Se desea preparar nitrato cobaltico para lo cual se hacen reaccionar 7 gramos de sulfato cobaltico del 80% de pureza con 9 gramos del 70% de nitrato de calcio:
a. ¿Cuantos gramos de sulfato de calcio del 90% se formaron?
b. ¿Cuantos gramos del 80% de nitrato cobaltico se obtuvieron?
c. ¿Cuantos gramos de sulfato de calcio se obtendrán si el rendimiento de la reacción fue del 95% ?
d. ¿Cuantos gramos del reactivo no limitante puro dejaron de reaccionar ?
e. ¿Cuantos gramos del reactivo no limitante impuro dejaron de reaccionar ?
f. Si se obtuvieron 2 gramos de nitrato cobaltico ¿ Cuál fue la eficiencia de la reacción?
Respuestas
Para una reacción quimica, se tienen cantidades dadas de reactivos de pureza conocida, se pide calcular cantidades de productos formados en la reacción, reactivo limitante, rendimiento de reacción para determinadas cantidades de producto. Los resultados obtenidos son:
a. Se forman 5,8 gramos de CaSO₄ de 90% pureza.
b. Se producirían 7,84 g de Co(NO₃)₃ 80% de pureza
c. Para rendimiento de reacción 95%, se forman 4,96 g CaSO₄
d. Cantidad de reactivo no limitante puro que no reaccionó = 0,40 g
e. Cantidad de reactivo no limitante impuro que no reaccionó = 1,80 g
f. Si solo se producen 2 g, el rendimiento de reacción es 32%
Ecuación química:
3 Ca(NO₃)₂ + Co₂ (SO₄)₃ ----------- 3CaSO₄ + 2Co(NO₃)₃
Peso molecular Ca(NO₃)₂ = 164 g/mol
Peso molecular Co₂ (SO₄)₃ = 406 g/mol
Peso molecular CaSO₄ = 136 g/mol
Peso molecular Co(NO₃)₃ = 245 g/mol
Reactivos:
7 gramos Co₂ (SO₄)₃ 80% pureza
9 gramos Ca(NO₃)₂ 70% pureza
Calculemos cuánto tenemos disponible de los reactivos puros para la reacción:
Ca(NO₃)₂ : 9 × 0,70 = 6,3 g
Co₂ (SO₄)₃ : 7 × 0,80 = 5,6 g
De la ecuación química tenemos que:
3 moles de Ca(NO₃)₂ reaccionan con 1 mol de Co₂ (SO₄)₃ , entonces:
3 ( 164) g Ca(NO₃)₂ reaccionan con 1 ( 406) g Co₂ (SO₄)₃
g Ca(NO₃)₂ / g Co₂ (SO₄)₃ = 3 ( 164) / 406 = 1,21
Determinamos la proporción entre las cantidades disponibles (reactivos puros) para la reacción:
g Ca(NO₃)₂ / g Co₂ (SO₄)₃ disponible = 6,3 / 5,6 = 1,12
El reactivo limitante es el Ca(NO₃)₂
Podemos calcular gramos de sulfato de calcio (puro) que se forma en esta reacción con las cantidades disponibles:
3 mol Ca(NO₃)₂ produce 3 mol CaSO₄ (de la ecuación química)
164 g Ca(NO₃)₂ ---------- 136 g CaSO₄
6,3 g Ca(NO₃)₂ ---------- X
X = 5,22 g
Se deben producir 5,22 g CaSO₄ (puro). Calculemos cuánto CaSO₄ de 90% de pureza se formaría:
5,22 ------- 90
X ------ 100
X = (100 × 5,22) / 90 = 5,8
Se forman 5,8 gramos de CaSO₄ de 90% pureza.
De la ecuación química: 3 moles Ca(NO₃)₂ producen 2 moles Co(NO₃)₃
Podemos calcular cuánto Co(NO₃)₃ (puro) se produce a partir del Ca(NO₃)₂ disponible:
3 ( 164 ) g Ca(NO₃)₂ ------------ 2 (245) g Co(NO₃)₃
6,3 g Ca(NO₃)₂ --------------- X
X = ( 6,3 g Ca(NO₃)₂ × 490 g Co(NO₃)₃ ) / 492 g Ca(NO₃)₂
X = 6,27 g Co(NO₃)₃
Se producirian 6,27 g Co(NO₃)₃ puro con la cantidad de reactivos disponible, Calculemos cuánto Co(NO₃)₃ 80% de pureza se produciría:
6,27 g ------- 80
X ---------- 100
X = 100 × 6,27 / 80 = 7,84
Se producirían 7,84 g de Co(NO₃)₃ 80% de pureza
Para calcular Gramos de reactivo no limitante puro ( Co₂(SO₄)₃ )que no reaccionaron :
De la ecuación química tenemos que:
3 (164 g) Ca(NO₃)₂ ------------ 406 g Co₂(SO₄)₃
6,3 g Ca(NO₃)₂ ---------------- X
X = 6,3 g Ca(NO₃)₂ × 406 g Co₂(SO₄)₃ / 3 (164 g) Ca(NO₃)₂
X = 5,2 g Co₂(SO₄)₃
Cantidad de Co₂(SO₄)₃ puro que no reaccionó = 5,6 - 5,2 g = 0,40 g
Cantidad de Co₂(SO₄)₃ impuro que no reaccionó = 7 - 5,2 = 1,80 g
Si el rendimiento fuera de 95 % :
Rendimiento = ( gr CaSO₄ formado / 5,22 g CaSO₄) ×100
95 = ( gr CaSO₄ formado / 5,22 g CaSO₄) ×100
g CaSO₄ formado = 4,96
Si el rendimiento de reacción fuera 95%, se forman 4,96 g CaSO₄
Si se obtienen solo 2 g de Co(NO₃)₃, calculemos el rendimiento de reacción:
De la ecuación química:
3 (164) g Ca(NO₃)₂ ------------ 2 (245) g Co(NO₃)₃
6,3 g Ca(NO₃)₂ --------------- X
X = ( 6,3 g Ca(NO₃)₂ × 2 (245) g Co(NO₃)₃ ) / 3 (164) g Ca(NO₃)₂
X = 6,27 g
Se deberian producir 6,27 g Co(NO₃)₃ a partir de los reactivos disponibles. Si solo se producen 2 g, el rendimiento de reacción es.
Rendimiento = ( 2 / 6,27 ) × 100 = 32%