PUREZA, REACTIVO LIMITE Y RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN QUÍMICA. GRADO 10°

ATENEO MODERNO	PROCESO DE  GESTIÓN ACADÉMICA
	TALLER EN GRUPO

AREA Y/O ASIGNATURA:	QUÍMICA INORGÁNICA	CALIFICACIÓN
DOCENTE:	LIC. JOSÉ LUÍS ESTRADA FLÓREZ
NOMBRE DEL ESTUDIANTE:
GRADO: 10°	FECHA:	JORNADA: Mañana

TEMA: RENDIMIENTO Y PUREZA DE UNA REACCIÓN QUÍMICA.

INDICADOR DE DESEMPEÑO

1.   Predice las cantidades de productos obtenidos y los reactivos que intervienen en una reacción química mediante la interpretación de las leyes ponderales.

2. Realiza cálculos químicos válidos mediante el uso de ecuaciones químicas balanceadas.

1. INICIO

Entra al siguiente enlace: Pureza, reactivo limite y rendimiento y analiza la  forma de desarrollar los ejercicios de pureza, reactivo límite rendimiento de una reacción química.

2. DESARROLLO

RENDIMIENTO Y PUREZA DE UNA REACCIÓN.

La cantidad de producto que se suele obtener de una reacción química, es siempre menor que la cantidad teórica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo y de las reacciones secundarias que puedan tener lugar. Lograr una reacción 100% eficiente es prácticamente imposible.

El porcentaje de eficiencia o de rendimiento de una reacción  es la relación entre la cantidad de producto obtenida experimentalmente (en situaciones reales) y la cantidad de producto calculada de manera teórica (en situaciones ideales), expresado como un porcentaje:

Donde:

1. Rendimiento teórico: Es la máxima cantidad de productos que podemos obtener de una reacción quíimica. 3 Pureza y rendimiento 

2.  Rendimiento Rendimiento real: Es la cantidad cantidad de producto producto que se obtiene obtiene realmente realmente de una reacción química, que siempre es menor que el rendimiento teórico.

PUREZA

Los reactivos que intervienen en las reacciones químicas, pueden contener impurezas, es decir, que parte de los reactivos son sustancias que no reaccionarán en la reacción que estamos estudiando. Para diferenciar la parte de reactivo que sí reaccionará (parte pura) de la que no (parte impura), se define el % de pureza: Ejemplo: Una sustancia con un 90 % de pureza, tiene en cada 100 g totales de sustancia, 90 g de sustancia pura y 10 g de impura.

Porcentaje de pureza (%): Es la cantidad de sustancia pura en 100 parte de la muestra.

                              g de la sustancia pura 

 % de pureza  =    ----------------------------------- * 100

                               g de la muestra    

En muchos casos, para llevar a cabo una reacción química, no se cuenta con los reactivos puros.  Los materiales de partida están acompañados de impurezas; esto es particularmente cierto en los procesos industriales.  Antes de hacer los cálculos estequiométricos en estas reacciones, es preciso calcular la cantidad de reactivo puro que existe, ya que las reacciones químicas suponen combinaciones entra sustancias completamente puras.

Ejercicios resueltos

Analiza los siguientes ejercicios y con base en ellos y el vídeo, resuelve los ejercicios propuestos en cada caso.

1).  ¿Cuántos gr de ácido fluorhídrico (HF) se pueden obtener a partir de 200gr de fluoruro de calcio (CaF₂) de 90% de pureza?.  Si la reacción es:

CaF₂        +      H₂SO₄   -----------      Ca SO₄     +   2  HF

Solución

Paso No. 1:  Hay que calcular la cantidad de CaF₂ puro, en los 200gr de 90% de pureza, así:  El 90% se asume como 90 gr (90% = 90gr)

Mediante regla de tres o de factor de conversión:

Si  100 gr de CaF₂ Imp   -------------   Hay 90 gr puros

    Entonces

En 200 gr de CaF₂ Imp   -------------     X

X  =  200 gr CaF₂ Imp  x  90 gr CaF₂ puros  =   18000 gr puros  =  180 gr CaF₂ puros 

                  100 gr CaF₂ Imp                                  100

Paso No. 2:  Se deben convertir los gramos a moles, es decir a los 180gr CaF₂ puros 

a moles, así:

Se determina la masa molar del CaF₂:

Ca =40,08 gr x  1 = 40,08 gr           Recordemos que 1 mol de CaF₂ = 78,08 gr.

F  =18,998 gr x 2 = 37,997 gr

                            78,08 gr

180 gr CaF₂   x  1mol de CaF₂   =   180 mol de CaF₂   =     2,3 moles CaF₂ puros 

                    78,08 gr de CaF₂           78,08

Paso No. 3:  Se determina finalmente la cantidad de gramos de (HF) que se pueden obtener teniendo en cuenta la masa molecular de dicho compuesto, aplicando la razón molar con base en la ecuación química balanceada:

Masa molar del HF:    H =1,008 gr  x  1 = 1,008 gr

                                  F = 18,998 gr x 1 = 18,998 gr

                                                                20,006 gr HF

Recordemos que:  1 molde HF  = 20 gr                             

2,3 moles CaF₂  x 2 moles de HF  x  20 gr HF      =   92 gr de HF     R/

                          1 mol de CaF₂     1 mol de HF

2).  ¿Cuantos gr de CaF₂ de 90% de pureza se requieren para preparar 100 gr de HF?

