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1 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad.

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2 1 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale

3 2 REACCIONES QUÍMICAS Reactivos: Zn + I 2 Productos: Zn I 2

4 3 Ecuaciones Químicas Representan la naturaleza de los reactivos y los productos y sus cantidades relativas en la reacción 4 Al(s) + 3 O 2 (g) --- > 2 Al 2 O 3 (s) Los números delante de cada fórmula son denominados Coeficientes estequiométricos Las letras (s), (g), y (l) representan los estados de agregación de cada sustancia

5 4 Ecuaciones Químicas 4 Al(s) + 3 O 2 (g) --- > 2 Al 2 O 3 (s) Esta ecuación nos dice que: i) 4 átomos de Al reaccionan con 3 moléculas de O 2 para producir 2 moléculas* de Al 2 O 3 ii) 4 mol de Al reaccionan con 3 mol de O 2 para producir 2 mol de Al 2 O 3 *Observe que la sustancia no necesariamente es molecular *Observe que la sustancia no necesariamente es molecular

6 5 Ecuaciones Químicas Dado que los mismos átomos están presentes al principio y al final de la reacción, la cantidad de materia total del sistema no debe cambiarDado que los mismos átomos están presentes al principio y al final de la reacción, la cantidad de materia total del sistema no debe cambiar Es lo que establece laEs lo que establece la Ley de la conservación de la masa

7 6 En cumplimiento de la ley de conservación de la masa, toda ecuación debe ser balanceada. Debemos tener el mismo número de átomos de cada tipo a ambos lados de la flecha que indica la reacción Ecuaciones Químicas Lavoisier, 1788

8 7 Balanceando ecuaciones ___ Al(s) + ___ Br 2 (l) --- > ___ Al 2 Br 6 (s)

9 8 Balanceando Ecuaciones __C 3 H 8 (g) + __O 2 (g) --- >__CO 2 (g) + __H 2 O(g) __B 4 H 10 (g) + __O 2 (g) --- >__ B 2 O 3 (g) + __H 2 O(g)

10 9 EstequimetríaEstequimetría Es el estudio de los aspectos cuantitativos de las reacciones químicas

11 10 EstequiometríaEstequiometría Se basa en la ley de conservación de la masa 2 Al(s) + 3 Br 2 (l) --- > Al 2 Br 6 (s)

12 11 PROBLEMA: Si 454 g de NH 4 NO 3 se descomponen, ¿qué cantidad de N 2 O y H 2 O se forman? ¿cuál es la masa de agua producida? Paso 1 Plantee la ecuación balanceada NH 4 NO > N 2 O + 2H 2 O H 2 O: Comenzaremos por el H 2 O:

13 g de NH 4 NO > N 2 O + 2 H 2 O Paso 2 Convierta la masa de reactivo (454 g) a cantidad de reactivo (n) Paso 3 Encuentre la cantidad de producto obtenido a partir de 5.68 mol de NH 4 NO 3

14 g of NH 4 NO 3 --> N 2 O + 2 H 2 O La ecuación nos dice que: 1 mol NH 4 NO > 2 mol H 2 O Esta relación puede expresarse mediante el COCIENTE ESTEQUIOMÉTRICO

15 14 = 11.4 mol H 2 O producidos Paso 3 Encuetre la cantidad de producto obtenido a partir de 5.68 mol de NH 4 NO g of NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O

16 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Paso 4 Calcule la masa del producto Estos son los pasos que deben seguirse para resolver un cálculo estequiométrico N 2 O Realice el mismo procedimiento para calcular cantidad y masa de N 2 O

17 16 Procedimiento general para la realización de cálculos estequiométricos Masa de reactivo Cociente estequiométrico Cantidad de reactivo Cantidad de producto Masa de producto

18 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Paso 5 ¿Qué cantidad de N 2 O se forma? Masa total de los reacivos = Masa total de los productos 454 g NH 4 NO 3 = ___ g N 2 O g H 2 O masa de N 2 O = 250 g

19 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Paso 6 Supongamos que sólo se obtienen 131 g de N 2 O, ¿cuál es el rendimiento del proceso? Éste sirve para comparar la producción teórica (250 g) con la real (131 g)

20 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Calculamos el rendimiento porcentual

21 20 Problema: Partiendo de 5.00 g de H 2 O 2, ¿qué masa de O 2 y de H 2 O se obtiene? 2 H 2 O 2 (l) --- > 2 H 2 O(g) + O 2 (g) (la reacción es catalizada por MnO 2 ) Paso 1: n de H 2 O 2 Paso 2: n de O 2 Paso 3: m de O 2

22 21 REACTIVO LIMITANTE Cuando en una reacción, la cantidad de un reactivo no es suficiente para que el o los otros reaccionen completamente, decimos que este reactivo es el limitante.Cuando en una reacción, la cantidad de un reactivo no es suficiente para que el o los otros reaccionen completamente, decimos que este reactivo es el limitante. Este reactivo limita la cantidad de producto que puede obtenerse.Este reactivo limita la cantidad de producto que puede obtenerse.

