Estequiometria

Palabra derivada del griegoStoicheion (elemento)Metron (medida)Es una herramienta indispensable en qumicaAplicaciones: procesos muy diversos a nuestro alrededor y rendimiento en las reacciones qumicas.

Qumica (1S, Grado Biologa, G12) UAM 2009/10 1.Estequiometra

Masas atmicas

Ley de la conservacin de la masa.


La masa total de todas las sustancias presentes despus de una reaccin qumica es la misma que la masa total antes de la reaccin


Los tomos no se crean ni se destruyen durante una reaccin qumica

Reaccin : reacomodo de tomos


El concepto cantidad de sustancia, aparece en 1971 como una magnitud diferente de la masa.Su introduccin hace posible contar en el nivel microscpico las entidades elementales, a partir de las masas o los volmenes de combinacin de las sustancias que reaccionan.

IUPAC (2001): cantidad de sustancia o cantidad qumica es proporcional al nmero de entidades elementales-especificadas por una frmula qumica- de las cules la sustancia est compuesta. El factor de proporcionalidad es el recproco de la constante de Avogadro (6.022 X 10 mol -).


Mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como tomos hay en 0.012 Kg de CPero, cuntos tomos hay en 12g de C ? 6.022 X 10 tomos A este numero se le conoce como Nmero de Avogadro en honor al qumico Italiano del siglo XIX


Relaciones de elementos Mol MasaElementotomo/Molcula-MasaMol-Masa Nmero de tomos1 tomo de H = 1.008 uma1 mol de H = 1.008 g = 6.022 x 1023 tomos

1 tomo de Fe = 55.85 uma1 mol de Fe = 55.85 g = 6.022 x 1023 tomos

1 tomo de S = 32.07 uma1 mol de S = 32.07 g = 6.022 x 1023 tomos

1 tomo de O = 16.00 uma1 mol de O = 16.00 g = 6.022 x 1023 tomos

1 molcula de O2 = 32.00 uma1 mol de O2 = 32.00 g = 6.022 x 1023 molculas

1 molcula de S8 = 2059.52 uma1 mol de S8 = 2059.52 g = 6.022 x 1023 molculas


Por definicin: 1 tomo 12C pesa 12 umaEn esta escala1H = 1.008 uma 16O = 16.00 umaMasa atmica Es la masa de un tomo en unidades de masa atmica (uma).El mundo microscpico: los tomos y las molculas. El mundo macroscpico: los gramos.


Masa molecular Masa molar ( M )La masa molecular de un compuesto expresada en uma es numricamente la misma que la masa de un mol expresado en gramos. Para el agua: H2O Masa molecular = (2 x masa atmica de H ) + masa atmica de O = 2 ( 1.008 uma) + 16.00 uma = 18.02 uma Masa de una molcula de agua = 18.02 uma

Masa molar = ( 2 x masa atmica de H ) + masa atmica de O = 2 ( 1.008 g ) + 16.00 g = 18.02 g 18.02 g H2O = 6.022 x 1023 molculas de agua = 1 mol H2O


CaCO3 100.09 gOxgeno 32.00 gCobre 63.55 gAgua 18.02 gUn mol de algunas sustancias conocidas


Informacin contenida en la frmula qumica de la glucosa C6H12O6 ( M = 180.16 g/mol)Carbono (C) Hidrgeno (H) Oxgeno (O)tomos/molculade compuesto

Moles de tomos/moles de compuesto

tomos/mol decompuesto

Masa/molcula de compuesto

Masa/mol de compuesto6 tomos 12 tomos 6 tomos6 moles de 12 moles de 6 moles de tomos tomos tomos 6(6.022 x 1023) 12(6.022 x 1023) 6(6.022 x 1023) tomos tomos tomos6(12.01 uma) 12(1.008 uma) 6(16.00 uma) =72.06 uma =12.10 uma =96.00 uma72.06 g 12.10 g 96.00 g


