Respuesta :
Answer : The percentage mass of excess with respect to initial mass is 60.0 %
Solution : Given,
Mass of [tex]SO_2[/tex] = 40 g
Mass of [tex]O_2[/tex] = 25 g
Molar mass of [tex]SO_2[/tex] = 64 g/mole
Molar mass of [tex]O_2[/tex] = 32 g/mole
First we have to calculate the moles of [tex]SO_2[/tex] and [tex]O_2[/tex].
[tex]\text{ Moles of }SO_2=\frac{\text{ Mass of }SO_2}{\text{ Molar mass of }SO_2}=\frac{40g}{64g/mole}=0.625mole[/tex]
[tex]\text{ Moles of }O_2=\frac{\text{ Mass of }O_2}{\text{ Molar mass of }O_2}=\frac{25g}{32g/mole}=0.781mole[/tex]
Now we have to calculate the limiting and excess reagent.
The balanced chemical reaction is,
[tex]2SO_2(s)+O_2(g)\rightarrow 2SO_3(s)[/tex]
From the balanced reaction we conclude that
As, 2 mole of [tex]SO_2[/tex] react with 1 mole of [tex]O_2[/tex]
So, 0.625 moles of [tex]SO_2[/tex] react with [tex]\frac{0.625}{2}=0.312[/tex] moles of [tex]O_2[/tex]
From this we conclude that, [tex]O_2[/tex] is an excess reagent because the given moles are greater than the required moles and [tex]SO_2[/tex] is a limiting reagent and it limits the formation of product.
Now we have to calculate the excess moles of [tex]O_2[/tex]
Excess moles of [tex]O_2[/tex] = Required moles - Given moles
Excess moles of [tex]O_2[/tex] = 0.781 - 0.312 = 0.469 mole
Now we have to calculate the excess mass of [tex]O_2[/tex]
[tex]\text{ Mass of }O_2=\text{ Moles of }O_2\times \text{ Molar mass of }O_2[/tex]
[tex]\text{ Mass of }O_2=(0.469moles)\times (32g/mole)=15.0g[/tex]
Excess mass of [tex]O_2[/tex] = 15.0 g
Initial mass of [tex]O_2[/tex] = 25 g
Now we have to calculate the percentage mass of excess with respect to initial mass.
[tex]\text{Percentage}=\frac{\text{ Excess mass of }O_2}{\text{ Initial mass of }O_2}\times 100[/tex]
[tex]\text{Percentage}=\frac{15.0g}{25g}\times 100=60.0\%[/tex]
Therefore, the percentage mass of excess with respect to initial mass is 60.0 %
Por estequiometria de la reacción y definición de reactivo limitante, el porcentaje en masa del exceso con respecto a su masa inicial es 60%.
La reacción balanceada es:
2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃
Por estequiometria de la reacción (es decir, la relación entre la cantidad de reactivos y productos en una reacción química), las siguientes cantidades de moles de reactivos y productos participan de la reacción:
- SO₂: 2 moles
- O₂: 1 mole
- SO₃: 2 moles
La masa molar de cada compuesto es:
- SO₂: 64 g/mol
- O₂: 32 g/mol
- SO₃: 80 g/mol
Entonces, por estequiometria de la reacción, las siguientes cantidades de masa reactivos y productos participan de la reacción:
- SO₂: 2 moles× 64 g/mole= 128 gramos
- O₂: 1 mol× 32 g/mole= 32 gramos
- SO₃: 2 moles× 80 g/mole= 160 gramos
El reactivo limitante es aquel que se consume primero en su totalidad, determinando la cantidad de producto en la reacción. Cuando se termina el reactivo limitante, la reacción química se detiene.
Para determinar el reactivo limitante, es posible usar una regla simple de tres de la siguiente manera: si por estequiometría 32 gramos de O₂ reaccionan con 128 gramos de SO₂, 25 gramos de O₂ reaccionan con cuánta masa de SO₂?
[tex]masa de SO_{2} =\frac{25 gramos de O_{2}x 128 gramos de SO_{2}}{32gramos de O_{2}}[/tex]
masa de SO₂ = 100 gramos
Pero 100 gramos de SO₂ no están disponibles, 40 gramos están disponibles. Dado que hay menos masa de la necesaria para reaccionar con 25 gramos de O₂, SO₂ será el reactivo limitante.
Por lo tanto, O₂ es el reactivo en exceso, es decir, será aquel reactivo que no se agote por completo durante la reacción.
La cantidad de reactivo en exceso que reaccione y de producto que se obtenga de la reacción, dependerá siempre de la cantidad de reactivo limitante que se tenga en la reacción.
Entonces, para determinar la cantidad de O₂ que reacciona con 40 gramos de SO₂ es posible usar una regla simple de tres de la siguiente manera: si por estequiometría 128 gramos de SO₂ reaccionan con 32 gramos de O₂, 40 gramos de SO₂ reaccionan con cuánta masa de O₂?
[tex]masa de O_{2} =\frac{32 gramos de O_{2}x 40 gramos de SO_{2}}{128gramos de SO_{2}}[/tex]
masa de O₂ = 10 gramos
Esto indica que reaccionan 10 gramos de O₂. Siendo que inicialmente poseías 25 gramos de O₂, entonces hay 15 gramos en exceso del compuesto, obtenida mediante la resta de la masa poseída inicialmente y la masa que reacciona.
Por último, el porcentaje en masa del exceso con respecto a su masa inicial se obtiene mediante:
[tex]Porcentaje=\frac{masa en exceso de O_{2} }{masa inicial de O_{2} } x100[/tex]
En este caso:
[tex]Porcentaje=\frac{15 gramos}{25 gramos} x100[/tex]
Porcentaje= 60%
En resumen, el porcentaje en masa del exceso con respecto a su masa inicial es 60%.
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