ACTIVIDAD No.9 QUÍMICA GRADO UNDÉCIMO

Hola queridos estudiantes, a continuación les dejo la temática INTERPRETACIÓN DE ECUACIONES BALANCEADAS: RENDIMIENTO TEÓRICO, RENDIMIENTO REAL Y PUREZA con ejemplos,  Al final de esta entrada encontraran una actividad para realizar, la cual deberán enviar por correo electrónico, tomando  fotografías de su trabajo para adjuntar como archivo, por favor poner en el asunto del correo su nombre completo, el número de la actividad y el grado al cual pertenece, el correo para recibir sus trabajos es profecarito2017@gmail.com la fecha de entrega de la presente actividad es el día  6 de julio. 

El link de la clase en línea para explicar las dudas acerca de esta temática es: 

Carol Ramírez le está invitando a una reunión de Zoom programada.

Tema: CLASE  GRADO UNDÉCIMO 30 DE JUNIO

Hora: 30 jun 2020 03:00 PM Bogotá

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https://us04web.zoom.us/j/72528455426?pwd=eHR2UkRaTWsrMnNiVlRyYVVTM0xydz09

ID de reunión: 725 2845 5426

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RENDIMIENTO TEÓRICO

El rendimiento teórico es la máxima cantidad de producto que podemos esperar obtener de una reacción basándonos en la cantidad de reactivo limitante.

 EJEMPLO:

Calcule el rendimiento teórico del AlCl₃ para la reacción de 3 moles de Al en la ecuación:

2Al + 3Cl₂  à 2AlCl₃

el enunciado nos aporta la incógnita, los moles de Al y la ecuación balanceada. 

para dar solución a esta incógnita debemos saber que, si nos dan la cantidad de un reactivo, este es el reactivo limite, el otro, en este caso el cloro, se asume que está en exceso.  El rendimiento teórico se da en gramos, para hallarlo debemos sacar las razones molares así:

2 moles de AlCl₃      lo que se quiere

2 moles de Al            lo que se tiene

posteriormente se realiza la conversión de moles a gramos así:

se determinan los pesos moleculares utilizando la tabla periódica

1 moles de AlCl₃ = 133.5g de  AlCl₃         

Factor de conversión:

3 mol de Al  x    2 moles de AlCl₃    x 133.5g de AlCl₃   = 400.5 g de AlCl₃   

    2 moles de Al            1mol AlCl₃   

esto quiere decir que a partir de 3 moles de Al,  la cantidad máxima que se puede formar de AlCl₃   es 400.5g, este es el rendimiento teórico de esta ecuación química.                                                                               

RENDIMIENTO REAL

En la práctica, sin embargo, es difícil que los químicos obtengan el rendimiento máximo por varias razones. Cuando se realiza una reacción en el laboratorio se puede perder algo del producto durante la purificación o los pasos de aislamiento. Incluso puedes llegar a decidir que vale la pena perder 10% de tu producto en un paso extra de purificación porque sabes que es más importante obtener un producto extremadamente puro en lugar de tener más cantidad de un producto menos puro.

Sin importar qué tan ordenada y prolija parezca una reacción balanceada, los reactivos pueden reaccionar de formas inesperadas y no deseadas, incluso haciendo una reacción completamente diferente —a veces llamada reacción secundaria— que forma productos que no queremos. Tu rendimiento real puede cambiar por factores como la estabilidad relativa de los reactivos y de los productos, la pureza de los químicos usados o la humedad que había ese día. En algunos casos puedes quedarte con todos los reactivos y ningún producto al final de tu reacción. ¡Las posibilidades son inagotables!

Como los químicos ya saben que el rendimiento real va a ser menor que el rendimiento teórico, se reporta el rendimiento real usando el rendimiento porcentual, que nos dice qué porcentaje del rendimiento teórico vamos a obtener. Esta tasa puede ser muy valiosa para otras personas que quieren probar nuestra reacción. El rendimiento porcentual se determina usando la siguiente ecuación:

% de rendimiento=    rendimiento real              x 100

          rendimiento teórico 

Puesto que el rendimiento porcentual es un porcentaje, esperarías tener un rendimiento porcentual entre cero y 100. Si tu rendimiento porcentual es mayor a 100, probablemente calculaste o mediste algo de forma incorrecta.

Ejemplo:

supongamos que en el ejercicio anterior, la cantidad real de AlCl₃   recogido fue de 400g ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción? 

% de rendimiento=    rendimiento real  x 100

          rendimiento teórico 

% de rendimiento=    400 g de AlCl₃     x 100= 99.875%

              400.5 g de AlCl₃ 

esto quiere decir que el rendimiento real de la reacción fue de 99.875%.

se perdio el 0.125%

PUREZA

Los reactivos que intervienen en las reacciones químicas, pueden contener  Impurezas, es decir, que parte de los reactivos son sustancias que no reaccionarán en la reacción que estamos estudiando.
Para diferenciar la parte de reactivo que sí reaccionará (parte pura) de la  Que no (parte impura), se define el % de pureza: 

% PUREZA =  cantidad pura        x 100

  cantidad total  

ejemplo 1:

¿Cuántos gramos de fluoruro de calcio (CaF₂) de 90% de pureza se requieren para preparar 100 gramos de HF?

CaF₂ + H₂SO₄  à CaSO₄ + 2HF

Para dar solución se requiere expresar los gramos de HF en moles, establecer la razón molar del CaF₂  al HF y realizar las operaciones:

100g de HF  x  1 mol de HF  x  1 mol de CaF₂  x  78g de CaF₂=195gde CaF₂

                      20 g de HF        2 mol de HF        1mol de CaF₂

esto quiere decir que si el CaF₂ fuera puro se requerirían 195g.  pero como no es totalmente puro se va a requerir una mayor cantidad, la cual podemos calcular de la siguiente forma:

195g de CaF₂ puro   x  100 g impuro      = 216.7 g de CaF₂ impuro

                 90 g de CaF₂ puro

observen que se multiplica por 100 y se divide entre 90, para encontrar la cantidad de reactivo impuro, este debe ser mayor que la del reactivo puro, ya que estas impurezas también pesan.

Ejemplo 2: 

¿Cuántos gramos de ácido clorhídrico, HCl, se obtienen en la reacción de 30 moles de H₂ , con un exceso de cloro, si el rendimiento de la reacción es del 95%? la ecuación es:

H₂ + Cl₂  à 2HCl

La solución requiere establecer la razón molar del HCl y el H₂ en la ecuación balanceada y aplicarla para hallar los gramos de HCl que se pueden obtener con 30 moles, asi:

30 moles de H₂  x  2 moles de HCl  x  36.5 g de HCl  =   2190 g de HCl

                           1 mol de H₂             1 mol de HCl

2190 g de HCl es la máxima cantidad de acido que se puede obtener si el rendimiento fuera del 100%, pero como en el enunciado nos dicen que el rendimiento es del 95%, entonces la cantidad obtenida debe ser menor y se puede hallar asi:

2190g de HCl  x  95 %   =  2080.5 g de HCl

                         100 %

2080.5 g de HCl es la cantidad obtenida con un rendimiento del 95% en la reacción. 

ACTIVIDAD

1. En la reacción de obtención de la fosfina PH₃ a partir de sus elementos:

2P + 3H₂  à 2PH₃

¿Cuál es el rendimiento teórico de PH₃ a partir de 10g de hidrogeno y 5 gramos de P?

2. En un proceso de oxidación del NH₃ para obtener ácido nítrico HNO₃ se produjeron 1.5 moles de ácido, a partir de 3.75 moles de NH₃ y 6 moles de O₂. Calcule la cantidad máxima de HNO₃ que podría producirse y el rendimiento real de la reacción:

4NH₂ +  7O₂  à  2HNO₃  + 4H₂O  +  2 HNO₂

3. ¿Cuántos gramos de Na₂SO₄ se pueden producir a partir de 750 gramos de NaCl de 88% de pureza?

2NaCl  +  H₂SO₄ à  Na₂SO₄  + 2HCl

4. Calcule la cantidad de óxido de calcio CaO, que puede obtenerse por calentamiento de 200g de un mineral de calcio que contiene 95% de CaCO₃ según la ecuación:

CaCO₃ + Calor  à CaO  + CO₂

5. Teniendo en cuenta el problema anterior ¿Cuál sería la pureza si se hubieran obtenido 112g de CaO?