INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICO INDUSTRIAL
ASIGNATURA: QUÍMICA INORGÁNICA
DOCENTE: JOSÉ ESTRADA FLÓREZ
TEMA. EL REACTIVO LÍMITE
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 balance.
1.
INICIO.
Es importante tener en cuenta las
leyes ponderales, el concepto de mol, las masas atómicas y las relaciones
molares entre reactivos y productos.
2.
DESARROLLO.
EL REACTIVO LÍMITE. También es llamado o conocido con el nombre de reactante límite. Este procedimiento es importante en la
elaboración de diversos productos químicos.
El reactivo límite consiste en determinar cuál de los reactivos que
participan en una reacción química es el encargado de determinar o limitar la
cantidad de producto que se puede obtener en una reacción cualquiera.
El reactante límite es el reactivo o sustancia que se consume primero
durante la reacción, el cual se determina matemáticamente mediante la razón
molar de cada uno de los reactivos respecto al producto, es decir, que el
reactivo límite será el que la razón molar de cómo resultado el más bajo entre
los reactivos o es la sustancia que
produce la menor cantidad de moles de la sustancia producida.
ANTES DE ANALIZAR LOS EJERCICIOS DE LA GUÍA, ENTRA AL SIGUIENTE ENLACE Y OBSERVA ATENTAMENTE EL VÍDEO: Cálculo de reactivo límite
Ejercicios:
1.- ¿Cuántos moles de ácido clorhídrico HCl
(sustancia C) pueden obtenerse a partir de 4 moles de hidrógeno H2 (sustancia A) y 3 moles de cloro Cl2
(sustancia B)?. Según la reacción
química que a continuación se ilustra:
A B C
H2 + Cl2 --------- 2 HCl
Determinar cuál es el reactivo límite en la anterior reacción química.
Solución
a.- Paso No. 1:
Se determinan o se establecen las
razones molares para las sustancias A y B con respecto a la sustancia C
1 mol de H2 y 1 mol de Cl2
2 moles de HCl 2 moles de HCl
b.- Paso No. 2: Se plantean las reglas de tres (3) con las
sustancias A y B
Si 1 mol de
H2 --------------------- 2 moles de HCl
Entonces 4
moles de H2 ---------- X
X = 4
moles de H2 x 2 moles de HCl = 8 moles de HCl = 8
moles de HCl R/
1 mol de H2 1
Si 1 mol de
Cl2
--------------------- 2 moles de
HCl
Entonces 3
moles de Cl2 ---------- X
X = 3 moles de Cl2 x 2
moles de HCl = 6 moles de HCl
= 6
moles de HCl R/
1 mol de Cl2 1
c.- Paso No 3: Con base en los resultados anteriores se
determina cual de las sustancias es el reactivo límite.
El reactante o reactivo límite es
la sustancia que produce la menor cantidad de moles de la sustancia C o HCl en
este caso, el reactivo límite es el cloro
Cl2 (sustancia B), ya que los 3 moles de la sustancia B o cloro
(Cl2) limitan la producción de la sustancia C o ácido clorhídrico
(HCl).
A manera de conclusión tenemos:
H2 + Cl2 --------- 2 HCl
4 moles de H2 +
3 moles de Cl2
1 mol de H2
+ 1 mol de Cl2 --------- 2 moles de HCl
1 mol de H2
+ 1 mol de Cl2 --------- 2 moles de HCl
1 mol de H2
+ 1 mol de Cl2 --------- 2 moles de HCl
1 mol de H2
+ cero --------- No hay reacciónl
Obsérvese que, según la
ecuación: 1 mole de Hidrógeno y 1 mol de
cloro producen 2 moles de HCl. Entonces:
3 moles de Hidrógeno + 3 moles de
cloro ---------- 6 moles de HCl
2.- Se tiene 3 moles de hierro (Fe) y 1,5 mol de
oxígeno (O2), ¿Cuántas moles
de de oxido férrico Fe2O3 se obtienen o producen?. Teniendo en cuenta la siguiente ecuación:
A B C
4 Fe + 3
O2 ------------ 2 Fe2O3
(Nota: Respuesta= el reactivo límite es el oxígeno (O2)
ya que la razón molar es 1 mol de Fe2O3
, mientras que para el hierro (Fe) la razón molar es 1,5 moles de Fe2O3 )
3.- Calcule cuántos gramos (gr) de fosfato de
calcio (Ca3 (PO4)2)
sustancia (C), se pueden obtener o producir a partir de la reacción entre 100gr
de carbonato de calcio (CaCO3) o sustancia (A) con 70gr de ácido
fosfórico (H3PO4 ) o sustancia (B), si la ecuación
balanceada es:
A B C D E
3 CaCO3 + 2 H3PO4 ------------ Ca3
(PO4)2
+ 3 CO2 + 3 H2O
Solución
Antes de realizar el ejercicio hay que hacer claridad en lo siguiente: Siempre que se desee determinar o calcular el
reactivo límite en cualquier ecuación química, los datos de los reactivos y
productos deben estar expresados en términos de moles y como puede verse en el ejercicio anterior los datos están
expresados en gramos (gr), razón por la cual deberá hacerse una conversión de gramos (gr) a moles de cada una de las sustancias o compuestos que se estudian en
el anterior ejercicio.
Paso No. 1:
Se realizan las respectivas conversiones de los gramos (gr) a moles,
mediante la aplicación de una regla de tres (3). Teniendo en cuenta que un mol de cualquier
sustancia es igual o equivalente a su peso molecular.
