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 <ul><li>Representan la naturaleza de los  reactivos   y los  productos   y sus cantidades relativas en...
Ecuaciones Químicas <ul><li>4 Al(s)  +  3 O 2 (g)  --- >  2 Al 2 O 3 (s) </li></ul><ul><li>Esta ecuación nos dice que: </l...
Ecuaciones Químicas <ul><li>Dado que los mismos átomos están presentes al principio y al final de la reacción, la cantidad...
<ul><li>En cumplimiento de la  ley de conservación de la masa , toda  ecuación debe ser balanceada . </li></ul><ul><li>Deb...
Balanceando ecuaciones <ul><li>___ Al(s)  +  ___ Br 2 (l)  --- > ___ Al 2 Br 6 (s) </li></ul>
Balanceando Ecuaciones <ul><li>__C 3 H 8 (g)  +  __O 2 (g)  --- >__CO 2 (g)  +  __H 2 O(g) </li></ul>__B 4 H 10 (g)  +  __...
Estequimetría <ul><li>Es el estudio de los aspectos  cuantitativos  de las reacciones químicas </li></ul>
Estequiometría <ul><li>Se basa en la  ley de conservación de la masa </li></ul>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 prod...
454 g de NH 4 NO 3   --- > N 2 O + 2 H 2 O   <ul><li>Paso 2  </li></ul><ul><li>Convierta la masa de reactivo (454 g) a can...
454 g of NH 4 NO 3  --> N 2 O + 2 H 2 O  <ul><li>La ecuación nos dice que: </li></ul><ul><li>1 mol NH 4 NO 3   --- >  2 mo...
<ul><li>=  11.4 mol H 2 O producidos </li></ul>454 g of NH 4 NO 3   -- > N 2 O + 2 H 2 O  Paso 3  Encuetre la cantidad de ...
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 pa...
Procedimiento general para la realización de cálculos estequiométricos Cociente estequiométrico Masa de  reactivo Cantidad...
454 g de NH 4 NO 3   -- > N 2 O + 2 H 2 O   <ul><li>Paso 5  </li></ul><ul><li>¿Qué cantidad de N 2 O se forma? </li></ul><...
454 g de NH 4 NO 3   -- > N 2 O + 2 H 2 O   <ul><li>Paso 6  </li></ul><ul><li>Supongamos que sólo se obtienen 131 g de N 2...
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? <ul><li>2 H 2 O 2 (l)  --- >  2 H 2 O...
REACTIVO LIMITANTE <ul><li>Cuando en una reacción, la cantidad de un reactivo no es suficiente para que el o los otros rea...
REACTIVO LIMITANTE Reactivos Productos Reactivo limitante  = ___________ Reactivo en exceso = ___________ 2 NO(g) + O 2  (...
REACTIVO LIMITANTE
<ul><li>1:  El globo se infla totalmente, queda un remanente de Zn. </li></ul><ul><li>* Hay más que suficiente Zn para rea...
<ul><li>  1   2   3 </li></ul><ul><li>m Zn (g) 7.00 3.27 1.31 </li></ul><ul><li>n Zn (mol)   0.107 0.050 0.020 </li></ul><...
2 Al  +  3 Cl 2   --- >  Al 2 Cl 6 <ul><ul><li>Estudiemos la reacción: </li></ul></ul>
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  estequiométric...
<ul><ul><li>Paso 1:   Compare la relación molar  experimental  con la relación  estequiométrica . </li></ul></ul>
2 Al  +  3 Cl 2   --- >  Al 2 Cl 6 <ul><li>Los reactivos deberían estar en la relación:   </li></ul><ul><ul><li>Paso 1:   ...
Identificando el RL <ul><li>Si </li></ul>No habrá suficiente Al para reaccionar con el Cl 2  disponible 2 Al  +  3 Cl 2   ...
<ul><li>Si </li></ul>Identificando el RL No habrá suficiente Cl 2  para reaccionar con el Al disponible 2 Al  +  3 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 e...
<ul><li>Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl 2 .  ¿Qué masa de Al 2 Cl 6  podría formarse? </li></ul>RL = Cl 2 Todos l...
Calculamos la masa de Al 2 Cl 6   que esperamos obtener: Paso 1:  Calculamos la cantidad de Al 2 Cl 6  esperada de acuerdo...
<ul><li>Cl 2  es el reactivo limitante.  </li></ul><ul><li>Por lo tanto, tendremos Al remanente  ¿Cuánto? </li></ul><ul><l...
Calculando el exceso de Al 2 Al +  3   Cl 2   productos 0.200 mol 0.114 mol = RL Exceso de Al  =  Al disponible - Al neces...
Determinación de la fórmula de un hidrocarburo
Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto <ul><li>Quemando 0.115 g de un hidrocarburo, C x H y ,...
<ul><li>Admitamos que todo el C en el CO 2  y todo el H en el H 2 O provienen del C x H y . </li></ul>Uso de la estequiome...
