Para producir 5.00 kg de cloro se hacen reaccionar HCl comercial (36% en peso) y pirolusita (85% de MnO2):
HCl (ac)+ MnO2 (ac) → Cl2 (g) + MnCl2 (ac) + H2O
¿Qué peso de cada reactivo se requiere si el rendimiento de la reacción es del 95%?
Respuestas
Respuesta:
Explicación:
Lo primero es ajustar la reacción; puede hacerse a ojo, pero si no se consigue hay que usar un método de ajuste redox.
4 HCl + MnO2 ⇒ 2 Cl2 + MnCl2 + 2 H2O
número de moles de Cl2 a obtener = 5000 g / 71 g/mol = 70,4 mol de Cl2
Reactivo HCl:
70,4 mol Cl2 · 4 mol HCl / 2 mol Cl2 = 140,8 mol de HCl teóricos
Como el rendimiento de la reacción es el 95% necesitaremos algo más de HCl:
140,8 · 100 / 95 = 148,2 mol de HCl, que tienen una masa de
148,2 mol · 36,5 g/mol = 5409,3 g de HCl puro
Como no tenemos HCl puro, sino una disolución al 36%, necesitaremos una masa de esta disolución de
5409,3 · 100 / 36 = 15025,8 g = 15,026 kg de disolución comercial de HCl
Reactivo MnO2:
70,4 mol de Cl2 · 1 mol MnO2 / 2 mol Cl2 = 35,7 mol MnO2 teóricos
Como el rendimiento de la reacción es del 95 %, el MnO2 real que necesitaremos es
35,7 · 100 / 95 = 37,6 mol de MnO2, que tienen una masa de
37,6 mol · 86,9 g/mol = 3267,4 g MnO2, que están contenidos en una masa de pirolusita de
3267,4 · 100 / 85 = 3844,0 g = 3,844 kg de pirolusita.