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ESTEQUIOMETRÍA IIESTEQUIOMETRÍA II

Colegio Andrés Bello

Chiguayante


Chiguayante

Jorge Pacheco R.Profesor de Biología y Química

ESTEQUIOMETRÍA IIESTEQUIOMETRÍA II

APRENDIZAJES ESPERADOS:

• Aplican la información de una ecuación química.

• Identifican los factores que limitan la formación de un compuesto en una reacción química.

• Infieren el rendimiento real y teórico a partir de los datos estequiométricos de algunas reacciones químicas.

INFORMACIÓN CUANTITATIVAINFORMACIÓN CUANTITATIVA• De una ecuación química balanceada, se puede

obtener información como la que se presenta en el siguiente ejemplo:

2H2 + O2 2H2O

2 mol de H2 1 mol de O2 2 mol de H2O

2 x 6x10 23 moléculas de H2

6x10 23 moléculas de O2

2 x 6x10 23 moléculas de H2O

4 átomos de Hidrógeno 2 átomos de Oxígeno 4 átomos de Hidrógeno2 átomos de Oxígeno

4 g 32 g 36 g

INFORMACIÓN CUANTITATIVAINFORMACIÓN CUANTITATIVA

Balance de Ecuaciones

Vídeo Reacciones Químicas

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICATIPOS DE REACCIÓN QUÍMICAA) REACCIÓN DE COMBINACIÓN:

• Tipo de reacción en las que se combinan dos reactivos, que pueden ser elementos o compuesto, para formar un solo producto, según la siguiente ecuación general:.

Ejemplo: Reacción del aluminio metálico con oxígeno para formar el óxido de aluminio.

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICATIPOS DE REACCIÓN QUÍMICAB) REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN:

• En este tipo de reacción una sustancia se descompone o “rompe”, produciendo dos o más sustancias distintas, de acuerdo con el siguiente mecanismo general.

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICATIPOS DE REACCIÓN QUÍMICAC) REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN SIMPLE:

Tipo de reacción en donde un elemento reacciona con un compuesto para reemplazar uno de sus componentes, produciendo un elemento y un compuesto diferentes a los originales:

TIPOS DE REACCIÓN QUÍMICATIPOS DE REACCIÓN QUÍMICAD) REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE:

• En este tipo de reacciones, dos compuestos intercambian sus elementos entre sí, produciendo dos compuestos distintos, de acuerdo al siguiente mecanismo general.

AB + CD AD + CB

ACTIVIDAD: IDENTIFICAACTIVIDAD: IDENTIFICA• Para la siguiente ecuación química no balanceada

identifica: el Tipo de Reacción, cantidad de mol (reactivos y productos), cantidad de moléculas (reactivos y productos) y masa en gramos.

C3H8 + O2 CO2 + H2O435

REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE

1 mol de C3H8

5 mol de O2

3 mol de CO2

4 mol de H2O

6,02x1023 moléculas de

C3H8


O2


CO2


H2O

44 g 160 g 132 g 72 g

ACTIVIDAD: IDENTIFICAACTIVIDAD: IDENTIFICA• Para la siguiente ecuación química debes balancearla,

si es necesario, y además identificar: El Tipo de Reacción, cantidad de mol (reactivos y productos), cantidad de moléculas (reactivos y productos) y masa en gramos.

HCl + ZnS ZnCl2 + H2S2

REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN DOBLE

2 mol de HCl

1 mol de ZnS

1 mol de ZnCl2

1 mol de H2S


HCl


ZnS


ZnCl2


H2S

73 g 97 g 136 g 34 g

ACTIVIDAD: IDENTIFICAACTIVIDAD: IDENTIFICA

Al + Br2 AlBr3 3

REACCIÓN DE COMBINACIÓN

2 mol de Al

3 mol de Br2

2 mol de AlBr3

1,20x1024 átomos de Al


Br2


AlBr3

54 g 480 g 534 g

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• Para la siguiente ecuación química debes balancearla, si es necesario, y además identificar: El Tipo de Reacción, cantidad de mol (reactivos y productos), cantidad de moléculas (reactivos y productos) y masa en gramos.


Fe + CuSO4 Cu + FeSO4

REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN SIMPLE

1 mol de Fe

1 mol de CuSO4

1 mol de Cu

1 mol de FeSO4

6,02x1023 átomos de Fe


CuSO4

6,02x1023 átomos de Cu


FeSO4

56 g 159,5 g 63,5 g 152 g



H2O2 H2O + O2

REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN

2 mol de H2O2

2 mol de H2O

1 mol de O2


H2O2


H2O


O2

68 g 36 g 32 g

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ESTEQUIOMETRÍA, CÁLCULO APARTIR DE REACCIONES

QUÍMICAS

ESTEQUIOMETRÍAESTEQUIOMETRÍA• Determinar la cantidad de “materiales” que serán

empleados en la ejecución de una determinada tarea es un principio básico de eficiencia en toda profesión u oficio. Por ejemplo, un maestro albañil debe calcular la cantidad de arena, ripio y cemento necesaria para construir un piso o un muro, de lo contrario aumenta innecesariamente el costo del muro y tendrá que desperdiciar o botar lo que sobra.

• Esta misma situación se aplica a la química; los científicos en los laboratorios de investigación o en laboratorios con fines industriales deben determinar la cantidad de materiales que necesitan para elaborar un determinado producto y así proceder a ejecutar las reacciones químicas que sean necesarias.

RELACIÓN MOLARRELACIÓN MOLAR• La relación molar o método mol a mol, corresponde a la

relación entre la cantidad de moles entre dos de las especies que participan en la reacción. Por ejemplo, si observamos la reacción de combinación del agua se tiene:

EJEMPLO 1EJEMPLO 1

Paso 1: Determinar el número de moles de la sustancia inicial.

EJEMPLO 1EJEMPLO 1Paso 2: Determinar la relación molar de la sustancia deseada a la sustancia inicial. A partir de la cual es posible calcular la cantidad de moles que se formarán de CO2.

Si: 1 mol de C6H12O6 =2 mol de C6H12O6

6 mol CO2 X mol CO2

X =6 mol CO2 x 2 mol de C6H12O6

1 mol de C6H12O6

X = 12 mol de CO2

EJEMPLO 1EJEMPLO 1

m = n x M

Paso 3: Transformar el resultado a masa en gramos. La Masa Molar del CO2 es 44 g/mol.

m = 12 mol x 44 g/mol

m = 528 g de CO2

Respuesta: Se obtendrán 528 g de CO2 al reaccionar 2 moles de glucosa (C6H12O6)

EJEMPLO 2EJEMPLO 2

Paso 1: Determinar el número de moles de la sustancia inicial. La Masa Molar del N2O es 44 g/mol.

n =m

M

n =8,75 g

44 g/mol

n = 0,199 mol N2O

EJEMPLO 2EJEMPLO 2Paso 2: Determinar la relación molar de la sustancia deseada a la sustancia inicial.

Si: 10 mol de HNO3 =X mol de HNO3

1 mol N2O 0,199 mol N2O

X =10 mol de HNO3 x 0,199 mol de N2O

1 mol de N2O

X = 1,99 mol de HNO3

Paso 3: Transformar el resultado a masa en gramos. La Masa Molar del HNO3 es 63 g/mol.

EJEMPLO 2EJEMPLO 2

m = n x M

m = 1,99 mol x 63 g/mol

m = 125,37 g de HNO3

Respuesta: Son necesarios 125,37 g de HNO3

EJERCICIOSEJERCICIOS1. El metano se quema de acuerdo con la

siguiente ecuación (M.A. C= 12, H=1; O=16).

CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g)

¿Cuántos gramos de CO2 se producen cuando se queman 8 g de CH4?

2. ¿Qué masa de magnesio se necesita para que reaccione con 9,27 g de nitrógeno? La ecuación que explica el proceso es (M.A. Mg= 24; N= 14).

Mg(s) + N2(g) Mg3N2

REACTIVO LIMITANTE

REACTIVO LIMITANTEREACTIVO LIMITANTE• En los procesos químicos existe un reactivo que limita

la cantidad de productos que se pueden obtener durante una reacción, denominado reactivo limitante.

CONCEPTOSCONCEPTOS

• Reactivo Limitante: Reactivo que se consume primero en una reacción química. La cantidad máxima de producto que se forma depende de la cantidad de este reactivo.

• Reactivo Excedente: Son los reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad de reactivo limitante.

