Supondo que a etapa de polimerização ocorra com rendimento de 100 \% e as demais, com rendimento de 50 \%, a massa em gramas de PVC que se forma a partir de 11,20 \mathrm{~g} de CaO , admitindo-se que os demais reagentes estejam em excesso, é, aproximadamente de:
Dados: MA ( \mathrm{Ca}=40 ; \mathrm{O}=16 ; \mathrm{C}=12 ; \mathrm{Cl}=35,5 ; \mathrm{H}=1 )
a) 0,390 \mathrm{~g}
b) 0,781 \mathrm{~g}
c) 1,562 \mathrm{~g}
d) 3,125 \mathrm{~g}
e) 6,250 \mathrm{~g}
Passo 1
O enunciado pede que se calcule a massa de cloreto de polivinila (PVC) formada a partir de 11,20\\ \text{g} de CaO, sabendo que a etapa de polimerização (etapa IV) ocorre com rendimento de 100\% e as demais etapas (I, II, III) ocorrem com rendimento de 50\%. Os demais reagentes estão em excesso.
Informações dadas e relevantes:
Dados atômicos fornecidos: \mathrm{Ca}=40,\\ \mathrm{O}=16,\\ \mathrm{C}=12,\\ \mathrm{Cl}=35,5,\\ \mathrm{H}=1.
Passo 2
Identificar as substâncias intermediárias \mathbf{X} e \mathbf{Y} a partir das reações (isto ajuda a escrever as estequiometrias corretamente). Explanação curta e direta (sem pular etapas):
Observe a Reação I: \mathrm{CaO}+3\mathrm{C}\rightarrow \mathbf{X}+\mathrm{CO}. Para conservar átomos de C e O, a fórmula que encaixa é \mathbf{X}=\mathrm{CaC}_2 (carbeto de cálcio), porque então temos 3 átomos de C do lado esquerdo e 2 em \mathrm{CaC}_2 mais 1 em \mathrm{CO} do lado direito. Logo a equação fica
Reação II já é conhecida para \mathrm{CaC}_2: \mathrm{CaC}_2+2\mathrm{H}_2\mathrm{O}\rightarrow\mathrm{Ca(OH)}_2+\mathrm{C}_2\mathrm{H}_2. Isso produz acetileno \mathrm{C}_2\mathrm{H}_2.
Reação III: adição de \mathrm{HCl} ao acetileno forma o monômero cloreto de vinila, cuja fórmula é \mathbf{Y}=\mathrm{C}_2\mathrm{H}_3\mathrm{Cl} (também escrito \mathrm{CH}_2=\mathrm{CHCl}).
Portanto: \mathbf{X}=\mathrm{CaC}_2 e \mathbf{Y}=\mathrm{C}_2\mathrm{H}_3\mathrm{Cl}.
Passo 3
Calcular quantos mols de \mathrm{CaO} temos inicialmente. Primeiro a massa molar de \mathrm{CaO}:
Relação estequiométrica da Reação I e rendimento. A equação balanceada indica 1\\ \text{mol} de \mathrm{CaO} produz teoricamente 1\\ \text{mol} de \mathrm{CaC}_2. Como o rendimento da etapa I é 50\% (ou fator 0,5), os mols reais de \mathrm{CaC}_2 formados são:
Explicação: na polimerização por adição (como a do cloreto de vinila), cada unidade monomérica é incorporada ao polímero sem perda de massa significativa por unidade; portanto, a massa do polímero formado é a soma das massas das unidades monoméricas consumidas.
Passo 8
Como a etapa IV (polimerização) tem rendimento 100\%, todo o monômero disponível (0,025\\ \text{mol}) vira PVC. A massa de PVC formada é: