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Estequiometría II
Química General I
2012
Lic. Oswaldo Martínez
Reactivo limitante
Cuando se efectúa una reacción, los reactivos no
están presentes en cantidades estequiométricas
necesariamente, es decir, en las proporciones que
indica la ecuación balanceada.
El reactivo que se consume primero en una reacción
se denomina reactivo limitante, ya que la
máxima cantidad de producto depende de la
cantidad de este reactivo.
Reactivo limitante
Cuando el reactivo limitante se consume no
se puede formar mas producto.
Los reactivos en exceso son los
reactivos presentes en mayor cantidad que
la necesaria para reaccionar con la cantidad
de reactivo limitante.
Reactivo limitante
Se determina el reactivo limitante, para
hacer los cálculos de cuanto producto se
forma, utilizando el método del mol.
Nunca los cálculos deben efectuarse con los
reactivos en exceso.
Ejercicios
Balancee la ecuación en la cual el
tetrafluoruro de azufre reacciona con el
anhídrido yódico para obtener pentafluoruro
de yodo y anhídrido sulfuroso. Luego
calcule el máximo número de gramos de
pentafluoruro de yodo que se puede obtener
si se parte de 10.0 g de tetrafluoruro de
azufre y 10.0 g de anhídrido yódico.
Ejercicio
La reacción entre el aluminio y el óxido férrico se
produce a temperaturas cercanas a los 3000 ºC, en
un proceso se hicieron reaccionar 124 g de aluminio
con 601 g de óxido férrico. Determine:
– La ecuación que representa el proceso de reacción.
– La masa en gramos del óxido de aluminio que se formó.
– La cantidad de reactivo en exceso que se recuperó al
completarse la reacción.
Ejercicio
El propano C3H8 es un componente del gas natural y se utiliza para cocinar y para la calefacción doméstica.
– Escriba y balancee la ecuación de combustión
del propano.
– ¿Cuántos gramos de dióxido de carbono se producen si reaccionan 8 moles de propano con 4 moles de oxígeno?
Rendimiento de Reacción
La cantidad de reactivo limitante determina el
RENDIMIENTO TEÓRICO de una reacción, a través
de la aplicación del método del mol.
El RENDIMIENTO TEÓRICO es el rendimiento
máximo que se puede obtener cuando la reacción
es exitosa en un 100%.
Rendimiento de Reacción
En la práctica el RENDIMIENTO REAL es menor que el rendimiento teórico, a lo sumo igual pero NUNCA mayor.
El RENDIMIENTO REAL se determina sólo a través de experimentos y es usualmente un dato que los problemas suelen dar.
Rendimiento de reacción
¿Por qué el rendimiento real nunca es igual
al rendimiento teórico?
– Reacciones reversibles
– Difícil recuperar todo el producto
– Reacciones laterales
– Difícil purificar el producto
Porcentaje de rendimiento
% de rendimiento = rendimiento real x100%
rendimiento teórico
Ejercicio
El titanio se obtiene por la reacción de cloruro de titanio (IV) con magnesio a 950ºC y 1150ºC.
– Escriba la ecuación balanceada que representa la
reacción.
– En cierta operación industrial se hacen reaccionar 3.54 x 107 gramos de cloruro de titanio con 1.13 x 107 gramos de magnesio. Para esto:
Calcule el rendimiento teórico del Ti en gramos.
Calcule el porcentaje de rendimiento si en realidad se obtienen 7.91 x 106 g de Ti.
Ejercicio
Cuando se calienta el litio, reacciona con el
nitrógeno para formar nitruro de litio.
– Escriba la ecuación balanceada del proceso.
– ¿Cuál es el rendimiento teórico de nitruro de litio en gramos
cuando se hacen reaccionar 12.3 g de Li con 33.6 g de
nitrógeno?
– ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción?
Ejercicio
El dicloruro de diazufre S2Cl2 se utiliza en la vulcanización del caucho. Se prepara mediante el calentamiento del azufre S8 en una atmósfera de cloro Cl2.
– Escriba la ecuación balanceada que representa la reacción
que ocurre.
– Cuál es el rendimiento teórico de dicloruro de diazufre en gramos cuando 4.06 g de azufre se calientan con 6.24 g de cloro?
– Si el rendimiento real de dicloruro de diazufre es 6.55 g, ¿cuál es el porcentaje de rendimiento?
Ejercicio
A una disolución que contiene nitrato
plumboso en agua se le agrega una
disolución que contiene ácido sulfúrico en
agua.
