PPTCES032CB33-A16V1 Clase Estequiometría III: reactivo limitante y rendimiento de una reacción

Resumen de la clase anterior Relaciones estequiométricas Permiten predecir cantidades 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 70 a la 72.

Pregunta oficial PSU

1. Reactivo limitante 2. Rendimiento de una reacción

1. Reactivo limitante Si en un salón de baile hay 12 hombres y 9 mujeres, únicamente se podrán completar 9 parejas mujer/hombre. 3 hombres se quedarán sin 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? Reactivo limitante Reactivo que se consume primero en una reacción. Cuando este se consume, no se puede formar más producto. Reactivos en exceso Reactivos que se encuentran presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo limitante.

En una reacción, 135 g de aluminio (Al) reaccionan con 640 g de óxido férrico (Fe 2 O 3 ) 2 Al + Fe 2 O 3 → Al 2 O Fe Calcule los gramos de Al 2 O 3 formado e identifique el reactivo limitante. Transformamos los gramos de ambos compuestos a mol: 1. Reactivo limitante Ejemplo

Teniendo la siguiente relación estequiométrica, Todos los mol de Al (5 mol) reaccionan con 2,5 mol de Fe 2 O 3, por lo que el reactivo limitante es el aluminio (Al). 2 Al + Fe 2 O 3 → Al 2 O Fe 5 mol + 2,5 mol → x mol + y mol Reactivo limitante Reactivo en exceso Sobran 1,5 mol 1. Reactivo limitante Ejemplo

El oxígeno (O 2 ) y el nitrógeno (N 2 ) reaccionan según la siguiente ecuación no balanceada: O 2 + N 2  N 2 O 5 Si se dispone de volúmenes iguales de ambos gases, es correcto afirmar que I)el O 2 es el reactivo en exceso. II)el N 2 es el reactivo limitante. III)el O 2 determina la cantidad de producto formado. A)Solo ID) Solo I y II B)Solo IIE) I, II y III C)Solo III Ejercitación Ejercicio 8 “guía del alumno” C ASE

Relaciones Tabla de ayuda Cuando tengas que realizar cálculos estequiométricos en una ecuación química, te puede ser útil realizar una tabla como esta: 4 NH O 2 → 4 NO + 6 H 2 O * n (mol)4546 MM (g/mol) m (g) Masa total (g)228 Al enfrentarnos a una ecuación química, siempre debemos corroborar que esté balanceada

Un ingeniero quiere determinar la proporción más adecuada de dos reactivos que se usan en un proceso industrial, con el objetivo de minimizar las pérdidas. Para ello, pone 100 g de la sustancia 1 en 10 matraces y determina la masa de cada matraz con reactivo. A continuación, vierte distintas masas de la sustancia 2 en cada matraz, lo que produce una reacción con liberación de un gas. Una vez que se completa la reacción en cada matraz, vuelve a masarlos y determina por diferencia cuánto gas se desprendió. De acuerdo al experimento descrito, ¿cuál sería una conclusión apropiada? A) Los reactivos deben combinarse en una proporción 1:4 en masa. B) La masa de los productos debe ser igual a la masa de los reactantes. C) Para obtener mayor masa de producto se debe utilizar mayor masa de reactantes. D) Al aumentar la masa de la sustancia 2, aumentará el gas producido, hasta cierto límite. E) Las pérdidas de reactivos pueden minimizarse mediante una manipulación cuidadosa de los mismos. Pregunta HPC Ejercicio 7 “guía del alumno” A ASE Habilidad de Pensamiento Científico: Identificación de teorías y marcos conceptuales, problemas, hipótesis, procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones, en investigaciones científicas clásicas o contemporáneas

Ejercitación Ejercicio 19 “guía del alumno” C ASE La siguiente figura representa una reacción no balanceada de formación del amoníaco (NH 3 ): Con relación a la figura, es correcto afirmar que A) se cumple la ley de conservación de la masa. B) H 2 es el reactivo en exceso. C) H 2 es el reactivo limitante. D) N 2 se consume completamente. E) H 2 no se consume completamente.

2. Rendimiento de una reacción Rendimiento teórico Cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante se consumiera en la reacción. Rendimiento de la reacción Siempre se cumplirá la siguiente desigualdad: Rendimiento de la reacción ≤ rendimiento teórico Cantidad de producto realmente formado.

2 H 2 S + SO 2 → 3 S + 2 H 2 O La reacción de H 2 S con SO 2 ocurre según la siguiente ecuación: 1)Se usa la estequiometría para determinar la máxima cantidad de S que puede obtenerse a partir de 6,8 g de H 2 S. 2 mol de H 2 S → 3 mol de S 0,2 mol de H 2 S → X mol de S X= 0,3 mol de S m = 0,3 mol x 32 g/mol = 9,6 g de S 2. Rendimiento de una reacción Ejemplo Si a partir de 6,8 g H 2 S y suficiente SO 2 se producen 8,2 g de S, ¿cual es el rendimiento? A partir de 2 mol de H 2 S se producen 3 mol de S

2) Se divide la cantidad real de S obtenida por la cantidad que teóricamente debió obtenerse y se multiplica por 100. Es posible que no todos los reactantes reaccionen. Es posible que haya reacciones laterales que no lleven al producto deseado. La recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible. 2. Rendimiento de una reacción Ejemplo ¿Por qué razón las reacciones químicas no tienen un 100% de rendimiento?

Ejercitación Ejercicio 10 “guía del alumno” A Aplicación El ácido bromhídrico (HBr) y el ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) reaccionan según la ecuación H 2 SO HBr → SO 2 + Br H 2 O Considerando que la reacción tiene un rendimiento del 90%, ¿cuántos mol de Br 2 se obtendrán a partir de 6 mol de HBr? A) 2,7 mol B) 3,0 mol C) 5,4 mol D) 6,0 mol E) 10,8 mol

Pregunta oficial PSU B Aplicación

Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 1 B Disoluciones químicas Reconocimiento 2 A Disoluciones químicas ASE 3 E Disoluciones químicas Aplicación 4 D Disoluciones químicas Aplicación 5 D Disoluciones químicas Aplicación 6 D Disoluciones químicas Aplicación 7 A Disoluciones químicas ASE 8 C Disoluciones químicas ASE 9 D Disoluciones químicas Comprensión 10 A Disoluciones químicas Aplicación 11 E Disoluciones químicas Aplicación 12 E Disoluciones químicas Aplicación

Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 13 A Disoluciones químicas Comprensión 14 B Disoluciones químicas ASE 15 C Disoluciones químicas Aplicación 16 B Disoluciones químicas Comprensión 17 B Disoluciones químicas ASE 18 B Disoluciones químicas Aplicación 19 C Disoluciones químicas ASE 20 D Disoluciones químicas ASE 21 A Disoluciones químicas ASE 22 C Disoluciones químicas ASE 23 B Disoluciones químicas ASE 24 C Disoluciones químicas Aplicación 25 C Disoluciones químicas Aplicación

Síntesis de la clase Reactivo limitante Reactivo que se consume primero en una reacción Rendimiento de una reacción TeóricoReal Cantidad máxima de producto que se puede obtener, si reacciona todo el reactivo limitante. Cantidad de producto obtenido realmente en una reacción.

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