¿Qué ocurre si la reacción no es completa?

En muchas ocasiones, los procesos químicos no transcurren en su totalidad. Es decir, la transformación de los reactivos en los productos no se completa, quedando parte de los reactivos sin transformar. En estos casos, para realizar los cálculos de las cantidades de reactivos consumidas o de productos obtenidas, debemos considerar un nuevo parámetro.

El rendimiento de una reacción química, expresado en porcentaje, es el cociente entre la cantidad de producto obtenido realmente y la cantidad teórica (o máxima) de producto, multiplicada por 100.

Un rendimiento del 100 % significa que la reacción es completa. Un rendimiento inferior supone que quedan parte de los reactivos sin transformar, obteniéndose menos producto.

Observa Y Aprende

El amoníaco (NH3) es un gas que se obtiene a partir de la reacción entre el hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2), también gases.

a)Escribe y ajusta la ecuación química correspondiente a este proceso y deduce las relaciones de estequiometría molar y en masa.

b)Calcula el número de moles de H2 que se necesitan para que reaccionen completamente 4,2 moles de N2.

c)El proceso industrial de obtención del amoníaco (proceso Haber-Bosch) tiene un rendimiento máximo del 20 %. ¿Cuánto amoníaco se obtendrá a partir de 810 kg de hidrógeno?

a) A partir de la ecuación ajustada del proceso, escribimos directamente la relación de estequiometría molar: 3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g) 3 mol H2 + 1 mol N2 → 2 mol NH3

Para obtener la relación de estequiometría en masa, consideramos los valores de las masas molares:

MH2 = 2 g/mol MN2 = 28 g/mol MNH3 = 17 g/mol

3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)

3 mol H2 · 2 g/mol + 1 mol N2 · 28 g/mol → 2 mol NH3 · 17 g/mol

6 g H2 + 28 g N2 → 34 g NH3 b)Aplicamos la relación de estequiometría molar:

4,2 mol N2

1 mol N2 = x mol H2 3 mol H2 → x = 4,2 mol N2 ·

3 mol H2

1 mol N2 = 12,6 mol H2 c) La cantidad de producto obtenida será un 20 % de la cantidad máxima, de acuerdo con el valor del rendimiento del proceso. Dicha cantidad máxima sería:

➚ La obtención de amoníaco es un importante proceso industrial.

11. Dada la siguiente reacción: SO2 (g) + O2 (g) → SO3 (g) a) Ajusta la ecuación química y escribe las relaciones de estequiometría molar y en masa correspondientes a este proceso. Toma los datos que necesites de la tabla periódica. x kg NH3

34 kg NH3 = 810 kg H2

6 kg H2 → x = 34 kg NH3 · 810 kg H2

6 kg H2 = 4 590 kg NH3

Por tanto, aplicando el rendimiento del 20 %, la cantidad real es de:

4 520 kg NH3 · 0,20 = 918 kg NH3 b) Calcula los moles de O2 que reaccionarán y de SO3 que se producirán, cuando reaccionen completamente 3,75 mol de SO2 c) Repite los cálculos del apartado anterior, suponiendo que el rendimiento del proceso es del 60 %.

Al no completarse la reacción química en su totalidad, la cantidad de producto (amoníaco) obtenida es muy inferior a la cantidad máxima, dada por la estequiometría de la reacción.