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Masa molecular y composición porcentual de compuestos en reacciones químicas

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 1° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

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Respuesta rápida

a) M(C₄H₁₀)=58,12 g/mol (82,66% C, 17,34% H); M(CO₂)=44,01 g/mol (27,29% C, 72,71% O); M(H₂O)=18,02 g/mol (11,19% H, 88,81% O). b) HCl+NaOH→NaCl+H₂O; conservación de masa verificada (76,46 g/mol a ambos lados).

📚 exercise quimica ⭐⭐⭐ Dificultad 3/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 141

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 2

** Calculo la masa molecular y la composición porcentual de los compuestos químicos en la siguiente reacción química.

Parte 2.a

Al reaccionar el butano con el oxígeno se produce agua; si se le suman dióxido de carbono y calor, esta reacción química produce llama, la cual se utiliza para calentar el agua.

Reacción global (combustión del butano):

$2\,\text{C}_{4}\text{H}_{10} + 13\,\text{O}_{2} \longrightarrow 8\,\text{CO}_{2} + 10\,\text{H}_{2}\text{O} + \text{calor}$

Ejercicio 1

Masas molares (masa molecular).** Usamos $\text{C} = 12{,}01\ \text{g/mol}$, $\text{H} = 1{,}008\ \text{g/mol}$, $\text{O} = 16{,}00\ \text{g/mol}$.

Butano $\text{C}_{4}\text{H}_{10}$ : $M = 4(12{,}01) + 10(1{,}008) = 48{,}04 + 10{,}08 = 58{,}12\ \text{g/mol}$
Oxígeno $\text{O}_{2}$ : $M = 2(16{,}00) = 32{,}00\ \text{g/mol}$
Dióxido de carbono $\text{CO}_{2}$ : $M = 12{,}01 + 2(16{,}00) = 12{,}01 + 32{,}00 = 44{,}01\ \text{g/mol}$
Agua $\text{H}_{2}\text{O}$ : $M = 2(1{,}008) + 16{,}00 = 2{,}016 + 16{,}00 = 18{,}02\ \text{g/mol}$

Ejercicio 2

Composición porcentual.** Fórmula: $\%\,\text{elemento} = \dfrac{n \times \text{masa atómica}}{\text{masa molecular}} \times 100\%$.

Butano $\text{C}_{4}\text{H}_{10}$ :

$\%\,\text{C} = \dfrac{4(12{,}01)}{58{,}12}\times 100\% = \dfrac{48{,}04}{58{,}12}\times 100\% = 82{,}66\%$

$\%\,\text{H} = \dfrac{10(1{,}008)}{58{,}12}\times 100\% = \dfrac{10{,}08}{58{,}12}\times 100\% = 17{,}34\%$

Comprobación: $82{,}66\% + 17{,}34\% = 100\%$ ✔

Oxígeno $\text{O}_{2}$ : $\%\,\text{O} = 100\%$ (solo contiene un elemento).

Dióxido de carbono $\text{CO}_{2}$ :

$\%\,\text{C} = \dfrac{12{,}01}{44{,}01}\times 100\% = 27{,}29\%$

$\%\,\text{O} = \dfrac{32{,}00}{44{,}01}\times 100\% = 72{,}71\%$

Comprobación: $27{,}29\% + 72{,}71\% = 100\%$ ✔

Agua $\text{H}_{2}\text{O}$ :

$\%\,\text{H} = \dfrac{2(1{,}008)}{18{,}02}\times 100\% = \dfrac{2{,}016}{18{,}02}\times 100\% = 11{,}19\%$

$\%\,\text{O} = \dfrac{16{,}00}{18{,}02}\times 100\% = 88{,}81\%$

Comprobación: $11{,}19\% + 88{,}81\% = 100\%$ ✔

Parte 2.b

Investigo una reacción química entre un ácido y una base. Represento los compuestos reactantes y los productos. Indico la ley de la conservación de la materia.

