t i t iestequiometria

balanceo de ecuacionesReactivo limiteReactivo limite

Porcentaje de pureza

Balanceo de ecuaciones químicas

1. Escriba la(s) fórmula(s) correctas para los reactivos enel lado izquierdo de la ecuación y la(s) fórmula(s)el lado izquierdo de la ecuación y la(s) fórmula(s)correcta(s) de los productos del lado derecho

El etano reacciona con oxígeno y produce dióxido de carbono y agua C H O CO H Oy agua C2H6 + O2 CO2 + H2O

2 Cambie los coeficientes (números que anteceden las2. Cambie los coeficientes (números que anteceden lasfórmulas) para igualar el número de átomos en amboslados de la ecuaciónlados de la ecuación.

Ojo: Nunca cambie los subíndices.

2C2H6 NO ES IGUAL A C4H12

Balanceo de ecuaciones químicas

3. Comience balanceando los elementos que aparecen 

q

en sólo un reactivo y en un producto. 

C2H6 + O2 CO2 + H2OC2H6 + O2 CO2 + H2OComience con C ó H pero no con O

2 carbonos en el 1 carbono en2 carbonos en el lado izquierdo

1 carbono en el lado derecho multiplique CO2 por 2

C H O 2CO H OC2H6 + O2 2CO2 + H2O

6 hid ó 2 hid ó l l d6 hidrógenos enel lado izquierdo

2 hidrógenos en el ladoderecho

multiplique H2O por 3

C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O

Balanceo de ecuaciones químicas

4. Balancee los elementos que aparecen en dos o más 

q

reactivos o productos

C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O Multiplique O por 7

2 o ígenos 4 o ígenos

C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O

+ 3 oxígenos

Multiplique O2 por  72

7 í2 oxígenosen el lado izquierdo

4 oxígenos(2x2)

+ 3 oxígenos (3x1)

= 7 oxígenosen el lado derecho

C2H6 +      O2 2CO2 + 3H2O72

Quite la fracción multiplicando ambos2 multiplicando amboslados por 2

2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O La ecuación está balanceada ?

Balanceo de ecuaciones químicas

5. Revise que tenga el mismo número de cada tipo de átomos en ambos lados de la ecuación

2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O

4 C (2 x 2) 4 C4 C (2 x 2) 4 C

12 H (2 x 6) 12 H (6 x 2)

Reactivos Productos

14 O (7 x 2) 14 O (4 x 2 + 6)

4 C12 H

4 C12 H12 H

14 O12 H14 O

Entiendes Como Balancear Ecuaciones Químicas

El aluminio reacciona con el oxígeno para producir óxido de aluminio.Balancea la ecuación para la reacción:

Al   +   O2 Al2O3

R/ 4Al + 3O2 2Al2O3R/     4Al  +   3O2 2Al2O3

El oxígeno se puede preparar mediante el calentamiento del clorato de potasio. Balancea la ecuación para la reaccion:

KClO3 KCl + O2

R/      2KClO3 2KCl +  3O2

Cantidad de reactivos y productosCantidad de reactivos y productos

Que cantidad de producto se obtendrá a partir de ciertaid d d i ( i i )?cantidad de reactivos (materias primas)?

O bien de manera inversa…

Que cantidad de materia prima se debe utilizar para obteneruna cantidad específica de producto?p f p

El amoniaco se sintetiza industrialmente a partir del hidrógeno y el nitrógeno:

N2  +  3H2 2NH3

Si 6 0 moles de H reaccionan completamente con N Calcule la cantidadSi  6.0 moles de H2 reaccionan completamente con N2. Calcule la cantidad producida de NH3 en moles.

R/    4 moles de NH3

Ahora suponga que 16.0 g de H2 reaccionan completamente con N2. Calcule los gramos de NH producidos

gramos H2 moles H2 moles NH3 gramos NH3

los gramos de NH3 producidos.

1 mol H 2 mol NH 17 03 g NH16.0 g H2

1 mol H2

2.016 g H2

x2 mol NH3

3 mol H2

x17.03 g NH3

1 mol NH3

x =gramos NH3  =

90.1 g NH3gramos NH3  =

El Metanol hace combustión con oxígeno según la siguiente ecuación:

2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O

Si 209 g de metanol se consumen en la combustiónSi 209 g de metanol se consumen en la combustión, ¿qué masa de agua es producida?

gramos CH3OH moles CH3OH moles H2O gramos H2O

209 g CH3OH1 mol CH3OH

32 0 g CH OHx

4 mol H2O

2 mol CH OHx

18.0 g H2O

1 mol H Ox =

32.0 g CH3OH 2 mol CH3OH 1 mol H2O

235 g H O235 g H2O

Ejemplo: COMBUSTION DE CH4 EN EXCESO DE O2

CH4  +  2O2 CO2 +  2H2OΔ

Ejemplo: COMBUSTION DE CH4 EN EXCESO DE O2

1. CUANTAS MOLÉCULAS DE O2 SE REQUIEREN PARA REACCIONAR (QUEMAR) 

CON 47 MOLÉCULAS DE CH4?   (RESP.: 94)4

2. QUE MASA DE OXÍGENO (31.998 g/mol) SE REQUIERE PARA QUEMAR 

COMPLETAMENTE 24 g DE METANO (16.0426 g/mol)?  RESP.: 96 gg ( g/ ) g

3. CALCULAR LA MASA (g) DE  CO2 (44.009 g/mol) QUE PUEDE PRODUCIRSE AL 

QUEMARSE  6.0 MOLES DE CH4 EN EXCESO DE O2 (RESP.: 2.6 x 102 g)Q 4 2   ( g)

4. QUE MASA DE CH4 PRODUCE 3.01x1023 MOLECULAS DE AGUA CUANDO SE 

QUEMA EN EXCESO DE O2? (RESP.: 4.0 g)Q 2 ( g)

Cantidad de reactivos y productosCantidad de reactivos y productos

Resumen del método general para resolver problemas deestequiometria:

1. Escriba la ecuación química balanceada.

2. Convierta cantidades conocidas de sustancias en moles.

3. Use los coeficientes estequiométricos para calcular el número de moles de la cantidad buscadacantidad buscada.

4. Convierta los moles de la cantidad buscada en las unidades deseadas.

Cálculos con reactivo límite  (RL)( )

RL es el reactivo que se consume por completo y el que determina las cantidades de productos que se forman

⇒ 1 emparedado2 rebanadas de pan

1 mortadela+

Cuantos emparedados se pueden hacer con 8 rebanadas de pan y6 mortadelas?.

Se forman 4 emparedados8 panes

4 t d l

Se utiliza todo el pan

p4 mortadelas

Sobran dos mortadelasReactivo límite

Reactivo en exceso

Ejemplo de reactivo límite:La úrea, (NH2)2CO, se prepara por la reaccion del NH3 con CO2:

2NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O2NH3  +  CO2 (NH2)2CO   +  H2O

En un proceso se hacen reacionar 637.2 g de NH3 con 1142 g de CO2.

a) Cual es el reactivo limitante ?

a) Estrategia: determinamos el numero de moles de (NH2)2CO2 2obtenidas con los  reactivos NH3 y CO2 por separado. 

=   637.2 g NH3

1 mol NH3

17.03 g NH3

x1 mol (NH2)2CO 

2 mol NH3 

xMoles de (NH2)2CO

=    18.71 mol (NH2)2CO

=   1142 g CO2

1 mol CO2

44.01 g CO2

x1 mol (NH2)2CO 

1 mol CO2 

xMoles de (NH2)2CO

=    25.95 mol (NH2)2CO(NH2)2CO

El reactivo limite es el NH3, ya que este genera la menor cantidad de producto

Ejemplo de reactivo límite (continuación)b) Calcule la masa de (NH2)2CO  que se forma ?

b) Estrategia: tome el número de moles que se forman de(NH2)2CO a partir del reactivo límite y calcule la masa de(NH2)2CO que se forma.

=   18.71 mol (NH2)2CO 60.06 g (NH2)2CO 

1 mol (NH2)2CO xMasa de

(NH2)2CO=   1124 g  (NH2)2CO

a) Que masa de reactivo en exceso quedará sin reaccionar al final ?

a) Estrategia: Calcule la masa de CO que reaccionó para producira) Estrategia: Calcule la masa de CO2 que reaccionó para producir 18.71 moles de (NH2)2CO.

l CO 0 CO=   18.71 mol (NH2)2CO 

1 mol CO2

1 mol (NH2)2CO xMasa de CO2 

que reaccionó=   823.4 g 

CO2

44.01 g CO2

1 mol CO2

x

Masa de CO2 sin reaccionar  =  1142 g – 823.4 g  =    319 g CO2

Entiendes que es reactivo límite:

La reaccion entre el aluminio y el oxido de hierro (III) puede producir temperaturas  cercanas a los 3000 °C.

2Al +  Fe2O3 Al2O3   +  2Fe

En un proceso se hacen reacionar 124 g de Al con 601 g Fe2O3.

a) Cual es el reactivo limitante ?a) Cual es el reactivo limitante ?b) Calcule la masa en gramos de Al2O3 que se formó.c) Que cantidad de reactivo en exceso no reaccionó ?.

