1. Se hacen reaccionar 180g de sulfato férrico con 200g
de ioduro de sodio (85% de pureza) obteniéndose 98g
de iodo, sulfato ferroso y sulfato de sodio.
a) Escribir y balancear la ecuación.
b) ¿Cuál es el reactivo limitante?
c) ¿Qué cantidad de reactivos en exceso?
d) ¿Cuántos gramos de cada reactivo y cada producto
se obtienen?
e) ¿Cuál es el rendimiento de la reacción?
SOLUCIÓN
(
)
2 4 3 2 4 2 4
aFe SO
+
bNaI
→
dI
+
eFeSO
+
fNa SO
Realizando el balance por elemento químico:
: 2
1
: 3
2
:12
4
4
3
:
2
4
:
2
5
Fe
a
e
S
a
e
f
O
a
e
f
Na b
f
I b
d
=
= +
=
+
=
=
Con base en las proporciones del número de incógnitas que son CINCO (5) y el número de ecuaciones que son CINCO (5). Se encuentran equilibradas y podre asignarle el valor directo a la variable libre d, le asignare un valor a la variable con mayor asociación. Finalmente existen dos ecuaciones que son múltiplos y por lo
tanto desequilibra el modelo, son equivalentes la ecuación <2> y <3>:
1
d
=
Expresando todas las incógnitas en función de e:
2
a
=
e
1
6
2
e
a
=
Reemplazando el valor asignado anteriormente en la ecuación <5>
2
5
b
=
d
2
b
=
Reemplazando los valores obtenidos hasta el momento y la ecuación <6> en la ecuación <2>
3
a
= +
e
f
2
3
2
e
e
f
= +
3
7
2
2
e
e
f
=
− → =
e
f
Observando el denominador de las expresiones algebraicas que representan la solución de todas las incógnitas en función de e, concluyo que lo más aconsejable para que las incógnitas den valores enteros es:
2
e
=
de todas las incógnitas:
1;
2;
1;
1
a
=
b
=
d
=
f
=
Con base en los valores anteriormente obtenidos, concluyo que la ecuación química tiene el siguiente balance:
(
)
2 4 3
2
22
4 2 4Fe SO
+
NaI
→ +
I
FeSO
+
Na SO
COMPUESTO PESO MOLECULAR
(
)
2 4 3Fe SO
399.885
NaI
149.893
2I
253.808
4FeSO
151.910
2 4Na SO
142.043
(
)
2(
(
4 3)
)
2 4 3 2 4 31
_
_
180 _
_
399.885 _
_
mol de Fe SO
g de Fe SO
g
de Fe SO
×
=
( )
2 4 30.450
mol de Fe SO
_
_
=
( )
( )
2 4 3 2 4 3_
_
0.450
_
_
moles de Fe SO
=
mol de Fe SO
200 _
g de NaI
_
×
85% 170 _
=
g de NaI
_
_
puro
1
_
_
170 _
_
149.893 _
_
mol de NaI
g de NaI
g de NaI
×
=
1.134
mol de NaI
_
_
=
_
_
1.134
_
_
moles de NaI
=
mol de NaI
Con base en las proporciones molares de los reactivos en la ecuación química:
COMPUESTO
MOL DE
ECUACIÓN
MOL DE
ENTRADA
(
)
2 4 3Fe SO
1
0.450
NaI
2
1.134
Concluyo que el RECTIVO LÍMITE es el
sulfato férrico.
(
)
2(
(
4 3)
)
2 4 3 2 4 31
_
_
180 _
_
399.885 _
_
mol de Fe SO
g de Fe SO
g
de Fe SO
×
×
(
)
2 4 32
_
_
149.893 _
_
1
_
_
1
_
_
mol de NaI
g
de NaI
mol de Fe SO
mol de NaI
×
×
=
134.942 _
g de NaI
_
_
_
134.942 _
_
masa de NaI
=
g de NaI
_
_
_
170.000 134.942
Exceso g de NaI
=
−
_
_
_
35.058
Exceso g de NaI
=
(
)
2(
(
4 3)
)
2 4 3 2 4 31
_
_
180 _
_
399.885 _
_
mol de Fe SO
g de Fe SO
g
de Fe SO
×
×
(
2)
2 2 4 3 21
_
_
253.808 _
_
1
_
_
1
_
_
mol de I
g
de I
mol de Fe SO
mol de I
×
×
=
2114.246 _
g de I
_
=
2 2_
_
114.246 _
_
masa de I
=
g de I
(
)
2(
(
4 3)
)
2 4 3 2 4 31
_
_
180 _
_
399.885 _
_
mol de Fe SO
g de Fe SO
g
de Fe SO
×
×
(
4)
4 2 4 3 42
_
_
151.910 _
_
1
_
_
1
_
_
mol de FeSO
g
de FeSO
mol de Fe SO
mol de FeSO
4
136.758 _
g
de FeSO
_
=
4 4
_
_
136.758 _
_
masa de FeSO
=
g
de FeSO
(
)
2(
(
4 3)
)
2 4 3 2 4 31
_
_
180 _
_
399.885 _
_
mol de Fe SO
g de Fe SO
g
de Fe SO
×
×
(
2 4)
2 4 2 4 3 2 41
_
_
142.043 _
_
1
_
_
1
_
_
mol de Na SO
g de Na SO
mol de Fe SO
mol de Na SO
×
×
=
2 463.937 _
g de Na SO
_
=
2 4 2 4_
_
63.937 _
_
masa de Na SO
=
g de Na SO
COMPUESTO
REACTIVOS
PRODUCTOS
(
)
2 4 3Fe SO
180.000
NaI
134.942
2I
114.246
4FeSO
136.758
2 4Na SO
63.937
TOTAL
314.942
314.942
El rendimiento de la reacción es:
2 2
_
_
_
_
_
_
100%
_
_
_
Eficiencia de la reacción
masa teórica de I
masa real de I
×
98.000
100%
85.779%
114.246
×
=
_
_
_
85.779%
Eficiencia de la reacción
=
2. Para transformar completamente el fósforo blanco en
ácido H
3PO
4utilizando ácido nítrico se debe emplear
un exceso del 50% de ácido nítrico respecto de la
cantidad estequiométrica ¿Qué cantidad (en kg) de
ácido nítrico del 35% deberá emplearse para oxidar
completamente 10kg de fósforo blanco de acuerdo con
la reacción:
3 2 3 43
P
+
5
HNO
+
2
H O
→
3
H PO
+
5
NO
1
_
_
10
_
_
30.973
_
_
mol de P
Kg de P
Kg de P
×
×
3 3 3
5
_
_
63.013
_
_
1
_
_
1
_
_
mol de HNO
Kg de HNO
mol de P
mol de HNO
×
×
=
333.907
Kg de HNO
_
_
=
3 3_
_
33.907
_
_
masa de HNO
=
Kg de HNO
Acido nítrico al 35% de pureza, conduce a que se tengan que utilizar, con base en la cantidad teórica: 3 3
33.907
_
_
96.877
_
_
0.35
Kg de HNO
Kg de HNO
=
Con base en que la reacción requiere de un 50% de exceso de ácido nítrico, concluyo con la cantidad exacta de éste reactivo para obtener la oxidación completa del fosforo blanco.
( )
1.5
×
96.877
Kg de HNO
_
_
3=
145.315
Kg de HNO
_
_
33 3