11- O alumínio reage com enxofre gasoso para formar sulfeto de alumínio. Inicialmente, 1,18 mol de alumínio e
de enxofre são combinados.
(a) Qual é o reagente limitante.
(b) Qual é o rendimento teórico, em mols, do sulfeto de alumínio?
(c) Quantos mols do reagente em excesso permanecem sem reagir?
(a) Qual é o reagente limitante.
(b) Qual é o rendimento teórico, em mols, do sulfeto de alumínio?
(c) Quantos mols do reagente em excesso permanecem sem reagir?
Passo 1
O enunciado dá a reação não balanceada e pede três coisas:
- (a) qual é o reagente limitante;
- (b) qual é o rendimento teórico, em mols, do sulfeto de alumínio;
- (c) quantos mols do reagente em excesso permanecem sem reagir.
Informações fornecidas:
- Quantidade inicial de alumínio:
mol de . - Quantidade inicial de enxofre:
mol de . - Reação (como dada no enunciado):
.
A seguir vou balancear a equação, explicar o conceito de reagente limitante e usar relações estequiométricas para responder as três perguntas passo a passo.
Passo 2
Balancear a reação: contamos átomos de Al e S no produto
: há 2 átomos de Al e 3 átomos de S por fórmula unitária do produto. Para balancear, colocamos coeficientes que façam o número de cada átomo igual nos dois lados. A equação balanceada é:
Isso significa que, estequiometricamente,
mols de
reagem com
mols de
para formar
mol de
.
Passo 3
Conceito e plano de ataque (aula rápida):
- Reagente limitante: é aquele que se esgota primeiro ao fazer a reação; determina o máximo de produto que pode ser formado.
- Para decidir o limitante, usamos a razão entre a quantidade real de cada reagente e a quantidade requerida pela estequiometria, ou comparamos “quantos mols do outro reagente seriam necessários para consumir totalmente o primeiro”.
- Relações úteis da equação balanceada:
assim as razões molares são:
Vou calcular quanto de S seria necessário para consumir todo o Al disponível e quanto de Al seria necessário para consumir todo o S disponível — isso identifica o limitante de forma clara.
Passo 4
Calcular quantos mols de
são necessários para reagir com
mol de
. Usamos a razão estequiométrica
:
Fazendo a conta:
Comparando com a quantidade disponível de
(
mol), vemos que temos mais
do que o necessário para consumir todo o
. Isso indica que o
é um candidato a reagente limitante. Vou confirmar fazendo o cálculo inverso (opcional, mas didático).
Calcular quantos mols de
seriam necessários para consumir os
mol de
, usando
:
Fazendo a conta:
Como só temos
mol de
disponível, isto confirma que não há Al suficiente para consumir todo o S: o
é o reagente limitante.
Passo 5
Calcular o rendimento teórico em mols de
. O produto formado é limitado pelo
disponível. Pela estequiometria,
mol de
produzem
mol de
, então:
Fazendo a conta:
Passo 6
Calcular quantos mols de
permanecem em excesso após a reação. Já calculamos a quantidade de
consumida para reagir com todo o
:
mol. Assim o excesso restante é:
Fazendo a subtração:
Resposta
(a) Alumínio (
) é o reagente limitante.
(b) Rendimento teórico: mol de
.
(c) Mols de reagente em excesso restantes: mol de
.
(b) Rendimento teórico:
(c) Mols de reagente em excesso restantes: