Question

El hidróxido de sodio se combina con el ácido sulfúrico para formar sulfato de sodio y agua, como se indica en la siguiente ecuación química:

H2SO4+NaOH---------- H2O+Na2SO4

Si reaccionan 18 g de hidroxido con 25 g de acido, determina:

A) Balance de la ecuación

B) Razón molar

C) Razón en gramos

D) Cantidad de sulfato de sodio obtenido en gramos

E) Cantidad de agua obtenida en moles

F) Reactivo limite

G) cantidad de reactivo en exceso

H) Rendimiento teórico de la reacción

I) Porcentaje de rendimiento si el rendimiento real fue de 31 gramos de sulfato de sodio

J) Cantidad en gramos de sulfato de sodio si el ácido sulfúrico esta al 80% de pureza.

Answer 1

a)

La reacción de formación del sulfato de sodio balanceada es:

H₂SO₄ + 2 NaOH  →  Na₂SO₄  + 2 H₂O

Siendo las masas molares

H₂SO₄ = 98 g/mol  (2.1 + 1.32 + 4.16)

NaOH = 40 g/mol  (1.23 + 1.16 + 1.1)

Na₂SO₄ = 142 g/mol (2.23 + 1.32 + 4.16)

H₂O = 18 g/mol (2.1 + 1.16)

b)

1 mol H₂SO₄ reacciona con 2 mol NaOH y se obtiene 1 mol Na₂SO₄ y 2 mol H₂O.

moles H₂SO₄ / moles NaOH = 1 / 2 = 0,5

c)

98 g H₂SO₄ (1 mol) reaccionan con 80 g NaOH (2 mol) obteniendo 142 g Na₂SO₄ (1 mol) y 36 g H₂O (2 mol)

masa H₂SO₄ / masa NaOH = 98 / 80 = 1,225

Se tienen 25 g H₂SO₄ / 18 g NaOH = 1,39 (mayor que 1,225, el ácido está en exceso).

El hidróxido de sodio es el reactivo limitante y determinará cuanto producto se forma (1)

d)

Según el balance planteado 80 g de hidróxido de sodio dan 142 g de sulfato de sodio, por lo que a partir de 18 g de hidróxido se obtendrán x g de sal:

x = 18 g NaOH . 142 g Na₂SO₄ / 80 g NaOH

x = 31,95 g Na₂SO₄ (2)

Se obtienen 31,95 g de sulfato de sodio.

e) 80 g de NaOH dan 2 mol de agua. A partir de los 18 g de NaOH se obtendrán x moles de agua:

x = 18 g NaOH . 2 mol H₂O / 80 g NaOH

x = 0,45 mol H₂O

Se obtienen 0,45 mol de agua

f)

El hidróxido de sodio es el reactivo limitante (1)

g)

Para determinar la cantidad de reactivo en exceso hay que determinar cuanto reacciona con los 18 g de NaOH.

Si con 80 g de NaOH reaccionan 98 g de H₂SO₄, con los 18 g NaOH reaccionan x gramos:

x = 18 g NaOH . 98 g H₂SO₄ / 80 g NaOH

x = 22,05 g H₂SO₄

Exceso ácido  = 25 g - 22,05 g = 2,95 g

h)

El rendimiento teórico (100%) es 31,95 g Na₂SO₄ (d)

i)

% R = (real / teórico) . 100

% R = 100 . 31 / 31,95

R = 97,03  %

El rendimiento de la reacción fue del 97,03 %

j)

Si el ácido sulfúrico tiene una pureza del 80 % por cada 100 g impuro se tienen 80 g puro. En este caso

25 g impuro x 80 g puro / 100 g impuro = 20 g

Si 98 g de ácido producen 142 g de sulfato de sodio a partir de 20 g de ácido puro se obtendrán x de sulfato:

x = 20 g H₂SO₄ . 142 g Na₂SO₄ / 98 g H₂SO₄

x = 28,98 g sulfato de sodio

Se obtendrían 28,98 g de sulfato de sodio

Nota: en este caso el reactivo limitante seria el ácido y no el hidróxido y se deberían reformular todos los cálculos anteriores.