QuímicaFácilProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometríaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2017 · Junio · Opción A

Comunitat Valenciana · 2017 · Junio · Opción A
Enunciado
El carburo de silicio, SiC, es un material empleado en diversas aplicaciones industriales como, por ejemplo, para la construcción de componentes que vayan a estar expuestos a temperaturas extremas. El SiC se sintetiza de acuerdo con la reacción:SiO2(s)+3 C(s)⟶SiC(s)+2 CO(g)\text{SiO}_2(s) + 3\,\text{C}(s) \longrightarrow \text{SiC}(s) + 2\,\text{CO}(g)a) ¿Qué cantidad de SiC (en g) se obtendrá a partir de 4,5 g de SiO2\text{SiO}_2 cuya pureza es del 97 %? (1 punto)

b) ¿Cuántos g de SiC se obtendrían poniendo en contacto 10 g de SiO2\text{SiO}_2 puro con 15 g de carbono y qué masa sobraría de cada uno de los reactivos? (1 punto)

Datos: Masas atómicas relativas: C = 12; O = 16; Si = 28.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
a) Se obtienen 2,91 g de SiC.

b) El limitante es el SiO2\text{SiO}_2: se obtienen 6,67 g de SiC, sobran 9,0 g de carbono (0,75 mol) y no sobra SiO2\text{SiO}_2.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1

Estrategia

Es un problema de estequiometría de los de siempre: todo se hace en moles, que es en lo que habla la ecuación ajustada. La ecuación ya viene ajustada: 1 mol de SiO2\text{SiO}_2 reacciona con 3 mol de C y da 1 mol de SiC.

En a) la muestra no es pura: antes de pasar a moles hay que quedarse con el 97 % de la masa, que es lo que de verdad es SiO2\text{SiO}_2.

En b) se dan cantidades de los dos reactivos, así que hay que averiguar cuál se acaba primero (el limitante): ese decide cuánto SiC sale, y del otro sobra una parte.
2

Desarrollo

Masas molaresM(SiO2)=28+2⋅16=60 g/molM(SiC)=28+12=40 g/molM(C)=12 g/molM(\text{SiO}_2) = 28 + 2\cdot 16 = 60\ \text{g/mol} \qquad M(\text{SiC}) = 28 + 12 = 40\ \text{g/mol} \qquad M(\text{C}) = 12\ \text{g/mol}a) SiC a partir de la muestra impura

Masa de SiO₂ puro. Solo el 97 % de la muestra es SiO2\text{SiO}_2:m(SiO2)=4,5 g⋅0,97=4,365 g⇒n(SiO2)=4,365 g60 g/mol=0,07275 molm(\text{SiO}_2) = 4{,}5\ \text{g}\cdot 0{,}97 = 4{,}365\ \text{g} \quad\Rightarrow\quad n(\text{SiO}_2) = \frac{4{,}365\ \text{g}}{60\ \text{g/mol}} = 0{,}07275\ \text{mol}Moles y masa de SiC. La relación es 1 mol de SiO2\text{SiO}_2 : 1 mol de SiC, así que n(SiC)=0,07275 moln(\text{SiC}) = 0{,}07275\ \text{mol} ym(SiC)=0,07275 mol⋅40 g/mol=2,91 gm(\text{SiC}) = 0{,}07275\ \text{mol}\cdot 40\ \text{g/mol} = 2{,}91\ \text{g}b) Reactivo limitante

Moles de cada reactivo:n(SiO2)=10 g60 g/mol=0,1667 moln(C)=15 g12 g/mol=1,25 moln(\text{SiO}_2) = \frac{10\ \text{g}}{60\ \text{g/mol}} = 0{,}1667\ \text{mol} \qquad n(\text{C}) = \frac{15\ \text{g}}{12\ \text{g/mol}} = 1{,}25\ \text{mol}Comparación con la estequiometría. Para que reaccione todo el SiO2\text{SiO}_2 hacen faltan(C)necesario=3⋅0,1667 mol=0,500 moln(\text{C})_{\text{necesario}} = 3\cdot 0{,}1667\ \text{mol} = 0{,}500\ \text{mol}y hay 1,25 mol: el carbono está en exceso y el limitante es el SiO₂, que se consume entero.

SiC obtenido. Sale tanto SiC como SiO2\text{SiO}_2 había:m(SiC)=0,1667 mol⋅40 g/mol=6,67 gm(\text{SiC}) = 0{,}1667\ \text{mol}\cdot 40\ \text{g/mol} = 6{,}67\ \text{g}Masa sobrante. Del carbono reaccionan 0,500 mol⋅12 g/mol=6,0 g0{,}500\ \text{mol}\cdot 12\ \text{g/mol} = 6{,}0\ \text{g}, así que sobranm(C)sobra=15 g−6,0 g=9,0 gm(\text{C})_{\text{sobra}} = 15\ \text{g} - 6{,}0\ \text{g} = 9{,}0\ \text{g}Del SiO2\text{SiO}_2 no sobra nada.
3

Consejo

En b) la pregunta pide la masa que sobra «de cada uno de los reactivos»: di expresamente que del limitante sobran 0 g, que es parte de la respuesta.

Para encontrar el limitante, no compares los gramos ni los moles tal cual: divide los moles de cada reactivo por su coeficiente (0,167/10{,}167/1 frente a 1,25/31{,}25/3). El menor cociente es el limitante.
Paso 1 de 3
¿Has terminado el problema?
¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.
Sigue practicando
Ajuste redox y estequiometría
(2 puntos: 1 punto cada apartado) En determinadas regiones se añade yoduro de potasio al agua potable con el…
Química · Andalucía · 2026 · JulioAjuste redox y estequiometría
(2 puntos: 1 punto cada apartado) El gas cloro se utiliza para la fabricación de la lejía (hipoclorito de sodio)…
Química · Andalucía · 2026 · Reserva 2Ajuste redox y estequiometría
(2 puntos) ARSÉNICO O EL LUJO DE BEBER UN VASO DE AGUA POTABLE El arsénico se conoce desde tiempos remotos…
Química · Andalucía · 2026 · JunioAjuste redox y estequiometría
Una forma de estimar la contaminación del agua es medir la Demanda Química de Oxígeno (DQO). Para ello, el carbono…
Química · Castilla-La Mancha · 2026 · Julio
Apuntes y todos los problemas de Reacciones redox y electroquímica →