Problemas Sobre Reactivo Limitante

Problemas sobre Reactivo Limitante. 1. Al tratar una muestra de CaCO3 de 25 g de masa, (sólido) con 21,9 g de HCI en disolución. a) Determine la masa de cloruro de calcio obtenido. b) Calcule la cantidad de cloruro de calcio que se formará. c) ¿Qué masa de ácido clorhídrico reaccionó? d) Determine el volumen del gas obtenido en CNTP. e) ¿Qué masa de dicho gas se obtuvo? 2. Se combinan 23 g de I2 con 6 g de Na para formar NaI. Determine: a) La naturaleza de la sustancia limitante. R/ I2 b) Exceso de la otra. R/ 0,84 g c) La masa producto formado R/ 27,16 g d) ¿Qué masa de la sustancia limitante habrá que añadir para que la reacción química sea total? R/ 4,6 g 3. Se dispone de 198 g de sulfuro de sodio, 200 g de dicromato de sodio y 408 g de ácido clorhídrico que se combinan de acuerdo con la siguiente ecuación ajustada: 24Na2S( ac )+ 8Na2Cr2O7( ac )+ 112 HCI( ac ) = 3S8( S )+ 16CrCI3 + 64NaCI( ac ) + 56H2O ( L ) a) La naturaleza de la sustancia limitante. R/ Na2Cr2O7 b) La masa de sulfuro de sodio en exceso. R/ 19,5 g c) La masa de cloruro de cromo (III) que se formará 4. Un tubo cerrado que contiene 21,422 g de óxido de plata y 3 g de hierro, se calientan para convertir parte en Fe2O3 . Después de efectuado el experimento, la masa de óxido de plata es de 20,512 g de la del Fe 2O3 es 3,504 g. ¿Qué cantidad de sustancia de plata y de hierro queda en el tubo al final? R: (Ag) 0,078 mol y (Fe) 0,097 mol. 5. Una mezcla de 100 kg de CS2 y 200 kg de Cl2 se pasa a través de un tubo de reacción y calentando se produce la reacción: CS2 + 3 Cl2 → CCl4 + S2Cl2 a. El reactivo que no reaccionará completamente. b. La cantidad de este reactivo que no reacciona. c. El peso de S2Cl2 que se obtendrá. Sol: a) CS2 b) 28,638 kg c) 126,761 kg 6. En un generador portátil de hidrógeno se hacen reaccionar 30 g de hidruro de calcio con 30 g de agua, según la reacción: CaH2 + H2O Ca(OH)2 + H2. Después de ajustar la reacción, calcula: a. ¿Qué reactivo sobra y en qué cantidad?. b. El volumen de hidrógeno que se produce si se le mide a CNTP. 7. El cloruro de titanio (IV) reacciona con el magnesio para dar cloruro de magnesio y titanio. Si se ponen a reaccionar 15 g de cloruro de titanio y 7 g de magnesio, calcula: a. ¿Cuál es el reactivo limitante?

b. ¿Cuántos gramos de titanio se obtienen? Sol: a) Cloruro de titanio(IV) b) 3,78 g 8. Si se ponen a reaccionar 100 g de BaCl2 con 115 g de Na2SO4 para obtener cloruro sódico y sulfato de bario. a. ¿Qué sustancia es el reactivo limitante? b. ¿Cuántos g de NaCl se pueden preparar? Sol: a) Cloruro de bario b) 56,15 g 9. Se mezclan 35,4 gramos de cloruro de sodio en solución acuosa con 99,8 gramos de nitrato de plata. a) Calcula los gramos de cada reactivo que reaccionan. b) ¿Cuánto cloruro de plata precipita? Sol. a) 34,4 g de cloruro sódico y 99,8 g de nitrato de plata; b) 84,2 g de cloruro de plata. Reacción: NaCl + AgNO3 → AgCl (↓) + NaNO3 10. El carborundo, SiC, es una sustancia muy dura y se usa como abrasivo. Puede obtenerse por reacción entre el dióxido de Silicio que se encuentra en la arena y el carbón de coque. SiO2 + C → SiC + CO(g) Se parte de 400 kg de arena que contiene 20% de SiO2 y cuarta tonelada de carbón de coque, a) ¿cuál será el reactivo limitante?, b) ¿cuánto carburo de silicio se debería obtener?, c) si realmente se obtienen 50,8 kg de carborundo, qué % de rendimiento hay en el proceso? d) ¿Qué volumen de monóxido de Carbono en CNTP se desprenderá de esta obtención? R ,53.4 kg. 11. Si se hacen reaccionar 28 g de nitrógeno con 9,02 g de hidrógeno, calcule la masa de amoniaco

formado en la reacción.

R: 34,1 g

12. En algunas plantas industriales modernas se hace reaccionar metanol líquido con monóxido de carbono, en presencia de un catalizador, para obtener ácido acético. Experimentalmente se hace una prueba mezclando 15,0 g de metanol con 10,0 g de monóxido de carbono. ¿Cuál será el rendimiento teórico del ácido acético? Si realmente se producen 19,1 g ¿cuál es el porcentaje de rendimiento? CH3OH + CO → CH3COOH R: CO es RL; 21,4 g de CH3COOH; 89 % 13. Se hacen reaccionar 64 g de metano con 355 g de cloro, de acuerdo con la ecuación: CH4 + 4 Cl2 → CCl4 + 4 HCl Calcule la cantidad de CCl4 y HCl formados. R: 1,25 moles y 5 moles 14. El azufre reacciona con el hierro a altas temperaturas para dar: Fe + S → FeS. En un experimento se utilizaron 8,67 g de S y 7,62 g de Fe. ¿Cuál es el reactivo limitante? ¿Cuánto de producto se formó? ¿Qué cantidad de reactivo queda sin reaccionar? R: Fe es RL; 11,9 g de FeS; 4,3 g de S 15. Dada la siguiente reacción calcule la masa de sulfito ácido de calcio que se obtiene al reaccionar 64,8 g de hidróxido de calcio con 52,4 g de dióxido de azufre. R: 81,8 moles Ca(OH)2 + 2 SO2 → Ca(HSO3)2 16. La aspirina (ácido acetilsalicílico, C9H8O4) se obtiene por calentamiento del ácido salicílico (C7H6O3) con el anhídrido acético (C4H6O3), el otro producto que se forma es ácido acético (C 2H4O2). Cuando se calientan 2,0 g de ácido salicílico con 4,0 g de anhídrido acético, ¿cuánta aspirina debe formarse teóricamente? ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento si el rendimiento real es de 2,1 g? R: 2,6 g de C9H8O4; 80 %. 17. El disulfuro de carbono arde con oxígeno. La combustión completa da: CS2 + 3 O2 → CO2 + 2 SO2. Calcule los gramos de dióxido de azufre producidos por la reacción de 15,0 g de disulfuro de carbono con

35 g de oxígeno. ¿Cuántos gramos de reactivo quedan sin reaccionar? R: CS2 es RL; 25,2 g de SO2; 16,1 g sobran. 18. Al hacer reaccionar óxido nítrico con oxígeno se obtiene dióxido de nitrógeno de acuerdo con la siguiente ecuación: NO (g) + O2 (g) → NO2 (g) Determine el volumen de dióxido de nitrógeno formado al hacer reaccionar 20 L de NO con 15 L de O2, si el rendimiento de la reacción es de 75 %. Considere que todos los gases están medidos en CNTP. R: 15 L 19. Se hacen reaccionar 10,0 g de peróxido de sodio con 10 mL de agua, los productos que se obtienen son oxígeno molecular e hidróxido de sodio. Indique cual es el reactivo límite y cuantos gramos se obtienen de cada producto. R: Na2O2 es RL; 10,2 g de NaOH y 2,1 g de O2. 20. Una tira de cinc metálico cuya masa es de 2,0 g se coloca en una solución acuosa que contiene 2,50 g de nitrato de plata, produciéndose la siguiente reacción: Zn (s) + 2 AgNO 3 (ac) → 2 Ag (s) + Zn(NO 3)2 (ac). ¿Cuántos gramos de Ag se pueden obtener a partir de estas cantidades? R: RL es AgNO3; 3,2 g de Ag 21. Se hacen reaccionar 7 g de Zn con 40 g de H2SO4. Calcular: ¿Cuál es el reactivo límite? ¿Cuántos gramos del otro reactivo quedan sin reaccionar? ¿La cantidad de sulfato de cinc que se forma teóricamente? ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento si realmente se obtienen 15 g de sulfato de cinc? 22. Una empresa produce H2SO4 a partir de una mena del mineral pirita (FeS2) con una riqueza del 91,3 % en masa de FeS2. El proceso comienza con la tostación (reacción con O2) para dar óxido ferroso y dióxido de azufre, para continuar con la oxidación de este último hasta trióxido de azufre, el cual luego se hace reaccionar con agua para producir el ácido sulfúrico. Escriba las ecuaciones que representan cada etapa del proceso. ¿Cuántos Kg de ácido sulfúrico se producirán si diariamente se procesan 1500Kg de pirita y suponiendo un rendimiento de 90 % en cada etapa? 23. Se hacen reaccionar 1,0 g de Mg con 3,0 g cloruro áurico mediante la reacción: 3 Mg + 2 AuCl3 → 3 MgCl2 + 2 Au ¿Qué masa de oro se puede obtener teóricamente? 24. ¿Cuántos gramos de nitrato cúprico se podrán obtener si se utilizan 3,0 g de sulfuro cúprico y 10 mL de ácido nítrico concentrado (d = 1,41 g/mL; 65% en masa)? CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + S + NO + H2O 25. En una reacción un estudiante hace reaccionar 12,00 g de aluminio con 225 mL de solución de HCl (densidad de 1,088 g/mL y 18 % en masa de HCl). Indique si el aluminio logra reaccionar por completo. Además calcule la masa de sal que se forma y el volumen de H2 que se forma en CNTP. 26. Al hacer reaccionar óxido nítrico con oxígeno se obtiene dióxido de nitrógeno, según la ecuación: NO (g) + O2 (g) → NO2 (g). Determine el volumen de NO2 que se obtiene al reaccionar 20 L de NO con 15 L de O2, si el rendimiento de la reacción es de 75 %. Considere que todos los gases están medidos en CNTP. R: 15 L 27. El bromo se puede obtener en el laboratorio por reacción del bromuro de potasio con el ácido sulfúrico y el óxido de manganeso (IV) mediante la ecuación: KBr + MnO2 + H2SO4 → KHSO4 + MnSO4 + Br2 + H2O Calcule las cantidades de KBr, MnO2 con un 93,5 % de pureza y H2SO4 al 60 % que se necesitan para obtener 60,0 g de Br2. R: 134,5 g de KBr, 35,6 g de MnO2 y 184,2 g de H2S