EJEMPLOEJEMPLOLa reacción entre el aluminio y el óxido de hierro (III) puede producir temperaturas cercana a los 3000°C, lo que se utiliza para soldar metales:

2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2FeEn un proceso se hicieron reaccionar 81 g de Al con 320 g de Fe2O3. Determinar el reactivo limitante y la cantidad en gramos de Al2O3 que se produce.

n Al =81 g

27 g/moln Al = 3 mol

n Fe2O3 =320 g

160 g/moln Fe2O3 = 2 mol

EJEMPLOEJEMPLO

Si: 2 mol de Al=

3 mol de Al

1 mol Fe2O3 X mol Fe2O3

X = 1,5 mol de Fe2O3

Si: 1 mol de Fe2O3 =2 mol de Fe2O3

2 mol Al X mol Al

X = 4 mol de Al

Al : R.L.

Fe2O3 : R.E.

EJEMPLOEJEMPLO

Si: 2 mol de Al=

3 mol de Al

1 mol Al2O3 X mol Al2O3

X = 1,5 mol de Al2O3

• La cantidad de Al2O3 se determina con la cantidad de reactivo limitantes presente. Así, que:

m = n x M m = 1,5 mol x 102 g/mol

m = 153 g de Al2O3

Respuesta: Se producen 153 g de Al2O3

EJERCICIOSEJERCICIOS1. Considerando la siguiente ecuación, ¿cuánto ácido

sulfúrico en gramos (H2SO4) se puede formar a partir de 5 mol de dióxido de azufre (SO2) y 2 mol de oxígeno (O2) (M.A. S= 32, H=1; O=16).

2 SO2(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2H2SO4(ac)

2. El proceso para la producción de amoniaco (NH3) se representa mediante la siguiente ecuación balanceada: N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g). (M.A. N= 14, H= 1).

A. ¿Cuántos g de NH3 (amoniaco) se pueden obtener a partir de 100 g de N2 y 100 g H2.

B. ¿Cuál el reactivo limitante y cuál el reactivo en exceso?C. Determina la cantidad de g de reactivo en exceso que

queda al final de la reacción.

RENDIMIENTO DE LA REACCIÓNRENDIMIENTO DE LA REACCIÓN

• Rendimiento Teórico: Es la cantidad calculada de producto que se puede obtener a partir de una determinada cantidad dada de reactivo, de acuerdo con la ecuación química.

• Rendimiento Real: Es la cantidad de producto que efectivamente se obtiene en una reacción.

• Rendimiento Porcentual: Corresponde a la relación real entre el rendimiento teórico y el real.

EJEMPLOEJEMPLO• Se prepara bromuro de plata (AgBr) haciendo reaccionar

200 g de bromuro de magnesio (MgBr) con la cantidad adecuada de nitrato de plata (AgNO3). ¿Cuál será el rendimiento porcentual de la reacción si se obtienen 375 g de bromuro de plata?

MgBr2 + 2 AgNO3 Mg(NO3)2 + 2AgBr

PASO 1: Sabiendo que la masa molecular de MgBr2= 184,13 g/mol, se calcula la cantidad de sustancia (mol) a la que equivalen 200 g de MgBr2. n = 1,09 moles.

EJEMPLOEJEMPLO

Si: 1 mol de MgBr2 =1,09 mol de MgBr2

2 mol AgBr X mol AgBr

Paso 2: Determinar la relación molar de la sustancia deseada a la sustancia inicial.

X = 2,18 mol de AgBr

Sabiendo que la masa molar del AgBr es 187,8 g/mol, se obtiene que su masa es:

m = n x M m = 2,18 mol x 187,8 g/mol

m = 409,4 g de AgBr

Paso 3: Para determinar el rendimiento de la reacción se compara el rendimiento real (375 g) con el teórico (409,4 g).

EJEMPLOEJEMPLO

Rendimiento porcentual =

Rendimiento realx 100

Rendimiento teórico

Rendimiento porcentual

= 91,59 %

Rendimiento porcentual =

375 gx 100

409,4 g

EJERCICIOSEJERCICIOS• En un experimento se obtuvieron 3,43 g de SOCl2. esta

reacción tiene un rendimiento teórico de 5,64 g de SOCl2. considerando que la ecuación química es:

SO2 + PCl5 SOCl2 + POCl3

Determina el rendimiento porcentual de la reacción.

• El cloruro de calcio con nitrato de plata para producir un precipitado de cloruro de plata de acuerdo a la siguiente ecuación:

CaCl2(ac) + AgNO3(ac) AgCl(s) + Ca(NO3)2(ac)

En un experimento se obtienen 1,864 g de precipitado (sólido). Si el rendimiento teórico del cloruro de plata es 2,45 g, ¿cuál es el rendimiento porcentual de la reacción?

Muchas GraciasMuchas Gracias


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