O alumínio dissolve-se com HCl, de acordo com a equação descrita abaixo, enquanto o cobre não.
Uma amostra de
de uma liga de cobre-alumínio é jogada dentro de 750 mL de
, e a reação acima prossegue tão longe quanto possível. Se a liga contém 77,1% em massa de Al, qual é a massa de hidrogênio gasoso produzida?
Passo 1
O que o enunciado pede: calcular a massa de hidrogénio gasoso produzida quando a liga reage com ácido clorídrico até reação total possível.
Informações fornecidas (peguei estes números do enunciado):
- Massa da liga:
. - Fração em massa de alumínio na liga:
(ou seja, da massa é Al). - Volume de
: . - Concentração de
: . - Reação fornecida:
.
O objetivo é transformar esses dados em quantidades molares, identificar o reagente limitante e, a partir disso, determinar quantos mols de
são formados e sua massa.
Passo 2
Balanceamento da reação e interpretação estequiométrica (aula rápida sobre balanço químico):
- A equação dada precisa ser balanceada porque as leis da química exigem conservação de átomos. Balanceando:
- Interpretação estequiométrica: a cada
mol de consumidos são formados mol de . Equivalente: a cada mol de obtém-se mol de , portanto
Explicação do que isso significa: pode-se converter entre mols de reagentes e produtos usando essas razões fixas (fatores estequiométricos).
Passo 3
Calcular a massa de alumínio presente na amostra (aula rápida sobre porcentagem em massa):
- Porcentagem em massa significa que
da massa total da liga é Al. Assim:
Isto é a massa de alumínio que pode reagir (se houver ácido suficiente).
Passo 4
Converter massa de
em mols (aula rápida sobre mol e massa molar):
- Molaridade/definição: o número de mols é a massa dividida pela massa molar. A massa molar do alumínio é
.
Interpretação: há aproximadamente
mol de Al disponível para reagir.
Passo 5
Calcular quantos mols de
estão disponíveis (aula rápida sobre concentração molar):
- A concentração molar fornece mols por litro, então:
Interpretação: há
mol de
presentes.
Passo 6
Determinar o reagente limitante (aula rápida sobre reagente limitante):
- Para consumir todo o
disponível seriam necessários mol de por mol de :
- Como apenas
de estão disponíveis e isto é menor que , então é o reagente limitante. Explicando: o reagente limitante é aquele que se esgota primeiro e, portanto, determina quanto produto pode ser formado.
Passo 7
Calcular os mols de
produzidos a partir do reagente limitante (uso direto da razão estequiométrica):
- Da razão obtida no passo 2, cada
mol de dão mol de (ou, equivalentemente, ). Assim:
Passo 8
Converter os mols de
em massa (aula rápida sobre massa molar do hidrogénio):
- Massa molar de
: (cada H tem ).
- Considerações de algarismos significativos: dados iniciais têm três algarismos significativos (por exemplo
, ), então a resposta final deve ser reportada com três algarismos significativos. Arredondando para três algarismos significativos obtém-se .