10- Uma mistura gasosa contendo
de hidrogênio gasoso e
de oxigênio gasoso reagem para formar vapor d’água.
(a) Qual é o reagente limitante.
(b) Qual é o rendimento teórico do vapor d’ água em mols?
(c) Quantos mols do reagente em excesso permanecem sem reagir?
(a) Qual é o reagente limitante.
(b) Qual é o rendimento teórico do vapor d’ água em mols?
(c) Quantos mols do reagente em excesso permanecem sem reagir?
Passo 1
O enunciado dá a seguinte reação e as quantidades de reagentes:
Informações fornecidas:
O que o problema pede:
- (a) identificar o reagente limitante;
- (b) calcular o rendimento teórico (em mols) de
; - (c) calcular quantos mols do reagente em excesso permanecem sem reagir.
Passo 2
Entendendo a ideia (aula rápida e direta): os coeficientes estequiométricos na reação dizem a proporção em mols em que as substâncias reagem. Aqui:
- para cada
mol de é consumido mol de ; - para cada
mol de formam-se mol de .
Para achar o reagente limitante com segurança usamos a razão entre as quantidades disponíveis e as razões estequiométricas, ou calculamos quanto do outro reagente seria necessário para consumir todo um deles. Vou usar o método “quanto de O2 seria necessário para consumir todo o H2” (é direto e intuitivo).
Passo 3
Calcular quanto de
seria necessário para reagir completamente com todo o
disponível, usando a estequiometria:
Logo
Substituindo
:
Comparando com o que temos disponível (
), vemos que
Portanto há mais
do que o necessário para consumir todo o
. Conclusão: o
é o reagente limitante e o
é o reagente em excesso.
Observação alternativa (checagem): se tentássemos consumir todo o
, seria necessário
mas só há
de
, o que confirma que
limita.
Passo 4
Agora calculamos o rendimento teórico em mols de
. Usamos a relação estequiométrica entre
e
:
Ou seja, cada mol de
que reage gera 1 mol de
. Como todo o
disponível é consumido (é o limitante), o número de mols de
formados teoricamente é igual ao número de mols de
inicial:
Passo 5
Calcular quantos mols de
permanecem sem reagir (excesso restante). Primeiro, quanto de
foi consumido: já obtivemos
Logo o restante é
Passo 6
Resumo rápido e motivador: você identificou o limitante comparando quanto do outro reagente seria necessário; usou as razões estequiométricas para transformar entre mols; e calculou o excesso subtraindo o consumido do disponível. Mandou bem — agora consegue aplicar esse mesmo procedimento em qualquer reação.
Resposta
(a)
é o reagente limitante.
(b) de
(rendimento teórico).
(c) de
permanecem sem reagir.
(b)
(c)