Taller Estequiometría

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TALLER 
ESTEQUIOMETRÍA 
 
 
 
Contenidos mínimos: 
a. Reacciones químicas. Relaciones cuantitativas. 
b. Calcular las cantidades en gramos o en moles de los reactivos y productos de una reacción. 
c. Calcular el rendimiento porcentual de una reacción. 
Bibliografía recomendada: R. Chang: Química (2010), Ed. McGraw Hill. 
Bibliografía adicional: Umland J., Bellama J. Química General. Thomson Editores. 
 Atkins P., Jones L. Química. Ed Omega. 
Brown T.L., Le May, Jr H.E., Bursten B.E. Química. (2014) Pearson. 
 
 
1. EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 
1. ¿Por qué es indispensable utilizar ecuaciones químicas balanceadas para determinar la 
cantidad de un producto que se forma a partir de determinada cantidad de un reactivo? 
2. ¿Qué parte de una ecuación química balanceada da información acerca del número 
relativo de moles de reactivos y productos que intervienen en una reacción? 
3. Defina los términos reactivo limitante y reactivo en exceso. 
4. ¿Por qué las cantidades de productos formados en una reacción están determinadas sólo 
por la cantidad del reactivo limitante? 
5. ¿Por qué la elección de cuál compuesto es el reactivo limitante se debe basar en su 
número inicial de moles, y no en su masa inicial en gramos? 
6. Defina los términos rendimiento teórico, rendimiento real y rendimiento porcentual. 
7. ¿Por qué el rendimiento real de una reacción casi siempre es menor que el rendimiento 
teórico? 
8. ¿Podrá una reacción tener alguna vez un rendimiento real del 110%? 
 
 
2. ESTEQUIOMETRÍA 
La estequiometría es una rama de la química que trata de las relaciones cuantitativas entre 
elementos y compuestos en las reacciones químicas. Su significado práctico, incluye todas las 
relaciones cuantitativas, las fórmulas químicas, y la ecuación química balanceada. 
Uno de los conceptos importantes de la estequiometría es la ley de la conservación de la masa, la 
cual establece que la masa total de los productos de una reacción química es igual a la masa total 
de los reactivos. Además, el mismo número de átomos de cada tipo están presentes antes y 
después de una reacción química lo que se representa en una ecuación química balanceada como 
un número de átomos de cada elemento igual en cada lado de la ecuación. 
Las ecuaciones se balancean colocando coeficientes que se anteponen a las fórmulas químicas de 
los reactivos y de los productos de una reacción, sin modificar los subíndices de las fórmulas 
químicas. Una vez igualada, los coeficientes en una ecuación química representan los números 
relativos de moléculas en una reacción. El concepto de mol nos permite convertir esta información 
en las masas de las sustancias de la reacción. 
 
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Por ejemplo, la siguiente ecuación indica que dos moléculas de H2 reaccionan con una molécula de 
O2 para formar dos moléculas de H2O: 
2 H2 (g) + O2 (g) 2 H20 (g) 
Los números relativos de moles son idénticos a los números relativos de moléculas: 
 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H20 (g) 
 2 moléculas 1 molécula 2 moléculas 
 2(6,02x1023 moléculas) 1(6,02x1023 moléculas) 2(6,02x1023 moléculas) 
 2 mol 1 mol 2 mol 
Los coeficientes estequiométricos de una ecuación química balanceada indican tanto los números 
relativos de moléculas en la reacción como los números relativos de moles. 
Por lo tanto, a partir de estas relaciones cuantitativas es posible calcular las cantidades de un 
reactivo consumido o de un producto formado en una reacción. El procedimiento comienza por 
balancear la ecuación de la reacción química. Luego se convierten las cantidades conocidas en 
moles o en masas, y luego se utilizan las masas molares y los coeficientes de la ecuación 
balanceada para calcular cantidades de reactivos consumidos o de productos formados en una 
reacción. 
 
2.2 PUREZA 
Los compuestos utilizados como reactivos en la práctica pueden contener impurezas que no 
participan de la reacción química en estudio. Por lo tanto, es necesario calcular exactamente la 
masa de reactivo que participa en la reacción. El porcentaje de pureza se aplica a las la masa en g 
de reactivos. 
La pureza de una muestra se expresa en porcentaje y es la masa de sustancia (pura) presente cada 
100 g de muestra o mineral. 
 
