Estequiometría de las reacciones. Reactivo limitante

¿Cómo saber cuál es el reactivo limitante en una reacción química?

Introducción:

Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias llamadas reactivos se transforman en otras sustancias denominadas productos. En muchos procesos químicos se da la circunstancia de que alguno de los reactivos se encuentra en exceso, es decir, no guarda la proporción estequiométrica. Cuando ocurre esto, el otro reactivo se gasta por completo y con éste debemos hacer los cálculos estequiométricos, ya que es el reactivo limitante y por tanto limita la cantidad de producto obtenido.

 

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Funcionamiento del applet:

 

Este applet nos permite trabajar con cuatro tipos de reacciones químicas:

a) reacciones de precipitación

b) reacciones de combustión

c) reacciones redox (reacciones de transferencia de electrones)

d) reacciones ácido-base  (reacciones de transferencia de protones ).

 

También podemos elegir las masas de los reactivos y ver la gráfica de los productos obtenidos y del reactivo en exceso, tanto en forma de diagrama de barras como de puntos. Cuando en la gráfica de puntos ya no haya variación (línea horizontal) significará que se ha terminado la reacción, pues la cantidad de producto no varía. Si utilizamos el diagrama de barras, se observará cuando termine la reacción, que las masas de producto no varían, aunque añada más cantidad de uno de los reactivos. De esta forma, podemos determinar el reactivo limitante y el que está en exceso.

Para utilizar correctamente la animación, seguiremos los siguientes pasos:

 

Actividades:

1. Ajusta las cinco reacciones de precipitación que aparecen en el applet. Fíjate que cada vez que selecciones una reacción aparecerán los productos en la parte inferior.

2. Para la reacción entre AgNO3 (ac) y NaCl (ac) se produce un precipitado (sal insoluble en agua) ¿Cuál es? Tomando 40 gramos de NaCl y 150 gramos de AgNO3, indica cuál será el reactivo limitante y cuál  estará en exceso. Comprueba todo esto con el applet e interpreta la gráfica obtenida.

3. Tomando 60 gramos del 2º reactivo, indica la cantidad estequiométrica que se necesitaría del 1º, para las cinco reacciones de precipitación. Comprueba con el applet que no hay reactivo en exceso. A partir de que masa del reactivo 1º,  ¿se verifica lo anterior?

4. ¿Qué es una reacción de combustión? ¿Son las reacciones de combustión exotérmicas o endotérmicas? Ajusta los cinco  procesos de combustión que aparecen en el applet, nombrando reactivos y productos, e indica qué gases invernadero aparecen en los mismos.

5. Tomando 40 gramos de oxígeno y 40 gramos de cada uno de los reactivos que se queman, determina cuál es el reactivo limitante, para cada una de las reacciones de combustión ¿qué masa de productos se habrán generado en los procesos anteriores? Determina los valores exactos de forma numérica, mediante la estequiometría de las reacciones.

6. Determina la masa de oxígeno necesaria para quemar 1 mol de hidracina. Compruébalo con el applet ¿Qué volumen ocupará ese O2, medido en condiciones normales de presión y temperatura?

7. Ajusta por el método del ion-electrón las reacciones redox que aparecen, indicando qué especie es la oxidante y cuál la reductora.

8. Para las cinco reacciones redox que aparecen en el applet, si consideramos 20 gramos del 2º reactivo y 60 gramos del 1º ¿cuál será el reactivo limitante?,  ¿cuál está en exceso? Utilizando el diagrama de barras interpreta los resultados.

9. ¿Qué es una reacción ácido-base? Ajusta los procesos ácido-base que aparecen en el applet ¿Qué tipo de ion aparece como producto de la última reacción? ¿Sabrías nombrarlo?

10. Mediante el applet, completa la siguiente tabla:

Reacción

gramos del 2º reactivo

gramos del 1er reactivo

reactivo limitante

reactivo en exceso

*masa producto obtenido (g)

HCl + NaOH ®

20

30

     
H2SO4 + NaOH ®

40

70

     
HCl + NaCH3COO ®

60

200

     
CH3COOH + NaOH ®

60

60

     
NiCl2 + NH3 ®

40

20

     

*Si realizas los cálculos a partir de la estequiometría de la reacción, podrás obtener exactamente la masa de producto obtenido.