¿Cómo determinar correctamente el peso equivalente de CO2?

Question

Acabo de empezar a aprender sobre el peso equivalente y me encontré con este ejemplo resuelto.

Declaración del problema:

$4.215~ \mathrm {g}$ de un carbonato metálico fue calentado en un tubo de vidrio duro y el $ \ce {CO2}$ evolucionado se encontró para medir $1336~ \mathrm {mL}$ en $27~^ \circ\mathrm {C}$ y $700~ \mathrm {mmHg}$ de la presión. ¿Cuál es el peso equivalente del metal?

Mi intento de solución:

En primer lugar vamos a encontrar el volumen ocupado por $ \ce {CO2}$ en el NTP.

Lo sabemos, $$ \frac {P_1 V_1}{T_1}= \frac {P_2V_2}{T_2}$$

Ahora, como se da que $$ \begin {align} &P_1 = 700~ \mathrm {mmHg} \\ &V_1 = 1336~ \mathrm {mL} = 1.336~ \mathrm {L} \\ &T_1 = 27~^ \circ\mathrm {C} = 300~ \mathrm {K} \\ &P_2 = 760~ \mathrm {mmHg} \\ &T_2 = 273~ \mathrm {K} \end {align}$$

Por lo tanto, $$V_2= \frac {P_1 \times V_1 \times T_2}{T_1 \times P_2}= \frac {700 \times 1.336 \times 273}{300 \times 760}=1.12~ \mathrm {L}$$

Además, de acuerdo con la ley de equivalencia, obtenemos

$$ \text {Equivalent of Metal Carbonate} = \text {Equivalent of } \ce {CO2}$$

Ahora viene la parte en la que estoy realmente atascado, es decir, cómo determinar el volumen ocupado por $1$ equivalente a $ \ce {CO2}$ .

Empecé por encontrar el peso equivalente de $ \ce {CO2}$ considerando la reacción de carbonatación del agua que produce $ \ce {H2CO3}$ $$ \ce {CO2 + H2O -> H2CO3}$$ Como sabemos el peso equivalente de $ \ce {H2CO3}$ es $ \frac {M}{2}$ porque tiene una basicidad de $2$ .

Por lo tanto, según la ley de equivalencia,

$$ \text {Equivalent of } \ce {CO2} = \text {Equivalent of } \ce {H2CO3}$$ que nos da el peso equivalente de $ \ce {CO2}$ para ser $22~ \mathrm {g/equivalent}$ . Por lo tanto, el volumen equivalente de $ \ce {CO2}$ en el NTP es $11.2~ \mathrm {L}$

Ahora considera esto como otro método.

El peso equivalente de $ \ce {C}$ en $ \ce {CO2}$ es $3~ \mathrm {g/equivalent}$ como $1 \ce {C}$ se combina con $4$ equivalentes de $ \ce {O}$ para formar $ \ce {CO2}$ por lo que obtenemos el peso equivalente de $ \ce {CO2}$ como $3+2 \times8 =19 \text { g/equivalent}$ lo cual es super raro.

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Mi trato con la pregunta:

¿Qué estoy haciendo mal en el segundo método para encontrar el peso equivalente de $ \ce {CO2}$ y si quieres saber por qué añadí los pesos equivalentes de los elementos fue porque había leído que para encontrar el peso equivalente de un electrolito añadimos los pesos equivalentes de los cationes y aniones. Por lo tanto, probé este método para encontrar el peso equivalente en $ \ce {SO4^2-}$ .

Este es mi intento de encontrar el peso equivalente de $ \ce {SO4^2-}$ usando el método para los electrolitos. Sabemos que el peso equivalente de $ \ce {S}$ es $ \frac {32}{2}=16$ y la de $ \ce {O}$ es $8$ así que tenemos

$$ \text {Eq. } \ce {SO4^2-} = \text {Eq. } \ce {S} + 4 \times \text {Eq. } \ce {O} = 16 + 32 = 48~ \mathrm {g/equivalent}$$

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Para aquellos que están tratando de resolver el problema:-

La solución proporcionada por el libro es la siguiente:-

El volumen de $ \ce {CO2}$ en NTP= $ \dfrac {1336 \times273 }{300} \times\dfrac {700}{760}=1120~ \mathrm {mL}$
Supongamos que el peso equivalente del metal es $ \ce {E}$ .
Así que, el peso equivalente del carbonato de metal $= \ce {E}+30$
Porque, la Ec. wt. de ${ \ce {CO3}}^{2-}= \frac {60}{2}=30$
Ahora, equivalente de carbonato metálico = equivalente de $ \ce {CO2}$
$$ \frac {4.215}{E+30}= \dfrac {1120 \text {(vol. at NTP)}}{11200 \text {(vol. of 1 eq. at NTP)}} \\\text {So, } \text {E}=12.15~ \mathrm {g/equivalent}$$

Answer 1

Carbonato metálico significa $\ce{M^_x(CO3)_y}$ .

Por ejemplo, hay $\ce{Li^_2(CO3)}$ , $\ce{Ca(CO3)}$ y $\ce{Al^_2(CO3)_3}$

y $\ce{M^_x(CO3)_y -> M^_xO_y + yCO2}$

$PV=nRT$

n= 0,0500 moles de dióxido de carbono evolucionado

la masa del dióxido de carbono evolucionado es de 0,0500 moles $\times$ 44,0 g/mol = 2,20 gramos

La masa del óxido metálico restante es de 4,215 g - 2,20 g = 2,015 gramos.

De los 2,015 gramos del óxido metálico restante, 0,0500 moles $\times$ 16,00 g/mol = 0,800 gramos son de óxido, mientras que la masa del metal es de 1,215 gramos.

Hay 24,3 gramos de metal por mol de dióxido de carbono evolucionado.

Como la relación x:y es desconocida, no se sabe si 1,215 gramos corresponden a 0,05 moles, 0,1 moles o algún otro número de moles.

Sin embargo, como hay un mol de dióxido de carbono desprendido por cada ion carbonato, y el carbonato tiene una carga de -2, la masa molar del metal por carga del ion metálico será de 24,3/2 = 12,15 gramos. Esto es lo que se entiende por peso equivalente del metal en la pregunta.

Answer 2

Usted comenzó con

4,125 g de $\ce{M^_x(CO3)_y}$

Y terminaste con

1,925 g de $\ce{M^_xO_y}$

Los subíndices de las fórmulas generales son iguales porque la carga del oxígeno y del carbonato es la misma.

Como 0,5 mol * 44 g/mol = 2,2 g de $\ce{CO2}$ evolucionó entonces 16/44 de esa masa (0,8 g) de oxígeno permanece. (16/44 es la relación de masa de un átomo de oxígeno restante por cada molécula de dióxido de carbono evolucionada).

1,925 g de óxido metálico menos 0,8 g de oxígeno deja 1,125 gramos de metal

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