Conversión de gramos a moles para la sustancia A (CaCO3):
Si 1 mol de CaCO3 ------------------- 100.1gr de CaCO3
X -------------------- Entonces 100gr de CaCO3
X = 1 mol de CaCO3
x 100 gr CaCO3 = 100
moles CaCO3 = 1,0 mol
CaCO3
100,1 gr de CaCO3 100,1
Conversión de gramos a moles para la sustancia B (H3 PO4):
Si 1 mol de
H3 PO4
------------------- 98 gr de H3
PO4
X -------------------- Entonces 70 gr de H3 PO4
X = 1 mol
de H3 PO4 x 70 gr H3 PO4 = 70
moles de H3 PO4 = 0,714 mol de H3 PO4
98 gr de H3 PO4 98
Paso No. 2:
Se establecen las razones molares mediante la aplicación de una regla de
tres teniendo en cuanta los datos de la ecuación química balanceada para cada
una de las anteriores sustancias, para establecer el reactivo límite se calcula
el número de moles del producto o sustancia producida a partir de los moles de
cada reactivo calculados anteriormente, así:
Para la sustancia A:
Si 3 moles de CaCO3 ------------ 1 mol de Ca3 (PO4)2
Entonces 1,0 mol CaCO3
-------- X
X =1,0 mol CaCO3
x 1mol de Ca3 (PO4)2 =1mol
de Ca3 (PO4)2 = 0,334mol
de Ca3 (PO4)2
3 moles de CaCO3 3
Para la sustancia B:
Si 2 moles
de H3 PO4
----------------- 1 mol de Ca3 (PO4)2
Entonces 0,714 mol H3 PO4 -------- X
X= 0,714mol
H3 PO4 x 1mol de Ca3 (PO4)2 = 0.714 mol de Ca3 (PO4)2
= 0,356mol de Ca3 (PO4)2
2 moles de H3
PO4
2
Conclusión: Puesto que el reactivo límite es aquel que produce el menor número de
moles del producto y, en este caso el menor número de moles de Ca3
(PO4)2 se produce a partir de 1 mol de CaCO3,
éste es el reactivo límite.
Para dar la respuesta final pedida en el ejercicio sobre los gramos (gr) que se obtienen de la
sustancia ( C ) o fosfato de calcio Ca3(PO4)2
, sólo basta con plantear una regla de tres (3) con el valor del reactivo
límite y la razón molar de la sustancia
( C ), así:
Si 1 mol de Ca3(PO4)2 ----------------- 310 gr de Ca3(PO4)2
0,334 moles de Ca3(PO4)2
-------------- X
X = 0,334 moles de Ca3(PO4)2 x 310 gr de Ca3(PO4)2
= 103,6 gr de Ca3(PO4)2
1 mol de Ca3(PO4)2 1
X = 103,6 gr de Ca3(PO4)2. Esta es
la repuesta
3.
CIERRE.
4). El Zn y el S reaccionan para
formar ZnS (sulfuro de zinc) sustancia que se utiliza para recubrir
internamente las pantallas de los televisores.
La ecuación correspondiente es:
Zn + S
-------- ZnS
¿Cuántos gramos (gr) de ZnS se obtienen cunado 240gr de Zn se hacen reaccionar
con 130gr de S?
EJERCICIOS PROPUESTOS:
1.-
¿Cuántas moles de hidrógeno (H2) o sustancia D se producen a
partir de 50gr de aluminio (Al) o sustancia A
y 200 gr de ácido clorhídrico
(HCl) o sustancia B?. ¿Cuál es el
reactivo límite de la reacción, si la ecuación que la representa es:
A B C D
2 Al + 6
HCl ----------- 2 AlCl3 +
3 H2
(Respuesta = El HCl es el reactivo
límite porque el produce 2,74 moles de H2 mientras que con el
aluminio (Al) se producen 2,78 moles de H2 )
2.-
El cloro (Cl2) y el metano (CH4) reaccionan para
formar el cloroformo (CHCl3) y el ácido clorhídrico (HCl), según la
siguiente reacción:
A B C D
CH4 +
3 Cl2
----------- CHCl3 +
3 HCl
Para cada uno de los siguientes
casos determine o establezca cuál es el reactivo límite:
a.-
1,5 moles de Cl2 o sustancia (B) y 1,5 moles de CH4.
o sustancia (A)
Resp = Con el Cl2
se producen 0,5 mol de CHCl3 y con el CH4 se producen 1,5 mol de CHCl3. Por lo anterior el Cl2 es el
reactante límite.
b.-
2 moles de Cl2 y 3 moles de Cl2
Resp = El reactivo
límite es el Cl2 porque
con el se producen 0,667 mol de CHCl3 y con el CH4 se
producen 3 moles de CHCl3
3.-
Dada la siguiente ecuación estequiométrica:
A B C D
CaH2 +
2 H2O ------- Ca(OH)2 + 2
H2
Establezca en cada caso, cuál es el
reactante límite para producir el Ca(O)2 o sustancia C, si se hacen
reacionar:
a.-
10 gr de CaH2 o
sustancia (A) y 50 gr de H2O o sustancia (B).
Resp = Con el CaH2 se producen 0,238mol de Ca(OH)2 y
con el H2O se obtienen 1,385 mol de
Ca(OH)2 . El reactivo límite es el CaH2
b.-
0,1 gr de CaH2 y 0,5 gr de H2O.
Resp = Con el CaH2 se producen 0,00237mol de Ca(OH)2 y
con el H2O se obtienen 0,0135 mol de
Ca(OH)2 . El reactivo límite es el CaH2
