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10° grado · Química
La materia · La cantidad de sustancia

Cálculos con moles

El cilindro de gas LP de la cocina, un extintor y el aire que respiras tienen algo en común: para fabricarlos o estudiarlos hay que saber cuántos moles de sustancia contienen. El mol es el puente entre lo que pesas en la balanza (escala macroscópica) y los átomos y moléculas que no ves (escala atómica). En esta página vas a aprender a cruzar ese puente en los dos sentidos. Al final podrás calcular cuántos moles de butano hay en un cilindro de gas LP.

De la masa a los moles

En el laboratorio mides la materia con una balanza, en gramos, pero las sustancias reaccionan átomo a átomo. Si pesas $12\ \text{g}$ de carbono y $12\ \text{g}$ de magnesio, ¿tienen el mismo número de átomos aunque la balanza marque lo mismo?

Una muestra pesada en una balanza se divide entre la masa molar M y resulta en un número de paquetes de un mol cada uno: los moles n. n = m / M g masa (g) ÷ M 1 mol 1 mol 1 mol moles (n)

Respuesta al ejemplo del carbono y el magnesio: $12\ \text{g}$ de C son $1\ \text{mol}$ ($M = 12\ \text{g/mol}$), pero $12\ \text{g}$ de Mg son solo $0.49\ \text{mol}$ ($M \approx 24.3\ \text{g/mol}$). Misma masa, distinto número de átomos.

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Tienes $36\ \text{g}$ de agua en un vaso. Sabiendo que la masa molar del agua es $18\ \text{g/mol}$, calcula cuántos moles de agua contiene el vaso.

Tienes $36\ \text{g}$ de agua en un vaso. Sabiendo que la masa molar del agua es $18\ \text{g/mol}$, calcula cuántos moles de agua contiene el vaso.

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Practica★☆☆Sin empezar
En un laboratorio pesan $58.5\ \text{g}$ de sal común, $\text{NaCl}$, cuya masa molar es $58.5\ \text{g/mol}$. ¿Cuántos moles de sal han pesado?

En un laboratorio pesan $58.5\ \text{g}$ de sal común, $\text{NaCl}$, cuya masa molar es $58.5\ \text{g/mol}$. ¿Cuántos moles de sal han pesado?

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De los moles a la masa

Esquema entre moles y masa en gramos: se multiplica por la masa molar para ir de moles a masa. moles (n) masa (g) × M
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Un extintor contiene $3\ \text{mol}$ de dióxido de carbono. Si la masa molar del $\text{CO}2$ es $44\ \text{g/mol}$, ¿qué masa de gas contiene el extintor?

Un extintor contiene $3\ \text{mol}$ de dióxido de carbono. Si la masa molar del $\text{CO}_2$ es $44\ \text{g/mol}$, ¿qué masa de gas contiene el extintor?

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Practica★☆☆Sin empezar
En una farmacia utilizan $0.25\ \text{mol}$ de etanol ($M = 46\ \text{g/mol}$) para preparar un desinfectante. ¿Qué masa de etanol han utilizado?

En una farmacia utilizan $0.25\ \text{mol}$ de etanol ($M = 46\ \text{g/mol}$) para preparar un desinfectante. ¿Qué masa de etanol han utilizado?

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Practica★★☆Sin empezar
Un clavo de hierro pesa $5.6\ \text{g}$ (masa molar del hierro: $56\ \text{g/mol}$). a) ¿Cuántos moles de átomos de hierro contiene el clavo? b) ¿Cuántos átomos son?…

Un clavo de hierro pesa $5.6\ \text{g}$ (masa molar del hierro: $56\ \text{g/mol}$).

  1. a) ¿Cuántos moles de átomos de hierro contiene el clavo?
  2. b) ¿Cuántos átomos son? (Dato: $N_{\text{A}} = 6.022\times10^{23}\ \text{mol}^{-1}$)
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De los moles al número de partículas

Practica★☆☆Sin empezar
Un matraz del laboratorio contiene $0.5\ \text{mol}$ de glucosa disuelta en agua. ¿Cuántas moléculas de glucosa hay en el matraz? (Dato:…

Un matraz del laboratorio contiene $0.5\ \text{mol}$ de glucosa disuelta en agua. ¿Cuántas moléculas de glucosa hay en el matraz? (Dato: $N_{\text{A}} = 6.022\times10^{23}\ \text{mol}^{-1}$)

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Practica★★☆Sin empezar
Al abrir un refresco se escapan $4.4\ \text{g}$ de $\text{CO}2$ (masa molar: $44\ \text{g/mol}$). a) ¿Cuántos moles de gas se han escapado? b) ¿Cuántas moléculas son?…

Al abrir un refresco se escapan $4.4\ \text{g}$ de $\text{CO}_2$ (masa molar: $44\ \text{g/mol}$).

  1. a) ¿Cuántos moles de gas se han escapado?
  2. b) ¿Cuántas moléculas son? (Dato: $N_{\text{A}} = 6.022\times10^{23}\ \text{mol}^{-1}$)
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Practica★★★Sin empezar
Una gota de agua que cae de un chorro pesa $0.09\ \text{g}$ ($M(\text{H}2\text{O}) = 18\ \text{g/mol}$). a) ¿Cuántos moles de agua hay en la gota? b) ¿Cuántas moléculas…

Una gota de agua que cae de un chorro pesa $0.09\ \text{g}$ ($M(\text{H}_2\text{O}) = 18\ \text{g/mol}$).

  1. a) ¿Cuántos moles de agua hay en la gota?
  2. b) ¿Cuántas moléculas contiene? (Dato: $N_{\text{A}} = 6.022\times10^{23}\ \text{mol}^{-1}$)
  3. c) Cada molécula de agua tiene $2$ átomos de hidrógeno: ¿cuántos átomos de hidrógeno hay en la gota?
  4. d) Comenta los resultados: ¿te parece posible contar esas moléculas de una en una?
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El volumen de un mol de gas

Si mides a $0\ ^\circ\text{C}$ y $1\ \text{atm}$ el volumen de $2\ \text{g}$ de $\text{H}_2$, de $28\ \text{g}$ de $\text{N}_2$ y de $44\ \text{g}$ de $\text{CO}_2$, los tres ocupan $22.4\ \text{L}$. ¿Cómo es posible que gases tan distintos, con masas tan dispares, ocupen lo mismo?

Dos recipientes iguales en condiciones normales: uno con 1 mol de helio (4 g) y otro con 1 mol de dióxido de carbono (44 g). Ambos tienen el mismo número de partículas, muy separadas, y ocupan 22.4 L. Helio (He) Dióxido de carbono (CO₂) = volumen 1 mol de He · 4 g V = 22.4 L 1 mol de CO₂ · 44 g V = 22.4 L átomo de He átomo de C átomo de O Condiciones normales: 0 °C y 1 atm

En un gas las partículas están tan separadas que su tamaño casi no cuenta frente a la distancia entre ellas. Por eso, a igual presión y temperatura, el mismo número de moléculas ocupa el mismo volumen, sean ligeras o pesadas.

Practica★☆☆Sin empezar
En condiciones normales, es decir, a $0\ \celsius$ y $1\ \text{atm}$ de presión, un mol de cualquier gas ocupa $22.4\ \text{L}$, como se muestra en la figura. Un globo…

En condiciones normales, es decir, a $0\ \celsius$ y $1\ \text{atm}$ de presión, un mol de cualquier gas ocupa $22.4\ \text{L}$, como se muestra en la figura.

1 mol 22.4 L cualquier gas 2 mol V = ? helio condiciones normales: 0 °C · 1 atm

Un globo contiene $2\ \text{mol}$ de helio. ¿Qué volumen ocupa el gas en condiciones normales?

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Practica★☆☆Sin empezar
Una bolsa hermética contiene $11.2\ \text{L}$ de aire medidos en condiciones normales ($22.4\ \text{L/mol}$). ¿Cuántos moles de aire hay dentro de la bolsa?

