Contenido del capítulo
1. Introducción: • Reacciones químicas
• Ecuaciones químicas balanceadas
2. Estequiometría:
• Reactivo limitante y en exceso
• Rendimiento
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Reacción química
Objetivos
•Utiliza una ecuación química para representar una reacción química. •Balancea la ecuación en base a la ley de conservación de la materia. •Establece proporciones entre reactivos y productos según los coeficientes estequiométricos
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¿Qué es una reacción química?
4 https://www.youtube.com/watch?v=5kaVWccdTNQ
Vídeo: Reacción entre el sodio metálico y cloro gaseoso
Ecuación química
http://www.youtube.com/watch?v=GgE8Gfi3bDo
Vídeo: Reacción entre el magnesio metálico y oxígeno del aire
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Balanceo de ecuaciones químicas
La cantidad de átomos a ambos lados de la ecuación deben ser equivalentes. En toda ecuación química se cumple que la masa de los reactivos es numéricamente igual a la masa de los productos.
)()(2)( 22 sgs MgOOMg
Coeficientes
estequiométricos
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¿Cómo se lee una ecuación química?
2 moléculas de H2
10 moléculas de H2
…
2 x (6,022x1023
moléculas de H2)
2 moles de H2
Reaccionan con
1 molécula de O2
5 moléculas de O2
…
1 x (6,022x1023
moléculas de O2)
1 mol de O2
2 moléculas de H2O
10 moléculas de H2O
…
2 x (6,022x1023
moléculas de H2O)
2 moles de H2O
Para formar
Importante: la relación o proporción entre reactivos y productos se realiza en
moléculas o moles, pero no en gramos
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)(2)(2)(2 22 ggg OHOH
Balanceo de ecuaciones químicas
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En la ecuación de formación del agua:
El balance de la ecuación permite que se cumpla la ley de conservación de la materia
)(2)(2)(2 ggg OHOH
)(2)(2)(2 22 ggg OHOH
Recordar: Las letras entre paréntesis indican el estado de la materia:
• (s): sólido
• (l): líquido
• (g): gaseoso
• (ac): disuelto en agua / acuoso
Los coeficientes estequiométricos también pueden ser fracciones
)()(2)( 22 sgs MgOOMg
)()(221
)( sgs MgOOMg
10
Ejercicios
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)(2)(2)(2 lgg OHOH
•Determine cuántas moles de agua se obtienen
cuando reaccionan 10 moles de O2.
•¿A cuántos gramos de agua equivale dicha
cantidad?
•¿Cuántas moles de hidrógeno se necesitan para
obtener 3,5 moles de H2O? 20 moles de oxígeno
360 gramos 3,5 mol de hidrógeno
Ejercicios
¿Cuántos gramos de hierro se producen a partir de 450 g de carbono?
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)()()(32)( gsss COFeOFeC
1400 gramos de hierro
Estequiometría
Objetivos
•Determina el reactivo limitante y en exceso. •Determina la cantidad de productos que se forma, según la cantidad inicial de reactivo limitante. •Determina la cantidad de reactivo en exceso que sobró al finalizar la reacción. •Determina la cantidad real formada de producto según el rendimiento de la reacción. •Realiza los cálculos en el sentido inverso de la reacción.
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Estequiometría
Para preparar sándwiches se necesitan: ____rodajas de pan + ___rodaja de queso. ¿Cuantos sándwiches podría preparar con las cantidades mostradas en la imagen? ¿Qué se agota primero?
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Estequiometría
¿De quién depende la cantidad de sándwiches preparados? ¿Se podrá preparar más sándwiches si tenemos más rodajas de pan? ¿Se podrá preparar más sándwiches si tenemos más rodajas de queso?
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Reactivo limitante: •El reactivo que se consume por completo o se termina primero. La cantidad de producto formado depende de la cantidad inicial de R. L.
Estequiometría
Reactivo en exceso: •El reactivo que queda como sobrante después de terminada la reacción.
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¿Cómo determinar el R.L. de una
reacción?
•Balancea la ecuación. •Calcula las moles iniciales según los datos que proporciona el problema. •Elije a uno de los reactivos (A) y según este, calcula cuánto debería de reaccionar del otro reactivo (B). •Compara este valor con el dato inicial que tenía de este reactivo (B). •Solo hay tres posibilidades… que sea mayor, menor o igual. Ejemplo…
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Estequiometría
Inicio de la
reacción 10 moles 7 moles --- 0 ---
Cantidad que
reaccionó (-) 10 moles (-) 5 moles (+) 10 moles
Cantidad que
queda --- 0 --- 2 moles 10 moles
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)()(2)( 22 sgs MgOOMg R. Limitante
R. en exceso
Sobra reactivo
La cantidad de producto formado depende del R.L.
Estequiometría
¿Qué hacer cuando los datos se presentan en gramos?
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)()(2)( 22 sgs MgOOMg
Inicio de la
reacción (g) 121,5 gramos 64 gramos --- 0 ---
Conversión a
moles mol
molg
g5
/3,24
5,121 mol
molg
g2
/32
64
Cantidad que
reaccionó/forma (-) 4 moles (-) 2 moles (+) 4 moles
Cantidad que
queda 1 mol --- 0 --- 4 moles
R. Limitante
R. en exceso
Sobra reactivo
La cantidad de
producto formado
depende del R.L.
Pautas para resolver ecuaciones químicas y
relaciones estequiométricas
De ser necesario, convierta las moles de productos
a gramos
Hallar las moles de productos formados
Determinar reactivo limitante y en exceso
Convertir la masa de los reactivos a moles
Balancear la ecuación
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Ejercicio
Si se inicia la reacción con 25 g de cada reactante,
determine cuál es el reactivo limitante
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)(5)(3)(2 slg PClPClCl
)(2711
)(2 35,025 ggmol
g molClgCl
)(35,1371
)(3 18,025 lgmol
l molPClgPCl
Datos
iniciales:
1 1 1
Ejercicio 1
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Inicio de la
reacción (g) 25 gramos 25 gramos --- 0 ---
Conversión a
moles 0,35 mol 0,18 mol
Cantidad que
reaccionó/forma (-) 0,18 mol (-) 0,18 mol (+) 0,18 mol
Cantidad que
queda al finalizar 0,17 mol --- 0 --- 0,18 mol
)(5)(3)(2 slg PClPClCl
La cantidad de producto formado depende del R.L.
Ejercicio 2
¿Cuál es el reactivo limitante?
¿Cuántos gramos de CO2 se producen?
¿Cuántos gramos sobran del reactivo en exceso?
Se tiene 40 g de metanol y 32 g de oxígeno
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)(2)(2)(2)(3 gggl OHCOOOHCH
Ejercicio 2 Determinar reactivo limitante
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)(2)(2)(2)(3 4232 gggl OHCOOOHCH
Inicio de la
reacción (g) 40 gramos 32 gramos --- 0 --- --- 0 ---
Conversión a
moles 1,25 mol 1 mol 0,67mol 1,33 mol
Cantidad que
reaccionó/forma
(-) 0,67
mol (-) 1 mol (+) 0,67 mol 1,33 mol
Cantidad que
queda/forma 0,58 mol --- 0 --- 0,67 mol 1,33 mol
OHmolCHmolOmolO
OHmolCH
g 33
2
)(2 67,012
3 Moles de metanol que reaccionan con 1 mol de oxígeno
Se forman 29,5 g de CO2(g)
28
)(21
44
)(2 48,2967,0 gmol
g
g gCOmolCO
)(31
30
)(3 8,1966,0 lmol
g
l OHgCHOHmolCH
Sobran 18,6 g de CH3OH(l)
Estequiometría
Qué pasaría si el proceso de producir el óxido de magnesio no es óptimo y se producen 70 gramos, y no los 80,6 gramos.
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)()(2)( 22 sgs MgOOMg
El proceso no es
totalmente eficiente
2 mol + 1 mol 2 mol
Reacciones químicas
Un proceso puede no ser optimo por diversas razones.. •Los reactivos estaban impuros •Hubo fugas (en el caso de gases) •Las sustancias no se vertieron adecuadamente de un recipiente a otro. •No hubo las condiciones adecuadas de reacción (temperatura, presión, agitación, etc.)
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Para determinar la eficiencia de una
reacción química, se utiliza el término:
%rendimiento:
Rendimiento de la reacción
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teóricamasa
real masaorendimient%
Cantidad
estequiométrica
Lo que
realmente
se obtiene
Dado que ninguna reacción es totalmente
eficiente, el % rendimiento siempre es menor al
100%
Estequiometría
Inicio de la
reacción 8 moles 5 moles --- 0 ---
Cantidad que
reaccionó (-) 8 moles (-) 4 moles (+) 8 moles
Cantidad que
queda --- 0 --- 1 mol 8 moles
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)()(2)( 22 sgs MgOOMg R. Limitante
R. en exceso
Cantidad teórica
Si en el laboratorio solo se obtuvo 6 moles de óxido de magnesio, ¿cuál
es el %rendimiento de la reacción?
%75%1008molx
6molxRend.%
1mol
40,3g1mol
40,3g
x