Rendimiento de una reacción

Masa de producto calcula A partir del reactivo límite

El rendimientorendimiento teóricoteórico es la cantidad de producto que, según los cálculos, resultaríasi todo el reactivo limitante reaccionara. Es el rendimiento maximo que se puede

A partir del reactivo límite

q pobtener.

Masa de producto real.

El rendimiento realrendimiento real es la cantidad de producto realmente obtenida de una 

Masa de producto real.Me lo dan en cada problema

reacción. Ya que en la vida real la cantidad de producto que se obtiene es menor a la calculada.

% Rendimiento = Rendimiento real

R di i t t ó ix 100

Rendimiento teórico

¿Por qué el rendimiento real es diferente al¿Por qué el rendimiento real es diferente al¿Por qué el rendimiento real  es diferente al ¿Por qué el rendimiento real  es diferente al rendimiento teórico ?rendimiento teórico ?

1.1. La pureza de los reactivos no es del 100 %La pureza de los reactivos no es del 100 %1.1. La pureza de los reactivos no es del 100 %La pureza de los reactivos no es del 100 %

2.2. Se pierde material en el proceso de separaciónSe pierde material en el proceso de separación2.2. Se pierde material en el proceso de separación Se pierde material en el proceso de separación y purificación del producto generado.y purificación del producto generado.

3.3. Reacciones incompletas o que se devuelvenReacciones incompletas o que se devuelven

4.4. Balanzas Balanzas descalibradasdescalibradas..

Ejemplo de rendimiento:El titanio se obtiene por reaccion del cloruro de titanio con magnesio fundidoentre 950 y 1150 °C:

TiCl + 2Mg Ti + 2MgClTiCl4  +  2Mg          Ti +  2MgCl2En cierta operacion industrial, se hacen reaccionar 3.54 x107 g de TiCl4 con 1.13 x107 g de Mg.g

a) Calcule el rendimiento teórico del Ti en gramos.b) Calcule el porcentaje de rendimiento si en realidad se obtienen 7.91 x 106 g de Tip j g

a) Estrategia: primero determine el reactivo limite

1 mol TiCl4 1 mol Ti

a)  Estrategia: primero determine el reactivo limite.

Calculo con TiCl4:

=   3.54x107 g TiCl41 mol TiCl4189.7 g TiCl4

x1 mol Ti

1 mol TiCl4 xMoles de Ti  =  1.87x105 mol  Ti

Calculo con Mg:

=   1.13x107 g  Mg1 mol Mg

24.31 g Mgx

1 mol Ti

2 mol MgxMoles de Ti  =  2.32x105 mol  Ti

Ejemplo de rendimiento (continuación)

Como el  TiCl4 produce la menor cantidad de producto este es el reactivo límite.

a) Estrategia: calcule la masa de Ti  formada, este será el rendimiento teórico.

R di i t t ó i

=   1.87 x 105 mol  Ti47.88 g Ti

1 mol TixMasa de Ti =   8.95 x106 g Ti

Rendimiento teórico

b)  Estrategia: la cantidad indicada en la pregunta b, es el rendimiento real Rendimiento reales el rendimiento real.

=  7.91 x 106 g de Ti

Rendimiento real

% Rendimiento =  7.91 x 106 g8.95 x106 g

x 100 =   88.4 % 8.95 x10 g 

Ejemplo de rendimiento:

En la industria, el vanadio metálico, que se utiliza en aleaciones de acero, sepuede obtener al hacer reaccionar óxido de vanadio con calcio a elevadastemperaturas:

5Ca +  V2O5 5CaO +  2V

En un proceso reaccionan 1.54 x103 g de V2O5 con 1.96 x103 g de Ca.

a) Calcule el rendimiento teórico del V en gramos.b) Calcule el porcentaje de rendimiento si en realidad se 

obtienen 803 g de V.obtienen 803 g de V.

Porcentaje de pureza

El porcentajeporcentaje dede purezapureza nos dice cuanto hay (en %) verdaderamente delcompuesto de interés en un reactivo en particular ya que los reactivos no

j p

compuesto de interés en un reactivo en particular, ya que los reactivos nosiempre son totalmente puros.

La caritenita, SnO2 se trata en un horno con 1.0 kg de coque (carboni ) b i 4 0 k d ñ (S ) d d i i 3

Ejemplo:Ejemplo:

impuro) y se obtienen 4.0 kg de estaño puro (Sn), quedando sin reaccionar 3moles de SnO2. si la reacción que ocurre es:

Determine:SnO2    +    2C   →    2CO   +   Sn

• Calcular el porcentaje de carbono en el coque.• Cuantos kilogramos de SnO2 se colocaron en el horno?.