Ejercicio 1.Ejercicios de estequiometria

1) La urea NH2CO2se prepara por la reacción de amoniaco con dióxido de carbono 2NH3(g) CO2 NH2)2 CO(ac) H2O(l)

En el proceso se hacen reaccionar 637.2 gr de NH3 con 1142 gr CO2

a) ¿Cuál de los dos es el reactivo limitante?

b) Calcule la masa de NH2CO2 que se formarác) ¿Cuánto del reactivo en exceso en gramos quedará sin reaccionar?

Inciso a)

Masa molar del NH3 = 17 g/mol Masa de NH3 en reacción = 34 g Masa disponible de NH3 = 637.2 g 

Masa molar de CO2 = 44 g/mol Masa de CO2 en reacción = 44 g Masa disponible de CO2 = 1142 g 

Ahora vamos a encontrar los gramos necesarios para que ocurra la reacción con reglas de 3.

34 g NH3 ----------- 44 g de CO2 637,2 g NH3 --------X = (44 g CO2 . 637,2 g NH3) / 34 g NH3 = 824,61 g CO2 

X=(44 g deCO2)∗(637.2 g de NH 3)

34 gde NH 3

=824.61 g deCO2

44 g de CO2 ---------- 34 g de NH3 1142 g de CO2 -------- X

X=(1142 gdeCO2)∗(34 g de NH 3)

44 gdeCO2

=882.45 gde NH 3

Una vez hecho eso, vamos a reflexionar. Si nosotros ocupamos todo el NH3 (637,2g) necesitaríamos 824,61 g CO2, de los cuales SÍ disponemos. (Masa disponible de CO2 = 1.142 g) 

Pero si quisiéramos ocupar todo el CO2 (1.142g) necesitaríamos 882,45 g de NH3, de los cuales NO disponemos. (Masa disponible de NH3 = 637,2 g) 

Entonces, podemos decir que el NH3 es el reactivo limitante y el CO2 es el reactivo en exceso. 

Inciso b)

Masa molar de [(NH2)2CO]= 60 g/mol 

34 g de NH3 ------------ 60 g de (NH2)2CO 637.2 g de NH3 --------- X = 1124.47 g de (NH2)2CO 

Respuesta: se obtienen 1124.47 g de (NH2)2CO. 

Inciso c)

Reactivo en exceso = 1142 g de CO2 – 824.61 g CO2 = 317.39 g 

Respuesta: al final de la reacción, quedan 317.39 g de CO2 en exceso. 

Ejercicio 2.

La reacción entre el aluminio y el óxido de hierro (III) puede producir temperaturas cercanas a los 3000ºC, lo que se utiliza para soldar metales: 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe En un proceso se hicieron reaccionar 124 gr de Al con 601 gr de Fe2O3

a) Calcule la masa (en gramos) de Al2O3 que se formó b) ¿Qué cantidad de reactivo en exceso se recuperó al completarse la reacción?

Datos:Al = 27 g/molFe=55,85 g/mol O= 16 g/mol 

Inciso a)

2moles Al x 27g/mol + 1mol Fe2O3 x159.7 g/mol ----- 1mol al2O3 x102 g/Mol 54g Al + 159.7 g Fe2O3 ----------- X

X=102 g Al2O3 

Inciso b)

54g Al --------------- 159,7 g Fe2O3 124g Al-------------------x g fe2o3=366,7 g Fe2O3 (reactivo en exceso porque hay 601 g) los 124 g Al se consumen primero, y es el reactivo que se consume en primer lugar es el llamado reactivo limitante, y determina la cantidad total de producto formado Al2O3 si 54g Al producen ----------- 102 g Al2O3 124 g Al -----------------------------x g Al2O3 =234,2 g Al2O3 producidos

Ejercicio 3)

El superfosfato un fertilizante soluble en agua, es una mezcla de Ca(H2PO4) y CaSO4 en base molar 1:2 se forma por la reacción. Ca3(PO4)2 + 2H2SO4Ca(H2 PO4)2 + 2CaSO4

Al tratar 250 gr de Ca3(PO4)2 con 150 gr de H2SO4. ¿Cuántos gramos de superfosfato se forman?

Datos

PM del Ca3(PO4)2 = 310 g/mol PM del H2SO4 = 98 g/mol PM del Ca(H2PO4)2 = 234 g/mol

Por 310 g de Ca3(PO4)2 se necesitan 196 g de H2SO4, por 250 g de Ca3(PO4)2 se necesitan 158 g de H2SO4, mismo que no tenemos por tanto, el reactivo limitante es el H2SO4 y en el basaremos los cálculos. Por cada 196 g de H2SO4 se necesitan 310 g de Ca3(PO4)2 y se forman 234 g de Ca(H2PO4)2 y 272 g de CaSO4. Por 150 g de H2SO4 se forman 179.08 g de Ca(H2PO4) y 208.16 g de CaSO4. La suma de CaSO4 y Ca(H2PO4) es 179.08 g + 208.16 g = 387.24 g de la mezcla de ambas sustancias.

Ejercicio 4.La solución de nitrato de plata reacciona con la solución de cloruro de bario. Al mezclar las dos soluciones que contienen 12.6 gr de AgNO3 y 8.4 gr BaCl2

a) Si se obtiene AgCl y Ba(NO3)2 como productos ¿Qué masa de AgCl se deberá obtener? b) ¿Cuál es porcentaje de rendimiento si se obtienen 9.9 gr de AgCl?Escriba la reacción y balancee2AgNO3 + BaCl2 gCl + Ba(NO3)2

Inciso a)12.6 g AgNO3*(1 mol de AgNO3/169.88g)= 0.0741 moles de AgNO3

8.4 g de BaCl2*(1 mol de BaCl2/208.29g)=0.04053 moles de BaCl2

AgNO3 es el reactivo limitante

Inciso b) 0.0741 moles de AgNO3 * (2 moles AgCl/2 moles AgNO3)*(143.32 gmol AgCl/1 mol AgCl)= 10.62 g de AgCl

Rdt=(9.9/10.62)x100= 93.2%

Ejercicio 5.. 5).-En la industria, el vanadio metálico, que se utiliza en aleaciones de acero, se puede obtener al hacer reaccionar óxido de vanadio(V) con calcio a temperaturas elevadas. 5Ca + V2O5 5CaO + 2VEn un proceso reaccionan con 1.96x103 gr de V2O5 con 1.96x103 de Caa) Calcule el rendimiento teórico de Vanadio. b) Calcule el porcentaje de rendimiento si se obtienen 803 gr de Vanadio

Inciso a)m(Ca)=1,96·10^3g m(V2O5)=1,54·10^3g 

n(Ca)=1,96·10^3g/ 40g/mol= 49moles n(V2O5)=1,54·10^3g / 181,88g/mol= 8,47moles 

Si seguimos el ajuste estequiometrico de la reacción podremos saber cuál es el reactivo limitante, el decir, el reactivo que está en menor concentración. 

Por cada 5 moles de Ca necesitaremos 1 de V2O5 para saber cuántos necesitamos si tenemos 49moles de Ca recurriremos a una simple regla de tres. 

5mol Ca --- 1mol V2O5 49mol Ca --- X mol V2O5 x= 9,8moles de V2O5 

Como puede verse el reactivo limitante es el V2O5 ya que esta en menor concentracion de la que teoricamente seria necesaria para reaccionar estequiometricamente con el Ca. Debido a esto para

calcular cuantos moles de V obtendremos utilizaremos los moles del reactivo limitante (V2O5) 

Asi que conociendo los moles de reactivo limitante que tenemos y teniendo la reaccion ajustada planteamos una regla de tres. 

1 mol V2O5 --- 2V 8,47 mol V2O5 -- x mol V x=16,94moles Pm(V)=50,94g/mol m(V)=16,94·50,94=862,92g 

Inciso b)La masa teorica es la que hemos calculado antes, ya que hemos supuesto un rendimiento del 100% 

m(teorica)=862,92g m(exp)=800g 

Así que 

Rdt=[800/862,92]·100=92,7%