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Estequiometría y reactivo limitante en formación de urea 0001

Según la reacción NH_3 + CO_2\ \to\ (NH_2)_2CO + H_2O, hacemos reaccionar 500 g de amoniaco, NH_3, con 750 g de CO_2, para obtener urea. a) ¿Cuál de los dos es el reactivo limitante? b) ¿Cuántos gramos de urea se obtienen supuesto un rendimiento del 100\%?

SOLUCIÓN

En primer lugar hemos de ajustar la reacción química para obtener la ecuación que nos permita establecer la estequiometría:

2NH_3 + CO_2\ \to\ (NH_2)_2CO + H_2O


a) Vamos a calcular los moles de cada uno de los reactivos. Las masas moleculares que consideramos son 17 g/mol para el NH_3, 44 g/mol para el CO_2 y 60 g/mol para la urea ((NH_2)_2CO):

500\ g\ NH_3\cdot \frac{1\ mol}{17\ g} = 29,4\ mol\ NH_3


750\ g\ CO_2\cdot \frac{1\ mol}{44\ g} = 17\ mol\ CO_2


Hacemos la estequiometría entre ambos reactivos:

\frac{2\ mol\ NH_3}{1\ mol\ CO_2} = \frac{x}{17\ mol\ CO_2}\ \to\ x = 34\ mol\ NH_3


Como no disponemos de 34 mol de amoniaco sino solo 29,4 mol, el amoniaco será el reactivo limitante.
b) Todo el amoniaco que reaccione será convertido en urea, si consideramos un rendimiento del 100\%:

29,4\ mol\ NH_3\cdot \frac{1\ mol\ (NH_2)_2CO}{2\ mol\ NH_3}\cdot \frac{60\ g}{1\ mol} = \bf 882\ g\ (NH_2)_2CO

 

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