Estequiometría. 4CO 2 (g) + 6H 2 O (g) 2C 2 H 6 (g) + 7O 2 (g)

Transcripción

1 Estequiómetria

2 Reacciones químicas Se producen reacciones químicas cuando las sustancias sufren cambios fundamentales de identidad; se consume una o más sustancias al mismo tiempo que se forma una o más sustancias. Las sustancias presentes al inicio de la reacción se llaman reactivos y las sustancias que la reacción produce se llaman productos.

3 Reacciones químicas Las ecuaciones suelen emplear símbolos como subíndices que indican el estado de sustancias participantes. (g) gas, (l) líquido, (s) sólido. Una sustancia disuelta en agua (solución acuosa) se representa (ac). Una ecuación representa una reacción identificando a los reactivos y productos además de cantidades proporcionales de las sustancias participantes.

4 Estequiometría Es el cálculo o medición de cantidades de las sustancias que participan en las reacciones químicas. Si se conoce la cantidad de una sustancia que participa en una reacción química, y si se tiene la ecuación química balanceada se puede calcular las cantidad de las demás sustancias que participan y/o se producen.

5 Estequiometría 2C 2 H 6 (g) + 7O 2 (g) 4CO 2 (g) + 6H 2 O (g) Reactivos y productos: El Etano reacciona con Oxígeno cuando se aplica suficiente calor para producir Dióxido de carbono y Agua (vapor). Moléculas de los reactivos y de los productos: Se necesitan 2 moléculas de Etano y 7 moléculas de Oxígeno para reaccionar y producir 4 moléculas de Dióxido de carbono y 6 moléculas de Agua.

6 Estequiometría Moles de los reactivos y los productos. Se necesitan 2 moles de C 2 H 6 y 7 moles de O 2 para reaccionar y producir 4 moles de CO 2 y 6 moles de H 2 O. 2 mol C 2 H 6 x 30g C 2 H 6 = 60g C 2 H 6 1mol C 2 H 6 7 mol O 2 x 32g O 2 = 224g O 2 1mol O 2 4 mol CO 2 x 44g CO 2 = 176g CO 2 1mol CO 2 6 mol H 2 O x 18g H 2 O = 108g H 2 O 1mol H 2 O

7 Cálculos en los que intervienen moles para resolver problemas de estequiometria Paso I : Calcular los moles de las unidades elementales del elemento, compuesto o ión, a partir de la masa o el volumen de la sustancia o sustancias conocidas en el problema. * Unidades elementales = átomos, fórmulas mínimas, moléculas o iones.

8 Pasos básicos para resolver problemas de estequiometria Gramos conocidos o litros conocidos Moles conocidos Moles desconocidos Gramos conocidos o litros conocidos Paso I Paso II Paso III

9 Tipos de problemas estequiometricos 1. Masa-Masa 2. Masa-Volumen o Volumen-Masa 3. Volumen-Volumen Ejemplo Masa-Masa Calcular la cantidad de gramos de oxígeno que se necesitan para quemar 72g de etano hasta dioxido de carbono y agua.

10 Reactivo limitante y en exceso Reactivo limitante: Es el reactivo que se utiliza por completo en una reacción química, se llama así porque la cantidad de este reactivo limita la cantidad de los nuevos compuestos que se forman. Reactivo en exceso: Es el reactivo que no se utiliza por completo en la reacción, se llama así porque cuando se forma la última traza del nuevo compuesto, siempre queda algo de este reactivo.

11 Ejemplo Una muestra de 50g de carbonato de calcio se deja reaccionar con 35g de acido sulfúrico. Al calcular las masas molares de las sustancias que participan en la reacción utilizando las unidades de masa atómica. CaCO 3 = 100,1g/mol H 3 PO 4 = 98,0g/mol Ca 3 (PO 4 ) 2 = 310g/mol a) Cuantos gramos de fosfato de calcio pueden producirse? b) Cual de los reactivos es el limitante? c) Cual es el reactivo en exceso y que cantidad?

12 Resolución Calcular los moles de cada uno de los reactivos. 50g CaCO 3 x _1 mol_caco 3 _= 0,50mol de CaCO 3 100,1 g CaCO 3 35g H 3 PO 4 x _1 mol H 3 PO 4 = 0,357mol de H 3 PO 4 98,0g H 3 PO 4 Calcular los moles de producto que se podrían formar a partir de cada reactivo. 0,50mol de CaCO 3 x _1mol de Ca 3 (PO 4 ) 2 = 0,167mol Ca 3 (PO 4 ) 2 3mol de CaCO 3 0,357mol de H 3 PO 4 x _1mol de Ca 3 (PO 4 ) 2 _= 0,178mol Ca 3 (PO 4 ) 2 2mol de H 3 PO 4 El reactivo limitante es aquel que nos da la menor cantidad de moles de producto, por tanto el CaCO 3 es el reactivo limitante

13 Cantidad de reactivo limitante: 0,167 mol Ca 3 (PO 4 ) 2 x 310g Ca 3 (PO 4 ) 2 _= 51,8g Ca 3 (PO 4 ) 2 1 mol Ca 3 (PO 4 ) 2 Cantidad de reactivo en exceso: 0,50mol CaCO 3 x _2mol H 3 PO 4 = 0,333 mol H 3 PO 4 3mol CaCO 3 moles en exceso= moles iniciales - moles consumidos moles en exceso= 0,357mol 0,333mol = 0,024 mol Cantidad en gramos en exceso: 0,024mol x _98g H 3 PO 4 _= 2,35g de H 3 PO 4 1 mol H 3 PO 4

14 Porcentaje de Rendimiento Rendimiento teórico: Es la cantidad de producto que se obtiene cuando se supone que todo el reactivo limitante forma productos, sin que sobre nada de reactivo y sin que alguno de los productos se pierda durante su aislamiento y purificación. Rendimiento real: Es la cantidad de producto que se obtiene en una reacción química real; siempre es menor que el rendimiento teórico debido a las pérdidas durante las etapas de aislamiento y purificación de subproductos menores.

15 Porcentaje de rendimiento Es el porcentaje de del rendimiento teórico que se obtiene realmente. % Rendimiento = Rendimiento real x 100 Rendimiento teórico Ejemplo: Si en el ejercicio anterior se obtienen en realidad 48,7g de Ca 3 (PO 4 ) 2 Cuál es el % de rendimiento? % Rendimiento = _48,7g_ x ,8 g % Rendimiento = 94%