Reacción elegida: neutralización entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio:

$\text{HCl} + \text{NaOH} \longrightarrow \text{NaCl} + \text{H}_{2}\text{O}$

Ejercicio 1

Masas molares:

$\text{HCl}: M = 1{,}008 + 35{,}45 = 36{,}46\ \text{g/mol}$
$\text{NaOH}: M = 22{,}99 + 16{,}00 + 1{,}008 = 40{,}00\ \text{g/mol}$
$\text{NaCl}: M = 22{,}99 + 35{,}45 = 58{,}44\ \text{g/mol}$
$\text{H}_{2}\text{O}: M = 18{,}02\ \text{g/mol}$ (ya calculada)

Ejercicio 2

Composición porcentual:

$\text{HCl}$ : $\%\,\text{H} = \dfrac{1{,}008}{36{,}46}\times 100\% = 2{,}76\%$ ; $\%\,\text{Cl} = \dfrac{35{,}45}{36{,}46}\times 100\% = 97{,}24\%$
$\text{NaOH}$ : $\%\,\text{Na} = \dfrac{22{,}99}{40{,}00}\times 100\% = 57{,}48\%$ ; $\%\,\text{O} = \dfrac{16{,}00}{40{,}00}\times 100\% = 40{,}00\%$ ; $\%\,\text{H} = \dfrac{1{,}008}{40{,}00}\times 100\% = 2{,}52\%$
$\text{NaCl}$ : $\%\,\text{Na} = \dfrac{22{,}99}{58{,}44}\times 100\% = 39{,}34\%$ ; $\%\,\text{Cl} = \dfrac{35{,}45}{58{,}44}\times 100\% = 60{,}66\%$

Ejercicio 3

Representación y ley de conservación de la materia:

Ecuación balanceada (ya lo está):

$\text{HCl} + \text{NaOH} \longrightarrow \text{NaCl} + \text{H}_{2}\text{O}$

La ley de la conservación de la masa (Lavoisier) establece que ni la masa ni los átomos se crean ni se destruyen en una reacción química. Comprobación elemento por elemento:

Na: reactivos $= 1$ ; productos $= 1$ ✔
Cl: reactivos $= 1$ ; productos $= 1$ ✔
H: reactivos $= 1 + 1 = 2$ ; productos $= 2$ ✔
O: reactivos $= 1$ ; productos $= 1$ ✔

Suma de masas molares: $M_{\text{reactivos}} = 36{,}46 + 40{,}00 = 76{,}46\ \text{g/mol}$ $M_{\text{productos}} = 58{,}44 + 18{,}02 = 76{,}46\ \text{g/mol}$

$76{,}46 = 76{,}46$ ✔ La masa total se conserva.

Respuesta

En a) $M(\text{C}_{4}\text{H}_{10})=58{,}12\ \text{g/mol}$ , $M(\text{CO}_{2})=44{,}01\ \text{g/mol}$ , $M(\text{H}_{2}\text{O})=18{,}02\ \text{g/mol}$ , con las composiciones porcentuales calculadas; en b) la neutralización $\text{HCl}+\text{NaOH}\to\text{NaCl}+\text{H}_{2}\text{O}$ cumple la ley de conservación de la materia.

Contenido de la página

Página 140 — Texto de Química

2. Calculo la masa molecular y la composición porcentual de los compuestos químicos en la siguiente reacción química:

a) Al reaccionar el butano con el oxígeno se produce agua; si se le suman dióxido de carbono y calor, esta reacción química produce llama, la cual es utilizada para calentar el agua.

b) Investigo una reacción química entre un ácido y una base. Represento los compuestos reactantes y los productos. Indico la ley de la conservación de la materia.

Ejemplos resueltos

Calcular la masa molecular y el porcentaje de carbono en el dióxido de carbono $\text{CO}_{2}$ .

$M(\text{CO}_{2}) = 12{,}01 + 2(16{,}00) = 44{,}01\ \text{g/mol}$ . $\%\,\text{C} = \frac{12{,}01}{44{,}01}\times100\% = 27{,}29\%$ .