<ul><li>1. Calculamos la cantidad de C en el CO 2 </li></ul><ul><li>8.61 x 10 -3  mol CO 2   -- > 8.61 x 10 -3  mol C </li...
<ul><li>Ahora encontramos la relación nH/nC para encontrar el valor de “x” e “y” en el hidrocarburo C x H y : </li></ul><u...
TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN
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    1. 1. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale
    2. 2. REACCIONES QUÍMICAS Reactivos: Zn + I 2 Productos: Zn I 2
    3. 3. Ecuaciones Químicas <ul><li>Representan la naturaleza de los reactivos y los productos y sus cantidades relativas en la reacción </li></ul><ul><li>4 Al(s) + 3 O 2 (g) --- > 2 Al 2 O 3 (s) </li></ul><ul><li>Los números delante de cada fórmula son denominados </li></ul><ul><li>Coeficientes estequiométricos </li></ul><ul><li>Las letras (s), (g), y (l) representan los estados de agregación de cada sustancia </li></ul>
    4. 4. Ecuaciones Químicas <ul><li>4 Al(s) + 3 O 2 (g) --- > 2 Al 2 O 3 (s) </li></ul><ul><li>Esta ecuación nos dice que: </li></ul><ul><li>i) 4 átomos de Al reaccionan con 3 moléculas de O 2 para producir 2 moléculas* de Al 2 O 3 </li></ul><ul><li>ii) 4 mol de Al reaccionan con 3 mol de O 2 para producir 2 mol de Al 2 O 3 </li></ul><ul><li>*Observe que la sustancia no necesariamente es molecular </li></ul>
    5. 5. Ecuaciones Químicas <ul><li>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 </li></ul><ul><li>Es lo que establece la </li></ul><ul><li>Ley de la conservación de la masa </li></ul>
    6. 6. <ul><li>En cumplimiento de la ley de conservación de la masa , toda ecuación debe ser balanceada . </li></ul><ul><li>Debemos tener el mismo número de átomos de cada tipo a ambos lados de la flecha que indica la reacción </li></ul>Ecuaciones Químicas Lavoisier, 1788
    7. 7. Balanceando ecuaciones <ul><li>___ Al(s) + ___ Br 2 (l) --- > ___ Al 2 Br 6 (s) </li></ul>
    8. 8. Balanceando Ecuaciones <ul><li>__C 3 H 8 (g) + __O 2 (g) --- >__CO 2 (g) + __H 2 O(g) </li></ul>__B 4 H 10 (g) + __O 2 (g) --- >__ B 2 O 3 (g) + __H 2 O(g)
    9. 9. Estequimetría <ul><li>Es el estudio de los aspectos cuantitativos de las reacciones químicas </li></ul>
    10. 10. Estequiometría <ul><li>Se basa en la ley de conservación de la masa </li></ul>2 Al(s) + 3 Br 2 (l) --- > Al 2 Br 6 (s)
    11. 11. 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? <ul><li>Paso 1 </li></ul><ul><li>Plantee la ecuación balanceada </li></ul><ul><li>NH 4 NO 3 --- > N 2 O + 2 H 2 O </li></ul>Comenzaremos por el H 2 O:
    12. 12. 454 g de NH 4 NO 3 --- > N 2 O + 2 H 2 O <ul><li>Paso 2 </li></ul><ul><li>Convierta la masa de reactivo (454 g) a cantidad de reactivo (n) </li></ul>Paso 3 Encuentre la cantidad de producto obtenido a partir de 5.68 mol de NH 4 NO 3
    13. 13. 454 g of NH 4 NO 3 --> N 2 O + 2 H 2 O <ul><li>La ecuación nos dice que: </li></ul><ul><li>1 mol NH 4 NO 3 --- > 2 mol H 2 O </li></ul><ul><li>Esta relación puede expresarse mediante el </li></ul><ul><li>COCIENTE ESTEQUIOMÉTRICO </li></ul>
    14. 14. <ul><li>= 11.4 mol H 2 O producidos </li></ul>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
    15. 15. 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
    16. 16. Procedimiento general para la realización de cálculos estequiométricos Cociente estequiométrico Masa de reactivo Cantidad de reactivo Cantidad de producto Masa de producto
    17. 17. 454 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O <ul><li>Paso 5 </li></ul><ul><li>¿Qué cantidad de N 2 O se forma? </li></ul><ul><li>Masa total de los reacivos = Masa total de los productos </li></ul><ul><li>454 g NH 4 NO 3 = ___ g N 2 O + 204 g H 2 O </li></ul><ul><li>masa de N 2 O = 250 g </li></ul>
    18. 18. 454 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O <ul><li>Paso 6 </li></ul><ul><li>Supongamos que sólo se obtienen 131 g de N 2 O, ¿cuál es el rendimiento del proceso? </li></ul><ul><li>Éste sirve para comparar la producción teórica (250 g) con la real (131 g) </li></ul>
    19. 19. 454 g de NH 4 NO 3 -- > N 2 O + 2 H 2 O Calculamos el rendimiento porcentual
    20. 20. Problema: Partiendo de 5.00 g de H 2 O 2 , ¿qué masa de O 2 y de H 2 O se obtiene? <ul><li>2 H 2 O 2 (l) --- > 2 H 2 O(g) + O 2 (g) </li></ul><ul><li>(la reacción es catalizada por MnO 2 ) </li></ul><ul><li>Paso 1 : n de H 2 O 2 </li></ul><ul><li>Paso 2 : n de O 2 </li></ul><ul><li>Paso 3 : m de O 2 </li></ul>
    21. 21. REACTIVO LIMITANTE <ul><li>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 . </li></ul><ul><li>Este reactivo limita la cantidad de producto que puede obtenerse. </li></ul>
    22. 22. REACTIVO LIMITANTE Reactivos Productos Reactivo limitante = ___________ Reactivo en exceso = ___________ 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g)
    23. 23. REACTIVO LIMITANTE
    24. 24. <ul><li>1: El globo se infla totalmente, queda un remanente de Zn. </li></ul><ul><li>* Hay más que suficiente Zn para reaccionar con 0.100 mol de HCl </li></ul><ul><li>2: El globo se infla totalmente, no hay remanentes de Zn o HCl. </li></ul><ul><li>* Ambos reactivos están en relación estequiométrica </li></ul><ul><li>3: El globo no se infla totalmente, no queda remanente de Zn. </li></ul><ul><li>* Cantidad de Zn insuficiente para reaccionar con 0.100 mol de HCl </li></ul>REACTIVO LIMITANTE Reacción entre Zn(s) con 0.100 mol HCl (ac) Zn + 2 HCl --- > ZnCl 2 + H 2 1 2 3
    25. 25. <ul><li> 1 2 3 </li></ul><ul><li>m Zn (g) 7.00 3.27 1.31 </li></ul><ul><li>n Zn (mol) 0.107 0.050 0.020 </li></ul><ul><li>n HCl (mol) 0.100 0.100 0.100 </li></ul><ul><li>n HCl/n Zn 0.93/1 2.00/1 5.00/1 </li></ul><ul><li>R. limitante RL = HCl No RL = Zn </li></ul>REACTIVO LIMITANTE Reacción entre Zn(s) con 0.100 mol HCl (ac) Zn + 2 HCl --- > ZnCl 2 + H 2
    26. 26. 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6 <ul><ul><li>Estudiemos la reacción: </li></ul></ul>
    27. 27. 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
    28. 28. <ul><ul><li>Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica . </li></ul></ul>
    29. 29. 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6 <ul><li>Los reactivos deberían estar en la relación: </li></ul><ul><ul><li>Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica . </li></ul></ul>
    30. 30. Identificando el RL <ul><li>Si </li></ul>No habrá suficiente Al para reaccionar con el Cl 2 disponible 2 Al + 3 Cl 2 --- > Al 2 Cl 6 RL = Al
    31. 31. <ul><li>Si </li></ul>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
    32. 32. Paso 2: Calculemos n para cada reactivo Tenemos 5.40 g de Al y 8.10 g de Cl 2
    33. 33. ¿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.
    34. 34. <ul><li>Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl 2 . ¿Qué masa de Al 2 Cl 6 podría formarse? </li></ul>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
    35. 35. 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
    36. 36. <ul><li>Cl 2 es el reactivo limitante. </li></ul><ul><li>Por lo tanto, tendremos Al remanente ¿Cuánto? </li></ul><ul><li>En primer lugar ¿Cuánto Al reacciona? </li></ul><ul><li>Entonces sabremos cuánto Al hay en exceso. </li></ul>¿Cuánto de cada reactivo quedará cuando la reacción se complete?
    37. 37. 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
    38. 38. Determinación de la fórmula de un hidrocarburo
    39. 39. Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto <ul><li>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 . </li></ul><ul><li>C x H y + oxígeno --- > 0.379 g CO 2 + 0.1035 g H 2 O </li></ul><ul><li>¿Cuál es la fórmula empírica del hidrocarburo C x H y ? </li></ul>
    40. 40. <ul><li>Admitamos que todo el C en el CO 2 y todo el H en el H 2 O provienen del C x H y . </li></ul>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
    41. 41. <ul><li>1. Calculamos la cantidad de C en el CO 2 </li></ul><ul><li>8.61 x 10 -3 mol CO 2 -- > 8.61 x 10 -3 mol C </li></ul><ul><li>2. Calculamos la cantidad de H en el H 2 O </li></ul><ul><li>5.744 x 10 -3 mol H 2 O -- >1.149 x 10 -2 mol H </li></ul>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
    42. 42. <ul><li>Ahora encontramos la relación nH/nC para encontrar el valor de “x” e “y” en el hidrocarburo C x H y : </li></ul><ul><li>1.149 x 10 -2 mol H / 8.61 x 10 -3 mol C </li></ul><ul><li>= 1.33 mol H / 1.00 mol C </li></ul><ul><li>= 4 mol H / 3 mol C </li></ul><ul><li>Fórmula empírica = C 3 H 4 </li></ul>Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto
    43. 43. TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN

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