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Para analizar la reacción entre 40 gramos de ácido fosfórico (H3PO4) y 60 gramos de hidróxido de calcio (Ca(OH)2), se deben seguir estos pasos:
1. Escribir la ecuación química ajustada:
3 H3PO4 + 2 Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 3 H2O
2. Calcular los moles de cada reactivo:
Moles de H3PO4:
Masa molar H3PO4 = 98 g/mol
Moles H3PO4 = 40 g / 98 g/mol = 0.408 moles
Moles de Ca(OH)2:
Masa molar Ca(OH)2 = 74 g/mol
Moles Ca(OH)2 = 60 g / 74 g/mol = 0.811 moles
3. Determinar el reactivo limitante:
Comparando las relaciones estequiométricas de la ecuación balanceada con las cantidades de moles disponibles:
Para 3 moles de H3PO4 se necesitan 2 moles de Ca(OH)2.
Con 0.408 moles de H3PO4 se necesitarían 0.272 moles de Ca(OH)2.
Sin embargo, tenemos 0.811 moles de Ca(OH)2 disponibles.
El ácido fosfórico (H3PO4) es el reactivo limitante.
4. Calcular los moles de productos:
De acuerdo a la estequiometría de la reacción, por cada 3 moles de H3PO4 se producen 1 mol de Ca3(PO4)2:
Moles de Ca3(PO4)2 = 0.408 moles H3PO4 * (1 mol Ca3(PO4)2 / 3 mol H3PO4) = 0.136 moles
Se producen 3 moles de H2O por cada 3 moles de H3PO4:
Moles de H2O = 0.408 moles H3PO4 * (3 mol H2O / 3 mol H3PO4) = 0.408 moles
5. Calcular la masa de productos:
Masa molar Ca3(PO4)2 = 310 g/mol
Masa de Ca3(PO4)2 = 0.136 moles * 310 g/mol = 42.16 g
Masa molar H2O = 18 g/mol
Masa de H2O = 0.408 moles * 18 g/mol = 7.34 g
6. Determinar el reactivo en exceso:
Ca(OH)2 es el reactivo en exceso.
Moles de Ca(OH)2 en exceso = 0.811 moles - (2/3 * 0.408 moles) = 0.337 moles
Masa de Ca(OH)2 en exceso = 0.337 moles * 74 g/mol = 24.93 g
Reactivo limitante: Ácido fosfórico (H3PO4)
Productos:
Reactivo en exceso: Hidróxido de calcio (Ca(OH)2): 24.93 g