Tablas (2)

Compuesto	Fórmula	Masa molecular (g/mol)	Composición porcentual
Butano	C₄H₁₀	58,12	82,66% C; 17,34% H
Oxígeno	O₂	32,00	100% O
Dióxido de carbono	CO₂	44,01	27,29% C; 72,71% O
Agua	H₂O	18,02	11,19% H; 88,81% O

Compuesto	Fórmula	Masa molecular (g/mol)	Composición porcentual
Ácido clorhídrico	HCl	36,46	2,76% H; 97,24% Cl
Hidróxido de sodio	NaOH	40,00	57,48% Na; 40,00% O; 2,52% H
Cloruro de sodio	NaCl	58,44	39,34% Na; 60,66% Cl
Agua	H₂O	18,02	11,19% H; 88,81% O

Diagramas (2)

graph LR
    A[C4H10 - butano] -->|2 mol| R((Reacción de combustión))
    B[O2 - oxígeno] -->|13 mol| R
    R -->|8 mol| C[CO2 - dióxido de carbono]
    R -->|10 mol| D[H2O - agua]
    R --> E[calor / llama]

graph LR
    A[HCl - ácido clorhídrico] -->|1 mol| R((Neutralización))
    B[NaOH - hidróxido de sodio] -->|1 mol| R
    R -->|1 mol| C[NaCl - cloruro de sodio]
    R -->|1 mol| D[H2O - agua]

Fórmulas y ecuaciones

$M = \sum (n_i \times \text{masa atómica}_i)$

$\%\,\text{elemento} = \dfrac{n \times \text{masa atómica}}{\text{masa molecular}} \times 100\%$

$2\$ , $\text{C}@@MATH_0@@\text{H}@@MATH_1@@_{2}$ $\longrightarrow$ $8\$ , $\text{CO}@@MATH_2@@_{2}$ $\text{O}$ + $\text{calor}$

$\text{HCl}$ + $\text{NaOH}$ $\longrightarrow$ $\text{NaCl}$ + $\text{H}@@MATH_0@@\text{O}$

M( $\text{C}@@MATH_0@@\text{H}$ $_{10})$ = 4(12{,}01) + 10(1{,}008) = 58{,}12\ $\text{g/mol}$

$\%\$ , $\text{elemento}$ = $\frac{n \times \text{masa atómica}}{\text{masa molecular}}$ $\times$ 100%

Glosario (5)

Masa molecular: Suma de las masas atómicas de todos los átomos presentes en una molécula, expresada en g/mol o u (unidad de masa atómica).
Composición porcentual: Porcentaje en masa que cada elemento representa respecto de la masa total del compuesto.
Combustión: Reacción de una sustancia (normalmente un hidrocarburo) con el oxígeno que libera energía en forma de calor y llama.
Neutralización: Reacción entre un ácido y una base que produce una sal y agua.
Ley de conservación de la materia: Principio de Lavoisier: en una reacción química la masa total de los productos es igual a la de los reactantes.

Preguntas para practicar

b) Investigo una reacción química entre un ácido y una base. Represento los compuestos reactantes y los productos. Indico la ley de la conservación de la materia.

Se puede usar la neutralización entre HCl y NaOH: HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Los reactantes son el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio; los productos, la sal cloruro de sodio y el agua. Según la ley de conservación de la materia, la cantidad de átomos de Na, Cl, H y O es la misma antes y después (1 Na, 1 Cl, 2 H, 1 O), y la suma de las masas moleculares (76,46 g/mol) es idéntica en ambos lados.

Temas y conceptos clave

Masa molecularComposición porcentualCombustión de butanoNeutralización ácido-baseConservación de la masamasa molecularcomposición porcentualecuación balanceadaconservación de la masaneutralización

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📌 Antes de leer esto

• Tabla periódica y masas atómicas estándar
• Estructura de fórmulas químicas (subíndices)
• Equilibrio de ecuaciones químicas
• Porcentajes (masa porcentual)

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Calculo la masa molecular y la composición porcentual de los compuestos químicos en la

siguiente reacción química:

a) Al reaccionar el butano con el oxígeno se produce agua, si le sumamos dióxido de carbono y calor, esta reacción química produce llama, la cual es utilizada para calentar el agua.

)

b) Investigo una reacción química entre un ácido y una base. Represento los compuestos reactantes y los productos. Indico la ley de la conservación de la materia.

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