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Estequiometría y reactivo limitante en formación de urea (2854)

Lunes 8 de diciembre de 2014, por F_y_Q

Según la reacción $\ce{NH3 + CO2 -> (NH2)2CO + H2O}$ , hacemos reaccionar 500 g de amoniaco, $\ce{NH_3}$ , con 750 g de $\ce{CO2}$ , para obtener urea.

a) ¿Cuál de los dos es el reactivo limitante?

b) ¿Cuántos gramos de urea se obtienen supuesto un rendimiento del $100 \%$ ?

En primer lugar debes ajustar la reacción química para obtener la ecuación que te permita establecer la estequiometría:

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

a) Lo primero será calcular 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 $\ce{CO2}$ y 60 g/mol para la urea ( $\ce{(NH2)2CO}$ ):

$500\ \cancel{g}\ \ce{NH3}\cdot \frac{1\ mol}{17\ \cancel{g}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{29.4\ mol\ \ce{NH3}}}$

$750\ \cancel{g}\ \ce{CO_2}\cdot \frac{1\ mol}{44\ \cancel{g}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{17\ mol\ \ce{CO_2}}}$

Haces la estequiometría entre ambos reactivos:

$\frac{2\ mol\ \ce{NH3}}{1\ mol\ \ce{CO2}} = \frac{x}{17\ mol\ \ce{CO2}}\ \to\ \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{x = 34\ mol\ \ce{NH3}}}$

Como no dispones de 34 mol de amoniaco sino solo 29.4 mol, el amoniaco será el reactivo limitante.

b) Todo el amoniaco que reaccione será convertido en urea, si consideras un rendimiento del $100 \%$ :

$29.4\ \cancel{mol\ \ce{NH3}}\cdot \frac{1\ \cancel{mol}\ \ce{(NH2)2CO}}{2\ \cancel{mol\ \ce{NH3}}}\cdot \frac{60\ g}{1\ \cancel{mol}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 882\ g\ \ce{(NH2)2CO}}}$

Estequiometría y reactivo limitante en formación de urea (2854)

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