ficha de reactivo limitante

DOCUMENTO DE ACTIVIDADES EN CLASE DEL
SEGUNDO DE BACHILLERATO
NOMBRE:
PROFESOR:
Lcdo. JULIO TORO FIGUEROA
TEMA:
LÍMITES DE LA REACCIÓN Y RENDIMIENTO TEÓRICO.
AÑO LECTIVO: 2014 – 2015
FECHA:
Reactivo límite y límites de la reacción.
http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/ocw/mod/resource/view.php?inpopup=true&
id=249
Cuando en la realidad se llevan a cabo reacciones químicas, es normal que los
reactivos no se encuentran en cantidades estequiométricas, es decir, en las
proporciones exactas que indican los coeficientes estequiométricos de la ecuación
química balanceada. Usualmente, uno o varios de los reactivos están en mayor
cantidad de la que se requiere, por lo que, al finalizar la reacción, quedará un
remanente de esos reactivos.
El reactivo límite o limitante es aquel reactivo que en una reacción química se
consume en primera medida, determinando la cantidad de producto o de
productos obtenidos. La reacción depende del reactivo limitante, ya que según la
ley de las proporciones definidas, los demás reactivos no reaccionarán cuando
uno se haya consumido.
Ejemplo.
Considerar la siguiente reacción:
MnO2 (s) + HCl (ac) → MnCl2 (ac) + Cl2 (g) + H2O (l)
Al inicio se ponen a reaccionar 4.5 g de MnO 2 con 4.0 g de HCl. ¿Cuántos gramos
de Cl2 se obtienen? Calcular la cantidad de reactivo en exceso que queda sin
reaccionar.
En adelante se usará el método de relaciones estequiométricas, expresadas en
mol, para todos los cálculos estequiométricos.
Paso 1: escribir y equilibrar la ecuación.
MnO2 (s) + 4 HCl (ac) → MnCl2 (ac) + Cl2 (g) + 2 H2O (l)
1 mol
4 moles
1 mol
1 mol
2 moles.
Paso 2: Convertir a moles los gramos propuestos de los reactantes
Paso 3: encontrar el reactivo limitante.
Para determinar cuál es el reactivo límite, se dividen las moles de cada reactivo
entre el respectivo coeficiente estequiométrico. El menor valor obtenido para este
cociente corresponde al reactivo límite:
Paso 4: Cálculo de las masas.
Mn= 54,94 g
O2 = 31,98 g
86,92 g
H = 1.01 g
Cl= 35,45 g
36,46 g
X 4
145,84 g
Cl2= 35,45 x 2 =70,90 g
Paso 4: Calcular los gramos de Cl2 que se obtienen.
Todos los cálculos estequiométricos deben hacerse tomando como referencia al
reactivo límite:
4,0 𝑔 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 𝑥
70,09 𝑔 𝐶𝑙2
= 1,92 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑙2
145,84 𝑔 𝐻𝐶𝑙
Paso 5: Encontrar la cantidad del reactivo en exceso.
4,0 𝑔 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 𝑥
86,92 𝑔 𝑀𝑛𝑂2
= 2,38 𝑔 𝑀𝑛𝑂2 (𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑥𝑎𝑐𝑡𝑎 𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑟)
145,84 𝑔 𝐻𝐶𝑙
Restar: 4,5 g de MnO2 - 2,38 g de MnO2 = 2.12 g MnO2 (es el exceso)
Rendimiento
Se cree equivocadamente que las reacciones progresan hasta que se consumen
totalmente los reactivos, o al menos el reactivo limitante.
La cantidad real obtenida del producto, dividida por la cantidad teórica máxima que
puede obtenerse (100%) se llama rendimiento.
Rendimiento teórico
http://www.eis.uva.es/~qgintro/esteq/tutorial-04.html
La cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante se
consumiera en la reacción, se conoce con el nombre de rendimiento teórico.
A la cantidad de producto realmente formado se le llama simplemente rendimiento
o rendimiento de la reacción. Es claro que siempre se cumplirá la siguiente
desigualdad
Rendimiento de la reacción ≦ rendimiento teórico
Razones de este hecho:



es posible que no todos los productos reaccionen
es posible que haya reacciones laterales que no lleven al producto
deseado
la recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible
Una cantidad que relaciona el rendimiento de la reacción con el rendimiento
teórico se le llama rendimiento porcentual o % de rendimiento y se define así:
Ejemplo:
La reacción de 6,8 g de H2S con exceso de SO2, según la siguiente reacción,
produce
8,2
g
de
S.
¿Cuál
es
el
rendimiento?
(Pesos Atómicos: H = 1,008, S = 32,06, O = 16,00).
Paso 1: escribir y equilibrar la ecuación:
En esta reacción, 2 moles de H2S reaccionan para dar 3 moles de S.
Paso 2: obtener las masas.
H2= 2,02 g
S = 32,01 g
34,03 g
x
2
68,06 g
S= 32,01 g x 3 = 96,03 g
Paso 3: encontrar los g de S que deben obtenerse.
Se usa la estequiometría para determinar la máxima cantidad de S que puede
obtenerse a partir de 6,8 g de H2S.
6,8 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑆 𝑥
96,03 𝑔 𝑆
= 9,59 𝑔 𝑆
68,06 𝑔 𝐻2𝑆
No se obtuvo la máxima cantidad si no menos de los calculado.
Paso 4: determinar el rendimiento teórico.
Aplicar la fórmula establecida. Entonces:
%𝑆 =
8,2 𝑔 𝑆
𝑥 100 = 85,5 % 𝑑𝑒 𝑆 (𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜)
9,59 𝑔 𝐻2𝑆
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