Estequiometría: cálculos en reacciones químicas

Este cuestionario de Química de 2º de Bachillerato desarrolla la estequiometría, herramienta de cálculo transversal a todo el temario de PAU (Selectividad) que traduce las ecuaciones químicas ajustadas en cantidades reales de materia.

Se parte del concepto de mol como unidad de cantidad de sustancia (nunca de masa), definida como la cantidad que contiene 6,022×10²³ entidades elementales (número de Avogadro), independiente del estado físico. Se trabajan los coeficientes estequiométricos de una ecuación ajustada como la proporción molar en la que reaccionan y se forman las sustancias, herramienta central para todos los cálculos del bloque.

Se resuelven problemas progresivos de identificación del reactivo limitante: desde el caso trivial donde los reactivos están en proporción exactamente estequiométrica (2 mol H₂ + 1 mol O₂, ninguno sobra), hasta casos donde uno de los reactivos limita claramente la cantidad de producto (A+2B→C con 1 mol de cada, B se agota primero y solo se forman 0,5 mol de C). Se aplica también la proporción estequiométrica directa en sentido inverso, calculando cuántos moles de producto se forman a partir de un reactivo en exceso de otro (2A+B→3C, 4 mol de A en exceso de B → 6 mol de C).

Se introduce el concepto de pureza de un reactivo comercial (multiplicar la masa total por el porcentaje en tanto por uno para obtener la masa de sustancia activa) y el de rendimiento de una reacción (cociente entre la cantidad real obtenida y la teórica, ×100), explicando que el rendimiento real es casi siempre menor al teórico debido a reacciones secundarias, pérdidas mecánicas en la manipulación, o separación incompleta del producto.

El bloque de disoluciones trabaja la fórmula de la molaridad, M=n/V (con V en litros), en ambos sentidos: calculando los moles necesarios para preparar una disolución de concentración dada, y calculando la concentración resultante de disolver una masa conocida de soluto (a partir de su masa molar). Se cierra con el volumen molar de un gas ideal en condiciones normales, 22,4 L/mol a 0°C y 1 atm, magnitud válida para cualquier gas independientemente de su naturaleza química.

Las 12 preguntas combinan problemas numéricos completos (reactivo limitante, pureza, rendimiento, molaridad) con preguntas conceptuales sobre el significado de los coeficientes estequiométricos y el número de Avogadro. Las 12 flashcards recogen todas las fórmulas del bloque para el repaso final.

• Identificar el reactivo limitante en una reacción química dados los moles iniciales de cada reactivo
• Calcular la cantidad de producto formado a partir de la proporción estequiométrica de una ecuación ajustada
• Aplicar los conceptos de pureza de un reactivo y rendimiento de una reacción a problemas numéricos
• Calcular la molaridad de una disolución o los moles de soluto necesarios para prepararla
• Aplicar el volumen molar de un gas ideal en condiciones normales (22,4 L/mol) a problemas estequiométricos

"Dada la reacción A + 2B → C, si partimos de 1 mol de A y 1 mol de B, el reactivo B es el limitante porque se necesitan 2 mol de B por cada mol de A; con 1 mol de B solo se puede producir 0,5 mol de C. Si se disuelven 20 g de NaOH (masa molar 40 g/mol) hasta completar 1 L, la molaridad es 0,5 M."