81. Para formar la urea se hicieron reaccionar 637.2 g de amoniaco con 1142 g de óxido
de carbono, según la siguiente reacción:2 N H3 + CO2 (NH2)2 CO + H2O
a) ¿Cuál es el reactivo limitante y cuál el reactivo en exceso?
b) ¿Cuánto producto (urea) se formó?
c) ¿Cuánto quedó de reactivo en exceso?
to fue el % de rendimiento, si en el laboratorio se sintetizó 1 kg?
Respuestas
Respuesta:
a) RL: NH3 (produce 18.71 moles de urea)
Reactivo en exceso = NH3
b) masa en Kg = 1123.72 / 1000 = 1.12372 Kg de urea
c) Cantidad en exceso: 1142 g – 636.14 g = 505.86 g
d) % rend. = 88.99 %
Explicación:
Para formar la urea se hicieron reaccionar 637.2 g de amoniaco con 1142 g de óxido de carbono, según la siguiente reacción:
2NH3 + CO2 → (NH2)2CO + H2O
a) ¿Cuál es el reactivo limitante y cuál el reactivo en exceso?
Mm NH3 = 17.03 g/mol
CO2 = 44.01 g/mol
1. Calcular moles a partir de los gramos
n NH3 = 637.2/ 17.03 g/mol = 37.42 mol
n CO2 = 1142 g/ 44.01 g/mol = 25.95 mol
2. calcular moles de urea a partir de los calculados
n (NH2)2CO = 37.42 mol NH3 x 1 mol (NH2)2CO = 18.71 mol
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2 mol NH3
n (NH2)2CO = 25.95 mol CO2 x 1 mol (NH2)2CO = 25.95 mol
````````````````````````````````
1 mol CO2
3. RL: NH3 (produce 18.71 moles de urea)
Reactivo en exceso = NH3
b) ¿Cuánto producto (urea) se formó?
Mm Urea: 60.06 g/mol
g (NH2)2CO = 18.71 mol x 60.06 g = 1123.72 g
`````````````````````
1 mol
masa en Kg = 1123.72 / 1000 = 1.12372 Kg de urea
c) ¿Cuánto quedó de reactivo en exceso
n CO2 = 25.95 - (37.48 mol NH3 x 1 mol CO2 )
`````````````````````
2 mol NH3
n CO2 =7.24 mol CO2
masa de CO2 recuperado: 7.24 mol CO2 x 44.01 g CO2
```````````````````````````
1 mol CO2
masa CO2 = 318.63 G
d) % de rendimiento, si en el laboratorio se sintetizó 1 kg?
% rend. = (1 K g / 1.12372) g x 100
% rend. = 88.99 %
Para la reacción química de Amoniaco y Dióxido de Carbono para producción de Urea, con determinadas cantidades de reactivos, se determina:
- Reactivo limitante: Amoniaco.
- Reactivo en exceso: Dióxido de Carbono.
- La cantidad de dióxido de carbono que no reacciona es 317,4 g.
- Se produce 1124,5 g de urea, con los reactivos disponibles.
- Asumiendo que se produce 1 kg de urea, el rendimiento de reacción es 89 %.
Ecuación Química
2 NH₃ + CO₂ → (NH₂)₂CO + H₂O
Amoniaco + dióxido de carbono → Urea + agua
masa molar NH₃ = 17 g/mol
masa molar CO₂ = 44 g/mol
masa molar (NH₂)₂CO = 60 g/mol
Determinación de reactivo limitante
2 NH₃ + CO₂ → (NH₂)₂CO + H₂O
34 g 44 g 60 g 18 g
Reactivos disponibles:
637,2 gramos de amoniaco
1142 gramos de dióxido de carbono
De la ecuación química: g NH₃ / g CO₂ = 34 / 44 = 0,77
De los reactivos disponibles: g NH₃ / g CO₂ = 637,2 / 1142 = 0,56
El reactivo limitante es el Amoniaco (NH₃)
El reactivo en exceso es el dióxido de carbono (CO₂)
Cálculo de cantidad de reactivo en exceso que no reacciona
De la ecuación química se tiene que 34 g de NH₃ reaccionan con 44 g de CO₂. Calculamos la cantidad de CO₂ que reacciona con el NH₃ disponible:
637,2 g NH₃ × ( 44 g CO₂ / 34 g NH₃ ) = 824,6 g CO₂
Cantidad de CO₂ que no reacciona = 1142 g - 824,6 g = 317,4 g
Cálculo de la cantidad de urea producida
637,2 g NH₃ × ( 60 g (NH₂)₂CO / 34 g NH₃ ) = 1124,5 g (NH₂)₂CO
Cálculo de rendimiento de reacción si se produce 1 kg de urea
% rendimiento = ( 1000 g / 1124,5 g) × 100 = 89 %
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