2.3 REACTIVO LIMITANTE 
Cuando todos los reactivos se consumen en una reacción química de forma completa y simultánea 
se dice que los reactivos están en proporciones estequiométricas, es decir, en proporciones 
molares fijadas por los coeficientes estequiométricos de la ecuación ajustada. 
Otras veces uno de los reactivos se consume completamente antes que los demás. La reacción se 
detiene tan pronto como se consume en su totalidad cualquiera de los reactivos, dejando los 
reactivos en exceso como sobrantes. El reactivo que se consume por completo, llamado reactivo 
limitante, determina las cantidades de productos que se forman. Por lo tanto, los cálculos 
estequiométricos se realizan a partir del reactivo limitante. Por ejemplo, cuando una reacción de 
combustión se lleva a cabo al aire libre, hay oxígeno de sobra y, por lo tanto, éste es el reactivo en 
exceso y no se lo usará para los cálculos estequiométricos. 
 
2.4 RENDIMIENTO TEÓRICO 
La cantidad de producto calculada a partir de las cantidades dadas de los reactivos se conoce 
como rendimiento teórico. La cantidad de producto que se obtiene en realidad, llamado 
rendimiento real, casi siempre es menor que (y nunca mayor que) el rendimiento teórico. En 
algunas reacciones el rendimiento real es casi exactamente igual al rendimiento teórico y se dice 
que las reacciones son cuantitativas. Estas reacciones se pueden utilizar para llevar a cabo análisis 
químicos cuantitativos. Por otra parte, en muchas reacciones el rendimiento real es menor que el 
rendimiento teórico. Existen diversas razones para esta diferencia. Por ejemplo, es posible que 
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parte de los reactivos no reaccionen, o que lo hagan de manera diferente a la deseada. Además, 
no siempre es posible recuperar todo el producto de la mezcla de reacción. 
Para determinar la eficiencia de una reacción específica, se calcula el porcentaje de rendimiento 
de la reacción, como la proporción del rendimiento real con respecto al rendimiento teórico: 
 
% de rendimiento = rendimiento real/rendimiento teórico × 100 
% de rendimiento = cantidad de producto obtenida/cantidad de producto esperada x 100 
 
El porcentaje de rendimiento indica la cantidad de producto que se obtiene en la práctica con 
relación a la cantidad teórica que debería obtenerse según la ecuación estequiométrica. 
La relación estequiométrica que brinda la ecuación corresponde a un 100 % de rendimiento ya que 
equivale a la máxima cantidad posible de producto que se puede obtener en la reacción. 
El rendimiento es un concepto que se aplica a los productos de la reacción, nunca a los reactivos. 
 
 
3. EJERCICIOS 
1. 500 g de un sulfuro de bario de 90% de pureza, reaccionan de acuerdo con la siguiente 
ecuación. Calcule la masa de carbonato de bario producida. 
BaS (s) + H2O (l) + CO2 (g) BaCO3 (s) + H2S (g) 
Rta: 524,5 g 
 
 
2. El nitruro de magnesio reacciona con agua de acuerdo con la siguiente ecuación: 
Mg3N2 (s) + 6 H2O (l) 2 NH3 (ac) + 3 Mg(OH)2 (s) 
 
Determinar cuál es el reactivo limitante en cada uno de los siguientes casos: 
a) 10 g de nitruro de magnesio con 60 g de agua. 
b) 10 g de nitruro de magnesio con 10 g de agua. 
c) 10 g de nitruro de magnesio con 10,8 g de agua. 
 
 
3. Se hacen reaccionar 5 moles de ácido sulfúrico concentrado con un exceso de cobre 
metálico y se obtienen 2 moles dióxido de azufre. 
a) Planteela ecuación igualada por el método que corresponda. 
b) Determine el rendimiento de la reacción. 
c) ¿Cuántos moles de sulfato de cobre y de agua se forman también en la reacción? 
 Rta: b) 80 % de rendimiento; c) 2 moles de sulfato de cobre y 4 moles de agua