Cálculo del rendimiento porcentual de una reacción química.

U N A M
Facultad de Ingeniería
CÁLCULO DEL
RENDIMIENTO
PORCENTUAL DE UNA
REACCIÓN QUIMICA
M. C. Q. Alfredo Velásquez Márquez
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Objetivos de la práctica
El alumno:
1. Conocerá las relaciones estequiométricas que existen entre reactivos y
productos en una reacción química.
2. Comprenderá el concepto de reactivo limitante y reactivo en exceso en
una reacción química.
3. Calculará las cantidades de reactivos que reaccionan para producir una
determinada cantidad de producto.
4. Determinará el rendimiento porcentual de una reacción química.
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Relaciones estequiométricas
Son las relaciones que se establecen entre los reactivos y productos de una reacción
química, y pueden estar dadas en términos de átomos, moléculas, moles, gramos, etc.
1H2SH2S
+ +
NaOH
2NaOH
Na
1Na
2S
2S
+ +
H2O2H2O
1 [molécula] H2S
2 [moléculas] NaOH
1 [molécula] Na2S
2 [moléculas] H2O
1 [mol] H2S
2 [mol] NaOH
1 [mol] Na2S
2 [mol] H2O
34 [g] H2S
80 [g] NaOH
78 [g] Na2S
36 [g] H2O
Relación en moléculas
Relación molar
Relación en masa
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Reactivo limitante
Es aquel reactivo que se encuentra en menor cantidad estequiométrica
con respecto a los otros reactivos que intervienen en la reacción química.
El reactivo limitante, se emplea para determinar las cantidades de
reactivos y productos involucrados en una reacción que procede con un
100 % de rendimiento.
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Reactivo limitante
Para identificar al R. L. se debe tener la reacción química ya balanceada
y posteriormente desarrollar los puntos siguientes:
a) Tener las cantidades de los reactivos en las mismas unidades,
preferentemente en moles.
b)
Se
realizan
los
estequiométricas
cálculos
para
de cada reactivo
determinar
con
las
cantidades
base en
los
datos
proporcionados.
c) El reactivo limitante es aquel que se encuentra en menor cantidad
estequiométrica.
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Reactivo limitante
Ejemplo: Se hacen reaccionar 100 [g] de Al(OH)3 con 7x1023 [moléculas]
de H2SO4, identifique cuál es el reactivo limitante si la reacción que se
lleva a cabo es la siguiente:
Al(OH)3
+
H2SO4
Al2(SO4)3
+
H2O
Resolución: Antes de cualquier cálculo, se balancea la reacción,
quedando:
2 Al(OH)3
+
3 H2SO4
1 Al2(SO4)3
+
6 H2O
Como las cantidades de los reactivos están en diferentes unidades, se
convierten a moles con los factores de conversión adecuados.
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Reactivo limitante
2 Al(OH)3
+
3 H2SO4
1 Al2(SO4)3
+
6 H2O
7x1023 [moléculas] H2SO4
100 [g] Al(OH)3
100 [g] Al(OH)3
7x1023 [moléculas] H2SO4
1.0 [mol] Al(OH)3
77.9815 [g] Al(OH)3
= 1.2823 [mol] Al(OH)3
1.0 [mol] H2SO4
= 1.1624 [mol] H2SO4
6.022x1023 [moléculas] H2SO4
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Reactivo limitante
2 Al(OH)3
1.2823 [mol] Al(OH)3
1.1624 [mol] H2SO4
+
3 H2SO4
1 Al2(SO4)3
+
6 H2O
1.1624 [mol] H2SO4
2 [mol] Al(OH)3
3 [mol] H2SO4
= 0.7749 [mol] Al(OH)3
1.2823 [mol] Al(OH)3
Se necesitan
Se tienen
Reactivo en
exceso
1.2823 [mol] Al(OH)3
3 [mol] H2SO4
2 [mol] Al(OH)3
= 1.9234 [mol] H2SO4
1.1624 [mol] H2SO4
Se Necesitan
Se Tienen
Reactivo
limitante
El reactivo limitante es el H2SO4 porque se tiene menos de lo que se necesita.
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Desarrollo
En la práctica se llevan a cabo dos reacciones; en una de ellas se hacen
reaccionar 0.1 [g] de Zn con 0.5 [mL] de HCl 37.6 [%] m/m (r = 1.19
[g/cm 3]) .
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Desarrollo
La reacción que se lleva a cabo es la siguiente:
Zn
0.1 [g] Zn
+
HCl
ZnCl2
+
H2
0.5 [mL] Disol.
37.6 [%] m/m
r = 1.19 [g/mL]
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Desarrollo
En la otra reacción que se lleva a cabo en la práctica, se hacen
reaccionar 0.1 [g] de Zn con 0.5 [g] de CuSO4·5H2O. La reacción que se
lleva a cabo es la siguiente:
Zn
0.1 [g] Zn
+
CuSO4
ZnSO4
+
Cu
0.5 [g] CuSO4·5H2O
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