Question

Considere la reacción involucrada en la elaboración de la criolita Na3AlF6 a partir de la reacción en solución acuosa entre el fluoruro de amonio, el aluminato de sodio y el hidróxido de sodio. Nota: Cabe destacar que podrán producirse algunos subproductos que reduzcan el rendimiento de la reacción.
6 NH4F(ac) + Na*Al(OH)4+(ac) + 2 NaOH(ac) → Na3AlF6(s) + 6 NH3(ac) + 6 H2O(l)
• Calcule el rendimiento porcentual de la reacción, si al mezclar:
100,0gdeNH4F con 82,6gdeNa[Al(OH)4] y 80,0 g de NaOH,
Se obtuvieron realmente de manera experimental 75,0 g de Na3Al F6.

Answer 1

Se tiene la ecuación química que describe la reacción para elaboración de criolita (Na₃AlF₆ ). Se mezclan cantidades determinadas de los reactivos involucrados en la reacción y se pide calcular el rendimiento experimental, conociendo el peso de criolita producido. El rendimiento calculado fue de 79,4 %.

Tenemos la reacción:

6 NH₄F + Na [Al(OH)₄] + 2 NaOH  →  Na₃AlF₆ + 6 NH₃ + 6 H₂O   (1)

Si se mezclan:

100 g NH₄F

82,6 g Na [Al(OH)₄]

80 g NaOH

Tenemos que calcular el rendimiento de la reacción si experimentalmente se producen 75 g de Na₃AlF₆.

Conocemos:

Peso molecular de  NH₄F = 37 g/mol

Peso molecular de Na [Al(OH)₄] = 118 g/mol

Peso molecular de NaOH = 40 g/mol

Peso molecular de Na₃AlF₆ = 210 g/mol

Podemos calcular el número de moles de cada uno de los componentes de la mezcla y de la criolita producida:

número de moles =  masa / peso molecular

NH₄F   = 100 g / 37 g/mol = 2,7 mol

Na [Al(OH)₄]  = 82,6 g / 118 g/mol = 0,7 mol

NaOH =  80 g / 40 g/mol = 2 mol

Na₃AlF₆ (producto) = 75 g/ 210 g/mol = 0,36 mol

Tenemos que:  6 mol de NH₄F producen  1 mol de Na₃AlF₆ , según la ecuación quimica (1). Entonces, podemos calcular cuantos moles de Na₃AlF₆  se deberian producir si usamos 2,7 mol de NH₄F:

6 mol de NH₄F    ------ 1 mol de  Na₃AlF₆

2,7 mol de NH₄F -------            X

X = ( 2,7 mol de NH₄F × 1 mol de  Na₃AlF₆ ) / 6 mol de NH₄F

X =  0,45 mol Na₃AlF₆

Convertimos los moles de Na₃AlF₆ a gramos:

g Na₃AlF₆ = 0,45 mol × 210 g/mol = 94,5 g

Según la ecuación química (1) deberían producirse 94,5 g de Na₃AlF₆ y, experimentalmente, se producen 75 g. Podemos calcular el rendimiento de la reacción:

Rendimiento =  (75 / 94,5 ) × 100 = 79,4 %