Ejercicios Resueltos de Estequiometría y Cálculo de Reactivo Limitante
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Ejercicio 1:
Sea la siguiente reacción: CH3OH + CH3Br +LiC4H9 →
CH3O
CH3+ LiBr+C4H10
Si están presentes 100 gramos de cada uno de los reactivos, calcular cuál es el limitante y la cantidad sobrante del resto.
Los pesos moleculares del CH3OH, CH3Br y Li
C4H9son 32,04, 94,94 y 64,06 gramos/mol respectivamente
Solución
En este caso, al haber 3 reactivos no podemos aplicar el método propuesto anteriormente sino que tenemos que calcular con cuál reactivo se produce menos cantidad de uno cualquiera de los productos.
Para ello empezamos calculando la cantidad de moles de cada uno de los reactivos:
- moles CH3
OH = 100 gramos / 32,04 gramos · mol-1 - moles CH3Br = 100 gramos / 94,94 gramos · mol-1 = 1,05 moles
- moles Li
C4H9 = 100 gramos / 64,06 gramos · mol-1 = 1,56 moles
Como las cantidades estequiométricas de los reactivos necesarias para producir los productos son 1 en todos los casos, entonces el reactivo en menor cantidad es el reactivo limitante. Por lo tanto elCH3Br es el reactivo limitante.
Ahora calculamos las cantidades sobrantes en moles:
- exceso de CH3
OH = 3,12 -1,05 = 2,07 moles - exceso de Li
C4H9 = 3,12 -1,56 = 1,56 moles
En peso las cantidades sobrantes son por lo tanto:
- exceso de CH3
OH = 2,07 moles · 32,04 gramos · mol-1 = 66,32 gramos - exceso de Li
C4H9 = 1,56 moles · 64,06 gramos · mol-1 = 99,93 gramos
Ejercicio 2:
Sea la siguiente reacción: 2 Al + Fe2O3 →Al2O
3 + 2 Fe
Si están presentes 100 gramos de cada uno de los reactivos, calcular cuál es el limitante, la cantidad sobrante del resto de reactivos y la cantidad de Al2O
3 generada.
Los pesos moleculares del Al, Fe
2O3 y Al2O
3 son 26,98, 159,69 y 101,96 gramos/mol respectivamente
Solución
Empezamos calculando la cantidad de moles de cada uno de los reactivos:
- moles Al= 100 gramos / 26,98 gramos · mol-1
- moles Fe
2O3 = 100 gramos / 159,69 gramos · mol-1 = 0,62 moles
Calculamos ahora cual es el reactivo limitante:
- b·
Moles de X = 1 · 3,71 = 3,71 - a ·
Moles de Y = 2 ·
0,62 = 1,24
Como b · moles X > a · moles Y → Yes el reactivo limitante,es decir el Fe
2O3
Calculamos ahora la cantidad de Al que reaccionará:
- moles de Al que reaccionan = moles de Fe
2O3 ·
(1/2) = 1,24· (2/1) =
Por lo tanto la cantidad sobrante de Al será:
- moles de Al que sobran = 3,71 -
2,48 = 1,23 moles - peso de Al que sobra = 1,23 moles ·26,98 gramos · mol-1
Calculamos ahora la cantidad de Al2O
3 generada:
- moles de Al2O
3 producidos = moles de Fe
· (1/1) = 1,24 · 1 = 1,24 moles - peso de Al2O3 producido = 1,24 moles · 101,96 gramos · mol-1
- Ejemplo 2:
Sea la reacción de síntesis de la urea: 2 NH3 + CO
2 → (NH2H2O
Si tenemos 500 gramos de N
CO
2 calculcular cuál es el reactivo limitante y la cantidad de urea producida.
Los pesos moleculares del NH3 , CO2 y (NH2
)
2CO son 17,03, 44,01 y 60,06 gramos/mol
Solución:
moles NH3Calculamos en primer lugar cuántos moles hay de cada reactivo:
-1 = 29,36 molesmoles CO
2 = 1000 gramos / 44,01 gramos · mol-1 = 22,72 moles
b·Calculamos ahora cual es el reactivo limitante:
Moles de X = 1 ·
29,36 = 29,36a
Como b · moles X < a · moles Y →
X es el reactivo limitante,es decir el NH3
moles de urea producidos = moles de NH3Por último calculamos la cantidad de urea producida teniendo en cuenta el reactivo limitante:
Peso urea = moles · peso molecular = 14,68 · 60,06 = 881,68 gramos