Una bolsa hermética contiene $11.2\ \text{L}$ de aire medidos en condiciones normales ($22.4\ \text{L/mol}$). ¿Cuántos moles de aire hay dentro de la bolsa?

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Practica★★☆Sin empezar
Por las tuberías de muchas casas llega gas natural, que es casi todo metano, $\text{CH}4$ ($M = 16\ \text{g/mol}$). a) ¿Cuántos moles de metano hay en $16\ \text{g}$? b)…

Por las tuberías de muchas casas llega gas natural, que es casi todo metano, $\text{CH}_4$ ($M = 16\ \text{g/mol}$).

  1. a) ¿Cuántos moles de metano hay en $16\ \text{g}$?
  2. b) ¿Qué volumen ocuparían en condiciones normales ($22.4\ \text{L/mol}$)?
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Encadenando los caminos

Mapa de conversiones: la masa pasa a moles dividiendo entre la masa molar; los moles pasan a partículas multiplicando por el número de Avogadro y, solo en gases, a volumen multiplicando por 22.4 L/mol. m masa (g) n moles (mol) N partículas V volumen (L) ÷ M × NA × 22.4 (solo gases)
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En el laboratorio, una muestra de $0.25\ \text{mol}$ de un gas desconocido pesa $11\ \text{g}$. a) Calcula la masa molar del gas. b) ¿De qué gas puede tratarse: metano,…

En el laboratorio, una muestra de $0.25\ \text{mol}$ de un gas desconocido pesa $11\ \text{g}$.

  1. a) Calcula la masa molar del gas.
  2. b) ¿De qué gas puede tratarse: metano, $\text{CH}_4$ ($M = 16\ \text{g/mol}$), o propano, $\text{C}_3\text{H}_8$ ($M = 44\ \text{g/mol}$)? Justifica tu respuesta.
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Practica★★☆Sin empezar
Un carro emite $44\ \text{g}$ de $\text{CO}2$ (masa molar: $44\ \text{g/mol}$) en un trayecto corto. a) ¿Cuántos moles de $\text{CO}2$ ha emitido? b) Teniendo en cuenta…

Un carro emite $44\ \text{g}$ de $\text{CO}_2$ (masa molar: $44\ \text{g/mol}$) en un trayecto corto.

  1. a) ¿Cuántos moles de $\text{CO}_2$ ha emitido?
  2. b) Teniendo en cuenta la fórmula $\text{CO}_2$, ¿cuántos moles de átomos de oxígeno contiene esa emisión?
  3. c) ¿Cuántas moléculas de $\text{CO}_2$ ha emitido? (Dato: $N_{\text{A}} = 6.022\times10^{23}\ \text{mol}^{-1}$)
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Practica★★★Sin empezar
Cuando haces deporte, tus células «queman» glucosa con oxígeno según la reacción:…

Cuando haces deporte, tus células «queman» glucosa con oxígeno según la reacción:

$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 6\ \text{H}_2\text{O}$

El esquema de la figura representa las partículas que intervienen en la reacción:

C₆H₁₂O₆ 90 g + 6 O₂ n = ? 6 CO₂ + 6 H₂O

La ecuación se lee así: por cada mol de glucosa se consumen $6\ \text{mol}$ de $\text{O}_2$ y se forman $6\ \text{mol}$ de $\text{CO}_2$. Un atleta quema $90\ \text{g}$ de glucosa ($M = 180\ \text{g/mol}$) en un entrenamiento.

  1. a) ¿Cuántos moles de glucosa quemó?
  2. b) ¿Cuántos moles de oxígeno consumió?
  3. c) ¿Qué volumen ocupa ese oxígeno en condiciones normales ($22.4\ \text{L/mol}$)?
Resolver

Vuelve al principio: un cilindro de gas LP de 25 libras tiene unos $11{,}340\ \text{g}$ de gas; si fuera butano puro ($M = 58\ \text{g/mol}$), contendría $11{,}340\ \text{g} \div 58\ \text{g/mol} \approx 195.5\ \text{mol}$. Es la forma de saber «cuánta materia» hay dentro, sin contar una sola molécula.

Resumen

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