PUCP - Química 1
Estequiometría Relaciones cuantitativas entre sustancias que intervienen en reacciones químicas.
Estequiometría de reacciones Ley de conservación de la materia: • Balanceo de ecuaciones químicas • Reactivo limitante • Rendimiento de reacciones
Estequiometría de reacciones Balanceo de ecuaciones químicas:
2 C4H10 + 13 O2
Prof. Javier Nakamatsu
8 CO2 + 10 H2O
PUCP - Química 1
Estequiometría de reacciones Balanceo de ecuaciones químicas:
Al + Br2
Al2Br6
C4H10 + O2
CO2 + H2O
BF3 + H2O
HF + H3BO3
C2H3Cl +
O2
CO2 + H2O + HCl
Estequiometría de reacciones
1 timón + 2 ruedas
1 bicicleta
Si tiene 50 timones y 80 ruedas: ¿qué insumo limita la producción? ¿cuántas bicicletas espera obtener? Si se producen 35 bicicletas, ¿cuál es el rendimiento del proceso?
Prof. Javier Nakamatsu
PUCP - Química 1
Estequiometría de reacciones
1 timón + 2 ruedas
Inicio:
50
80
Consumo:
40
80
Final:
10
–
1 bicicleta
40
exceso
rendimiento teórico
Estequiometría de reacciones
1 timón + 2 ruedas
1 bicicleta
Si tiene 100 kilos de timones y 100 kilos de ruedas: • ¿qué insumo limita la producción? • ¿cuántas bicicletas espera obtener? • Si se producen 35 bicicletas, ¿cuál es el rendimiento del proceso?
Prof. Javier Nakamatsu
PUCP - Química 1
Estequiometría de reacciones C3H8 (g) + 5 O2 (g) → C3H8
O2
3 C3H8 + 20 O2 (sólo reactivos)
3 CO2 (g) + 4 H2O (g) CO2
H2O
9 CO2 + 12 H2O + 5 O2(exceso) (no queda C3H8)
Estequiometría de reacciones C3H8 (g) + 5 O2 (g) → C3H8
3 C3H8 + 20 O2 (sólo reactivos)
Prof. Javier Nakamatsu
O2
3 CO2 (g) + 4 H2O (g) CO2
H2O
9 CO2 + 12 H2O + 5 O2(exceso) (no queda C3H8)
PUCP - Química 1
Estequiometría de reacciones C3H8 (g) + 5 O2 (g) → C3H8
O2
3 C3H8 + 20 O2 (sólo reactivos)
3 CO2 (g) + 4 H2O (g) CO2
H2O
9 CO2 + 12 H2O + 5 O2(exceso) (no queda C3H8)
Estequiometría de reacciones C3H8 (g) + 5 O2 (g) →
Inicio:
3
20
Consumo:
3
15
Final:
–
5
3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
9
12
exceso rendimiento teórico
Prof. Javier Nakamatsu
PUCP - Química 1
Estequiometría de reacciones Balanceo de ecuaciones químicas:
CH4 + 2 O2
CO2 +
2 H2O
16
32
44
18
100g
300g
?
?
6,25
9,375
Peso molecular
Moles
¿Qué reactivo se agota primero el CH4 o el O2? (Reactivo limitante)
Estequiometría de reacciones Balanceo de ecuaciones químicas:
CH4 + 2 O2
CO2 +
2 H2O
16
32
44
18
100g
300g
?
?
6,25
9,375
Peso molecular
Moles
¿Qué reactivo se agota, el CH4 o el O2? (Reactivo limitante) 6,25 moles de CH4 necesitan 2(6,25) = 12,5 moles de O2 (pero sólo hay 9,375) 9,375 moles de O2 necesitan 9,375 / 2 = 4,69 moles CH4 (sí hay suficiente) Se agota el O2 y sobra CH4
Prof. Javier Nakamatsu
O2 es el reactivo limitante
PUCP - Química 1
Estequiometría de reacciones Balanceo de ecuaciones químicas:
CH4 + 2 O2
CO2 +
2 H2O
16
32
44
18
100g
300g
?
?
6,25
9,375
Peso molecular
Moles
¿Cuánto producto se forma? (Rendimiento teórico) 9,375 O2 forman 9,375 / 2 = 4,69 moles CO2 9,375 moles O2 forman 9,375 moles H2O
Estequiometría de reacciones Balanceo de ecuaciones químicas:
CH4 + 2 O2
CO2 +
2 H2O
16
32
44
18
100g
300g
?
?
6,25
9,375
Peso molecular
Moles
¿Cuánto producto se forma? (Rendimiento teórico) 9,375 moles O2 forman 9,375 / 2 = 4,69 moles CO2 Si sólo se forman 4,0 moles de CO2, el rendimiento es:
Prof. Javier Nakamatsu
real 4,0 = x 100 % = 85,29 % teórico 4,69
PUCP - Química 1
En una serie de ciencia ficción (Star Trek), las naves espaciales utilizaban B5H9 como combustible, éste se quemaba con oxígeno formando como productos B2O3 (s) y agua. Si la nave lleva 126 kg de B5H9 y un tanque con 393,2 kg de oxígeno: a) Escriba la ecuación balanceada del proceso de combustión. 2 B5H9
+
12 O2
5 B2O 3
+
9 H2 O
b) ¿Qué se acaba primero, el oxígeno o el B5H9? 126 x 103 g = 2000,0 moles de B5 H 9 63 g / mol
392,3 x 103 g = 12259,4 moles O2 32 g / mol
⎛ 12 mol O2 ⎞ ⎟⎟ = 12000 mol O2 2000 moles B5 H 9 ⎜⎜ ⎝ 2 mol B5 H 9 ⎠
⇒ se acaba B5 H 9
c) Si al final, se han producido 300 kg de B2O3, ¿cuál es el rendimiento de la reacción? ⎛ 5 mol B2 O3 ⎞ ⎛ 69,6 g ⎞ ⎟⎟ = 5000 mol B2 O3 x ⎜⎜ ⎟⎟ = 348000 g 2000 moles B5 H 9 x ⎜⎜ ⎝ 2 mol B2 H 9 ⎠ ⎝ 1mol B2 O3 ⎠ real 300 kg Rendimiento = x 100% = x 100% = 86,21% teórico 348 kg
Prof. Javier Nakamatsu