Unidad 04 - Las Reacciones Químicas

7/17/2019 Unidad 04 - Las Reacciones Qumicas

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UniversidaddelosAndes

FundamentosdeQumica

Unidad4:LasReaccionesQumicas

Prof.SichemGuerreroSemestreII 2015


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10.1 Balance de Ecuaciones y Clculos Estequiomtricos.

10.2 Reactivo Limitante.

10.3 Rendimiento.

2 ING2210 - Unidad 4: Las Reacciones Qumicas


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. a ance e cuac onesy cu os

Estequiomtricos.

ING2210 - Unidad 4: Las Reacciones Qumicas3


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Qu es estequiometria?

En varias ramas de la ingeniera se deben llevar a caboclculos de balance a reacciones qumicas para

predecir el costo del proceso.

Estos clculos se utilizan para evitar el uso de grandes

excesos de cantidades de qumicos costosos.

Estos clculos se denominan clculos

estequiomtricos .

4ING2210 - Unidad 4: Las Reacciones Qumicas


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Cmo interpretar las ecuaciones qumicas?

Veamos la reaccin de monxido de nitrgeno con

oxigeno para producir dixido de nitrgeno:2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)

Dos molculas de NO gaseoso reaccionan con una

molcula de O2 para producir 2 molculas de NO2gaseoso.



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Interpretacin de los coeficientes

A partir de una ecuacin qumica balanceada, sabemos

cuantos moles de productos se producen.

,reaccionan o son producidos.



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Conservacion de la masa

La ley de conservacin de masa establece que la masa.

2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)

mo + mo 2 mo

2 (30.01 g) + 1 (32.00 g)

2 (46.01 g) . g + . g . g

92.02 g = 92.02 g

La masa de un reactivo es igual a la masa de losproductos. La masa se conserva.



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Tipos de problemas estequiomtricos

Existen tres ti os bsicos de roblemas

estequiomtricos:

Problemas estequiomtricos masa-masa

ro emas es equ om r cos masa-vo umen

Problemas estequiomtricos volumen-volumen



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En un problema estequiomtrico masa-masa, se obtiene

dada (dato) de reactante o producto. Son tres asos:

Convertir la masa dada de sustancia dato en moles usando

su masa molar como factor de conversin. Convertir los moles de la sustancia dato a moles de la

sustancia incgnita usando los coeficientes estequiomtricosde la ecuacin balanceada.

Convertir los moles de la sustancia incgnita a gramosusando su masa molar como factor de conversin.



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Cual es la masa de mercurio producido de la

.

(MM=216.59 g/mol)?

2 H O s 2 H l + O

Convertir los gramos de HgO a moles de HgO usando

la masa molar de mercurio 216.59 /mol .

Convertir los moles de HgO a moles de Hg usando la

ecuacin balanceada.

Convertir los moles de Hg a gramos de Hg usando su

10

. .

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Problema, continuacin

2 HgO(s) 2 Hg(l) + O2(g)

g HgO mol HgO mol Hg g Hg

1.25gHgO2molHg1molHgO

200.59gHg

. mo g

=1.16gHg



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Problemas estequiomtricos masa-volumen

En un problema estequiomtrico masa-volumen se

dada (dato) de reactivo o producto.

Se si uen los tres si uientes asos:

Convertir la masa dada (dato) de una sustancia a moles

usando su masa molar como unidad de conversin.

Convertir los moles de la sustancia dato a moles de lasustancia incgnita usando los coeficientes estequiomtricosde la ecuacin balanceada.

Convertir los moles de la sustancia incgnita a litros usandoel volumen molar del gas como factor de conversin.



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Problemas estequiomtricos masa-volumen

Cuntos litros de hidrgeno son producidos a partir de

la reaccin de 0.165 g de aluminio metlico con cido

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

Convertir gramos de Al a moles de Al usando la masa

molar del aluminio (26.98 g/mol).

Convertir los moles de Al a moles de H2 usando la

ecuacin balanceada.

Convertir los moles de H2 a litros usando el volumen

molar en STP.



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

g Al mol Al mol H2 L H2

0.165

g

Al

3molH21molAl

22.4LH2

. 2

=0.205LH2



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Problemas estequiomtricos volumen-masa

Cuntos gramos de clorato de sodio se necesitan para

roducir 9.21 L de oxi eno aseoso en STP?

2 NaClO3(s) 2 NaCl(s) + 3 O2(g)

2 2,

NaClO3, y a gramos de NaClO3 (106.44 g/mol).

106.44gNaClO39.21LO2

1molO2 2molNaClO3

3

15

. 3

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Estequiometria Volumen-Volumen

Gay-Lussac descubri que los volmenes

de los gases, bajo similares condiciones, se

combinan en pequeas razones numricasenteras. Esta es la ley de combinacin de

.

Considere la reaccin:H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g)

10 mL de H reacciona con 10 mL de Cl ara roducir

20 mL de HCl.


enteros)


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Ley de combinacin de volmenes

La razn de nmeros enteros (1:1:2) es la misma que la

razn de lo moles en una ecuacin umica balanceada:

H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g)



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Problemas estequiomtricos Volumen-Volumen

En un problema estequiomtrico volumen-volumen, se

dado (dato) de un gas reactante o producto.

Convertir el volumen dado (dato) al volumen buscado

(incgnita) usando la razn molar (razn volumtrica) a partirde una ecuacin qumica balanceada.



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Problemas estequiomtricos Volumen-Volumen

Cuntos litros de oxigeno reaccionan con 37.5 L de

dixido de azufre en la produccin de trixido de azufre

gaseoso?

2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

reacciona con 2 moles de dixido de azufre.

.



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2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

L SO2 L O2

=18.8LO237.5LSO2 2

2LSO2

CuntosLdeSO3seproducen?

=37.5LSO337.5LSO2 2LSO3

2LSO



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10.2 ReactivoLimitante.



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Introduccin

Estequiometra:Estudiocuantitativodereactantes(reactivos)yproductosenunareaccinqumica.

Cuntomateriaprima(reactantes)necesitoparaobteneruna

Qucantidaddeproductoseobtendrconunaciertacantidaddemateriaprima?

MtododelMol:Loscoeficientesestequiomtricosseinterpretancomonmerodemoles.



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Estequiometra

22 22 COOCO +

2molculasdeCO 1molculadeO2 2molculasdeCO2

2moldeCO 1moldeO2 2moldeCO2

PA(C)=12[g/mol]

PA(O)=16[g/mol]

PA(O)=16[g/mol]

PM O = 32 mol

PA(C)=12[g/mol]

PA(O)=16[g/mol]

PM(CO)=28[g/mol]

56gdeCO 32gdeO2

PM(CO2)=44[g/mol]

88gdeCO2



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ReactivoLimitante(oLmite)

,

presentes

en

las

cantidades

estequiomtricas

exactas

(o

sea,

no

secumpleunbalancedelaecuacinqumica).

Cuan oestopasa,uno e osreactivosseconsumeprimeroquetodos:ReactivoLimitante.

Elrestodelosreactivos,unavezqueseagotaelreactivolimitante,nosiguenreaccionando.Porlotanto,sepueden

.

Lareaccinqumicasedetienecuandounodelosreactivosseagota.



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Ejemplo1

62 no a ancea a

)()(3)( 62 gSFgFlS + (balanceada)

1moldeS 3moldeF2 1moldeSF6

LaraznestequiomtricaentreSyF2esiguala1:3

Sisesuponequesetienen4moldeSy20moldeF2:

LaraznestequiomtricaentreF2ySesiguala3:1

1)

Cuntos

mol

de

F2se

necesitan

para

reaccionar

con

4

moles

de

S?

2Fmol3


2Smol1

2


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Ejemplo1

)()(3)( 62 gSFgFlS +

1moldeS 3moldeF2 1moldeSF6

2)CuntosmoldeSsenecesitanparareaccionarcon20moldeF2?

Smol7,6Smol1

Fmol02 2 = Faltan6.7 4 =2,7moldeS 2

ReactivolimitanteesSyReactivoenexcesoesF2



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)(2)()(2 222 gOHgOgH +

1)CuntosmoldeO2senecesitanparareaccionarcon10moldeH2?

Supongamossetiene10molesdeH2y7molesdeO2:

2

2

22 Omol5

Hmol2

Omol1Hmol01 =

Senecesitan5moldeO2Sobran7 5 =2moldeO2

2 2

2)CuntosmoldeH2senecesitanparareaccionarcon7moldeO2?

2

Faltan14 7 =7moldeH2

ReactivolimitanteesH2yReactivoenexcesoesO2

2

2

22 Hmol14Omol1

moOmol7 =



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10.3 Rendimiento.



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10.3 Rendimiento de la reaccin.

Enalgunasreaccionesnoprocedenenun100%deizquierdaa

No

siempre

se

recupera

el

100%

del

producto

(disoluciones

acuosas,reaccionesenserie).

RendimientoTericoRendimientoTerico (Rteo):Cantidaddeproductoquese

obtendrasireaccionatodoelreactivolimitante.Esdecir,eselRendimientoMximoquesepuedeobtener.

RendimientoRealRendimientoReal (Rreal):Cantidaddeproductoqueseobtiene.

100oRendimient% = realR

RendimientoPorcentual:


teo


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10.3 Rendimiento de la reaccin.ElsiguientecidoH2C6H8O4esusadoenlafabricacindenylon

)(2)(2)(5)(2 248622126 gOHlOHCHgOlHC ++

a)Asumiendoquesetieneinicialmente25gdeciclohexano,yelciclohexano

,

Pasemosdegramosamolesdeciclohexano:

PM(C6H12)=612+121=84[g/mol]MoldeC6H12=25[g]/84[g/mol]=0,3mol

Porlareaccin(ecuacin)qumica,laraznestequiomtricaentreelcido

ye c c o exanoes : .

Porlotanto,seforman:

cidomol1=


,ociclohexanmol1

,


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10.3 Rendimiento de la reaccin.Ahora,pasemosdegramosamolesdecido:

PM(cido)=21+612+81+416=146[g/mol]

)(2)(2)(5)(2 248622126 gOHlOHCHgOlHC ++

gramosdecido=0,3[mol] 146[g/mol]=43,8g(rend.terico)

43,8g

(rend.terico)25g

b)Sienrealidadseobtiene33,5gdecido,culeselrendimientoporcentual?

5,33R,

8,43 ===

teoR


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