PPTC

ES03

2CB3

3-A1

5V1

Clase

Estequiometría III: reactivo limitante y rendimiento de una reacción.

Resumen de la clase anterior

Relaciones estequiométricas

Permiten predecir cantidades a ser producidas en la

reacción.

Establecen relación entre distintas

unidades.

Requieren ecuaciones

balanceadas.

Aprendizajes esperados

• Determinar el reactivo limitante en una ecuación química.

• Diferenciar entre el rendimiento teórico y real de una reacción química.

Páginas del libro desde la 53 a la 54.

Pregunta oficial PSU

1. Reactivo limitante

2. Rendimiento de una reacción

1. Reactivo limitante

El reactivo que se consume primero en una reacción, recibe el nombre de reactivo limitante, ya que la máxima cantidad de producto que se puede formar depende de la cantidad de este reactivo que hay inicialmente. Cuando este reactivo se consume, no se puede formar más producto.

Los reactivos en exceso son los reactivos que se encuentran presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo limitante.

Si en un salón de baile hay 12 hombres y 9 mujeres, únicamentese podrán completar 9 parejas mujer/hombre. 3 hombres se quedaránsin pareja. Así, el número de mujeres limita el número de parejas que

se podrán formar y hay un exceso de hombres.

¿Cuál es el reactivo limitante?

¿A o B?

En una reacción, 135 g de aluminio (Al) reaccionan con 640 g de óxido férrico (Fe2O3)

2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

Calcule los gramos de Al2O3 formado e identifique el reactivo limitante.

Transformamos los gramos de ambos compuestos a mol:

135 gn= = 5 mol de Al

27 g/mol2 3

640 gn= = 4 mol de Fe O

160 g/mol

Ejemplo

Teniendo la siguiente relación estequiométrica,

• Todos los mol de Al (5 mol) reaccionan con 2,5 mol de Fe2O3, por lo que el reactivo limitante es el aluminio (Al).

• Sobran 1,5 mol de Fe2O3 (inicialmente se tenían 4 moles de Fe2O3), por lo tanto este compuesto es el reactivo en exceso.

• El reactivo limitante es el que se utiliza para calcular la cantidad de producto obtenido a partir de las relaciones estequiométricas:

Ejemplo

2 3

2 3

2 3

2 mol de Al 1 mol de Fe O

5 mol de Al X mol de Fe O

X = 2,5 mol de Fe O

→→

El oxígeno (O2) y el nitrógeno (N2) reaccionan según la siguiente ecuación no balanceada

O2 + N2 N2O5

Si se dispone de volúmenes iguales de ambos gases, es correcto afirmar que

I)el O2 es el reactivo en exceso. II)el N2 es el reactivo limitante.III)el O2 determina la cantidad de producto formado.

A)Solo I D) Solo I y IIB)Solo II E) I, II y IIIC)Solo III

Ejercitación Ejercicio 8“guía del alumno”

CASE

Relaciones

Tabla de ayuda

Cuando tengas que realizar cálculos estequiométricos en una ecuación química, te puede ser útil realizar una tabla como esta:

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O *

n (mol) 4 mol 5 mol 4 mol 6 mol

MM (g/mol) 17 g/mol 32 g/mol 30 g/mol 18 g/mol

m (g) 68 g 160 g 120 g 108 g

Masa total 228 g 228 g

* Al enfrentarnos con una ecuación, siempre debemos comprobar que esté balanceada.

mn=

MM

Pregunta HPC Ejercicio 7 “guía del alumno”

La Ley de la conservación de la masa establece que la cantidad de materia en una reacción química debe ser igual en los reactantes y en los productos.Para verificar esta ley, un estudiante realiza un experimento que involucra masar una cierta cantidad aluminio, y luego agregarlo a un tubo de ensayo abierto que contiene una masa conocida de un ácido. Al cabo de un tiempo, se da cuenta de que ocurre una reacción química, ya que en el tubo el aluminio comienza a burbujear y a emitir gas. Al masar finalmente el tubo de ensayo se percata que obtuvo menos cantidades de producto de las que cabría esperar teóricamente.

Con respecto al texto podemos inferir que la Ley de conservación de la masa se cumple

I) siempre y cuando se realicen correctamente los pasos experimentales.II) solo de forma teórica.III) solo con algunas reacciones.

