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Cómo calcular el reactivo limitante de una reacción química

Cómo calcular el reactivo limitante de una reacción química

Rara vez se producen reacciones químicas cuando exactamente la cantidad correcta de reactivos reaccionarán juntos para formar productos. Un reactivo se usará antes de que otro se agote. Este reactivo se conoce como el reactivo limitante.

Estrategia

Esta es una estrategia a seguir al determinar qué reactivo es el reactivo limitante.
Considera la reacción:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)
Si 20 gramos de H2 el gas reacciona con 96 gramos de O2 gas,

  • ¿Qué reactivo es el reactivo limitante?
  • ¿Cuánto queda del exceso de reactivo?
  • Cuánto2O se produce?

Para determinar qué reactivo es el reactivo limitante, primero determine cuánto producto formaría cada reactivo si se consumiera todo el reactivo. El reactivo que forma la menor cantidad de producto será el reactivo limitante.

Calcule el rendimiento de cada reactivo. Para revisar, siga la estrategia descrita en Cómo calcular el rendimiento teórico.

Las relaciones molares entre cada reactivo y el producto son necesarias para completar el cálculo:
La relación molar entre H2 y H2O es 1 mol de H2/ 1 mol H2O
La relación molar entre O2 y H2O es 1 mol O2/ 2 mol H2O
También se necesitan las masas molares de cada reactivo y producto.
masa molar de H2 = 2 gramos
masa molar de O2 = 32 gramos
masa molar de H2O = 18 gramos
Cuánto2O se forma a partir de 20 gramos de H2?
gramos de H2O = 20 gramos de H2 x (1 mol de H2/ 2 g de H2) x (1 mol de H2O / 1 mol H2) x (18 g de H2O / 1 mol H2O)
Todas las unidades excepto gramos H2O cancelar, dejando
gramos de H2O = (20 x 1/2 x 1 x 18) gramos H2O
gramos de H2O = 180 gramos de H2O
Cuánto2O se forma a partir de 96 gramos de O2?
gramos de H2O = 20 gramos de H2 x (1 mol O2/ 32 g de O2) x (2 mol H2O / 1 mol O2) x (18 g de H2O / 1 mol H2O)
gramos de H2O = (96 x 1/32 x 2 x 18) gramos H2O
gramos de H2O = 108 gramos de O2O

Se forma mucha más agua a partir de 20 gramos de H2 de 96 gramos de O2. El oxígeno es el reactivo limitante. Después de 108 gramos de H2O formas, la reacción se detiene. Para determinar la cantidad de exceso de H2 restante, calcular cuánto H2 se necesita para producir 108 gramos de H2O.
gramos de H2 = 108 gramos de H2O x (1 mol H2O / 18 gramos de H2O) x (1 mol de H2/ 1 mol H2O) x (2 gramos de H2/ 1 mol H2)
Todas las unidades excepto gramos H2 cancelar, dejando
gramos de H2 = (108 x 1/18 x 1 x 2) gramos H2
gramos de H2 = (108 x 1/18 x 1 x 2) gramos H2
gramos de H2 = 12 gramos de H2
Se necesitan 12 gramos de H2 para completar la reacción La cantidad restante es
gramos restantes = gramos totales - gramos utilizados
gramos restantes = 20 gramos - 12 gramos
gramos restantes = 8 gramos
Habrá 8 gramos de exceso de H2 gas al final de la reacción.
Hay suficiente información para responder la pregunta.
El reactivo limitante fue O2.
Habrá 8 gramos de H2 restante.
Habrá 108 gramos de H2O formado por la reacción.

Encontrar el reactivo limitante es un ejercicio relativamente simple. Calcule el rendimiento de cada reactivo como si se hubiera consumido por completo. El reactivo que produce la menor cantidad de producto limita la reacción.

Más

Para obtener más ejemplos, consulte Problema de ejemplo de reactivo limitante y Problema de reacción química de solución acuosa Pon a prueba tus nuevas habilidades respondiendo preguntas de rendimiento teórico y prueba de reacción limitante.

Fuentes

  • Vogel, A. I .; Tatchell, A. R .; Furnis, B. S .; Hannaford, A. J .; Smith, P. W. G. Libro de texto de Vogel de química orgánica práctica, 5ta Edición. Pearson, 1996, Essex, Reino Unido.
  • Whitten, K.W., Gailey, K.D. y Davis, R.E. Química General, 4ta Edición. Saunders College Publishing, 1992, Filadelfia.
  • Zumdahl, Steven S. Principios quimicos, 4ta edición. Houghton Mifflin Company, 2005, Nueva York.