Reactivo limitante, masa de urea y masa de reactivo excedente (7109)

, por F_y_Q

La urea se prepara según la siguiente reacción:

\ce{NH3 + CO2 -> (NH2)2CO + H2O}

se hacen reaccionar 637.3 g de \ce{NH_3} con 1 141 g de \ce{CO2} , calcula:

a) El reactivo limitante.

b) La masa de \ce{(NH2)2CO} formada.

c) La cantidad del reactivo excedente en gramos al finalizar la reacción.


SOLUCIÓN:

Lo pirmero que debes hacer es ajustar la reacción química para obtener la ecuación que te permita establecer la estequiometría:

\color[RGB]{0,112,192}{\textbf{\ce{2NH3 + CO2 -> (NH2)2CO + H2O}}}


Calcula los moles de cada uno de los reactivos. Las masas moleculares que considerarás son 17 g/mol para el \ce{NH_3}, 44 g/mol para el \ce{CO2}. La masa molecular de la urea (\ce{(NH2)2CO}) es 60 g/mol:

637.3\ \cancel{g}\ \ce{NH3}\cdot \frac{1\ mol}{17\ \cancel{g}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{37.49\ mol\ \ce{NH3}}}

1 141\ \cancel{g}\ \ce{CO_2}\cdot \frac{1\ mol}{44\ \cancel{g}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{25.93\ mol\ \ce{CO_2}}}

a) Estableces la estequiometría entre ambos reactivos para determinar el reactivo limitante:

\frac{2\ mol\ \ce{NH3}}{1\ mol\ \ce{CO2}} = \frac{x}{25.93\ mol\ \ce{CO2}}\ \to\ \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{x = 51.86\ mol\ \ce{NH3}}}

Los moles de amoniaco disponibles son menores que los calculados por lo que el amoniaco será el reactivo limitante.

b) Todo el amoniaco disponible se transformará en urea :

37.49\ \cancel{mol\ \ce{NH3}}\cdot \frac{1\ \cancel{mol}\ \ce{(NH2)2CO}}{2\ \cancel{mol\ \ce{NH3}}}\cdot \frac{60\ g}{1\ \cancel{mol}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 1\ 125\ g\ \ce{(NH2)2CO}}}


c) Los moles de \ce{CO2} que reaccionarán son:

37.49\ \cancel{mol\ \ce{NH3}}\cdot \frac{1\ \cancel{mol}\ \ce{CO2}}{2\ \cancel{mol\ \ce{NH3}}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{18.75\ mol\ \ce{CO2}}}

Restas estos moles que reaccionan a los moles disponibles y calculas la masa:

(25.93 - 18.75)\ \cancel{mol}\ \ce{CO2}\cdot \frac{44\ g}{1\ \cancel{mol}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 315.9\ g\ \ce{CO2}}}