28. El ácido fosfórico es utilizado para hacer fertilizantes, este ácido puede prepararse en un proceso de dos etapas; Etapa 1: P4 + 5 O2 → P4O10 y Etapa 2: P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 Se hacen reaccionar 1,25 x 103 g de fósforo con un exceso de oxígeno para formar decaóxido de tetrafósforo con un rendimiento de 89,5 %. Luego en la segunda etapa se obtiene un rendimiento de H3PO4 del 96,8 %. ¿Qué masa de H3PO4 se logra obtener en el proceso? 29. La principal mena de cinc es el sulfuro, ZnS. La mena se concentra por flotación y luego se somete a tostación: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2. El ZnO es disuelto en H2SO4 para obtener sulfato de cinc y agua. Luego el sulfato de cinc se somete a electrólisis: ZnSO4 + 2 H2O → Zn + 2 H2SO4 + O2. ¿Qué masa de Zn se puede obtener en el proceso si se trata una mena que contiene 150 kg de ZnS y los rendimientos de cata etapa o reacción son: 90,6 %; 100 % y 98,2 %, respectivamente? 30. En la preparación industrial de galletas se acostumbra usar crémor tártaro o tartrato ácido de potasio (KHC4H4O6) y bicarbonato de sodio (NaHCO3), ambos en polvo, para que al hornearlos estos dos compuestos reaccionen entre si, liberando dióxido de carbono gaseoso. Lo que ocurre es que el gas queda “atrapado” dentro de la galleta horneada dándole una contextura esponjosa. La ecuación que representa la reacción es: KHC4H4O6 + NaHCO3 → KNaC4H4O6 + CO2 + H2O En cierta industria galletera se sabe que la producción de 7,5 L de CO 2 por cada Kg de galletas es suficiente para obtener un esponjado adecuado. Tomando en cuenta las siguientes condiciones: • No debe quedar NaHCO3 en el producto porque altera el sabor. • El crémor tártaro solo se consigue comercialmente en una mezcla llamada “SPONJEX®”, que por cada 100 g contiene 20 g de crémor tártaro y 80 g de leche descremada. • Se recomienda que en la galleta permanezca un residuo de 0,7 % en masa de crémor tártaro para mejorar su sabor. • El horneado se realiza a 240 °C y 0,73 Atm, durante 45 minutos. ¿Cuántos gramos de SPONJEX y de bicarbonato de sodio (con 95 % de pureza) se deben emplear en la formulación para preparar 1,0 Kg de galletas de la mejor calidad? (Se recomienda tomar como base del cálculo 1,0 Kg de galletas). Nota: Aunque parezca un “problema super complejo”, no lo es, solo tiene que leerlo bien y aplicar los conceptos de reactivo limitante y de reactivo en exceso. Además debe saber ¿cómo se calcula el volumen de un gas que no está en CNTP? ¡Resuélvalo y compruebe porque la química es una Ciencia muy Interesante!