Ejercicios de Física y Química

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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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