Question

Qué cantidad de Magnetita con formula molecular Fe3O4 se produce al reaccionar 200 gramos de Hierro (Fe) de pureza 87% con 200 gramos de H2O, si el rendimiento de reacción es del 76%.

Fe(s) + H2O(g) ──> Fe3O4 (s) + H2 (g)

Answer 1

1) Establece la ecuación química balanceada

3Fe(s) + 4H2O -----> Fe3 O4 (s) + 4H2 (g)

2) Escribe las relaciones molares

3 Fe : 4 H2O : 1 Fe3 O4 : 4 H2

3) Calcula la cantidad de hierro en 200 g de hierro con pureza 87%

87% = (x/200) * 100

=> x = 200 * 87/100 = 174 g

4) Convierte 174 g de hierro a moles

masa atómica del hierro: 55,85 uma  = 55,85 g/mol

=> moles d hierro =  174 g / 55,85 g / mol = 3,12 mol

5) Convierte la cantidad de agua a moles y calcula el reactivo limitante a partir de las relaciones molares estequiométricas

a) masa molar del agua = 18 g/mol

moles de agua = 200 g / 18 g/mol = 11,11 mol

 b) reactivo limitante

3 moles de Fe : 4 moles de agua = 3/4 = 0,75

3,112 moles de Fe /11,11 moles de agua = 0,28 => hay menos Fe disponible del que se necesita para reacccionar con 11,11 moles de agua, por tanto, el reactivo limitante es el hierro.

6) Calcula la cantidad de producto obtenida a partir de la cantidad disponible del reactivo limitante:

[1 mol Fe3O4 / 3 mol  Fe] * 3,11 mol Fe = 1,04 mol Fe3O4

7) Calcula el rendimiento

1,04 mol * 76% = 0,79 mol 

8) Convierte el número de moles a gramos

masa molar de Fe3O4 = 3 * 55,85 g/mol + 4 * 16 g/mol = 231,55 g/mol

gramos de Fe3O4 = 0,79 mol  * 231,55 g/mol = 182,92 g

Respuesta: 183 g