REACTIVO LÍMITE. Ejemplos:

Transcripción

1 REACTIVO LÍMITE Cuando dos o más sustancias que reaccionan, se mezclan en proporciones diferentes a la estequiométrica, necesariamente alguna de ellas está en exceso y la otra estará en menor cantidad. El REACTIVO LÍMITE, es aquella sustancia que está en menor cantidad de acuerdo a la proporción estequiométrica y por lo tanto se consume totalmente en la reacción. Los cálculos estequiométricos siempre se realizan con base al reactivo límite, debido a que de este depende tanto la cantidad de productos formados, como la cantidad de reactivos consumidos. CÓMO ENCONTRAR EL REACTIVO LÍMITE Para determinar la sustancia que es el reactivo en una reacción previamente balanceada, basta dividir el número de moles de cada uno de los reactivos por su respectivo coeficiente estequiométrico, es decir ni/ci, donde ni son los moles que figuran en los datos del problema y ci es el coeficiente de cada reactivo en la ecuación balanceada. La sustancia que tenga el menor valor de la relación ni/ci es el reactivo límite. Al realizar los cálculos puede ocurrir que los reactivos presente igual valor de ni/ci, en cuyo caso indica que los reactivos están en la proporción estequiométrica y que ambos se consumen totalmente. Ejemplos: 1. Si se hacen reaccionar 0,2 gramos de H 2 y 1,6 gramos de O 2, determine los gramos de H 2 O que se forman. La ecuación balanceada es: 2H 2 + O 2 2H 2 O Solución: Como nos dan los gramos de ambos reactivos, es necesario averiguar si alguno se consume totalmente, es decir, si es el reactivo limitante, porque es con éste que se realizan los cálculos. Paso 1. Convertimos los gramos de cada reactivo en moles w Recordemos que n = ---- donde n = moles w = gramos de sustancia M = peso molecular M 0,2 g 1,6 g Para H 2 n = = 0,1 mol para el O 2 n = = 0,05 mol 2 g / mol 32 g / mol

2 Paso 2. Dividimos las moles halladas por su respectivo coeficiente estequiométrico, en este caso para el H 2 es 2 y para el O 2 es 1 0,1 0,05 Para el H = 0,05 para el O 2 = = 0, Como en el paso 2 la división dio igual para ambos reactivos, significa que éstos están en la proporción estequiométrica o que ambos son reactivo límite porque se consumen en su totalidad, por lo tanto la cantidad de H 2 O se puede calcular con cualquiera de los dos reactivos. Los cálculos siempre se realizan con los datos que da el problema o con los obtenidos en el paso 1 pero nunca con los del paso 2, pues estos últimos solo sirven para determinar cuál es el reactivo limitante. Para este caso, particular el cálculo se hará con ambos para probar que el resultado es el mismo. Con H 2 2H 2 + O 2 2H 2 O x2g=4g 2x18g=36g Para H 2 H = 2 x 1g = 2g Para el H 2 O 36 g de H 2 O 0,2 g de H 2 x = 1,8 g de H 2 O 4 g de H 2 H = 2 x 1g = 2g O = 1 x 16g = 16g 18g 2 2H 2 + O 2 2H 2 O x32g=32g 2x18g=36g 36 g de H 2 O 1,6g de O 2 x = 1,8g de H 2 O 32g de O 2

3 Ejemplo 2 2. El H 2 S se convierte en SO 2, por la reacción: 2H 2 S + 3O 2 2SO 2 + 2H 2 O a) Cuántas moles de SO 2 se obtienen con 1,5 moles de H 2 S y 40 gramos de oxígeno? b) Cuántos moles sobran del compuesto en exceso? Paso 1. Convertimos los gramos de cada reactivo en moles. Para este caso los 40 g O 2 w Recordemos que n = ---- donde n = moles w = gramos de sustancia M = peso molecular M 40 g O 2 Para O 2 n = = 0,75 mol O 2 32 g / mol Paso 2. Dividimos las moles halladas por su respectivo coeficiente estequiométrico, en este caso para el H 2 S es 2 y para el O 2 es 3 1,5 1,25 Para el H = 0,75 para el O 2 = = 0, Como en el paso 2 la división dio menor para el reactivo O 2, significa que el O 2 es el reactivo límite porque se consume en su totalidad, por lo tanto la cantidad de moles de SO 2 se puede calcular con el reactivo O 2. Los cálculos siempre se realizan con los datos que da el problema o con los obtenidos en el paso 1 pero nunca con los del paso 2, pues estos últimos solo sirven para determinar cuál es el reactivo limitante. Para este caso, particular el cálculo se hará con O 2 que es el reactivo límite.

4 Con O 2 2H 2 S + 3O 2 2SO 2 + 2H 2 O x16g=96g 2 moles SO 2 40g de O 2 x = 0,83 moles de SO 2 96 g de O 2 Respuesta del punto a) con 40 g de O 2 se necesitan 0.83 moles de SO 2. Procedimiento para el punto b) Para encontrar las moles de H 2 S que sobran, necesitamos encontrar primero las que reaccionan con el O 2 2 mol de H 2 S Moles de H 2 S que reaccionan 40 g de O 2 x = 0,83 moles de H 2 S 96 g de O 2 Moles que sobran = moles iniciales moles que reaccionan Moles de H 2 S que sobran = 0,75 moles 0,83 moles = 0.08 moles Respuesta para el punto b) sobran 0,08 moles de H 2 S Pureza de Reactivos y de Productos: Las sustancias y reactivos químicos producidos por la industria pueden contener una cierta cantidad de impurezas, tales como metales pesados, inertes y otros. Cuando se realizan cálculos estequiométricos es necesario tener en cuenta el porcentaje de pureza de estos reactivos. Sustancia pura = sustancia impura x 100%

5 Se denomina Pureza al porcentaje efectivo de reactivo puro en la masa total. Por ejemplo 60 g de Cobre con un 80% de pureza significa que solo 48 g de Cobre corresponden a Cobre puro, siendo el resto impurezas inertes. Los cálculos se hacen así: Cobre puro = 60g x 80% = 48 g de C 100% Ejemplo: Una piedra caliza tiene una pureza de CaCO 3 del 92%. Cuántos gramos de Cal Viva (CaO) se obtendrán por descomposición térmica de 200 g de la misma? CaCO 3 CaO + CO 2 Gramos de CaCO 3 puro = 200g x 92% = 184 g de CaCO 3 100% Significa que en los 200 de caliza hay 184 g de CaCO 3 puro. Con este dato se realizan los cálculos estequiométricos. Recuerda debes realizar los pesos moleculares teniendo presente los coeficientes estequiométricos de la ecuación. 56 g de CaO 184 g de CaCO 3 x = 103 g de CaO 100 g de CaCO 3 También se puede realizar los cálculos estequiométricos con moles así: 1 mol de CaCO 3 n CaCO 3 = 184 g de CaCO 3 x = 1.84 moles de CaCO g de CaCO 3 1 mol de CaO n CaO =1.84 mol de CaCO 3 x = 1.84 moles de CaO 1 mol de CaCO 3 56 g de CaO m CaO =1.84 mol de CaO x = 103 g de CaO 1 mol de CaO

6 TALLER DE AFIANZAMIENTO 1. Cuántos gramos de sulfato de plomo se forman con 25 g de sulfuro de plomo y 8,3 g de peróxido de hidrógeno? Cuántos moles sobran del compuesto en exceso? PbS + 4H 2 O 2 PbSO 4 + 4H 2 O 2. El Hidróxido de Sodio reacciona con el Dióxido de Carbono así: 2NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O a) Cuál es el reactivo limitante cuando reaccionan 68 g de NaOH y 40 g de CO2? Cuántos gramos de Na2CO3 se pueden producir? Cuántos gramos quedan en exceso? 3. El Sulfato de Aluminio (alumbre) reacciona con el agua produciendo Hidróxido de Aluminio y Ácido Sulfúrico así: Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + H 2 SO 4 a) Cuál es el reactivo limite cuando se permite reaccionar moles de Sulfato de Aluminio (Al 2 (SO 4 ) 3 ) con 2.45 moles de H 2 O? Cuántas moles de Hidróxido de Aluminio se producirá? 4. Se ponen a reaccionar 119 g de una muestra impura de Cobre con un exceso de HNO 3 y se obtienen 36 g de H 2 O, según la reacción indicada abajo. Calcular la pureza de la muestra de Cobre utilizada y el número de moles de Óxido de Nitrógeno o Monóxido de Nitrógeno (NO) formados: 3 Cu + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) NO + 4 H 2 O 5. Cuántos gramos de NaOH reaccionan con 3 moles de H 3 PO 4 de acuerdo a la reacción: H 3 PO 4 + 3NaOH Na 3 PO 4 + 3H 2 O 6. Cuántos gramos de FeSO 4 se requieren para producir 500g de Fe 2 (SO 4 ) 3, de acuerdo a la reacción: 2 KMnO FeSO H 2 SO 4 2 MnSO 4 + K 2 SO Fe 2 (SO 4 ) H 2 O 7. Cuántos gramos de sulfato de plomo se forman con 25 g de sulfuro de plomo y 8,3 g de peróxido de hidrógeno? Cuántos moles sobran del compuesto en exceso? PbS + 4H 2 O 2 PbSO 4 + 4H 2 O

7 8. Cuántos gramos de amoniaco se obtienen al hacer reaccionar 40 de cloruro de amonio del 85% de pureza con suficiente hidróxido de calcio puro? La ecuación balanceada es: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 2NH 3 + CaCl 2 + 2H 2 O 9. Se colocaron a reaccionar 25g de ácido salicílico (C 7 H 6 O 3 ) con exceso de anhídrido acético (C 4 H 6 O 3 ), obteniéndose 24,3 g de aspirina (C 9 H 8 O 4 ). Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción? La ecuación es. C 7 H 6 O 3 + C 4 H 6 O 3 C 9 H 8 O 4 + C 2 H 4 O 2 Ácido salicílico Anhídrido salicílico Ácido acetilsalicílico Anhídrido acético