Question

Si se ponen a reaccionar 18 gramos de óxido de hierro (II) con unos 12 gramos de monóxido de carbono, según
la siguiente reacción.
Fe2O3 (s) + CO (g)  Fe (s) + CO2 (g)
- Qué cantidad de Hierro se obtiene si la reacción tiene un rendimiento del 96%
- Qué cantidad de CO2 se produce si la pureza del monóxido de carbono es del 47%

Answer 1

Aclaracón: aunque la pregunta se formula como si fuera óxido de hierro(II), la reacción dada está dada en función de óxido de hierro(III).

1) En primer lugar escribimos la ecuación química balanceada, para obtener las proporciones estequimoétricas (teóricas):

Fe2O3 (s) + 3CO(g) -> 2Fe(s) + 3CO2 (g)

2) proporciones 1 mol Fe2O3 : 3 mol CO : 2 mol Fe : 3 mol CO2

3) Pasa los datos iniciales en gramos a moles.

Para ello hay que dividir la masa en gramos entre la masa molecular el compuesto (o la masa atómica del elemento, si es el caso).

masas molares
Fe2O3: 2*55.85g/mol + 3*16g/mol = 159.7 g/mol
CO: 12g/mol + 16 g/mol = 28g/mol
Fe: 55.85 g/mol
CO2: 12g/mol + 2*16g/mol = 44 g/mol

Cantidades en moles:

18 g Fe2O3 / 159.7 g/mol = 0.113 mol
12 g CO / 28g/mol = 0.429 mol

4) Determina el reactivo limitante

0.113 mol Fe2O3 / 0.429 mol CO = 0.263 < 1/3 por tanto hay menos Fe2O3 que el requerido por la proporción estequiométrica, por tanto ese es el reactivo limitante.

5) Calcula la cantidad de hierro producida, por 0.113 mol de Fe2O3, como si el rendimiento fuera 100%

La proporción estequiométrica es 1 mol Fe2O3 / 2 mol Fe; por tanto, se produjeron 0.113 * 2 = 0.226 mol de Fe.

6) Corrige el resultado anterior por el rendimiento de 96%

0.226 mol Fe * 96% = 0.217 mol Fe

Puedes pasar ahora a gramos, multiplicando por el peso atómico del  hierro.

0.217 mol Fe * 55.85 g/mol = 12.12 g Fe (esta es la respuesta a la primera pregunta)

7) Segunda pregunta.

Si la pureza del CO es 47% seguramente cambie el reactivo limitante.

Recalcula el número de moles de CO:

0,429 mol CO * 47% = 0.202 mol CO

Cálculo del reactivo limitante:

0.202 mol CO / 0.113 mo Fe2O3 = 1.79 < 3/1; por tanto, hay menos CO que el requerido por la estequiometría y este es el reactivo limitante.

Las proporciones estequiométricas indican que cada mol de CO produce un mol de CO2; por lo tanto, se 0,202 mol de CO produceen 0,202 mol de CO2

Puedes pasar esa cantidad de moles a gramos multiplicando por la masa molar del CO2: 0.202 mol CO2 * 44 g/mol = 8.888 g CO2 (esta esla respueta a la segunda pregunta).