Clculo del nmero de moles y tomos en la masa dada de un elementoProblema: El Tungsteno (W) es el elemento usado como filamento en las bombillas elctricas, y tiene el punto de fusin ms alto de todos los elementos, 3680oC. Cuntas moles de tungsteno, y tomos de este elemento estn contenidos en una muestra de 35.0 mg del metal?Plan: Convierta la masa en moles dividiendo la masa entre el peso atmico del metal, despus calcule el nmero de tomos multiplicando por el nmero de Avogadro.Solucin: Conversin de la masa de W en moles: Moles de W = 35.0 mg W x 1g x = 0.00019032 mol 1000mg =1.90 x 10 - 4 mol No. de tomos de W = 1.90 x 10 - 4 mol W x = = 1.15 x 1020 tomos de Tungsteno1 mol W183.9 g W6.022 x 1023 tomos 1 mol de W


Clculo de moles y nmero de unidades frmula en la masa dada de un compuestoProblema: El Trisodio de fosfato es un componente de algunos detergentes. Cuntas moles y unidades frmula hay en una muestra de 38.6 g?Plan: Necesitamos determinar la frmula y la masa molecular de las masas atmicas de cada elemento multiplicadas por los coeficientes.Solucin: La frmula es Na3PO4. Clculo de la masa molar: M = 3x Sodio + 1 x Fsforo + 4 x oxgeno = 3 x 22.99 g/mol + 1 x 30.97 g/mol + 4 x 16.00 g/mol = 68.97 g/mol + 30.97 g/mol + 64.00 g/mol = 163.94 g/molConversion de masa a moles:Moles Na3PO4 = 38.6 g Na3PO4 x (1 mol Na3PO4) 163.94 g Na3PO4 = 0.23545 mol Na3PO4 Unidades frmula = 0.23545 mol Na3PO4 x 6.022 x 1023 unidades frmula 1 mol Na3PO4= 1.46 x 1023 unidades frmula


Clculo del porcentaje de masa y masa deelementos en la muestra de un compuesto Problema: La sucrosa (C12H22O11) es el azcar de mesa comn. ( a) Cul es el porcentaje de masa de cada elemento en la sucrosa? ( b) Cuntos gramos de carbono hay en 24.35 g de sucrosa?

(a) Determinacin del porcentaje de cada elemento: masa de C = 12 x 12.01 g C/mol = 144.12 g C/mol masa de H = 22 x 1.008 g H/mol = 22.176 g H/mol masa de O = 11 x 16.00 g O/mol = 176.00 g O/mol 342.296 g/mol Determinacin de la fraccin masa de C en la sucrosa y % C : Total masa de C 144.12 g C masa de 1 mol de sucrosa 342.30 g del compuesto

= 0.421046 para encontrar % de masa de C = 0.421046x100% = 42.105% fraccin masa de C = =


(a) continuacion % masa de H = x 100% = x 100%

= 6.479% de H

% masa % O = x 100% = x 100%

= 51.417% de O

(b) Determinacin de la masa de carbono: masa (g) de C = masa de sucrosa x (fraccin masa de C en la sucrosa)

masa (g) de C = 24.35 g sucrosa x = 10.25 g C mol H x M de H 22 x 1.008 g H masa de 1 mol de sucrosa 342.30 g mol O x M de O 11 x 16.00 g Omasa de 1 mol de sucrosa 342.30 g0.421046 g C 1 g sucrosaClculo del porcentaje de masa y masa deelementos en la muestra de un compuesto


2 mol N x 14.01 g/mol = 28.02 g N 4 mol H x 1.008 g/mol = 4.032 g H 3 mol O x 15.999 g/mol = 48.00 g O 80.05 g/mol %N = x 100% = 35.00%28.02g N2 80.05g%H = x 100% = 5.037% 4.032g H2 80.05g%O = x 100% = 59.96%48.00g O2 80.05g99.997% Masa molar y composicin % de NH4NO3


Masa molar del cido sulfrico = 2(1.008g) + 1(32.07g) + 4(16.00g) = 98.09 g/mol%H = x 100% = 2.06% H2(1.008g H2) 98.09g%S = x 100% = 32.69% S1(32.07g S) 98.09g%O = x 100% = 65.25% O4(16.00g O) 98.09 gRevision = 100.00%Clculo de la composicin porcentual del cido sulfrico H2SO4


Frmulas Empricas y MolecularesFrmula emprica Es la frmula ms simple para un compuesto de acuerdo con el anlisis elemental. Es el conjunto ms pequeo de nmero de tomos.

Frmula molecular Es la frmula del compuesto tal como existe, puede ser un mltiplo de la frmula emprica.


Algunos ejemplos de compuestos con la misma relacin elementalFrmula emprica Frmula molecular CH2 (Hidrocarbonos no saturados) C2H4 , C3H6 , C4H8

OH o HO H2O2

S S8

P P4

Cl Cl2

CH2O (carbohidratos) C6H12O6


Determinacin de frmulas empricasa partir de las masas de los elementos


Construccin de la frmula preliminar:Na0.2469 Cr0.1235 O0.4939Conversin a subndices enteros (dividiendo todos entre el subndice ms pequeo):Na1.99 Cr1.00 O4.02 Redondeo de todos los nmeros:Na2CrO4 Cromato de sodioDeterminacin de frmulas empricasa partir de las masas de los elementos


Determinacin de la frmula molecular a partir de la composicin elemental y la masa molar Problema: El azcar quemado por energa en las clulas del cuerpo es la glucosa (M = 180.16 g/mol), el anlisis elemental muestra que sta contiene 40.00% de masa de C, 6.719% de masa de H, y 53.27% de masa de O. (a) Determine la frmula emprica de la glucosa. (b) Determine su frmula molecular.Plan: Tenemos slo los porcentajes de masa, y no el peso del compuesto por lo que asumiremos tener 100g del compuesto, y el % se convierte en gramos, y podemos seguir el procedimiento realizado previamente con las masas de los elementos.Solucion: masa de carbono = 40.00% x 100g/100% = 40.00 g C masa de hidrgeno = 6.719% x 100g/100% = 6.719g H masa de oxgeno = 53.27% x 100g/100% = 53.27 g O 99.989 g del compuesto


Conversin de gramos de elementos a moles:

Moles de C = masa de C x = 3.3306 moles C

Moles de H = masa de H x = 6.6657 moles H

Moles de O = masa de O x = 3.3294 moles O

Construccin de la frmula preliminar C 3.33 H 6.67 O 3.33

Conversin a subndices enteros, dividir todos entre el ms pequeo:

C 3.33/3.33 H 6.667 / 3.33 O3.33 / 3.33 = CH2O 1 mol C 12.01 g C 1 mol H1.008 g H 1 mol O16.00 g ODeterminacin de la frmula molecular a partir de la composicin elemental y la masa molar


(b) Determinacin de la frmula molecular:

La masa molar de la frmula emprica es: 1 x C + 2 x H + 1 x O = 1 x 12.01 + 2 x 1.008 + 1 x 16.00 = 30.03Mltiplos enteros = =

= = 6.00 = 6 M de la GlucosaM de la frmula emprica180.16 30.03Por lo tanto la frmula molecular es:C 1 x 6 H 2 x 6 O 1 x 6 = C6H12O6Determinacin de la frmula molecular a partir de la composicin elemental y la masa molar


El anlisis da: C = 56.8 % H = 6.50 % O = 28.4 % N = 8.28 %

Calcule la frmula emprica


Suponer 100g!C = 56.8 g C/(12.01 g C/ mol C) = 4.73 mol CH = 6.50 g H/( 1.008 g H / mol H) = 6.45 mol HO = 28.4 g O/(16.00 g O/ mol O) = 1.78 mol ON = 8.28 g N/(14.01 g N/ mol N) = 0.591 mol N (el menor) Dividir entre 0.591 = C = 8.00 mol C = 8.0 mol C oH = 10.9 mol H = 11.0 mol H O = 3.01 mol O = 3.0 mol O C8H11O3NN = 1.00 mol N = 1.0 mol NAdrenalina


Despus de una combustin, liberando oxgeno, una muestra de 6.49 mg produjo 9.74 mg de CO2 y 2.64 mg H2OCalcule su frmula emprica

C: 9.74 x10-3g CO2 x(12.01 g C/44.01 g CO2) = 2.65 x 10-3 g CH: 2.64 x10-3g H2O x (2.016 g H2/18.02 gH2O) = 2.92 x 10-4 g Hmasa oxgeno = 6.49 mg - 2.65 mg - 0.30 mg = 3.54 mg O El cido Ascrbico ( Vitamina C ) Contiene C , H , y O


C = 2.65 x 10-3 g C / ( 12.01 g C / mol C ) = = 2.21 x 10-4 mol CH = 0.295 x 10-3 g H / ( 1.008 g H / mol H ) = = 2.92 x 10-4 mol HO = 3.54 x 10-3 g O / ( 16.00 g O / mol O ) = = 2.21 x 10-4 mol ODividir cada uno entre 2.21 x 10-4

C = 1.00 Multiplicar cada uno por 3 = 3.00 = 3.0H = 1.32 = 3.96 = 4.0O = 1.00 = 3.00 = 3.0C3H4O3Combustin de la Vitamina C


Determinacin de una frmula qumica a partir del anlisis de combustinProblema: La Eritrosa (M = 120 g/mol) es un compuesto qumico importante como material bsico en la sntesis qumica, y contiene carbono, hidrgeno, y oxgeno. El anlisis de combustin de una muestra de 700.0 mg produjo 1.027 g de CO2 y 0.4194 g de H2O.

Plan: Encontramos las masas de hidrgeno y carbono usando las fracciones masa de H en H2O, y C en CO2. La masa de carbono e hidrgeno se sustrae de la masa de la muestra para obtener la masa de oxgeno. Entonces podremos calcular las moles, y construir la frmula emprica, y a partir de la masa molar dada podremos construir la frmula molecular


Clculo de las fracciones masa de los elementos:

fraccin masa de C en CO2 = =

= = 0.2729 g C / 1 g CO2

fraccin masa de H en H2O = =

= = 0.1119 g H / 1 g H2O

Clculo de las masas de C y H

masa del elemento = masa del compuesto x fraccin masa del elemento

mol C x M de Cmasa de 1 mol CO21 mol C x 12.01 g C/ 1 mol C 44.01 g CO2 mol H x M de Hmasa de 1 mol H2O2 mol H x 1.008 g H / 1 mol H 18.02 g H2ODeterminacin de una frmula qumica a partir del anlisis de combustin


masa (g) de C = 1.027 g CO2 x = 0.2803 g C

masa (g) de H = 0.4194 g H2O x = 0.04693 g H

Clculo de la masa de O: masa (g) de O = Masa de la muestra - ( masa de C + masa de H ) = 0.700 g - 0.2803 g C - 0.04693 g H = 0.37277 g OClculo de la masa de cada elemento: C = 0.2803 g C / 12.01 g C/ mol C = 0.02334 mol C H = 0.04693 g H / 1.008 g H / mol H = 0.04656 mol H O = 0.37277 g O / 16.00 g O / mol O = 0.02330 mol O

C0.02334H0.04656O0.02330 = CH2O masa de la frmula = 30 g / frmula120 g /mol / 30 g / frmula = 4 unidades de la frmula / cto.=C4H8O40.2729 g C 1 g CO20.1119 g H 1 g H2ODeterminacin de una frmula qumica a partir del anlisis de combustin


Algunos compuestos con frmula emprica CH2O (Composicin en masa 40.0% C, 6.71% H, 53.3%O)FrmulaM molecular (g/mol) NombreUso o funcinCH2O30.03FormaldehdoDesinfectante; conservadorbiolgicoC2H4O260.05cido actico Polmeros de acetato; vinagre( 5% solucin)C3H6O390.08cido lcticoHace que la leche se agrie; seforma en el msculo duranteel ejercicioC4H8O4120.10EritrosaSe forma durante el metabolismo de la glucosa C5H10O5150.13RibosaComponente de cidos nucleicos y de la vitamina B2C6H12O6180.16GlucosaNutriente ms importante para la energa de las clulas


Dos compuestos con frmula molecular C2H6OPropiedad Etanol ter dimetlicoM (g/mol) 46.0746.07ColorIncoloroIncoloroPunto de fusin- 117oC- 138.5oCPunto de ebullicin 78.5oC- 25oCDensidad (a 20oC)0.789 g/mL0.00195 g/mLUsoIntoxicante en lasEn refrigeracionbebidas alcohlicas H H H H H C C O H H C O C H H H H H


*Interpretacin en trminos atmico-moleculares (microscpicos)Las molculas de reactivos reaccionan entre s, en la proporcin indicada por los coeficientes estequiomtricos de la izquierdaIntercambian tomos -en uno o en varios pasos- y generan los productos

La proporcin de molculas de productos generadas a partir de molculas de reactivos tambin es la indicada por los coeficientes estequiomtricos

Slo se indica el resultado global de la reaccinSi la reaccin tiene lugar en varios pasos (mecanismo de la reaccin), las molculas que se generan temporalmente para ser consumidos inmediatamente (intermedios de reaccin) no se indican


*Interpretacin en trminos molares (macroscpicos)

Un mol de dos sustancias cualesquiera contiene el mismo nmero de molculas de cada sustancia por definicin de mol-.NA, el nmero de Avogadro, 6,0221418 x 1023 molculas/molP.ej., 2,016 g de H2 y 32,00 g de O2 tienen el mismo nmero de molculas con cuatro cifras significativas (6,022 x 1023 molculas)

Las cantidades macroscpicas de reactivos que reaccionan entre s guardan la misma proporcin que los coeficientes estequiomtricos, si se expresan en moles

Las cantidades macroscpicas de productos que se generan a partir de los reactivos guardan la misma proporcin que los coeficientes estequiomtricos, si se expresan en moles


Con cuntos moles de H2 reaccionan 2,40 moles de O2? Cuntos moles de H2O producen?


Con cuntos gramos de H2 reaccionan 38,4 gramos de O2? Cuntos gramos de H2O producen? [Masas atmicas: H 1,008; O 16,00]


*En un recipiente cerrado se prepara una mezcla de 2,40 mol de O2 y 4,00 mol de H2. Se hace saltar una chispa y se produce la reaccin de formacin de H2O indicada ms arriba.Cuntos moles de O2 reaccionan?Cuntos moles de H2 reaccionan?Cuntos moles de H2O se forman?1) 2,40 mol O2 podran reaccionar con 4,80 mol H2, pero slo hay presentes 4,00 mol H2; luego se quedar O2 sobrante sin reaccionar. 2) 4,00 mol H2 pueden reaccionar con 2,00 mol O2; como hay presentes 2,40 mol O2, quedaran 0,40 mol O2 sobrantes sin reaccionar. 3) 4,00 mol H2 reaccionan con 2,00 mol O2 y producen 4,00 mol H2O.4) El resultado de la reaccin es que se consume todo el H2, se producen 4,00 mol H2O y quedan presentes sin reaccionar 0,40 mol O2.El H2 acta de reactivo limitante


*Los coeficientes estequiomtricos de la ecuacin qumica indican las proporciones de moles de reactivos que pueden reaccionar y las proporciones molares de productos que se formarn.Cuando se prepara una mezcla de reactivos de modo que los moles de los mismos guardan la misma proporcin que los coeficientes estequiomtricos, se dice que es una mezcla estequiomtrica, o que los reactivos estn en proporciones estequiomtricas.En este caso, todos los reactivos presentes se consumen completamente en la reaccin. Ej. 2,40 mol O2 y 4,80 mol H2Normalmente se ponen a reaccionar mezclas no estequiomtricas.En estos casos, el reactivo que est presente en menor proporcin (respecto a la estequiomtrica) se consume totalmente en la reaccin y determina las cantidades que se consumen de los otros reactivos y las que se forman de productos. Se le denomina reactivo limitante. Del resto de reactivos decimos que estn en exceso.Ej. 2,40 mol O2 y 4,00 mol H2; reactivo limitante:H2


*Ejemplo: Con el objeto de determinar el valor energtico de la glucosa, se realiza un experimento de combustin completa de la misma. Se preparan 2,30 g de glucosa y 2,30 g de oxgeno. Cunta glucosa y cunto oxgeno se espera que reaccionen? Cul es el reactivo limitante? [Masas atmicas: H 1,008; C 12,01; O 16,00]1) Escribimos y ajustamos la reaccin 2) Calculamos la cantidad (en g) de glucosa que reaccionara con el oxgeno presente 3) Concluimos: Reaccionarn 2,15 g glucosa y los 2,30 g O2; el reactivo limitante es el O2


*En el transcurso real de una reaccin qumica suele haber factores que hacen que se obtenga una cantidad de productos menor que la correspondiente a la estequiometra de la reaccin. P.ej., la existencia de otras reacciones secundarias competitivas que generan subproductos.Rendimiento terico (de un producto): es la cantidad de ese producto que se espera obtener, por la estequiometra de la reaccin, a partir de unas cantidades dadas de reactivos.depende de las cantidades de reactivos de que se parta

Rendimiento real (de un producto): es la cantidad de ese producto que se obtiene realmente a partir de unas cantidades dadas de reactivos.depende de las cantidades de reactivos de que se parta

Rendimiento porcentual, o rendimiento (de un producto):

Es independiente de las cantidades de reactivos de que se partaUna reaccin con rendimiento ~100% se dice que es cuantitativa y se puede utilizar para realizar anlisis qumicos cuantitativos


*Ejemplo: La urea, CO(NH2)2, se sintetiza a escala industrial por reaccin entre amoniaco y dixido de carbono, que da urea y agua. Por conveniencia metodolgica, se prepara una mezcla de reactivos con una proporcin molar amoniaco/dixido de carbono de 3:1 y, cuando se utiliza sta, se producen 47,7 g de urea por mol de dixido de carbono. Calcula el rendimiento terico, el real y el rendimiento porcentual de la reaccin. [Masas atmicas: H 1,008; C 12,01; N 14,01; O 16,00]1) Escribimos y ajustamos la reaccin 2) Determinamos el reactivo limitante La proporcin estequiomtrica NH3/CO2 es 2:1. Si se prepara una mezcla de proporcin molar 3:1, hay exceso de NH3 y el reactivo limitante es el CO2, que es quien determina la cantidad de urea que se puede producir.3) Calculamos el rendimiento terico como la cantidad de urea que se puede producir a partir de la cantidad de CO2 utilizadaRendimiento terico (de urea): 60,06 g


*4) Determinamos el rendimiento real como la cantidad de urea realmente producida a partir de la cantidad de CO2 utilizadaRendimiento real (de urea): 47,7 g5) Calculamos el rendimiento porcentualRendimiento porcentual (de urea): 79,4%Ejemplo: La urea, CO(NH2)2, se sintetiza a escala industrial por reaccin entre amoniaco y dixido de carbono, que da urea y agua. Por conveniencia metodolgica, se prepara una mezcla de reactivos con una proporcin molar amoniaco/dixido de carbono de 3:1 y, cuando se utiliza sta, se producen 47,7 g de urea por mol de dixido de carbono. Calcula el rendimiento terico, el real y el rendimiento porcentual de la reaccin. [Masas atmicas: H 1,008; C 12,01; N 14,01; O 16,00]


*Ejemplo: Si la sntesis industrial de urea a partir de amoniaco y dixido de carbono tiene un rendimiento del 79,4%, qu masas de amoniaco y de dixido de carbono se consumen para producir 1000 kg de urea? 1) Calculamos la cantidad de urea que se producira si el rendimiento fuese del 100% 2) Calculamos las cantidades de reactivos necesarias para producir esa urea; utilizamos la estequiometra de la reaccin global ajustada y las masas atmicas (ejemplo anterior)


