5. Reacciones químicas con gases

Recogida de gases
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Cuando intervienen gases en las reacciones químicas, los datos y los resultados suelen expresarse en volumen de gas, en unas condiciones determinadas de presión y temperatura.

Cuando en una reacción química todas las sustancias que intervienen son gases, en las mismas condiciones de presión y temperatura, los coeficientes estequiométricos también indican la relación de volúmenes entre las sustancias que reaccionan. Esto es debido a que, de acuerdo con la ley de Avogadro, un mol de un gas ocupa el mismo volumen que un mol de otro gas, en las mismas condiciones de presión y temperatura: hay el mismo número de partículas en ambos casos.

Ejercicio Resuelto

El amoniaco se obtiene mediante la reacción de síntesis

N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g).

Dispones de 1 litro (L) de dihidrógeno y de 1 L de dinitrógeno. 

¿Qué volumen de amoniaco puedes obtener? (Recuerda ajustar la ecuación, y ten presente que todos los volúmenes están medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura).

Importante

Si las sustancias que intervienen en la reacción no son todas gaseosas, debes utilizar la ecuación de estado de los gases ( p.V = n·R·T) para obtener el factor que en la secuencia de operaciones relacione el volumen del gas y la cantidad de sustancia:

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

Cuando las condiciones de presión y temperatura son las normales(C.N.), 273 K (0ºC) y 1 atm, puedes tener en cuenta que un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L.

Ejercicio Resuelto

El gas de la risa (N2O), que tiene propiedades narcóticas y se utiliza en medicina, se puede obtener por termólisis controlada del nitrato de amonio, según la reacción:

NH4NO3 → N2O + H2O

¿Qué volumen de monóxido de dinitrógeno (gas de la risa), medido en condiciones normales, se formará si se descomponen 15 g de nitrato de amonio?

Masas atómicas relativas: N = 14 ; O = 16 ; H = 1

Ejercicio Resuelto

Una prueba típica en Geología consiste en añadir unas gotas de disolución de ácido clorhídrico a una roca para saber si contiene carbonato de calcio. El carbonato de calcio reacciona con el ácido clorhídrico y se produce cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua.
Se hace reaccionar 100 g de una caliza (con un 70 % de CaCO3), con 100 mL de disolución de HCl, de concentración 0,5 mol/L.
¿Qué volumen de dióxido de carbono se formará, medido en condiciones normales de presión y temperatura?

Masas atómicas relativas: Ca = 40 ; O = 16 ; C = 12

Si el rendimiento de la reacción es del 60 %, ¿qué volumen de dióxido de carbono se formará, medido a 740 mm Hg de presión y 25ºC de temperatura?

Constante de los gases R = 0,082 atm · L / K · mol

760 mm Hg = 1 atm

Reflexiona

¿Cuántos moles de dioxígeno gaseoso se necesitan para reaccionar con 44,8 litros de gas dihidrógeno para producir H2O(g)? Considera que todos los volúmenes están medidos en condiciones normales.

Reflexiona

¿Cuántos litros de oxígeno, medidos en condiciones normales de presión y temperatura, se necesitan para quemar 15 litros de gasolina (supuesto que es C7H16) de densidad 0,68 kg/L?

Si el rendimiento de la combustión es del 85 %, ¿qué volumen de dióxido de carbono se obtendrá, medido en condiciones normales de presión y temperatura?