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05 estequio reacc 05 estequio reacc Presentation Transcript

  • CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale
  • REACCIONES QUÍMICAS Reactivos: Zn + I 2 Productos: Zn I 2
  • Ecuaciones Químicas
    • Representan la naturaleza de los reactivos y los productos y sus cantidades relativas en la reacción
    • 4 Al(s) + 3 O 2 (g) --- > 2 Al 2 O 3 (s)
    • Los números delante de cada fórmula son denominados
    • Coeficientes estequiométricos
    • Las letras (s), (g), y (l) representan los estados de agregación de cada sustancia
  • Ecuaciones Químicas
    • 4 Al(s) + 3 O 2 (g) --- > 2 Al 2 O 3 (s)
    • Esta ecuación nos dice que:
    • i) 4 átomos de Al reaccionan con 3 moléculas de O 2 para producir 2 moléculas* de Al 2 O 3
    • ii) 4 mol de Al reaccionan con 3 mol de O 2 para producir 2 mol de Al 2 O 3
    • *Observe que la sustancia no necesariamente es molecular
  • Ecuaciones Químicas
    • Dado que los mismos átomos están presentes al principio y al final de la reacción, la cantidad de materia total del sistema no debe cambiar
    • Es lo que establece la
    • Ley de la conservación de la masa
    • En cumplimiento de la ley de conservación de la masa , toda ecuación debe ser balanceada .
    • Debemos tener el mismo número de átomos de cada tipo a ambos lados de la flecha que indica la reacción
    Ecuaciones Químicas Lavoisier, 1788
  • Balanceando ecuaciones
    • ___ Al(s) + ___ Br 2 (l) --- > ___ Al 2 Br 6 (s)
  • Balanceando Ecuaciones
    • __C 3 H 8 (g) + __O 2 (g) --- >__CO 2 (g) + __H 2 O(g)
    __B 4 H 10 (g) + __O 2 (g) --- >__ B 2 O 3 (g) + __H 2 O(g)
  • Estequimetría
    • Es el estudio de los aspectos cuantitativos de las reacciones químicas
  • Estequiometría
    • Se basa en la ley de conservación de la masa
    2 Al(s) + 3 Br 2 (l) --- > Al 2 Br 6 (s)
  • PROBLEMA: Si 454 g de NH 4 NO 3 se descomponen, ¿qué cantidad de N 2 O y H 2 O se forman? ¿cuál es la masa de agua producida?
    • Paso 1
    • Plantee la ecuación balanceada
    • NH 4 NO 3 --- > N 2 O + 2 H 2 O
    Comenzaremos por el H 2 O:
  • 454 g de NH 4 NO 3 --- > N 2 O + 2 H 2 O
    • Paso 2
    • Convierta la masa de reactivo (454 g) a cantidad de reactivo (n)
    Paso 3 Encuentre la cantidad de producto obtenido a partir de 5.68 mol de NH 4 NO 3
  • 454 g of NH 4 NO 3 --> N 2 O + 2 H 2 O
    • La ecuación nos dice que:
    • 1 mol NH 4 NO 3 --- > 2 mol H 2 O
    • Esta relación puede expresarse mediante el
    • COCIENTE ESTEQUIOMÉTRICO
    • = 11.4 mol H 2 O producidos
    454 g of NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Paso 3 Encuetre la cantidad de producto obtenido a partir de 5.68 mol de NH 4 NO 3
  • 454 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Paso 4 Calcule la masa del producto Estos son los pasos que deben seguirse para resolver un cálculo estequiométrico Realice el mismo procedimiento para calcular cantidad y masa de N 2 O
  • Procedimiento general para la realización de cálculos estequiométricos Cociente estequiométrico Masa de reactivo Cantidad de reactivo Cantidad de producto Masa de producto
  • 454 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O
    • Paso 5
    • ¿Qué cantidad de N 2 O se forma?
    • Masa total de los reacivos = Masa total de los productos
    • 454 g NH 4 NO 3 = ___ g N 2 O + 204 g H 2 O
    • masa de N 2 O = 250 g
  • 454 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O
    • Paso 6
    • Supongamos que sólo se obtienen 131 g de N 2 O, ¿cuál es el rendimiento del proceso?
    • Éste sirve para comparar la producción teórica (250 g) con la real (131 g)
  • 454 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Calculamos el rendimiento porcentual
  • Problema: Partiendo de 5.00 g de H 2 O 2 , ¿qué masa de O 2 y de H 2 O se obtiene?
    • 2 H 2 O 2 (l) --- > 2 H 2 O(g) + O 2 (g)
    • (la reacción es catalizada por MnO 2 )
    • Paso 1 : n de H 2 O 2
    • Paso 2 : n de O 2
    • Paso 3 : m de O 2
  • REACTIVO LIMITANTE
    • Cuando en una reacción, la cantidad de un reactivo no es suficiente para que el o los otros reaccionen completamente, decimos que este reactivo es el limitante .
    • Este reactivo limita la cantidad de producto que puede obtenerse.
