lunes, 27 de febrero de 2012

ESTEQUIOMETRÍA (porcentaje de rendimiento y pureza)


PUREZA DE LOS REACTIVOS.
Con frecuencia en los laboratorios  e industrias reactivos que se emplean presentan impurezas y esto afecta la calidad del producto, el cual no se obtendrá en estado puro.
Como las relaciones estequiométricas se basan en sustancias puras es necesario estar seguros de que las cantidades tomadas para los cálculos correspondan a material puro que se encuentra en los reactivos con impurezas.
La cantidad sustancia pura (SP) de una sustancia impura (SI) se puede calcular de la siguiente manera:
SP = (SI x %Pureza)/100

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO.
La cantidad de producto que se obtiene en una ecuación química generalmente es menor que la cantidad de producto calculado a partir de las relaciones estequiométricas.
El menor rendimiento puede deberse a diferentes causas (algunos de los reactivos no alcanza a reaccionar completamente, cantidad de calor es insuficiente, productos que forman nuevamente los reactivos).
 El porcentaje de rendimiento o eficiencia se establece remplazando o despejando los datos de la siguiente fórmula:
% Rendimiento =  (producción real/ producción teórica) x 100%

A continuación un video donde muestran la aplicación de la pureza y porcentaje de rendimiento en una reacción


Actividades de práctica para el afianzamiento en el aula y en casa. (Espero comentarios, sí los tiene respecto a las dudas presentadas al desarrollar algún ejercicio de los propuestos).

11. El Hg (SCN)2  se obtiene de la siguiente reacción:
2NH4SCN + Hg(NO3)2 Hg(SCN)2  + 2NH4NO3
Determine
a)      Los gramos de NH4SCN requeridos para reaccionar con 4,50 gramos de Hg(NO3)2
b)      El rendimiento teórico en gramos de Hg(SCN)2
c)       El porcentaje de rendimiento si se obtuvieron 3,39 gramos de  Hg(SCN)2

22. Se hacen reaccionar una muestra de 6,5 gramos de cromo del 75% de pureza con 20 gramos de oxigeno del 90% de pureza. ¿cuántos gramos de oxido de cromo (III) pueden producirse?; ¿qué cantidad de moles de reactivo en exceso quedan al terminar la reacción?

33. Una de las reacciones primarias en la refinación del hierro, en un alto horno, es la del óxido férrico o hematita con el monóxido de carbono la ecuación balanceada para la reacción es :
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
a)      Sí la reacción es del 94%, ¿Cuánto hierro puede obtenerse de 4000 gramos de Fe2O3
b)      ¿cuántos gramos de gas carbónico, como subproducto de contaminación, pueden obtenerse a partir de 4000 gramos de oxido férrico.

  4. El carburo de silicio, SiC, también llamado carborundo es un material sumamente utilizado como abrasivo, debido a su extrema dureza. Se obtiene por calentamiento, en un horno eléctrico, de una mezcla de arena (cuyo principal componente es SiO2) y el carbón coque, con lo cual se efectúa la siguiente reacción:        SiO2 + 3C  SiC + 2CO.
      En cierto proceso se partió de 400 gramos de arena que contenía 20% de SiO2. ¿Cuánto carborundo se obtuvo?

  5. Cuántos gramos de piedra caliza que contiene 95% de CaCO3 deben descomponerse por calentamiento para producir 50 g de óxido de calcio, CaO? la ecuación es:          CaCO→ CaO CO2        

  6. Una síntesis industrial del acetileno, gas extensamente utilizado para la fabricación de numerosas drogas, colorantes y plásticos, consiste en el tratamiento de carburo de calcio con agua:  CaC2 + 2H2→ C2H2 + Ca(OH)2   
      En un proceso se partió de 128,2 Kg de carburo de calcio, obteniéndose 41,6 Kg de acetileno. ¿Cuál fue el rendimiento del proceso?

  7. El estaño se obtiene industrialmente por reducción del carbón, del mineral llamado casiterita, que contiene óxido de estaño (IV), SnO2. La ecuación es:          SnO2 + 2C → Sn + 2CO
     ¿Cuántas toneladas de estaño del 89% de pureza se obtendrán a partir de 113 toneladas de casiterita?


                                

      


lunes, 13 de febrero de 2012

ESTEQUIOMETRÍA

Son cálculos que se realizan a partir de ecuaciones balanceadas y permiten establecer la cantidad de sustancia (reactantes) necesaria para obtener determinada sustancia (producto). También, establecer qué sustancia se consume primero, hasta donde puede llegar una reacción, la pureza de las sustancias y el porcentaje de eficiencia de la reacción.
A continuación, ejemplos de cómo aplicar los cálculos a partir de ecuaciones balanceadas:
Cálculos MOL-MOL, MOL-MASA y MASA-MASA
 
Reactivo límite, cuando la información es brindada en gramos.
Observe bien que los datos utilizados fuerón del problema en gramos y  además divididos entre los gramos de las respectivas sustancias que fueron mencionadas en el ejercicio, en la ecuación balanceada; para así determinar el REACTIVO LÍMITE (menor cociente) y REACTIVO EN EXCESO (mayor cociente).
Pero, si los datos fueran brindados en el problema en moles, bastaría el dividir los datos por el coeficiente respectivo de cada sustancia señalada que balancea la ecuación; para lograr determinar el REACTIVO LÍMITE (menor cociente) y REACTIVO EN EXCESO (mayor cociente).
Nota: Estos cocientes solo sirven para indicar qué sustancia se consume primero y cual queda sin reaccionar, no son empleados en otros cálculos.

Actividades para practicar:
Identifica qué tipo de cálculo estequiométrico (mol-mol, masa-masa, masa-mol y reactivo límite) e implementa el desarrollo de cada ejercicio en tu cuaderno. Prepárese para argumentar en el tablero.
1. ¿Qué número de moles de O2 se produce al descomponer 5.8 moles de agua?
2. Según la siguiente ecuación:     2 Al(s) + 3 I2 (s) 2 AlI3 (s)  
Si se tienen 35 gramos de aluminio. ¿Qué masa de I2 debe pesarse para que reaccione exactamente con esta cantidad de aluminio?
3. Suponga que 2500 gramos de nitrogeno gaseoso y 5000 gramos de hidrogeno gaseoso se mezclan y se hacen reaccionar para formar amoniaco. Calcule la masa de amoniaco cuando la ecuación termina.
4. ¿Cuántos gramos de cada reactivo se necesitan y cuántos gramos de cada producto se obtienen, cuando se hacen reaccionar 8mol de ácido sulfúrico?

5 HNO2 +  2 KMnO4  + 3 H2SO4          2 MnSO4   + 5 HNO3 + K2SO4 + 3 H2O

 5. En la reacción 3NO2 + H2  2HNO3 + NO, ¿cuántos gramos de HNO3 se pueden formar cuando se permite que reaccionen 1.00 g de NO2 y 2.25 g de H2O?
6. El carburo de silicio (SiC), se conoce por el nombre común de carborundum. Esta sustancia dura, que se utiliza comercialmente como abrasivo, se prepara calentando SiO2 y C a temperaturas elevadas: SiO2(s) + 3C(s SiC(s) + 2CO(g). ¿Cuántos gramos de SiC se pueden formar cuando se permite que reaccionen 3.00 g de SiO2 y 4.50 g de C?
7. Un fabricante de bicicletas dispone de 5350 ruedas, 3023 marcos y 2655 manubrios. ¿Cuántas bicicletas puede fabricar con estas partes?
8. En la reacción: Fe(CO)5 + 2PF3 + H2   Fe(CO)2(PF3)2(H)2 + 3CO ¿Cuántos moles de CO se producen a partir de una mezcla de 5.0 mol de Fe(CO)5, 8.0 mol PF3, y 6.0 mol H2?
9. Cuando se prepara H2O a partir de hidrógeno y oxígeno, si se parte de 4.6 mol de hidrógeno y 3.1 mol de oxígeno, ¿cuántos moles de agua se pueden producir y qué permanece sin reaccionar?
10. ¿ Cuántos moles y cuántos gramos de cada reactivo se necesitan y cuántos gramos de cada producto se obtienen cuando se combinan 36 moles de hidróxido de potasio (KOH)?

3 CrCl3 + 12 KOH  + 3 K  +  2 KClO           11 KCl   + 3 K2CrO4 + 6  H2O


Fuentes:
  • Fundamentos de química. Steven Sumdahl. Mc Graw Hill. Quinta Edición. 2007
  • Químic@ 1. Yanneth Castelblanco- Martha Sanchez- Orlando Peña. Grupo Editorial Norma. 2004
  • Química 10. Julio Cesar Poveda Vargas. Educar Editores. 2003
  • Hola química tomo 1. Fabio Restrepo Merino- Jairo Restrepo Merino. Susaeta Ediciones. Segunda Edición. 1998