Problemas sobre mezclas y aleaciones en el examen de química de la EGA

Tareas sobre mezclas y aleaciones en el examen de química (EGE)
Autor del artículo — tutora profesional O. V. Ovchinnikova.

Las tareas sobre mezclas y aleaciones son un tipo muy común de ejercicio en el examen de química (EGE). Estas requieren una comprensión clara de qué sustancias participan en la reacción propuesta y cuáles no.

Se habla de una mezcla cuando tenemos más de una sustancia (componentes) "vertidas" en un solo recipiente. Estas sustancias no deben reaccionar entre sí.

Errores y malentendidos típicos al resolver problemas sobre mezclas:

1. Intento de escribir ambas sustancias en una sola reacción.
   Un error común es: "La mezcla de óxidos de calcio y bario se disolvió en ácido clorhídrico..."
   Muchos estudiantes escriben la ecuación de la reacción de esta manera:
   Esto es incorrecto. ¡En esta mezcla puede haber cualquier cantidad de cada óxido! Y la ecuación dada supone que son cantidades iguales.

2. Suposición de que la proporción molar de las sustancias corresponde a los coeficientes de la ecuación química.
   Por ejemplo:
   La cantidad de zinc se toma como 0.25 moles, y la de aluminio como 0.25 moles (según los coeficientes de la ecuación de la reacción). Esto también es incorrecto. Las cantidades pueden ser cualquier valor y no están relacionadas de ninguna manera.

3. Intentos de encontrar "la cantidad de la mezcla" dividiendo su masa entre la suma de las masas molares de los componentes.
   Esto no tiene sentido. Cada masa molar corresponde solo a una sustancia individual.

Reacciones comunes de metales con ácidos:
Es necesario conocer bien qué metales reaccionan con qué ácidos y cuáles no.

Información teórica necesaria:

Formas de expresar la composición de las mezclas:

• Fracción másica de un componente en una mezcla: es la relación entre la masa del componente y la masa total de la mezcla. Generalmente se expresa en porcentaje (%), pero no es obligatorio.

• Fracción molar de un componente en una mezcla: es la relación entre el número de moles (cantidad de sustancia) de un componente y el número total de moles de todas las sustancias en la mezcla.
  Por ejemplo, si la mezcla contiene las sustancias A, B y C:

• Relación molar de los componentes: Algunas veces, en problemas sobre mezclas, se da la relación molar entre sus componentes.

• Fracción volumétrica de un componente en una mezcla (solo para gases):

Serie electroquímica de los metales:
Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

Reacciones de metales con ácidos:

Productos de la reducción del ácido nítrico y ácido sulfúrico.

Errores comunes:

Los metales menos activos (a la derecha del hierro) no reaccionan con ácido concentrado.

Ejemplos de problemas resueltos:

1. Ejemplo 1:
   Al tratar una mezcla de cobre y hierro con ácido clorhídrico, se liberaron 5,6 L de gas. Determinar las fracciones másicas de los metales en la mezcla.

Solución:
El cobre no reacciona con el ácido clorhídrico, lo que significa que el hidrógeno se libera solo por la reacción entre el ácido y el hierro. Sabemos que la cantidad de hidrógeno liberada nos permite encontrar la cantidad de hierro en la mezcla.

Respuesta: Hierro: 20%, cobre: 80%.

2. Ejemplo 2:
   Al tratar una mezcla de aluminio y hierro con ácido clorhídrico, se liberaron 8,96 L de gas. Determinar las fracciones másicas de los metales en la mezcla.

Solución:
En este caso, ambos metales reaccionan con el ácido. La cantidad de hidrógeno generada es mayor, y para resolverlo, usamos un sistema de ecuaciones simples.

Respuesta: Hierro: 44,4%, aluminio: 55,6%.