  • REACTIVO LIMITANTE Reactivos Productos Reactivo limitante = ___________ Reactivo en exceso = ___________ 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g)
  • REACTIVO LIMITANTE
    • 1: El globo se infla totalmente, queda un remanente de Zn.
    • * Hay más que suficiente Zn para reaccionar con 0.100 mol de HCl
    • 2: El globo se infla totalmente, no hay remanentes de Zn o HCl.
    • * Ambos reactivos están en relación estequiométrica
    • 3: El globo no se infla totalmente, no queda remanente de Zn.
    • * Cantidad de Zn insuficiente para reaccionar con 0.100 mol de HCl
    REACTIVO LIMITANTE Reacción entre Zn(s) con 0.100 mol HCl (ac) Zn + 2 HCl --- > ZnCl 2 + H 2 1 2 3
    • 1 2 3
    • m Zn (g) 7.00 3.27 1.31
    • n Zn (mol) 0.107 0.050 0.020
    • n HCl (mol) 0.100 0.100 0.100
    • n HCl/n Zn 0.93/1 2.00/1 5.00/1
    • R. limitante RL = HCl No RL = Zn
    REACTIVO LIMITANTE Reacción entre Zn(s) con 0.100 mol HCl (ac) Zn + 2 HCl --- > ZnCl 2 + H 2
  • 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6
      • Estudiemos la reacción:
  • Problema: Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl 2 . ¿Qué masa de Al 2 Cl 6 podría formarse? Cociente estequiométrico Masa de reactivo Cantidad de reactivo Cantidad de producto Masa de producto
      • Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica .
  • 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6
    • Los reactivos deberían estar en la relación:
      • Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica .
  • Identificando el RL
    • Si
    No habrá suficiente Al para reaccionar con el Cl 2 disponible 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6 RL = Al
    • Si
    Identificando el RL No habrá suficiente Cl 2 para reaccionar con el Al disponible 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6 RL = Cl 2
  • Paso 2: Calculemos n para cada reactivo Tenemos 5.40 g de Al y 8.10 g de Cl 2
  • ¿Cuál es su relación molar? RL =Cl 2 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6 Este valor sería 3/2, o 1.5/1, si los reactivos estuvieran en relación estequiométrica.
    • Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl 2 . ¿Qué masa de Al 2 Cl 6 podría formarse?
    RL = Cl 2 Todos los cálculos se basarán en el Cl 2 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6 n Cl 2 n Al 2 Cl 6 m Cl 2 m Al 2 Cl 6
  • Calculamos la masa de Al 2 Cl 6 que esperamos obtener: Paso 1: Calculamos la cantidad de Al 2 Cl 6 esperada de acuerdo al RL Paso 2: Calculamos la masa de Al 2 Cl 6 esperada de acuerdo al RL
    • Cl 2 es el reactivo limitante.
    • Por lo tanto, tendremos Al remanente ¿Cuánto?
    • En primer lugar ¿Cuánto Al reacciona?
    • Entonces sabremos cuánto Al hay en exceso.
    ¿Cuánto de cada reactivo quedará cuando la reacción se complete?
  • Calculando el exceso de Al 2 Al + 3 Cl 2 productos 0.200 mol 0.114 mol = RL Exceso de Al = Al disponible - Al necesario = 0.200 mol - 0.0760 mol = 0.124 mol de Al en exceso
  • Determinación de la fórmula de un hidrocarburo
  • Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto
    • Quemando 0.115 g de un hidrocarburo, C x H y , se producen 0.379 g de CO 2 y 0.1035 g de H 2 O .
    • C x H y + oxígeno --- > 0.379 g CO 2 + 0.1035 g H 2 O
    • ¿Cuál es la fórmula empírica del hidrocarburo C x H y ?
    • Admitamos que todo el C en el CO 2 y todo el H en el H 2 O provienen del C x H y .
    Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto 0.379 g CO 2 0.1035 g H 2 O 1 molécula de H 2 O por cada 2 átomos de H en C x H y 1 molécula de CO 2 por cada átomo de C en C x H y C x H y + oxígeno --- > 0.379 g CO 2 + 0.1035 g H 2 O Muestra de C x H y 0.115 g +O 2 +O 2
    • 1. Calculamos la cantidad de C en el CO 2
    • 8.61 x 10 -3 mol CO 2 -- > 8.61 x 10 -3 mol C
    • 2. Calculamos la cantidad de H en el H 2 O
    • 5.744 x 10 -3 mol H 2 O -- >1.149 x 10 -2 mol H
    Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto C x H y + oxígeno --- > 0.379 g CO 2 + 0.1035 g H 2 O
    • Ahora encontramos la relación nH/nC para encontrar el valor de “x” e “y” en el hidrocarburo C x H y :
    • 1.149 x 10 -2 mol H / 8.61 x 10 -3 mol C
    • = 1.33 mol H / 1.00 mol C
    • = 4 mol H / 3 mol C
    • Fórmula empírica = C 3 H 4
    Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto
  • TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN