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Reactivo limitante y masa de productos obtenidos al reaccionar vidrio con HF (6182)

Miércoles 15 de enero de 2020, 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:

$\ce{Na2SiO_3(s) + HF(ac) -> H2SiF6(ac) + NaF(ac) + H2O(l)}$

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 $\ce{HF}$ al recipiente: indica cuál es el reactivo limitante y calcula cuántos gramos de $\ce{H2SiF_6}$ y fluoruro de sodio se producirán en la reacción?

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

a) La clave para balancear la ecuación está en el HF y el agua, una vez que multiplicas por dos el $\ce{NaF}$ :

$\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{\ce{Na2SiO3(s) + 8HF(ac) -> H2SiF6(ac) + 2NaF(ac) + 3H2O(l)}}}}$

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

$25.00\ \cancel{g\ rec}\cdot \frac{41\ g\ Na_2SiO_3}{100\ \cancel{g\ rec}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{10.25\ g\ \ce{Na_2SiO_3}}}}$

c) De un simple vistazo puedes intuir que el reactivo limitante es el silicato de sodio, pero debes dejar constancia matemática de ello. Convierte en moles las masas de los dos reactivos y luego aplica la estequiometría:

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

$10.25\ \cancel{g}\ \ce{HF}\cdot \frac{1\ mol}{122\ \cancel{g}} = 8.40\cdot 10^{-2}\ mol\ \ce{Na2SiO3}$

$8.4\cdot 10^{-2}\ \cancel{mol\ \ce{Na2SiO3}}\cdot \frac{8\ mol\ \ce{HF}}{1\ \cancel{mol\ \ce{Na2SiO3}}} = 0.67\ mol\ \ce{HF}$

Como dispones de más moles de $\ce{HF}$ de los calculados, el reactivo limitante es el silicato de sodio.

Las masas de productos que debes calcular tienes que hacerlas referidas al reactivo limitante:

$8.4\cdot 10^{-2}\ \cancel{mol\ \ce{H2SiO3}}\cdot \frac{1\ \cancel{mol}\ \ce{H2SiF6}}{1\ \cancel{mol\ \ce{H2SiO3}}}\cdot \frac{144\ g}{1\ \cancel{mol}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{12.10\ g\ \ce{H2SiF6}}}}$

$8.4\cdot 10^{-2}\ \cancel{mol\ \ce{H2SiO3}}\cdot \frac{2\ \cancel{mol}\ \ce{NaF}}{1\ \cancel{mol\ \ce{H2SiO3}}}\cdot \frac{42\ g}{1\ \cancel{mol}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{7.06\ g\ \ce{NaF}}}}$

Reactivo limitante y masa de productos obtenidos al reaccionar vidrio con HF (6182)

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