Problema muestra: Clculo de reactivos y productos en una reaccin qumica Problema: Dada la siguiente reaccin qumica entre el sulfuro de aluminio y el agua, si tenemos 65.80 g de Al2S3: a) Cuntas moles de agua se requieren para la reaccin? b) Qu masa de H2S y Al (OH)3 se formara? Al2S3 (s) + 6 H2O(l) 2 Al(OH)3 (s) + 3 H2S(g)Plan: Calcule los moles de sulfuro de aluminio usando su masa molar; despus, a partir de la ecuacin, calcule los moles de agua, y luego los moles de sulfuro de hidrgeno, y finalmente la masa del sulfuro de hidrgeno usando su peso molecular.Solucion: a) Masa molar del sulfuro de aluminio = 150.17 g / mol

moles Al2S3 = = 0.4382 moles Al2S3 65.80 g Al2S3150.17 g Al2S3/ mol Al2S3


a) cont. 0.4382 moles Al2S3 x = 2.629 moles H2O

b) 0.4382 moles Al2S3 x = 1.314 moles H2S

masa molar de H2S = 34.09 g / mol

masa H2S = 1.314 moles H2S x = 44.81 g H2S

0.4382 moles Al2S3 x = 0.4764 moles Al(OH)3 masa molar de Al(OH)3 = 78.00 g / mol masa Al(OH)3 = 0.4764 moles Al(OH)3 x = = 37.16 g Al(OH)36 moles H2O1 mol Al2S33 moles H2S1 mol Al2S334.09 g H2S1 mol H2S2 moles Al(OH)3 1 mol Al2S378.00 g Al(OH)31 mol Al(OH)3Clculo de reactivos y productos en una reaccin qumica


Clculo de las cantidades de reactivos y productos en una reaccin secuencial Problema: El fosfato de calcio podra ser preparado en la siguiente reaccin secuencial:

4 P4 (s) + 10 KClO3 (s) 4 P4O10 (s) + 10 KCl (s)

P4O10 (s) + 6 H2O (l) 4 H3PO4 (ac)

2 H3PO4 (ac) + 3 Ca(OH)2 (ac) 6 H2O(ac) + Ca3(PO4)2 (s)

Dados: 15.5 g P4 y suficiente KClO3 , H2O y Ca (OH)2. qu masa de fosfato de calcio podra ser formada?

Plan: (1) Calcule los moles de P4. (2) Use las razones molares para obtener los moles de Ca3(PO4)2. (3) Convierta los moles de producto nuevamente a masa usando la masa molar del fosfato de calcio.


Solucin: moles de fsforo = 15.50 g P4 x = 0.1251 mol P4

Para reaccin #1 [ 4 P4 (s) + 10 KClO4 (s) 4 P4O10 (s) + 10 KCl (s) ]

Para reaccin #2 [ 1 P4O10 (s) + 6 H2O (l) 4 H3PO4 (ac) ]

Para reaccin #3 [ 2 H3PO4 + 3 Ca(OH)2 1 Ca3(PO4)2 + 6 H2O]

0.1251 moles P4 x x x

= 0.2502 moles Ca3(PO4)2

1 mol P4123.88 g P44 moles H3PO4 1 mol P4O104 moles P4O10 4 moles P41 mol Ca3(PO4)2 2 moles H3PO4 Clculo de las cantidades de reactivos y productos en una reaccin secuencial


Masa molar de Ca3(PO4)2 = 310.18 g mol

masa del producto = 0.2502 moles Ca3(PO4)2 x =

= 77.61 g Ca3(PO4)2310.18 g Ca3(PO4)2 1 mol Ca3(PO4)2 Clculo de las cantidades de reactivos y productos en una reaccin secuencial


Problema: Una mezcla de combustible usada en los albores del lanzamiento de cohetes se compone de dos lquidos, hidrazina (N2H4) y tetraxido de dinitrgeno (N2O4), que se encienden al contacto para formar nitrgeno gaseoso y vapor de agua. Cuntos gramos de nitrgeno gaseoso se forman cuando se mezclan 1.00 x 102 g de N2H4 y 2.00 x 102 g de N2O4?Plan: Primero escriba la ecuacin balanceada. El hecho de que se den las cantidades de los dos reactivos indica que ste es un problema con reactivo limitante. Calcule las moles de cada reactivo, despus divida entre el coeficiente de la ecuacin para encontrar cul es el limitante y usarlo para calcular los moles de nitrgeno gaseoso, despus calcule la masa usando el peso molecular del nitrgeno gaseoso.Solucion: 2 N2H4 (l) + N2O4 (l) 3 N2 (g) + 4 H2O (g) + EnergaProblema con reactivo limitante


