Estequiometría en masa, reactivo limitante y moles de reactivo en exceso

, por F_y_Q

Dada la reacción ajustada: AlN + 3H_2O\ \to\ NH_3 + Al(OH)_3

a) ¿Cuál es la relación estequiométrica en masa, expresada en gramos, para la reacción?

b) Si se colocaron 100 g de AlN, cuya pureza era de 75\%, y 100 g de agua pura, ¿qué masa, en gramos, y cuántos moles de NH_3 se produjeron? Indica en este caso cuál es el reactivo limitante y el reactivo en exceso.

c) ¿Cuántos moles de moléculas del reactivo en exceso quedaron sin reaccionar?

Masas atómicas: Al = 27 ; N = 14 ; O = 16 ; H = 1.


SOLUCIÓN:

a) Si calculamos las masas moleculares de las sustancias de la reacción podemos escribirla en función de las masas, que es la relación estequiométrica pedida:
AlN: (27 + 14) = 41\frac{g}{mol}
H_2O: (2\cdot 1 + 16) = 18\frac{g}{mol}
NH_3: (14 + 3\cdot 1) = 17\frac{g}{mol}
Al(OH)_3: [(27 + (16 + 1)\cdot 3] = 78\frac{g}{mol}
No debemos olvidar que el coeficiente estequiométrico del agua es 3, por lo que la relación que nos queda es:

\bf 41 + 54\ \to\ 17 + 78


b) Como la pureza es del \75%, se han hecho reaccionar 75 g de AlN puros con 100 g de agua. Aplicamos la relación estequiométrica suponiendo que se consume todo el AlN. Si el valor de agua que obtengamos es menor que los 100 g de los que disponemos, el reactivo limintante será el AlN. Si fuese mayor, el reactivo limitante sería el agua:

75\ \cancel{g\ AlN}\cdot \frac{54\ g\ H_2O}{41\ \cancel{g\ AlN}} = \bf 98,78\ g\ H_2O

El reactivo limitante es el AlN.
La masa de NH_3 que se produce es:

75\ \cancel{g\ AlN}\cdot \frac{17\ g\ NH_3}{41\ \cancel{g\ AlN}} = \bf 31,10\ g\ NH_3

Los moles de NH_3 son:

31,1\ \cancel{g}\ NH_3\cdot \frac{1\ mol}{17\ \cancel{g}} = \bf 1,83\ mol\ NH_3


c) La masa que ha quedado sin reaccionar de agua es: (100 - 98,78) g = 1,22 g. Esta masa la expresamos en gramos de manera análoga al apartado anterior:

1,22\ \cancel{g}\ H_2O\cdot \frac{1\ mol}{18\ \cancel{g}} = \bf 6,78\cdot 10^{-2}\ mol\ H_2O