23 22 REACTIVO LIMITANTE ReactivosProductos 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) Reactivo limitante = ___________ Reactivo en exceso = ___________

24 23 REACTIVO LIMITANTE

25 24 1: El globo se infla totalmente, queda un remanente de Zn. 1: El globo se infla totalmente, queda un remanente de Zn. * Hay más que suficiente Zn para reaccionar con mol de HCl 2: El globo se infla totalmente, no hay remanentes de Zn o HCl. * Ambos reactivos están en relación estequiométrica 3: El globo no se infla totalmente, no queda remanente de Zn. * Cantidad de Zn insuficiente para reaccionar con mol de HCl REACTIVO LIMITANTE Reacción entre Zn(s) con mol HCl (ac) Zn + 2 HCl --- > ZnCl 2 + H 2 123

26 m Zn (g) n Zn(mol) n HCl(mol) n HCl/n Zn 0.93/12.00/15.00/1 R. limitante RL = HCl No RL = Zn Reacción entre Zn(s) con mol HCl (ac) Zn + 2 HCl --- > ZnCl 2 + H 2 REACTIVO LIMITANTE

27 26 Estudiemos la reacción: 2 Al + 3 Cl > Al 2 Cl 6

28 27 Problema: Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl 2. ¿Qué masa de Al 2 Cl 6 podría formarse? Masa de reactivo Cociente estequiométrico Cantidad de reactivo Cantidad de producto Masa de producto

29 28 Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica.

30 29 2 Al + 3 Cl > Al 2 Cl 6 Los reactivos deberían estar en la relación: Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica.

31 30 Identificando el RL Si No habrá suficiente Al para reaccionar con el Cl 2 disponible 2 Al + 3 Cl > Al 2 Cl 6 RL = Al

32 31 Si No habrá suficiente Cl 2 para reaccionar con el Al disponible 2 Al + 3 Cl > Al 2 Cl 6 RL = Cl 2 Identificando el RL

33 32 Tenemos 5.40 g de Al y 8.10 g de Cl 2 Paso 2: Calculemos n para cada reactivo

34 33 ¿Cuál es su relación molar? Este valor sería 3/2, o 1.5/1, si los reactivos estuvieran en relación estequiométrica. RL =Cl 2 2 Al + 3 Cl > Al 2 Cl 6

35 34 RL = Cl 2 Todos los cálculos se basarán en el Cl 2 RL = Cl 2 Todos los cálculos se basarán en el Cl 2 n Cl 2 n Al 2 Cl 6 m Cl 2 m Al 2 Cl 6 2 Al + 3 Cl > Al 2 Cl 6 Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl 2. ¿Qué masa de Al 2 Cl 6 podría formarse?

36 35 Calculamos la masa de Al 2 Cl 6 que esperamos obtener: Calculamos la masa de Al 2 Cl 6 que esperamos obtener: Paso 1: Calculamos la cantidad de Al 2 Cl 6 esperada de acuerdo al RL Paso 2: Calculamos la masa de Al 2 Cl 6 esperada de acuerdo al RL

37 36 Cl 2 es el reactivo limitante.Cl 2 es el reactivo limitante. Por lo tanto, tendremos Al remanente ¿Cuánto?Por lo tanto, tendremos Al remanente ¿Cuánto? En primer lugar ¿Cuánto Al reacciona?En primer lugar ¿Cuánto Al reacciona? Entonces sabremos cuánto Al hay en exceso.Entonces sabremos cuánto Al hay en exceso. ¿Cuánto de cada reactivo quedará cuando la reacción se complete?

38 37 2 Al + 3 Cl 2 productos mol mol = RL Calculando el exceso de Al Exceso de Al = Al disponible - Al necesario = mol mol = mol de Al en exceso

39 38 Determinación de la fórmula de un hidrocarburo

40 39 Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto Quemando g de un hidrocarburo, C x H y, se producen g de CO 2 y g de H 2 O. C x H y + oxígeno --- > g CO g H 2 O ¿Cuál es la fórmula empírica del hidrocarburo C x H y ?

41 40 Admitamos que todo el C en el CO 2 y todo el H en el H 2 O provienen del C x H y. Muestra de C x H y g g CO 2 +O g H 2 O 1 molécula de H 2 O por cada 2 átomos de H en C x H y 1 molécula de CO 2 por cada átomo de C en C x H y Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto C x H y + oxígeno --- > g CO g H 2 O

42 41 1. Calculamos la cantidad de C en el CO x mol CO 2 -- > 8.61 x mol C 2. Calculamos la cantidad de H en el H 2 O x mol H 2 O -- >1.149 x mol H Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto C x H y + oxígeno --- > g CO g H 2 O

43 42 Ahora encontramos la relación nH/nC para encontrar el valor de x e y en el hidrocarburo C x H y : x mol H/ 8.61 x mol C = 1.33 mol H / 1.00 mol C = 4 mol H / 3 mol C Fórmula empírica = C 3 H 4 Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto

44 43 TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN


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