CaF₂        +      H₂SO₄   -----------      Ca SO₄     +   2  HF

Soluciçon

Paso No. 1:   Hay que transformar los gr de HF a moles, para lo cual se necesita calcular las masas molares de las sustancias implicadas en el ejercicio,  se establece la razón molar del CaF al HF, según la ecuación química balaceada:

Masa molar del HF:    H =1,008 gr  x  1 = 1,008 gr

                                  F = 18,998 gr x 1 = 18,998 gr

                                                                20,006 gr HF

Recordemos que:  1 molde HF  = 20 gr                             

Masa molar del CaF₂:   Ca = 40,08 gr  x  1 = 40,08 gr

                                     F = 18,998 gr x  2 = 37,996 gr

                                                                78,076 gr CaF₂

Recordemos que:  1 molde HF  = 78,076 gr de CaF₂                             

Aplicamos la razón molar según la reacción química balanceada, para obtener los gr de la sustancias deseada, así:

100 gr de HF  x  1 mol de HF  x  1 mol de CaF₂  x  78 gr de CaF₂  =  7800 gr de CaF₂

                         20 gr HF         2 moles de HF     1 mol de CaF₂            40

=  195 gr de CaF₂

Nota:  Si el CaF₂ fuera puro, se requerirían 195 gr, pero como es impuro, se requiere una mayor cantidad, la cual se obtiene, así:

Si de 100 gr de CaF₂ Imp   ------------    90 gr de CaF₂ puros

                                                         Entonces

                        X            ------------    195 gr de CaF₂ puro

X   = 100 gr de CaF₂ Imp   x  195 gr CaF₂ puros  =    19500 gr de CaF₂ Imp   = 

                       90 gr de CaF₂ puro                                90

X  =   216,7 gr de CaF₂ Imp      R/

3).  ¿Cuántos gramos de HCl, se obtienen en la reacción de 30 moles de H₂, con un exceso de cloro, si el rendimiento de la reacción es de 95%. La ecuación química es:

H₂          +        Cl₂      --------------    2 HCl

Solución

Paso No. 1:   No hay que transformar a gr ya que el ejercicio nos dio los moles, entonces podemos, calcular las masa molares de las sustancias implicadas en el ejercicio y establecer las razones molares con base en la ecuación balanceada, así:

Masa molar del HF:    H =1,008 gr  x  1 = 1,008 gr

                                  Cl = 35,458 gr x 1 = 35,45 gr

                                                               36,46 gr HCl

Recordemos que:  1 molde HCl  = 36,46 gr                             

Se plantea la razón molar con base en la reacción química balanceada, así:

30 moles de H₂  x  2 moles de HCl  x  36,46 gr de HCl   = 2187,6 gr de HCl

                             1 mol de H₂         1 mol de HCl                 1

2187,6 gr de HCl     R/.

La anterior es la máxima cantidad de HCl que se puede obtener si el rendimiento  fuera del  100% pero, como es sólo del 95%, la cantidad obtenida debe ser menor, entonces a dicha cantidad se le debe determinar su porcentaje real, de la siguiente forma:

Si de 100 %  de HCl    ------------    Hay   2187,6gr deHCl

     Entonces

 95 % de HCl         --------------        X

X   = 2187,6 gr de HCl   x 95 % gr HCl  =    207822gr de HCl   =  2078,2 gr de HCl      R/

                     100 % de HCl                            100

Ejercicios propuestos

1).  ¿Cuántos gramos de HCl se obtiene por la reacción de 400 gr de NaCl de 80% de pureza con exceso de H₂SO₄ ,?.  ¿Cuál fue el rendimiento de la reacción, si se recogieron 190 gr de HCl?.    R/  199,6 grHCl  y  rendimiento de 95,16%

Nota: Revisar si la reacción esta o no balanceada.

NaCl    +    H₂SO₄    ---------   Na₂SO₄     +     HCl

2).  ¿Cuántos gr de KClO₃ de 80% de pureza se requieren para preparar128 gr de Oxígeno?.     R/  408,3 gr de KClO₃

Nota: Revisar si la reacción esta o no balanceada.

2 KClO₃     ----------     KCl      +    O₂

3).  Calcule cuántos gr de hidrógeno, se obtienen a partir de 3 moles de HCl en una reacción con magnesio cuyo rendimiento el de 70%.   R/ 2,1 gr de H₂ 

Nota: Revisar si la reacción esta o no balanceada.

Mg      +     HCl     --------    MgCl₂     +    H₂

4) El cloruro de calcio reacciona con nitrato de plata para producir un precipitado de clorurode plata:

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

En un experimento se obtienen 1.864 g de precipitado. Si el rendimiento teórico del cloruro de plata es 2.45 g. ¿Cuál es el rendimiento en tanto por ciento?

a. 58,6%

b. 30,0%

c. 76,1%

d. 131%

5. Calcular el rendimiento de un experimento en el que se obtuvieron 3.43 g de SOCl2 mediante la reacción de 2.50 g de SO2 con un exceso de PCl5, esta reacción tiene un rendimiento teórico de 5.64 g de SOCl2.

SO2(l) + PCl5(l)  SOCl2(l) + POCl3(l)

a. 60.8%

b. 72.9%

c. 16.4%

d. 44.3%

PON EN PRÁCTICA LO APRENDIDO BAJO LA SUPERVISIÓN DE UN ADULTO.

Entra  a la siguiente dirección observa el video. pureza. haz clic.

Realiza la experiencia con los mismos componentes usados en el vídeo pero con diferentes cantidades, realiza los cálculos respectivos  y saca tus propias conclusiones.

Bibliografía.

1. www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/.../estequiometria_pagina8p.html

2. www.eis.uva.es/qgintro/esteq/tutorial-04.html

3. aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/ocw/mod/resource/view.php?...true...

4. www.youtube.com/watch?v=K1UvZXKtEqs

5. www.youtube.com/watch?v=c2ZdagTYn9k