Tornar a la portadaFísica i Química · 4t ESO B · Canviar d'assignatura
Començar gratis
ESO 4tB · Física i Química
El canvi · Les equacions químiques

Càlculs estequiomètrics

Un enginyer que dissenya un reactor no treballa amb molècules soltes, treballa amb tones. L'equació ajustada, per si sola, només informa d'una proporció de partícules: $1$ molècula de metà per cada $2$ d'oxigen. Convertir aquesta proporció abstracta en els quilograms que cal comprar o que sortiran per la xemeneia exigeix un pas intermedi imprescindible: el mol.

Et convé dominar: Massa atòmica i massa molecular (2n d'ESO)
Et convé dominar: L'equació química i el seu ajust (3r d'ESO)

La massa molar: el pont entre la balança i el comptador de partícules

Si poses $12\text{ g}$ de carboni en una balança i $12\text{ g}$ de magnesi en una altra, totes dues marquen la mateixa massa, però com que un àtom de magnesi pesa el doble que un de carboni, el segon plat conté exactament la meitat d'àtoms: com podem comptar les partícules d'una substància simplement pesant-la?

Diagrama de conversió bidireccional entre massa en grams i quantitat de substància en mols mitjançant la massa molar. massa (g) mols (mol) ÷ M × M
Practica★☆☆Sense començar
L'equació igualada de la combustió del metà, $\text{CH}4 + 2\ \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + 2\ \text{H}2\text{O}$, també es pot llegir en mols. a) Quants mols…

L'equació igualada de la combustió del metà, $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$, també es pot llegir en mols.

  1. a) Quants mols d'oxigen calen per cremar $3\ \text{mol}$ de metà?
  2. b) Quants mols de diòxid de carboni i quants d'aigua es formen llavors?
Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
La glucosa que utilitzen els teus músculs en fer esport té la fórmula $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$. Calcula la seva massa molar i explica amb una frase què significa…

La glucosa que utilitzen els teus músculs en fer esport té la fórmula $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$. Calcula la seva massa molar i explica amb una frase què significa aquest valor (masses atòmiques: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Un got conté $36\ \text{g}$ d'aigua. Sabent que la massa molar de l'aigua és $18\ \text{g/mol}$, calcula quants mols d'aigua hi ha al got.

Un got conté $36\ \text{g}$ d'aigua. Sabent que la massa molar de l'aigua és $18\ \text{g/mol}$, calcula quants mols d'aigua hi ha al got.

Resoldre

El mètode general: massa → mols → mols → massa

Diagrama del mètode estequiomètric: la massa de la dada es divideix per la massa molar per obtenir els seus mols, la relació molar dona els mols demanats i en multiplicar per la massa molar s'obté la massa demanada. massa dada ÷M mols dada relació molar mols demanats ×M massa demanada
Practica★☆☆Sense començar
En un matràs hi ha $0,5\ \text{mol}$ de diòxid de carboni. Sabent que la massa molar del $\text{CO}2$ és $44\ \text{g/mol}$, calcula la massa de gas que conté el matràs.

En un matràs hi ha $0,5\ \text{mol}$ de diòxid de carboni. Sabent que la massa molar del $\text{CO}_2$ és $44\ \text{g/mol}$, calcula la massa de gas que conté el matràs.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
En una barbacoa es cremen $12\ \text{g}$ de carboni segons l'equació $\text{C} + \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2$. Calcula, passant pels mols, quina massa de diòxid de…

En una barbacoa es cremen $12\ \text{g}$ de carboni segons l'equació $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$. Calcula, passant pels mols, quina massa de diòxid de carboni es forma (masses atòmiques: $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
La caldera d'un habitatge crema $16\ \text{g}$ de metà segons l'equació $\text{CH}4 + 2\ \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + 2\ \text{H}2\text{O}$. Calcula, passant pels…

La caldera d'un habitatge crema $16\ \text{g}$ de metà segons l'equació $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$. Calcula, passant pels mols:

  1. a) La massa d'oxigen que consumeix.
  2. b) La massa de diòxid de carboni que emet.

(masses molars: $\text{CH}_4 = 16\ \text{g/mol}$; $\text{O}_2 = 32\ \text{g/mol}$; $\text{CO}_2 = 44\ \text{g/mol}$).

Resoldre

Quantitats industrials i matèries primeres impures

El mètode no canvia amb quantitats enormes: només cal vigilar les unitats. Però la matèria primera real gairebé mai és pura: una pedra calcària pot portar impureses que no reaccionen, i només la fracció pura compta per al càlcul estequiomètric.

Barra que representa una mostra de calcària: el 80 % és carbonat de calci pur que reacciona i el 20 % són impureses inertes que no reaccionen. Massa total de la mostra (100 %) 80 % CaCO₃ 20 % substància pura: reacciona impureses (inertes) només el 80 % reacciona
Practica★★☆Sense començar
En un forn de calç es descomponen $100\ \text{g}$ de carbonat de calci segons l'equació $\text{CaCO}3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}2$. Calcula, passant pels mols,…

En un forn de calç es descomponen $100\ \text{g}$ de carbonat de calci segons l'equació $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$. Calcula, passant pels mols, la massa de calç viva ($\text{CaO}$) que s'obté (masses molars: $\text{CaCO}_3 = 100\ \text{g/mol}$; $\text{CaO} = 56\ \text{g/mol}$).

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Una peça d'acer de $56\ \text{g}$ de ferro s'oxida completament segons l'equació $4\ \text{Fe} + 3\ \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{Fe}2\text{O}3$. Calcula, passant pels…

Una peça d'acer de $56\ \text{g}$ de ferro s'oxida completament segons l'equació $4\ \text{Fe} + 3\ \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{Fe}_2\text{O}_3$. Calcula, passant pels mols, la massa d'òxid de ferro(III) que es forma (masses molars: $\text{Fe} = 56\ \text{g/mol}$; $\text{Fe}_2\text{O}_3 = 160\ \text{g/mol}$).

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Un aparell d'electròlisi descompon $90\ \text{g}$ d'aigua segons l'equació $2\ \text{H}2\text{O} \rightarrow 2\ \text{H}2 + \text{O}2$. Calcula, passant pels mols: a) La…

Un aparell d'electròlisi descompon $90\ \text{g}$ d'aigua segons l'equació $2\ \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\ \text{H}_2 + \text{O}_2$. Calcula, passant pels mols:

  1. a) La massa d'hidrogen obtinguda.
  2. b) La massa d'oxigen desprès.

(masses molars: $\text{H}_2\text{O} = 18\ \text{g/mol}$; $\text{H}_2 = 2\ \text{g/mol}$; $\text{O}_2 = 32\ \text{g/mol}$).

Resoldre

El reactiu limitant: el quocient molar mana

Abans i després de la reacció 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O amb 5 molècules d'hidrogen i 2 d'oxigen: l'oxigen s'esgota, es formen 4 d'aigua i en sobra 1 d'hidrogen. Abans Després H₂: 5/2 = 2,5 O₂: 2/1 = 2 limitant: menor quocient 4 H₂O H₂ en excés sobra sense reaccionar hidrogen oxigen 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
Practica★★★Sense començar
En un recipient es barregen $10\ \text{g}$ d'hidrogen amb $64\ \text{g}$ d'oxigen i es fa saltar l'espurna: $2\ \text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{H}2\text{O}$.…

En un recipient es barregen $10\ \text{g}$ d'hidrogen amb $64\ \text{g}$ d'oxigen i es fa saltar l'espurna: $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$. L'esquema resumeix les dades de l'experiment:

hidrogen (H₂) 10 g oxigen (O₂) 64 g aigua (H₂O) ? g reactiu en excés ? g
  1. a) Calcula els mols de cada reactiu i dedueix quin està en excés.
  2. b) Quina massa d'aigua es forma?
  3. c) Quina massa del reactiu en excés queda sense reaccionar?

(masses molars: $\text{H}_2 = 2\ \text{g/mol}$; $\text{O}_2 = 32\ \text{g/mol}$; $\text{H}_2\text{O} = 18\ \text{g/mol}$).

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Un reactor vol produir $34\ \text{g}$ d'amoníac segons l'equació $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$. Calcula, passant pels mols, quina massa d'hidrogen…

Un reactor vol produir $34\ \text{g}$ d'amoníac segons l'equació $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$. Calcula, passant pels mols, quina massa d'hidrogen ha d'alimentar com a mínim (masses molars: $\text{H}_2 = 2\ \text{g/mol}$; $\text{NH}_3 = 17\ \text{g/mol}$).

Resoldre

Torna al principi: Per cremar $1\text{ kg}$ de metà ($16\text{ g/mol}$, $62{,}5\text{ mol}$), la proporció $1:2$ exigeix $125\text{ mol}$ d'$\text{O}_2$ ($32\text{ g/mol}$): l'enginyer ha de subministrar exactament $4\text{ kg}$ d'oxigen per cada quilogram de gas.

Resum

Veure tots els exercicis d'aquest apartat