UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

CALCULO DE INGENIERIA QUIMICAProfesor Ing. Raúl Serrano C.

203

ESTEQUEOMETRIA

EJEMPLO:

Así, podemos ver que 1 mol de heptano reacciona con 11 moles de oxígenopara dar 7 moles de dióxido de carbono y 8 moles de agua. Estos moles pueden ser Ib mol, g mol, kg mol o cualquier otro tipo.

Si en un sistema, se tienen 1,0 mol de C7H16, y 12 moles de oxigeno, determinar cual es reactivo en excesoel porcentaje de exceso del 0, es

% exceso 02 = (12-11)*100/11 = 9.1%

Grado de conversión o porcentaje de conversión

Se llama grado de conversión de un reactivo a la proporción de dicho reactivo, que se transforma en un determinado producto.

Así pues el grado de conversión es:

moles del reactivo A que reacciona

% de conversión = X 100 moles del reactivo A disponible

El grado de conversión se denomina Grado de Consumación, cuando esta relación se refiere al reactivo limitante.

En la reacción de combustión del heptano; a) 10 kg de C7H16 reaccionan con la cantidad estequiométrica de Oxígeno, ¿cuántos moles kg de C7H16 reaccionarán y cuántos kilogramos de CO2 se obtendrán como producto?

C7H16 + 11 O2 7 CO2 + 8 H2O

Base de cálculo. 10 kg de C7H16

Peso molecular del C7H16 = 100 kg de C7H16

1 mol kg de C7H16

10 kg de C7H16 x = 0,10 mol kg de C7H16 están disponibles. 100 kg de C7H16

7 mol kg de CO2 44 kg de CO2 0,1 mol kg de C7H16 x x = 30.8 Kg CO2

1 mol kg de C7H16 1 mol kg de CO2

b) Si se forman 14,4 Kg CO2 en la reacción del C7H16. Determinar el grado de conversión del heptano.

moles del reactivo A que reacciona% de conversión = X 100 moles del reactivo A disponible

Moles disponibles = 0,10 mol kg de C7H16

1 mol kg de CO2 1 mol kg de C7H16 14,4 kg de CO2 x x =0.0468 mol kg C7H16

44 kg de CO2 7 mol kg de CO2

Moles que reaccionan = 0.0468 mol kg C7H16

0.0468 mol kgC7H16

% de conversión del C7H16 = X 100 = 46,8 % 0,10 mol kg de C7H16

Grado de pureza En los casos prácticos e industriales, las sustancias reaccionantes utilizadas generalmente contienen impurezas, motivo por el cual , la cantidad de cualquier compuesto puro se lo representa, mediante un porcentaje que se conoce como porcentaje de pureza.Estas impurezas en la mayoría de las reacciones químicas, son inertes y no participan en la misma y salen del proceso, mezcladas con los productos.

Determinar la cantidad de moles de ácido sulfúrico, presentes en 180 g de un acido comercial que contiene 96% de acido sulfúrico.

Base de cálculo: 180 g de ácido comercial

96 g de H2SO4 1 mol g de H2SO4

180 g de ácido x x = 1,763 mol g de H2SO4

100 g de ácido 98 g de H2SO4

Resumen

REACTORREACTOR

Reactivo limitante

Reactivo en exceso

Inertes

Productos

Reactivos no utilizados

Inertes

Base de cálculo: 32 lb de SO2

Peso atómico del Cobre: 63.54 lb/ mol lbPM de SO2 : 64 lb/mol lbPM de H2SO4 : 98 lb/mol lbPM de CuSO4 : 159.54 lb/mol lbPM de H2O: 18 lb/mol lb

1mol lb de SO2 1 at lb Cu 63.54 lb32 lb de SO2 x x x = 31,77 lb de Cu 64 lb de SO2 1mol lb de SO2 1 at lb Cu

2 mol lb H2SO4 98 lb H2SO4 100 lb ácido0,5 mol lb SO2 x x x =104,25 lb ácido 1mol lb SO2 1mol lb H2SO4 94 lb H2SO4

Base de cálculo: 2200 lb de fosfatoPeso atómico del fósforo: 31,0 lb/ mol lbPM Ca3(PO4)2 : 310 lb/mol lbPM Ca H4(PO4)2 : 234 lb/mol lb

93,5 lb Ca3(PO4)2 2202,6 lb fosfato x 100 lb fosfato

6,64 mol lb Ca3(PO4)2 x

1 mol lb Ca3(PO4)2 x 310 lb Ca3(PO4)2

= 6,64 mol lb Ca3(PO4)2

1,0mol lb CaH4(PO4)2 x1,0 mol lb Ca3(PO4)2

= 1554 lb CaH4(PO4)2 234 lb CaH4(PO4)2 1,0mol lb Ca H4(PO4)2

La síntesis del amoníaco se lleva a cabo de acuerdo a la siguiente reacción química:

N2 + 3 H2 2NH3

En una planta, 4202 lbs. de N2 y 1046 lbs. de H2, son alimentadas por hora al reactor de síntesis. La producción de amoníaco puro es 3060 lbs./hora.a)¿Cuál es el reactivo limitante?b)¿Cuál es el porcentaje en exceso?c)¿Cuál es el porcentaje de conversión obtenido? (basado en el reactivo limitante).

Base de cálculo: 1.0 horaa) Determinación de la producción de NH3

Por lo tanto, el reactivo limitante es el Nitrógeno

H2 disponible:

b) Determinación del % exceso

H2 requerido: basado en el reactivo limitante

requerido

El Hidrógeno es la sustancia que se encuentra en exceso: 523 - 450% exceso = x 100 = 16,22 % 450c) Determinación de la conversión en base al reactivo limitante

moles del reactivo A que reacciona% de conversión = X 100 moles del reactivo A disponible

1,0 mol lb N2 4202 lb N2 x = 150 lb mol N2 disponibles 28 lbN2

1,0 mol lb NH3 1,0 mol lb N2 3060 lb NH3 x x = 90 lb mol N2 reaccionan 17 lb NH3 2,0 mol lb NH3

90 lb mol N2 que reaccionan% de conversión del N2 = X 100 = 60% 150 lb mol N2 disponibles

1.0 mol g Gas = 22,4 litros a P = 1.0 atm y °C1.0 mol lb Gas= 359.0 ft3

1mol lb Cl2 = 70,92 lb Cl2

25 lbs. Cl2 x 0,3525 mol lb Cl2

0,3525 mol lb Cl2 x 359 ft3 = 1mol lb Cl2

126,7 ft3

1.0 mol g C3H8 = 22,4 litros a P = 1.0 atm y °C

500 litros C3H8 x

1mol g C3H8

= 22,4 l C3H8

22,32 mol g C3H8

44 g C3H8 = 1mol g C3H8

22,32 mol g C3H8 x 982,08 g C3H8