Reactivo limitante y masa de productos obtenidos al reaccionar vidrio con HF

, por F_y_Q

El ácido fluorhídrico no se puede guardar en frascos de vidrio porque algunos de sus componentes, como el silicato de sodio, reaccionan con él según la siguiente reacción:

\ce{Na2SiO3(s) + HF(ac) -> H2SiF6(ac) + NaF(ac) + H2O(l)}

a) Ajusta la reacción.

b) Si disponemos de un recipiente de vidrio que tiene una masa de 25.00 g, que contiene un 41\% de silicato de sodio, ¿cuál es la masa de este sustancia que está formando el recipiente?

c) Si añadimos 22 g de HF al recipiente: indica cuál es el reactivo limitante y calcula cuántos gramos de \ce{H2SiF6} y fluoruro de sodio se producirán en la reacción?

Masas atómicas: Si = 28, F = 19, Na = 23, H = 1, O = 16.


SOLUCIÓN:

a) La clave para balancear la ecuación está en el HF y el agua, una vez que multiplicamos por dos el NaF:

{\ce{Na2SiO3(s) + 8HF(ac) -> H2SiF6(ac) + 2NaF(ac) + 3H2O(l)}

b) La masa de silicato de sodio que contiene es:

25.00\ \cancel{g\ rec}\cdot \frac{41\ g\ Na_2SiO_3}{100\ \cancel{g\ rec}} = \bf 10.25\ g\ Na_2SiO_3


c) De un simple vistazo podemos intuir que el reactivo limitante es el silicato de sodio, pero debemos dejar constancia matemática de ello. Vamos a suponer convertir en moles las masas de los dos reactivos y luego aplicaremos la estequiometría:

22\ \cancel{g}\ HF\cdot \frac{1\ mol}{20\ \cancel{g}} = 1.10\ mol\ HF

10.25\ \cancel{g}\ Na_2SIO_3\cdot \frac{1\ mol}{122\ \cancel{g}} = 8.40\cdot 10^{-2}\ mol\ HF

8.4\cdot 10^{-2}\ \cancel{mol\ \Na_2SiO_3}\cdot \frac{8\ mol\ HF}{1\ \cancel{mol\ Na_2SiO_3}} = 0.67\ mol\ HF
Como disponemos de más moles de HF de los calculados, el reactivo limitante es el silicato de sodio.
Las masas de productos que debemos calcular hay que hacerlas referidas al reactivo limitante:

8.4\cdot 10^{-2}\ \cancel{mol\ H_2SiO_3}\cdot \frac{1\ \cancel{mol}\ H_2SiF_6}{1\ \cancel{mol\ H_2SiO_3}}\cdot \frac{144\ g}{1\ \cancel{mol}} = \bf 12.10\ g\ H_2SiF_6


8.4\cdot 10^{-2}\ \cancel{mol\ H_2SiO_3}\cdot \frac{2\ \cancel{mol}\ NaF}{1\ \cancel{mol\ H_2SiO_3}}\cdot \frac{42\ g}{1\ \cancel{mol}} = \bf 7.06\ g\ NaF