Química general II Ejercicio resuelto de sustancia limitante

Química general II

Ejercicio resuelto de sustancia limitante.

Se ponen en condiciones de reacción 10 g de H2 y 10 g de N2 . Determine cuál es la sustancia limitante.

Existen varias formas de resolver este ejercicio, explicaremos tres de esas formas.

Método 1. Comparar la RCT con la RCP

Cualquier método que utilicemos debe aplicarse a partir de la ecuación balanceada.

N2     +      3 H2                               2 NH3      [pic 1]

La ecuación me informa que el dihidrógeno y el dinitrógeno se combinan teóricamente en una relación de 1:3; esto es:

RCT = n (N2) / n (H2) = 1/3 = 0.33 (Datos sacados de la ecuación)

Pero, en la práctica no tenemos exactamente esas cantidades de sustancias, calculemos cuánto tenemos:

n(N2)= m (N2) / M (N2)  = 10 / 28 = 0.36 mol

n(H2)= m (H2) / M (N2)  = 10 / 2 = 5 mol

RCP = n (N2) / n (H2) = 0.33/5 = 0.066    (Datos calculados)

0.33 > 0.066

Si la RCT > RCP LA SUSTANCIA LIMITANTE ES LA QUE APARECE EN EL NUMERADOR, en este caso, el N2.

Método 2 Aplicación directa de la Ley de las Proporciones Definidas.

Según la ecuación balanceada, 1 mol de N2 necesita 3 mol de H2 debemos convertir esos moles en unidades de masa:

1 mol de N2 = 28 g

3 mol de H2 = 6 g

Calculemos la masa necesaria para que reacciones los 10 g de N2

28 g de N2    necesito          6 g de H2

10 g de N2    necesitaré       x g de H2

x = 2.14 g de H2

Si necesito 2.14 g de H2 y tengo 10 g , eso quiere decir que tengo H2 “de sobra”, o sea, que se acabará todo el N2 antes que se termine el H2 , esto es, es el N2 la sustancia limitante.

Podemos calcular la masa de H2 que queda en exceso:

M (H2) exceso = 10 − 2.14 = 7.86 g de H2

Podíamos haber hecho el cálculo de la masa de N2 necesaria para que reaccionaran completamente los 10 g de H2

6 g de H2    necesito          28 g de N2

10 g de H2    necesitaré      X g de N2

x = 46.66 g de N2

Para que reaccionaran totalmente los 10 g de H2, necesitaría 46.66 g de N2 ; pero sólo tengo 10 g de esta sustancia, o sea, “no me alcanza”, por eso es la sustancia limitante.

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