Fundamentos de Estequiometría: Cálculo de Composición y Balanceo de Ecuaciones Químicas

Cálculos Químicos Fundamentales

1. Determinación de la Composición Porcentual

1. Composición Porcentual del Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)

Masa molar H₂SO₄ = (2 × 1.008) + 32.06 + (4 × 16) = 98.08 g/mol

• % H = (2.016 / 98.08) × 100 ≈ 2.05%
• % S = (32.06 / 98.08) × 100 ≈ 32.68%
• % O = (64 / 98.08) × 100 ≈ 65.27%

2. Composición Porcentual del Dióxido de Carbono (CO₂)

Masa molar CO₂ = 12.01 + (2 × 16) = 44.01 g/mol

• % C = (12.01 / 44.01) × 100 ≈ 27.30%
• % O = (32 / 44.01) × 100 ≈ 72.70%

3. Composición Porcentual del Clorato de Potasio (KClO₃)

Masa molar KClO₃ = 39.10 + 35.45 + (3 × 16) = 122.55 g/mol

• % K = (39.10 / 122.55) × 100 ≈ 31.91%
• % Cl = (35.45 / 122.55) × 100 ≈ 28.94%
• % O = (48 / 122.55) × 100 ≈ 39.15%

2. Determinación de Fórmulas Empíricas

4. Fórmula Empírica con 11.19% H y 88.79% O

Paso 1: Moles relativos (Dividir entre masas molares)

• H: 11.19 / 1.008 ≈ 11.10
• O: 88.79 / 16 ≈ 5.55

Paso 2: Simplificación (Dividir entre el menor valor, 5.55)

• H: 11.10 / 5.55 = 2
• O: 5.55 / 5.55 = 1

Fórmula empírica: H₂O

5. Fórmula Empírica con 56.58% K, 8.68% C, 34.73% O

Paso 1: Moles relativos

• K: 56.58 / 39.10 ≈ 1.45
• C: 8.68 / 12.01 ≈ 0.72
• O: 34.73 / 16 ≈ 2.17

Paso 2: Simplificación (Dividir entre el menor valor, 0.72)

• K: 1.45 / 0.72 ≈ 2
• C: 0.72 / 0.72 = 1
• O: 2.17 / 0.72 ≈ 3

Fórmula empírica: K₂CO₃

Balanceo de Ecuaciones Químicas

Método de Balanceo por Tanteo

1. KNO₃ → KNO₂ + O₂

   Ecuación Balanceada: 2 KNO₃ → 2 KNO₂ + O₂

2. CO₂ + KOH → K₂CO₃ + H₂O

   Ecuación Balanceada: CO₂ + 2 KOH → K₂CO₃ + H₂O

3. Al + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂

   Ecuación Balanceada: 2 Al + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂

4. Al + CuO → Cu + Al₂O₃

   Ecuación Balanceada: 2 Al + 3 CuO → 3 Cu + Al₂O₃

5. K + H₂O → H₂ + KOH

   Ecuación Balanceada: 2 K + 2 H₂O → H₂ + 2 KOH

Método de Balanceo Algebraico (Paso a Paso)

Ejemplo A: Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + Cr

1. Asignar coeficientes algebraicos:

x₁ Al + x₂ Cr₂O₃ → x₃ Al₂O₃ + x₄ Cr

2. Ecuaciones según los elementos:

• Al: x₁ = 2x₃
• Cr: 2x₂ = x₄
• O: 3x₂ = 3x₃ → x₂ = x₃

3. Solución (Asignamos x₃ = 1):

• x₁ = 2
• x₂ = 1
• x₄ = 2

Ecuación balanceada: 2 Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2 Cr

Ejemplo B: Descomposición del Dicromato de Amonio

(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ + H₂O + Cr₂O₃

1. Coeficientes:

x₁ (NH₄)₂Cr₂O₇ → x₂ N₂ + x₃ H₂O + x₄ Cr₂O₃

2. Ecuaciones:

• N: 2x₁ = 2x₂ → x₁ = x₂
• H: 8x₁ = 2x₃ → x₃ = 4x₁
• Cr: 2x₁ = 2x₄ → x₁ = x₄
• O: 7x₁ = x₃ + 3x₄

3. Solución (Asignamos x₁ = 1):

• x₂ = 1
• x₃ = 4
• x₄ = 1

Ecuación balanceada: (NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ + 4 H₂O + Cr₂O₃

Ejemplo C: Reacción de Hidróxido de Bario con Óxido de Fósforo

Ba(OH)₂ + P₄O₁₀ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O

1. Coeficientes:

x₁ Ba(OH)₂ + x₂ P₄O₁₀ → x₃ Ba₃(PO₄)₂ + x₄ H₂O

2. Ecuaciones:

• Ba: x₁ = 3x₃
• P: 4x₂ = 2x₃ → x₂ = 0.5x₃
• O: 2x₁ + 10x₂ = 8x₃ + x₄
• H: 2x₁ = 2x₄ → x₁ = x₄

3. Solución (Asignamos x₃ = 2 para obtener números enteros):

• x₁ = 6
• x₂ = 1
• x₄ = 6

Ecuación balanceada: 6 Ba(OH)₂ + P₄O₁₀ → 2 Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O

Ejemplo D: Reacción de Hidróxido de Rubidio

RbOH + SO₂ → Rb₂SO₃ + H₂O

1. Coeficientes:

x₁ RbOH + x₂ SO₂ → x₃ Rb₂SO₃ + x₄ H₂O

2. Ecuaciones:

• Rb: x₁ = 2x₃
• S: x₂ = x₃
• O: x₁ + 2x₂ = 3x₃ + x₄
• H: x₁ = 2x₄

3. Solución (Asignamos x₃ = 1):

• x₁ = 2
• x₂ = 1
• x₄ = 1

Ecuación balanceada: 2 RbOH + SO₂ → Rb₂SO₃ + H₂O