Un grupo de estudiantes realizan una práctica de laboratorio con la finalidad de preparar hidróxido de aluminio, el cuál es usado para disminuir la ácidez estomacal y ayudar a aliviar los síntomas de úlceras. Para ello toman una muestra de sulfato de aluminio de 15gramos y lo hacen reaccionar con 20 gramos de hidróxido de sodio, obteniéndose 6 gramos de hidróxido de aluminio.
La ecuación balanceada es:
Al2(SO4)3+6NaOH--->2Al(OH)3+3Na2SO4
a) determinar el reactivo limitante y el reactivo en exceso
b)los gramos que sobran del reactivo en exceso
c)La producción teórica del Al(OH)3
d)balance total
e)Rendimiento porcentual de dicha reacción
*Dejo una imagen del problema por si no queda claro*
Respuestas
Respuesta:
Explicación:
Al2(SO4)3 + 6 NaOH ⇒ 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4
moles de Al2(SO4)3 = 15 g / 342,2 g/mol = 0,044 mol Al2(SO4)3
moles de NaOH = 20 g / 40 g/mol = 0,5 mol NaOH
a)
Para saber cuál es el reactivo limitante y cuál el reactivo en exceso calculamos los moles de uno cualquiera de los reactivos que se necesitan para reaccionar con los moles del otro.
0,044 mol Al2(SO4)3 · 6 mol NaOH / 1 mol Al2(SO4)3 = 0,264 mol NaOH reaccionan
ya que 1 mol de Al2(SO4)3 reacciona con 6 mol de NaOH.
Como los moles necesarios de NaOH (0,264) son menos de los que tenemos (0,5), diremos que el NaOH está en exceso y el Al2(SO4)3 es el reactivo limitante. Se llama así porque cuando en el transcurso de la reacción se terminan los 0,044 mol de Al2(SO4)3, todavía quedan sin reaccionar 0,5 – 0,264 = 0,236 mol de NaOH, que al no tener ya con qué reaccionar se quedan libres en la solución (limita el progreso de la reacción).
b)
Quedan sin reaccionar 0,236 mol de NaOH, y su masa es
0,236 mol · 40 g/mol = 9,44 g NaOH
c)
Para este cálculo tendremos que partir del reactivo limitante, que es el que reacciona en su totalidad, pues el otro sólo reacciona en parte.
0,044 mol Al2(SO4)3 · 2 mol Al(OH)3 / 1 mol Al2(SO4)3 = 0,088 mol Al(OH)3
o bien
Si 1 mol Al2(SO4)3 produce 2 mol Al(OH)3
entonces 0,044 mol Al2(SO4)3 producirán x
x = 0,088 mol AL(OH)3
que tienen una masa de
0,088 mol · 78 g/mol = 6,86 g de Al(OH)3
d)
Balance: Partimos de 15 g de Al2(SO4)3 y 20 g de NaOH (masa total de los reactivos = 35 g)
Vamos a obtener la masa de Na2SO4 que se produce:
0,044 mol Al2(SO4)3 · 3 mol Na2SO4 / 1 mol Al2(SO4)3 = 0,132 mol Na2SO4
que tienen una masa de
0,132 mol · 142 g/mol = 18,74 g Na2SO4
Por lo tanto,
Obtenemos 6,86 g de Al(OH)3 y 18,74 g de Na2SO4 y 9,44 g de NaOH en exceso (35 g)
Como vemos, se cumple el principio de conservación de la masa en las reacciones químicas (ley de Lavoisier).
e)
Todos los cálculos anteriores son teóricos, es decir, suponiendo que las reacciones ocurren exactamente como se ha calculado. Pero en realidad hay factores que afectan al grado en que transcurren las reacciones y, en muchos casos, el producto obtenido es inferior al calculado teóricamente apliando las leyes estequiométricas.
El hecho es que se han obtenido sólo 6 g de Al(OH)3 en vez de los 6,86 g esperados. El rendimiento es, por tanto,
Rendimiento = (6 / 6,86) · 100 = 87,5%