Question

Estequimetría:
La urea se produce a partir de una reacción entre el amoníaco y el dióxido de carbono.
Un trabajador mezcla 68,2 kg de amoníaco y 105 kg de dióxido de carbono, y produce
87,5 kg de urea. ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de esta reacción?
2NH3(aq) + CO2(aq) → (NH2)2CO (aq) + H2O(l)

Answer 1

Respuesta:

El porcentaje de rendimiento es 72,7%

Explicación:

Primero se debe reconocer la reacción de los compuestos y los productos que forman

Entonces se combina el amoniaco con el dióxido de carbono y produce urea y agua, reconociendo una reacción ácido-base

$2NH_3(aq) + CO_2(aq) -> (NH_2)_2CO_(aq)+H_2O_(l)$

A partir de esta ecuación podemos realizar el análisis universal entre moles de reactivos y productos

Primero calcular los kg de urea producidos por los kg de amoniaco

Entonces se cambia de kg de amoniaco a g de amoniaco para poder pasar a moles de amoniaco a través del peso molecular

$(68,2 kg NH_3)*\frac{1000g}{1kg} =68200gNH_3$

Peso molecular=(14,007+1,008*3)=17,013g NH_3

N=14,007g

H=1,008g

Ahora se obtiene los moles de NH_3 por la relación at-g$(68200 g NH_3)*\frac{1mol NH_3}{17,013gNH_3} =4008,699 mol NH_3$

Y se obtienen los moles de urea ya que en la ecuación 2 moles de amoniaco producen 1 mol de urea

$(4008,699 mol NH_3)*\frac{1mol (NH_2)_2CO}{2\\ mol NH_3} =8017,399 mol (NH_2)_2CO$

Entonces se pasa de moles de urea a kilogramos de urea por el peso molecular de la urea

Peso molecular=(14,007*2+1,008*4+12,011+15,999)=60,047g (NH_2)_2CO

$(8017,399 mol (NH_2)_2CO)*\frac{60,047g(NH_2)_2CO}{ 1mol (NH_2)_2CO}*\frac{1kg}{1000g} =120,355 kg (NH_2)_2CO$

Ahora se debe calcular los kg de urea producidos por los kg de dióxido de carbono

Se sigue el mismo procedimiento que arriba con los kg de amoniaco. Con la diferencia en el peso molecular y el análisis universal entre moles de reactivo y producto pues 1 mol de dióxido de carbono produce 1 mol de urea

$105kg CO_2*\frac{1000gCO_2}{1kgCO_2}*\frac{1mol CO_2}{44,009gCO_2}*\frac{1mol(NH_2)_2CO}{1molCO_2}*\frac{60,047g(NH_2)_2CO}{1 mol (NH_2)_2CO}*\frac{1kg}{1000g} =143,261kg (NH_2)_2CO$

Como el amoniaco produce menor cantidad de urea, este es el reactivo limitante y los kg de urea producidos por este compuesto son los que en teoría salen de la reacción

Para obtener el porcentaje de rendimiento se divide la cantidad real obtenida de urea para la cantidad teórica de urea y se multiplica por 100

$\frac{87,5kg}{120,355kg} *100=72,70%$%