REPASO DE CONCEPTOS (2ª PARTE) · 2020. 9. 10. · UNIDAD DIDÁCTICA 0: REPASO DE CONCEPTOS (2ª...
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UNIDAD DIDÁCTICA 0: REPASO DE CONCEPTOS (2ª PARTE) APARTADO 13 - REACTIVO LIMITANTE QUÍMICA. 2º BACHILLERATO. PROFESOR: CARLOS M. ARTEAGA 1 QUÍMICA. 2º DE BACHILLERATO. ESTUDIOS A DISTANCIA. PROFESOR: CARLOS MARTÍN ARTEAGA UNIDAD DIDÁCTICA 0 REPASO DE CONCEPTOS (2ª PARTE) 13.- REACTIVO LIMITANTE ESTUDIA / APRENDE Cuándo decimos que un reactivo es limitante. Aprende a determinar cuál es el reactivo limitante en una reacción química. Este apartado no es más que una aplicación de lo que hemos visto hasta ahora. Si un cocinero quiere preparar un determinado plato, debe asegurarse de que dispone de cantidades suficientes de todos los ingredientes. Análogamente, un químico no puede obtener una cierta cantidad de un producto si parte de una cantidad insuficiente de alguno de los reactivos. Vayamos a la reacción entre el monóxido de carbono y el oxígeno: 2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g) La ecuación ajustada nos dice que se forman 2 moles de CO2 cuando 2 moles de CO reaccionan con 1 mol de O2. ¿Qué ocurre si mezclamos 2 moles de CO con 2 moles de O2? ¿Se forman más de 2 moles de CO2? La ecuación química nos dice: 2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g) O sea que si la “Receta” es “microscópica” tenemos que: 2 moléculas CO + 1 molécula O2 2 moléculas CO2 Y si la “Receta” es “macroscópica”: 2 moles CO + 1 mol O2 2 moles CO2 Es decir hay un mol de oxígeno que no reacciona (reactivo sobrante). En este caso decimos que el CO es el reactivo limitante, pues en el momento que se acaba no puede continuar la reacción. AL COMENZAR LA REACCIÓN: AL TERMINAR LA REACCIÓN: En una reacción química sólo se gasta completamente el reactivo limitante. Los reactivos en exceso no se agotan totalmente. Antes de que ocurra la reacción hay 2 moles de CO y 2 moles de O2. La reacción tiene lugar de acuerdo con la ecuación ajustada: los 2 moles de CO reaccionan con 1 mol de O2, produciendo 2 moles de CO2. En este punto, todo el CO se ha gastado y la reacción se para. 2 moles de CO 2 moles de O 2 2 moles de CO 2 1 mol de O 2
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UNIDAD DIDÁCTICA 0: REPASO DE CONCEPTOS (2ª PARTE)
APARTADO 13 - REACTIVO LIMITANTE
QUÍMICA. 2º BACHILLERATO. PROFESOR: CARLOS M. ARTEAGA
1
QUÍMICA. 2º DE BACHILLERATO. ESTUDIOS A DISTANCIA. PROFESOR: CARLOS MARTÍN ARTEAGA
UNIDAD DIDÁCTICA 0
REPASO DE CONCEPTOS (2ª PARTE)
13.- REACTIVO LIMITANTE
ESTUDIA / APRENDE
Cuándo decimos que un reactivo es limitante.
Aprende a determinar cuál es el reactivo limitante en una reacción química.
Este apartado no es más que una aplicación de lo que hemos visto hasta ahora.
Si un cocinero quiere preparar un determinado plato, debe asegurarse de que dispone de cantidades suficientes de todos los ingredientes. Análogamente, un químico no puede obtener una cierta cantidad de un producto si parte de una cantidad insuficiente de alguno de los reactivos.
Vayamos a la reacción entre el monóxido de carbono y el oxígeno:
2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g)
La ecuación ajustada nos dice que se forman 2 moles de CO2 cuando 2 moles de CO reaccionan con 1 mol de O2.
¿Qué ocurre si mezclamos 2 moles de CO con 2 moles de O2? ¿Se forman más de 2 moles de CO2?
La ecuación química nos dice:
2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g)
O sea que si la “Receta” es “microscópica” tenemos que:
2 moléculas CO + 1 molécula O2 2 moléculas CO2
Y si la “Receta” es “macroscópica”:
2 moles CO + 1 mol O2 2 moles CO2
Es decir hay un mol de oxígeno que no reacciona (reactivo sobrante). En este caso decimos que el CO es el
reactivo limitante, pues en el momento que se acaba no puede continuar la reacción.
AL COMENZAR LA REACCIÓN:
AL TERMINAR LA REACCIÓN:
En una reacción química sólo se gasta completamente el reactivo limitante. Los reactivos en exceso no se agotan totalmente.
Antes de que ocurra la reacción hay 2 moles de CO y 2 moles de O2. La reacción tiene lugar de acuerdo con la ecuación ajustada: los 2 moles de CO reaccionan con 1 mol de O2, produciendo 2 moles de CO2. En este punto, todo el CO se ha gastado y la reacción se para.
2 moles de CO 2 moles de O2
2 moles de CO2 1 mol de O
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En el matraz, además de los 2 moles de CO2, quedará 1 mol de O2, que no ha podido reaccionar por falta de CO.
En este experimento particular, sólo se gasta completamente el CO, que se denomina REACTIVO LIMITANTE.
El O2 es un REACTIVO EN EXCESO, ya que parte de él queda sin reaccionar.
El REACTIVO LIMITANTE limita o determina la cantidad de producto que puede formarse en una reacción.
EJERCICIOS RESUELTOS:
1. Se hacen reaccionar 250g de carbonato de calcio (CaCO3) con un exceso de ácido clorhídrico (HCI). La reacción es:
CaCO3 (s) + 2 HCI (aq) CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
indica el volumen de CO2, en litros, medido en condiciones normales que se obtiene.
En este caso, queda claro que el CaCO3 es el reactivo limitante, puesto que el HCl está en exceso, es decir, se
añade como mínimo hasta que todo el CaCO3 se gaste y se detenga la reacción.
Según la ecuación ajustada, 1 mol de CaCO3 produce 1 mol de CO2.
250 g CaCO3 = 2,5 moles de CaCO3
2,5 moles de CaCO3 producen 2,5 moles de CO2.
En condiciones normales, 1 mol de CO2 ocupa 22,4 litros, luego 2,5 moles ocupan: 2,5·22,4L = 56 litros.
2. Cuando se calienta dióxido de silicio mezclado con carbono, se forma carburo de silicio (SiC) y monóxido
de carbono. La ecuación de la reacción es: SiO2 (s) + 3 C (s) SiC (s) + 2 CO (g)
Si se mezclan 150 g de SiO2 con 105 g de carbono:
a) ¿Cuál es el reactivo limitante?
b) ¿Cuántos moles de SiC se formarán?
a) Las cantidades de SiO2 y C dadas, expresadas en moles, son
1 mol de SiO2 = 60g 22
150g (SiO )2,5moles (SiO )
60g mol
1 mol de C = 12g 105g (C)8,75moles (C)
12g mol
Según la ecuación ajustada de la reaccíón, 1 mol de SiO2 reacciona con 3 moles de C.
Luego los 2,5 moles de SiO2 precisarán:
2 21mol (SiO ) 2,5moles (SiO )n 7,5moles (C)
3moles (C) n moles (C)
Como hay 8,5 moles de carbono, éste se encuentra en exceso. El SIO2 es, pues, el reactivo limitante.
b) Sólo reacciona totalmente el reactivo limitante, es decir, el SiO2.