Moles N2H4 = = 3.12 moles N2H4

Moles N2O4 = = 2.17 moles N2O4

Dividiendo entre los coeficientes 3.12 mol / 2 = 1.56 mol N2H4 2.17 mol / 1 = 2.17 mol N2O4

Nitrgeno producido = 3.12 mol N2H4 = = 4.68 moles N2

Masa de Nitrgeno = 4.68 moles N2 x 28.02 g N2 / mol = 131 g N2Masa molar N2H4 = ( 2 x 14.01 + 4 x 1.008 ) = 32.05 g/molMasa molar H2O4 = ( 2 x 14.01 + 4 x 16.00 ) = 92.02 g/mol1.00 x 102 g 32.05 g/mol2.00 x 102 g92.02 g/molLimitante 3 mol N22 mol N2H4Problema con reactivo limitante


2Al(s) + 6HCl(g) 2AlCl3(s) + 3H2(g)

Dados 30.0g Al y 20.0g HCl, Cuntos moles de cloruro de aluminio se formarn?

30.0g Al / 26.98g Al/mol Al = 1.11 mol Al 1.11 mol Al / 2 = 0.555

20.0g HCl / 36.5g HCl/mol HCl = 0.548 mol HCl 0.548 mol HCl / 6 = 0.0913HCl es ms pequeo por lo que es el reactivo limitanteReactivo limitante cido-metal


Dado que 6 moles de HCl producen 2 moles de AlCl3

0.548 moles de HCl producirn:

0.548 mol HCl / 6 mol HCl x 2 moles de AlCl3 = 0.183 mol de AlCl3Reactivo limitante cido-metal


Qu masa de NO podra formase mediante la reaccin de 30.0g de amonio gaseoso y 40.0g de oxgeno gaseoso?4NH3 (g) + 5 O2 (g) 4NO(g) + 6 H2O(g)

30.0g NH3 / 17.0g NH3/mol NH3 = 1.76 mol NH3 1.76 mol NH3 / 4 = 0.44 mol NH340.0g O2 / 32.0g O2 /mol O2 = 1.25 mol O2 1.25 mol O2 / 5 = 0.25 mol O2Por tanto, el oxgeno es el reactivo limitante

1.25 mol O2 x = 1.00 mol NO

Masa NO = 1.00 mol NO x = 30.0 g NO4 mol NO5 mol O230.0 g NO1 mol NOProblema con reactivo limitante del proceso de Ostwald


Problema rendimiento porcentual / reactivo limitanteProblema: El amoniaco se produce mediante el proceso de Haber con gas hidrgeno y nitrgeno. Si 85.90g de nitrgeno reaccionan con 21.66 g de hidrgeno y la reaccin rinde 98.67 g de amoniaco, cul es el rendimiento porcentual de la reaccin?N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)Plan: Puesto que se tienen las masas de ambos reactivos, se trata de un problema de reactivo limitante. Primero se determina cul es el reativo limitante, despus se calcula el rendimiento terico y finalmente el rendimiento porcentual.Solucin: Moles de nitrgeno e hidrgeno:moles N2 = = 3.066 mol N285.90 g N228.02 g N2 1 mol N2 moles H2 = = 10.74 mol H221.66 g H22.016 g H21 mol H2Se dividen por el coeficiente para obtener el limitante: 3.066 g N2 1 10.74 g H2 3= 3.066= 3.582


Rendimiento porcentual /Reactivo limitante Solucin (cont.) N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)Se tienen 3.066 moles de nitrgeno, y es limitante, por tanto el rendimiento terico de amoniaco es: 3.066 mol N2 x = 6.132 mol NH3 (Rendimiento terico)

6.132 mol NH3 x = 104.427 g NH3 (Rendimiento terico) 2 mol NH31 mol N217.03 g NH3 1 mol NH3Rendimiento porcentual = x 100%Rendimiento porcentual = x 100% = 94.49 % rendimiento realrendimiento terico 98.67 g NH3104.427 g NH3


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