Question

Una de las reacciones que ocurre en un horno de fundición cuando un mineral de hierro es
Fe2O3+3CO------> C4H3O4+C2H402
convertido en hierro, se representa por la siguiente ecuación:
A) Se hacen reaccionar 2 toneladas de óxido férrico con 10 L de monóxido de carbono a
temperatura y presión estándar, ¿cuántos kg de Fe se obtienen y cuántos L de bióxido de
carbono? Elabore una tabla de variación de especies, para que indique cuántas moles de cada
reactivo tiene al inicio, cuál es el reactivo limitante, cuántas moles de cada especie reaccionan,
cuántas moles de producto se obtienen y cuántas moles de cada especie se tienen al final de la
reacción, suponiendo un rendimiento del 100 %.
B) Si quieres obtener 1 kg de fierro y tienes monóxido de carbono en exceso, ¿cuántos Kg de óxido
férrico debes hacer reaccionar?

Answer 1

Hola!

Se produce 0,015kg de hierro y 9,79L de dióxido de carbono.
Debes hacer reaccionar 1,43kg de Fe₂O₃ para producir 1kg de Fe.

 Resolución
Datos:
Masa molar Fe₂O₃: 159,7g/mol
Masa molar CO: 28g/mol
Masa atómica Fe: 55,85g/mol
Masa molar CO₂: 44g/mol
Densidad CO: 1,14kg/m³
Densidad CO₂: 1,842kg/m³

Reacción de fundición del mineral hierro:
                          Fe₂O₃      +      3CO      →       2Fe     +       3CO₂
inicio                  2ton                10L                    ?                   ?

Determinamos los moles de los reactivos:
mol Fe₂O₃ = 2ton * (1000kg/1ton) * (1000g/1kg) * (1mol/159,7g)
mol Fe₂O₃ = 12523,5mol

mol CO = 10L * (1,14kg/m³) * (1m³/1000L) * (1000g/1kg) * (1 mol/ 28g)
mol CO = 0,41mol

Determinamos reactivo límite:
mol CO = 0,41mol CO * (1mol Fe₂O₃/3mol CO)
mol CO  = 0,14mol Fe₂O₃ necesarios

mol necesarios Fe₂O₃ < mol disponibles de Fe₂O₃
Reactivo límite: CO

0,41mol de CO reaccionan con 0,14mol de Fe₂O₃

Determinación de cantidad de productos:

mol Fe = 0,41mol CO * (2mol Fe/3mol CO)
mol Fe = 0,27mol Fe

kg Fe = 0,27mol Fe * (55,85g/mol) * (1kg/1000g)
kg Fe = 0,015kg Fe producidos

mol CO₂ = 0,41mol CO * (3mol CO₂/3mol CO)
mol CO₂ = 0,41 mol CO₂

L CO₂ = 0,41 mol * (44g/mol)* (1m³/1,842kg) * (1000L/1m³) * (1kg/1000g)
L CO₂ = 9,79L

                                               TABLA
                          Fe₂O₃      +      3CO      →       2Fe     +       3CO₂
inicio                  2ton                10L
mol inicio          12523,5           0,41
mol reacción     -0,14              -0,41 
mol final           12523,36           0                     0,27               0,41
final                  1,99ton              0L                  0,015kg           9,79L

Se produce 0,015kg de hierro y 9,79L de dióxido de carbono.

Pregunta 2

Fe₂O₃      +      3CO      →       2Fe     +       3CO₂
  ?                                           1kg

Determinamos moles de producto:
mol Fe = 1kg Fe * (1 mol/55,85g) * (1000g/1kg)
mol Fe = 17,9mol Fe producidos

Determinamos moles de reactivo necesario:
mol  Fe₂O₃ = 17,9mol Fe * (1mol  Fe₂O₃ / 2mol Fe)
mol  Fe₂O₃  = 8,95mol  Fe₂O₃  necesarios

kg  Fe₂O₃ = 8,95mol * (159,7g/mol) * (1kg/1000g)
kg  Fe₂O₃ = 1,43kg de Fe₂O₃ 

Debes hacer reaccionar 1,43kg de Fe₂O₃ para producir 1kg de Fe.

Espero haberte ayudado!