Los moles de SiC producidos serán
2 21mol (SiO ) 2,5moles (SiO )n 2,5moles (SiC)
1mol (SiC) n moles (SiC)
33
250g (CaCO )2,5moles (CaCO )
100g mol
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3. El ácido sulfúrico reacciona con el cloruro de sodio para dar sulfato de sodio y ácido clorhídrico. Se
añaden 50ml de ácido sulfúrico del 98% en peso y densidad 1,835 g/cc sobre una muestra de 87 g de cloruro de sodio. Suponiendo que la reacción es completa: a) ¿Qué reactivo se encuentra en exceso, y cuántos moles del mismo quedan sin reaccionar? b) ¿Qué masa de sulfato de sodio se obtiene en la reacción?
MASAS ATÓMICAS: S = 32; O = 16; H = 1; Na = 23; Cl = 35,5.
REACCIÓN: H2SO4 + NaCl Na2SO4 + HCl
REACCIÓN AJUSTADA: H2SO4 + 2NaCl Na2SO4 + 2HCl
DATOS 50ml de 87g 98% en peso
MOLES DE H2SO4
DATOS: Soluto: H2SO4
% en peso = 98%
d = 1,835g/cc
2 4
1 835 50 91 75
0 98 0 98 91 75 89 915
dis dis
H SO dis
m gd m d V , cc , gV cc
m , m , , g , g
P.m. H2SO4: 2 H = 2x1= 2
1 S = 32 P.m.= 98 ; 1mol H2SO4= 98g 4 O = 16x4 = 64
MOLES DE NaCl
P.m. HCl: 1Na = 23
1 Cl = 35,5 P.m.= 58,5 ; 1mol NaCl= 58,5g
871 487
58 5NaCln , moles
,
RELACIÓN MOLAR
2 moles de NaCl reaccionan con 1 mol de H2SO4; luego 1,487 moles de NaCl reaccionarán con 0,744moles de H2SO4. Como tenemos más moles de H2SO4, puesto que hay 0,918 moles, es el ácido sulfúrico el que está en exceso.
MOLES EN EXCESO DE H2SO4 niniciales – nreaccionantes = 0,918 – 0,744 = 0,174 moles en exceso de H2SO4
MASA DE Na2SO4 QUE SE OBTIENE
De acuerdo con la estequiometría de la reacción se obtienen los mismos moles de sulfato de sodio que los que reaccionan de ácido sulfúrico (relación 1:1):
Peso molecular del Na2SO4 = 140
2 42 4
2 4
1 de Na 140=104,16 g de Na
0 744 de Na
mol SO gx SO
, mol SO x
ms 89,915g
ns = = = 0,918 moles de H2SO4 P.m. (g) 98g
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CONTESTA Y REPASA
El nitrógeno reacciona con el hidrógeno formando amoniaco. En un recipiente vacío se mezcló nitrógeno e hidrógeno. Cuando la reacción entre estos dos gases finalizó, únicamente había en el matraz 2,40 gramos de amoniaco y cierta cantidad residual de nitrógeno. ¿Cuál fue en este experimento el reactivo limitante?
Utilizando la reacción del ejercicio anterior: ¿Qué cantidad de nitrógeno se necesita para, al reaccionar con suficiente hidrógeno, producir 350g de amoniaco? ¿Qué cantidad de hidrógeno habrá reaccionado?
En la reacción de neutralización del ácido sulfúrico con hidróxido de sodio se produce sulfato de sodio y agua ¿Qué cantidad de sulfato de sodio se produce al reaccionar 75g de hidróxido de sodio con 200g de ácido sulfúrico?
Se hacen reaccionar 25 g de nitrato de plata con 10 g de ácido clorhídrico para formar cloruro de plata y ácido nítrico. ¿Reacciona todo el nitrato con el ácido? ¿Existe algún reactivo limitante?
El aluminio reacciona con el ácido clorhídrico produciendo cloruro de aluminio y gas hidrógeno. Se ponen en un matraz 30g de aluminio y se le añaden 100 ml de ácido clorhídrico comercial de densidad 1,170 g/ml y del 35% en peso de pureza. ¿Cuál es el reactivo limitante?
DATOS: Masas atómicas: H = 1; Cl = 35,5; Al = 27. R = 0,082 atm L/mol K
