Problema d’estquiometria. Càlcul del reactiu limitant

En un recipient tancat es barregen 4 mols de NO i 3 mols d’O₂ perquè reaccionin segons la següent equació: $$\text{2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)}$$

• Quin és el reactiu limitant i quin és troba en excés?
• Quant en sobrarà d’aquest últim?
• Quants mols de NO₂ es formaran?

Pas 1: Interpretació de l’enunciat

Disposem de:

• 4 mols de NO (reactiu)
• 3 mols de O₂ (reactiu)

Ens demanen identificar quin reactiu s’esgotarà abans (limitant), quin sobrarà (en excés), i quants productes es formaran. No ens demanen res més, per tant donarem el resultat en mols.

Pas 2: Resol

Per a resoldre-ho, considerem la quantitat existent inicialment de cada reactiu i calculem la quantitat de l’altre amb què reaccionaria:

a) Identificació del reactiu limitant i reactiu en excés

• Suposem que tot el NO reacciona (els 4 mols de NO que hem afegit): Necessitariem:
  $$\frac{4 \, \text{mol NO}}{2 \, \text{mol NO}} \cdot 1 \, \text{mol O₂} = 2 \, \text{mol O₂}$$
  Com que disposem de 3 mols d’O₂, i només necessitariem 2 mols, l’O₂ està en excés. El NO seria el reactiu limitant.
• Suposem que tot l’O₂ reacciona (els 3 mols d’O₂ que hem afegit): Necessitariem:
  $$\frac{3 \, \text{mol O₂}}{1 \, \text{mol O₂}} \cdot 2 \, \text{mol NO} = 6 \, \text{mol NO}$$
  Com que només disposem de 4 mols de NO i necessitariem 6 mols, el NO s’esgotaria abans.

Conclusió: El NO és el reactiu limitant perquè la quantitat disponible és insuficient per reaccionar amb tot l’O₂. Això condicionarà les quantitats que reaccionen i el producte que es forma.

b) Càlcul de mol de reactiu sobrant

Sabem que el NO és el limitant i que 4 mols de NO reaccionen amb 2 mols d’O₂. L’O₂ en excés és la quantitat inicial menys la quantitat que reacciona:

• 3 mol O₂ (inicial) – 2 mol O₂ (reaccionen) = 1 mol O₂ (sobrant)

Sobrarà 1 mol d’O₂.

c) Càlcul de mol de NO₂ formats

La quantitat de producte sempre es calcula a partir del reactiu limitant.
$$\frac{4 \, \text{mol NO}}{2 \, \text{mol NO}} \cdot 2 \, \text{mol NO₂} = 2 \, \text{mol NO₂}$$

Es formaran 4 mols de NO₂.

En resum:

Nota: Aquesta manera de resumir les dades en forma de taula us ajudarà molt més endavant durant el curs, quan treballem amb reaccions en equilibri. Aconstrumeu-vos a pensar en termes de valors inicials, canvi i final.