)+10(1{,}008)=58{,}12\ \text{g/mol}$$ - Oxígeno O$$_2$$:
$$M_{\text{O}_2}=2(16{,}00)=32{,}00\ \text{g/mol}$$ - Dióxido de carbono CO$$_2$$:
$$M_{\text{CO}_2}=12{,}01+2(16{,}00)=44{,}01\ \text{g/mol}$$ - Agua H$$_2$$O:
$$M_{\text{H}_2\text{O}}=2(1{,}008)+16{,}00=18{,}02\ \text{g/mol}$$
3. Composición porcentual de cada compuesto
Butano C$$_4$$H$$_{10}$$
Carbono:
$$\%C=\frac{4(12{,}01)}{58{,}12}\times100\approx82{,}7\ \%$$
Hidrógeno:
$$\%H=\frac{10(1{,}008)}{58{,}12}\times100\approx17{,}3\ \%$$
Dióxido de carbono CO$$_2$$
Carbono:
$$\%C=\frac{12{,}01}{44{,}01}\times100\approx27{,}3\ \%$$
Oxígeno:
$$\%O=\frac{2(16{,}00)}{44{,}01}\times100\approx72{,}7\ \%$$
Agua H$$_2$$O
Hidrógeno:
$$\%H=\frac{2(1{,}008)}{18{,}02}\times100\approx11{,}2\ \%$$
Oxígeno:
$$\%O=\frac{16{,}00}{18{,}02}\times100\approx88{,}8\ \%$$
Oxígeno molecular O$$_2$$
Solo contiene oxígeno:
$$\%O=100\ \%$$
4. Conclusión
Se obtuvo la ecuación balanceada de combustión del butano, sus masas molares y la composición porcentual en masa de cada elemento en C$$_4$$H$$_{10}$$, CO$$_2$$, H$$_2$$O y O$$_2$$.
Pistas
- Piensa en un ácido fuerte común (HCl, H$$_2$$SO$$_4$$) y una base fuerte (NaOH, KOH).
- Escribe la ecuación general de neutralización: ácido + base → sal + agua.
- Cuenta los átomos de cada elemento en reactantes y productos para comprobar que se cumple $$\text{masa reactantes} = \text{masa productos}$$.
- Resume la ley: "La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma".
1. Análisis
Se pide un ejemplo de reacción ácido‑base, escribirla como ecuación química y explicar la ley de conservación de la materia.
2. Ejemplo de reacción ácido‑base
Tomemos ácido clorhídrico y hidróxido de sodio acuosos:
$$\text{HCl}_{(ac)} + \text{NaOH}_{(ac)} \rightarrow \text{NaCl}_{(ac)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)}$$
- Reactantes: HCl (ácido), NaOH (base).
- Productos: NaCl (sal), H$$_2$$O (agua).
La ecuación ya está balanceada: 1 átomo de H, 1 de Cl, 1 de Na y 1 de O a ambos lados.
3. Ley de conservación de la materia
En la reacción anterior, el número de átomos de cada elemento antes y después es igual. Esto ilustra la ley de conservación de la materia: en una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma; por eso la masa total de los reactantes es igual a la masa total de los productos.
4. Conclusión
La neutralización HCl + NaOH → NaCl + H$$_2$$O es una reacción ácido‑base que cumple la ley de conservación de la materia porque el número de átomos y la masa total permanecen constantes.
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2. Calculo la masa molecular y la composición porcentual de los compuestos químicos en la siguiente reacción química:
a)
Al reaccionar el butano con el oxígeno se produce agua, si le sumamos dióxido de carbono y calor, esta reacción química produce llama, la cual es utilizada para calentar el agua.
[Espacio para respuesta del estudiante]
b)
Investigo una reacción química entre un ácido y una base. Represento los compuestos reactantes y los productos. Indico la ley de la conservación de la materia.
[Espacio para respuesta del estudiante]