– De acuerdo a la reacción balanceada, ¿cuántos
gramos de sulfato de plomo (II) se producen si
reaccionan 5g de nitrato plumboso, si se tiene el
85% de rendimiento en la reacción?
Ejercicio
Para producir cloruro férrico sólido en el
laboratorio, se coloca hierro elemental en
una atmósfera rica en cloro.
– De acuerdo a la ecuación balanceada, ¿cuántos
gramos de hierro se necesitan para producir 50 g
de cloruro férrico, si el porcentaje de rendimiento
de la reacción es 90%?
Mezclas
Una sustancia en particular puede ser una
mezcla de 2 o mas sustancias puras o
impurezas, donde usualmente la sustancia
de interés está en mayor proporción.
Para determinar el porcentaje de
composición se considera que la cantidad
total de la muestra es el 100%.
Mezclas
La suma de todos los componentes de una
mezcla debe dar el 100%.
% de una sustancia = g de la sustancia x100
en una muestra g de la muestra
Mezclas
Para analizar la composición de una mezcla se aprovechan las propiedades químicas (reactividad) de las sustancias.
En algunas mezclas reacciona 1 sola sustancia y a partir de ello puede deducirse su % en la muestra total.
El % de una sustancia en una muestra equivale al % de pureza de dicha sustancia.
Ejercicios
Una muestra de 3.15 g de una mezcla de sulfito de sodio y sulfato de sodio se disolvió en agua y se calentó con azufre sólido. El sulfato de sodio no reacciona, pero el sulfito si lo hace de la siguiente manera:
Na2SO3 + S → Na2S2O3
Y 0.65 g de azufre se disolvieron y formaron el tiosulfato de sodio. ¿Qué porcentaje de la mezcla original era sulfito de sodio y qué porcentaje de la mezcla era sulfato de sodio?
Ejercicios
Una muestra de 9.90 g de una mezcla de carbonato de calcio y bicarbonato de sodio se calentó y los compuestos se descompusieron según las reacciones:
CaCO3 → CaO + CO2
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
La descomposición de la muestra produjo 2.86 g de dióxido de carbono y 0.900 g de agua. ¿Qué porcentaje de la muestra original es carbonato de calcio? ¿y de bicarbonato de sodio?
Serie de reacciones
Consisten en procesos en los cuales se
obtiene un producto en particular luego de
pasar por una serie de reacciones.
Serie de reacciones
Claves:
– Balancear las ecuaciones químicas.
– Identificar la sustancia que enlaza a dos reacciones
consecutivas (es decir, la sustancia que aparece en ambas
ecuaciones)
– Partir del dato que da el problema.
– En este caso se necesitarán varios factores
estequiométricos que se deducirán de las ecuaciones
químicas balanceadas y que deben contener a las
sustancias que enlazan a las reacciones consecutivas.
Serie de reacciones (ejercicio)
Qué cantidad de tiosulfato de sodio puede prepararse usando 100 g de Zn con las cantidades adecuadas de los otros reactivos.
Zn + 2SO2 → ZnS2O4
ZnS2O4 + Na2CO3 → ZnCO3 + Na2S2O4
Si el rendimiento de esta reacción es 95% cuánto realmente se produce?
Serie de reacciones (ejercicio)
El clorato de potasio se prepara a partir de la siguiente serie de reacciones:
Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2O
3KClO → 2KCl + KClO3
4 KClO3 → 3KClO4 + KCl
Cuántos gramos de cloro elemental se necesitan para preparar 100 g de clorato de potasio.
Ejercicio
El hierro se obtiene en hornos a partir de la siguiente
serie de reacciones:
3Fe2O3(s) + CO(g) → 2Fe3O4(s) + CO2(g)
Fe3O4(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO2(g)
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)
¿Cuánto óxido férrico se necesita para obtener una
barra de 500 g de hierro?
Ejercicio
El carbonato de litio se prepara a partir de la siguiente serie de reacciones:
4Li(s) + O2(g) → 2 Li2O (s)
Li2O(s) + CO2(g) → Li2CO3(s)
¿Cuánto carbonato de litio se puede preparar a partir de 10 gramos de litio, 20 gramos de oxígeno y la suficiente cantidad de dióxido de carbono?
Ojo
Resolver las siguientes hojas de trabajo:
– Hoja de trabajo no. 1 de la Unidad III,
estequiometría.
– Hojas de trabajo 11 a 13
Fin del Curso
Química General I
Junio 2012
