Question

Problemas de balance estequiométrico en procesos con reacciones químicas

1. En un determinado proceso se sucede la siguiente reacción: 2 Cr2O3 + 3 CS2 = 2 Cr2S3 + 3 CO2 Por cada kilogramo de Cr2O3 se producen 291 gramos de CO2 y salen sin reaccionar 360 gramos de CS2. Determinar:

a) El reactivo limitante.

b) El grado de finalización.

c) El porcentaje en exceso.

Answer 1

Dada la reacción

2 Cr₂O₃ + 3 CS₂  →  2 Cr₂S₃ + 3 CO₂

Hay que comenzar hallando las masas molares

PM Cr₂O₃ = 152 g/mol (2.52 + 3.16)

PM CS₂ = 76 g/mol (1.12 + 2.32)

PM Cr₂S₃ = 200 g/mol (2.52 + 3.32)

PM CO₂ = 44 g/mol (1.12 + 2.16)

a)

La ecuación anterior indica que 304 g de Cr₂O₃ (2 mol) reaccionan con 228 g de CS₂ (3 mol) y se producen 400 g de Cr₂S₃ (2 mol) y 132 g de CO₂ (3 mol).

De los datos del problema surge que el reactivo en exceso es CS₂  (queda sin reaccionar) y por lo tanto el limitante es el óxido crómico Cr₂O₃.

b) Para determinar el grado de finalización  es necesario determinar la masa teórica de CO₂ que se forma con 1000 g de Cr₂O₃. Según el balance anterior 304 g de Cr₂O₃ producen 132 g de CO₂ por lo que 1000 gramos de óxido deberían producir x gramos de CO₂:

x = 1000 g Cr₂O₃ . 132 g CO₂ / 304 g Cr₂O₃

x = 434,21 g

La masa teórica de CO₂ es 434,21 g, si se han producido 291 g de dióxido el rendimiento o grado de finalización  es:

R = 100 . (291 / 434, 21)

R = 67,02 %

La reacción tiene un rendimiento del 67,02 %

c)

Para determinar el porcentaje en exceso hay que determinar cuantos gramos de CS₂ reaccionan con 1000 g de Cr₂O₃.

Si como indica la ecuación anterior 304 g de Cr₂O₃ reaccionan con 228 g de CS₂, los 1000 g de Cr₂O₃ reaccionan con x g de CS₂:

x = 1000 g Cr₂O₃ . 228 g CS₂ / 304 g Cr₂O₃

x = 750 g CS₂

% Exceso = (360 / 750).100 = 48 %

Se tiene un 48 % de exceso de sulfuro de carbono.