A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) Solo II y IIIC) Solo III

AASE

Ejercitación Ejercicio 19“guía del alumno”

CASE

La siguiente figura representa una reacción no balanceada de formación del amoníaco (NH3).

Con relación a la figura, es correcto afirmar que

A) se cumple la ley de conservación de la masa.B) el H2 es el reactivo en exceso.C) el H2 es el reactivo limitante.D) el N2 se consume completamente.E) el H2 no se consume completamente.

2. Rendimiento de una reacción

La cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante se consumiera en la reacción, se conoce con el nombre de rendimiento teórico.

A la cantidad de producto realmente formado se le llama simplemente rendimiento o rendimiento de la reacción. Es claro que siempre se cumplirá la siguiente desigualdad

Rendimiento de la reacción ≤ rendimiento teórico

Ejemplo

2 H2S + SO2 → 3S + 2 H2O

La reacción de 6,8 g de H2S con exceso de SO2, según la siguiente reacción,produce 8,2 g de S. ¿Cual es el rendimiento?

En esta reacción, 2 mol de H2S reaccionan para dar 3 mol de S.

1) Se usa la estequiometría para determinar la máxima cantidad de S que puede obtenerse a partir de 6,8 g de H2S.

2 mol de H2S → 3 mol de S0,2 mol de H2S → X mol de S

X= 0,3 mol de S

m =0,3 mol x 32 g/mol = 9,6 g de S

2) Se divide la cantidad real de S obtenida por la máxima teórica, y se multiplica por 100.

Ejemplo

¿Por qué razón las reacciones químicas no tienen un 100% de rendimiento?

Es posible que no todos los productos reaccionen Es posible que haya reacciones laterales que no lleven al producto deseado La recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible

Ejercitación Ejercicio 10“guía del alumno”

AAplicación

El ácido bromhídrico (HBr) y el ácido sulfúrico (H2SO4) reaccionan según la ecuación

H2SO4 + 2 HBr → SO2 + Br2 + 2 H2O

Considerando que la reacción tiene un rendimiento del 90%, ¿cuántos mol de Br2 se obtendrán a partir de 6 mol de HBr?

A) 2,7 molB) 3,0 molC) 5,4 molD) 6,0 molE) 10,8 mol

Ejercitación Ejercicio 25“guía del alumno”

CAplicación

La glucosa de la uva (C6H12O6) fermenta por la acción de una levadura y se transforma en alcohol (etanol, C2H6O) y en dióxido de carbono (CO2), transformando el mosto en vino. Si la reacción que se produce tiene un rendimiento del 75%, ¿cuál es la masa de alcohol que se obtiene a partir de 1,440 kg de glucosa?

A) 46 g D) 736 g

B) 92 g E) 55200 g

C) 552 g

Pregunta oficial PSU

BAplicación

Tabla de corrección

Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad

1 C Estequiometría Reconocimiento

2 A Estequiometría Aplicación

3 E Estequiometría Aplicación

4 D Estequiometría Aplicación

5 D Estequiometría Aplicación

6 C Estequiometría Comprensión

7 A Estequiometría ASE

8 C Estequiometría ASE

9 D Estequiometría Aplicación

10 A Estequiometría Aplicación

11 E Estequiometría Aplicación

12 E Estequiometría Aplicación

Tabla de corrección

Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad

13 A Estequiometría Aplicación

14 B Estequiometría Aplicación

15 C Estequiometría Aplicación

16 B Estequiometría Comprensión

17 B Estequiometría Aplicación

18 B Estequiometría ASE

19 C Estequiometría ASE

20 D Estequiometría ASE

21 A Estequiometría ASE

22 C Estequiometría ASE

23 B Estequiometría ASE

24 C Estequiometría Aplicación

25 C Estequiometría Aplicación

Síntesis de la clase

Reactivo limitante

Reactivo que se consume primero en una reacción

Rendimiento de una reacción

Teórico Real

Cantidad de producto

obtenido, si reacciona todo

el reactivo limitante.

Cantidad de producto obtenido

realmente en una reacción.

Prepara tu próxima clase

En la próxima sesión, realizaremos el Taller II

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Equipo Editorial Área Ciencias: Química