Autor Tema: Estequiometria

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29 Julio, 2023, 06:12 pm
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pilar12

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Una de las formas de obtener hidrógeno es el reformado del metano:
CH4 + H2O---------CO +H2
a) Ajusta la ecuación
b) Calcula el volumen de metano, medido a 100ºC y 1 atm, necesario para producir¿ 150m3 de hidrogeno medido en las mismas condiciones
c)¿Qué cantidad de CO (en mol) se producirá?
Gracias de antemano por vuestras respuestas.

29 Julio, 2023, 06:53 pm
Respuesta #1

Masacroso

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Para el a) tienes que ajustar los valores de tres "variables": \( C \), \( O \) y \( H \). Como a ambos lados de la reacción ya hay la misma cantidad de C y O entonces sólo te queda añadir H a la derecha para dejar la reacción ajustada sabiendo que a la izquierda hay seis H. Es decir, tienes que cambiar el \( H_2 \) en la derecha por \( 3H_2 \).

Para el b), pasa los 150m³ de \( H_2 \) a moles, entonces si hay \( 3n \) moles de \( H_2 \) en la derecha y el hidrógeno en la izquierda está repartido en una molécula de \( CH_4 \) y otra de \( H_2O \) y la reacción es completa entonces originalmente había \( n \) moles de \( CH_4 \), con lo que ya sólo te quedaría pasar esos moles a volumen de metano en las condiciones dadas.

Para el c), por cada mol de metano debe haber un mol de agua, y entre los dos producen un mol de monóxido de carbono, por tanto habrá al final de la reacción, si esta es completa, tantos moles de monóxido de carbono como de metano había al inicio.

Corrección: como muy bien indica Richard abajo la proporción entre moles de metano en la izquierda y de hidrógeno a la derecha es de \( 1:3 \), y no como originalmente había supuesto de \( 2:3 \). La confusión vino de estar considerando átomos en vez de moléculas.

29 Julio, 2023, 06:58 pm
Respuesta #2

pilar12

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Gracias por tu respuesta, pero podías aclararla un poco más; con mas pasos y una solución.
Mil gracias.

30 Julio, 2023, 02:30 am
Respuesta #3

Richard R Richard

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Hola pilar12 , ajustar una ecuación no es mas que aplicar el principio de conservación de la masa, la masa que existe antes de una reacción tiene que ser la misma que luego de ella, esto es que  el número de átomos de carbono a la izquierda debe ser el mismo que te quede a la derecha , simultáneamente debe ocurrir lo mismo para todos los elementos.

Así 

\( \color{green}1\color{black}CH_4 +\color{green}1\color{black} H_2O \longrightarrow \color{green}1\color{black}CO +\color{green}3\color{black}H_2 \)

Un método general:

Cuenta cuántos C , H y O  hay a derecha y a izquierda de la flecha , si son iguales la ecuación está balanceada.

Responde a las siguientes preguntas ¿cuántos moles de \( H_2 \) hay en \( 150m^3 \) a la presión y temperaturas indicadas? usa la ecuación de los gases ideales, la conoces?.

Luego sabes que por cada 3 moles de \( H_2 \) va a necesitar  solo uno de metano  el número que habías obtenido lo divides por 3

Luego usas de nuevo la ecuación de los gases para obtener el volumen de metano a esa temperatura y presión..

Una forma mas fácil de verlo es que solo si la temperatura y la presión no cambian(son constantes ) el volumen de metano es 3 veces menor que el de hidrógeno obtenido. Pero esto no es siempre aplicable a todos los problemas .

Para el tercero no agregaría nada a lo ya dicho por masacroso.

Los números y las soluciones , los pones tú, si dan mal los vemos luego de que lo intentes.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

31 Julio, 2023, 05:40 pm
Respuesta #4

pilar12

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Pasos que he seguido:
1.- Moles de H2: PV=nRT
despejando n= RT/PV
n= 0,082 x 373 / 1 . 150. 1000
n= 2 x 10^-4 moles de H2
2.- 1ml de CH4---------3 mol de H2
      X mol CH4----------X

31 Julio, 2023, 05:54 pm
Respuesta #5

pilar12

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No se porque se ha publicado sin terminar y no se como borrarlo.
Empiezo de nuevo:
1.- calculo los moles de H2
PV=nRt
n= RT / PV
n= 0,082x373/1x150x10^3
Moles de H2 = 2x10^-421
2.- 1molde CH4----------3 mol H2
     X mol CH3------------x=6,7x10^-5 mol deCH4
3. Volumen de CH4 = nrt/p 0 6,7x10^-5x o,o82x373/ 1 = 2.04x10^-3 L
La solución me parece un poco rara





31 Julio, 2023, 08:21 pm
Respuesta #6

Richard R Richard

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No se porque se ha publicado sin terminar y no se como borrarlo.
Empiezo de nuevo:
1.- calculo los moles de H2
PV=nRt
n= RT / PV
n= 0,082x373/1x150x10^3
Moles de H2 = 2x10^-421
2.- 1molde CH4----------3 mol H2
     X mol CH3------------x=6,7x10^-5 mol deCH4
3. Volumen de CH4 = nrt/p 0 6,7x10^-5x o,o82x373/ 1 = 2.04x10^-3 L
La solución me parece un poco rara

Hola , para arreglar lo que has escrito mal , pulsa el botón modificar, si cambia el sentido de lo que has posteado resáltalo en color azul lo que has cambiado. cambia a rojo lo que creas esta mal.

En primer lugar tienes un error con las unidades la constante  R  tiene el valor 0.082 pero sus unidades son litro por atmosfera  sobre grado kelvin sobre mol, y has expresado el volumen en metros cúbicos  y no en litros. las unidades no se corresponden.

La x minúscula de la regla de tres simple que planteas luego, debe ser el resultado obtenido de  la ecuación anterior.

Una vez tienes el valor de X mayúscula lo usas para calcular nuevamente (pero con las unidades correctas) el volumen en litros de metano, luego puedes convertir esos litros a metros cúbicos, si el tino no me falla ,será la tercera parte del volumen original de hidrógeno.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

01 Agosto, 2023, 02:03 am
Respuesta #7

Richard R Richard

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A ver ahora tengo tiempo

Cálculo de los moles de \( H_2 \)

\( 150m^3\equiv 150000l \)  puesto que \( 1m^3\equiv 1000l \)

\( n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{1atm \ 150000l}{0.082l.atm/K.mol \ 373K}=4904.2mol \ H_2 \)

si            \( 3 mol H_2\quad \to\quad 1mol CH_4 \)
entonces  \( 4902.2 mol H_2\quad \to\quad X \ mol CH_4 \)

\( X= \dfrac{4902.2\cdot 1}{3}=1634.73 mol CH_4 \)

el volumen de metano será

\( V=\dfrac{n RT}{P}=\dfrac{1634.73 mol\ 0.082l.atm/K.mol \ 373 K}{1 atm}\cong 50000 l\equiv 50m^3 \)
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

01 Agosto, 2023, 06:34 pm
Respuesta #8

pilar12

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Muchas gracias por las molestias tomadas en mi problema. Con la última explicación lo tengo claro.
Como siempre mil gracias ha este maravilloso foro.