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Relación estequiométrica con volúmenes y reactivo limitante 0001

En la reacción de formación de amoniaco (N_2 + 3 H_2\ \to\ 2 NH_3), tenemos 50 litros de nitrógeno y 100 litros de hidrógeno,con P = 1 atm y T = 283 K. ¿Cuántos litros de amoniaco se obtienen?

SOLUCIÓN

La clave para hacer este problema está en determinar cuál de los dos reactivos se agota antes en la reacción, lo que se conoce como reactivo limitante.
Como las condiciones de P y T son las mismas para todos los componentes de la reacción, podemos hacer nuestros cálculos directamente con el volumen que nos dan.

N_2 + 3H_2\ \to\ 2NH_3


Por cada litro de nitrógeno que reaccione necesitamos tres litros de hidrógeno. Como tenemos 50 L de nitrógeno, ¿podríamos hacerlos reaccionar todos?

50\ L\ N_2\cdot \frac{3\ L\ H_2}{1\ L\ N_2} = 150\ L\ H_2


Esto quiere decir que necesitaríamos 150 L de hidrógeno para que reaccionara todo el nitrógeno, algo que no tenemos. Por lo tanto, el reactivo limitante es el hidrógeno. Debemos hacer los cálculos referidos solo a los datos de este reactivo. Ahora aplicamos la estequiometría de la reacción:

\frac{2\ L\ NH_3}{3\ L\ H_2} = \frac{x}{100\ L\ H_2}\ \to\ x = \frac{200}{3} = \bf 66,67\ L\ NH_3

 

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