Un recipiente de 20 dm³ contiene a 300 K una mezcla de 8 g de oxígeno, 1 g de butano y un 1 g de helio. Al hacer saltar una chispa eléctrica, la mezcla reacciona y se produce CO₂ y vapor de agua. Calcula la masa de CO₂ obtenida.

Esta es mi interpretación de este ejercicio, ¿es correcta o hay que añadir He al final? Y si me pudieseis decir como se solucionaría os lo agradecería ya que lo he intentado de varias formas y no me sale. (El resultado es 3,03 g CO₂)

O₂ + C₄H₁₀ + He --> CO₂ + H₂O

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Respuestas

2014-01-04T16:45:43+01:00
Primero de todo, escribimos la reacción que se llevará a cabo, ajustándola si es necesario (puede que haya sido uno de tus posibles errores)

13/2 O₂ + C₄H₁₀ + He ----> 4 CO₂ + 5 H₂O

-Nos dan las cantidades en gramos de los reactivos (He= 1g, O2 = 8g, Butano = 1g). Por lo tanto, debemos de pasarlo todo a moles:

1 g He *  \frac{1 mol He}{4 g He} = 0'25 mol He
1 g Butano *  \frac{1 mol butano}{58 g butano} = 0'017 mol butano
8 g O_{2}* \frac{1 mol O_{2}}{32 g O_{2}} = 0'25 mol O_{2}

Como hay más de un reactivo, es posible que hayan dos que estén en exceso y uno que sea el reactivo limitante, vamos a averiguarlo (se puede hacer de muchas maneras)

-Vamos a averiguar cuántos moles de O2 necesitaríamos para que reaccionara 0'017 mol de butano:

0'017 mol butano *  \frac{ \frac{13}{2}mol O_{2} }{1 mol butano} = 0'1105 mol O_{2}

Necesitaríamos 0'1105 moles de O2 para que reaccionen 0'017 moles de butano, por tanto, como tenemos más de 0'1105 moles de oxígeno (tenemos 0'25 moles de oxígeno), podemos asegurar que el oxigeno estará en exceso y no reaccionará por completo.

Ahora vamos a averiguar cuántos moles de He necesitaríamos como mínimo para que reaccionara por completo con el butano

0'017 mol butano *  \frac{1 mol He}{1 mol butano} = 0'017 mol He

Necesitaríamos 0'017 moles de helio para que reaccionen por completo los 0'017 moles de butano, pero como tenemos 0'25 moles de helio, podemos asegurar que el helio también estará en exceso y no reaccionará por completo.

Por tanto, el reactivo limitante, es decir, el que se agotará por completo y reaccionará por completo es el butano. Cuando se acabe el butano, se acabará la reacción.

Oxígeno--> En exceso (sobrará reactivo)
Helio --> En exceso (sobrará reactivo)
Butano --> Limitante (cuando se acabe este reactivo, se acabará la reacción)

Podemos comprobarlo averiguando cuántos moles de butano son necesarios para que reaccionen por completo, es decir, para que se gasten los 0'25 moles de oxígeno (o los 0'25 moles de helio):

0'25 mol He *  \frac{1 mol butano}{1 mol He} = 0'25 mol butano

0'25 mol O_{2} *  \frac{1 mol butano}{ \frac{13}{2}mol O_{2} } = 0'04 mol butano

Como puedes comprobar, no tenemos ni 0'25 ni 0'04 mol de butano, tenemos menos moles de butano, por tanto, no se gastarán los 0'25 moles de oxígeno ni los 0'25 moles de helio así que sobrarán, estarán en exceso.

-Bien, ahora que ya sabemos cual es el reactivo que reaccionará por completo, tenemos que hacer los cálculos con este reactivo ya que, cuando se acabe este reactivo, no se producirá más CO₂, es decir, que solo se producirá CO₂ mientras siga habiendo butano.

0'017 mol butano *  \frac{4 mol CO_{2}}{1 mol butano} *  \frac{44 g CO_{2}}{1 mol CO_{2}} = 3'03 g CO_{2}


Espero que lo hayas entendido:) Si tienes alguna duda con este ejercicio todavía, envíame un mensaje.

Suerte:)
Si multiplicas 0'017 · 4 · 44 da 2'992 g de CO2, da 3'03 g de CO2 cuando multiplicas 0'0172 · 4 · 44 así que no te preocupes por los decimales:)