14- Qual é o reagente limitante na preparação da ureia na reação
quando
de amônia estão disponíveis para reagir com
de dióxido de carbono?
b) Que massa de ureia pode ser produzida.
b) Que massa de ureia pode ser produzida.
Passo 1
O enunciado pergunta duas coisas:
- Qual é o reagente limitante na reação
quando temos de e de ;? - Que massa de ureia
pode ser produzida a partir dessas quantidades?
Informações dadas relevantes:
- Massa disponível de amônia:
. - Massa disponível de dióxido de carbono:
. - Equação química estequiométrica:
- Preciso comparar quantidades em mol para decidir o reagente limitante e então calcular a massa de produto formada.
Passo 2
Explicação do conceito que vamos usar (aula rápida e prática).
- Reagente limitante: é o reagente que acaba primeiro se a reação prosseguir de acordo com a estequiometria; ele determina quanto de produto pode ser formado.
- Procedimento para encontrar o limitante:
- Converter as massas dadas em mols usando massas molares.
- Usar a estequiometria da reação para ver qual reagente seria consumido primeiro.
- O reagente que pede mais mols do outro do que existe é o limitante.
- Fórmula para converter massa em mol:
onde é o número de mols, é a massa (em gramas) e é a massa molar (em ).
Passo 3
Calculando as massas molares (vou usar valores usuais da tabela periódica):
- Para
: . - Para
: . - Para a ureia
: .
Passo 4
Converter as massas dadas para gramas (porque as massas molares estão em
):
Passo 5
Calcular o número de mols de cada reagente usando
.
Para
:
(Expliquei: dividi 14 500 pela massa molar 17,034; o resultado é o número de mols de
.)
Para
:
(De novo: dividi 22 100 por 44,01.)
Passo 6
Usar a estequiometria da reação para ver quantos mols de
são necessários por mol de
e vice‑versa.
- Pela equação, são necessários
mols de para cada mol de . - Se quisermos consumir todo o
disponível, precisaríamos de Mas só temos de . Logo não há suficiente para consumir todo o . - Alternativamente, se quisermos consumir todo o
disponível, o necessário seria e como há de disponível, sobra .
Conclusão dessa comparação: o reagente limitante é
.
Passo 7
Agora que sabemos o reagente limitante (
), calculamos quantos mols de ureia podem ser formados.
- Pela estequiometria,
mols de produzem mol de . - Portanto o número de mols de ureia formável é
Passo 8
Converter os mols de ureia em massa usando
.
- Massa molar da ureia já calculada:
. - Logo a massa de ureia produzida é
- Convertendo para quilogramas:
Passo 9
Checagem rápida (sanidade dos cálculos):
- Se
de ureia correspondem a , então a produção está na ordem de dezenas de quilogramas, o que é coerente com as massas iniciais (14,5 kg NH3 → produto maior porque o CO2 também aporta massa). - O reagente em excesso (
) sobra: quantidade consumida seria (mesma quantidade molar que a ureia), ou seja consumidos de , sobrando cerca de de . (Isto é só para confirmar coerência.)
Resposta
Reagente limitante:
Massa de ureia produzida:
Massa de ureia produzida: