A amônia gasosa pode ser preparada pela reação de um óxido metálico, como óxido de cálcio, com cloreto de amônio: \quad \mathbf{C a O}_{(\mathrm{s})} \boldsymbol{+} \mathbf{2} \mathbf{N H}_{4} \mathbf{C l}_{(\mathrm{s})} \boldsymbol{\rightarrow} \mathbf{2} \mathbf{N H}_{\mathbf{3}(\mathrm{g})} \boldsymbol{+} \mathbf{H}_{\mathbf{2}} \mathbf{O}_{(\mathrm{g})} \boldsymbol{+} \mathbf{C a C l}_{\mathbf{2}(\mathrm{s})}. Se 112 g de CaO e 224 g de \mathrm{NH}_{4} \mathrm{Cl} são misturados: (a) Qual é o reagente limitante? (b) Que massa de \mathrm{NH}_{3} pode ser produzida? (c) Que massa de reagente em excesso permanece após a produção de amônia?

Passo 1

O enunciado descreve a preparação de amônia gasosa pela reação
\mathrm{CaO_{(s)}} + 2\,\mathrm{NH_4Cl_{(s)}} \longrightarrow 2\,\mathrm{NH_3_{(g)}} + \mathrm{H_2O_{(g)}} + \mathrm{CaCl_2_{(s)}}.
Queremos (a) identificar o reagente limitante, (b) calcular a massa de \mathrm{NH_3} produzida e (c) a massa de reagente em excesso que sobra. O conteúdo aqui é estequiometria química.

Passo 2

Calcular os mols iniciais de cada reagente. A massa molar do \mathrm{CaO} é
40{,}08 + 16 = 56{,}08\,\mathrm{g/mol}
e a do \mathrm{NH_4Cl} é
14 + 4 + 35{,}45 = 53{,}49\,\mathrm{g/mol}.
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n_{\mathrm{CaO}} = \frac{112\,\mathrm{g}}{56{,}08\,\mathrm{g/mol}} \approx 2{,}00\,\mathrm{mol},
n_{\mathrm{NH_4Cl}} = \frac{224\,\mathrm{g}}{53{,}49\,\mathrm{g/mol}} \approx 4{,}19\,\mathrm{mol}.

Passo 3

Comparar a razão estequiométrica: para cada mol de \mathrm{CaO} são necessários 2 mol de \mathrm{NH_4Cl}. Se temos 2{,}00 mol de \mathrm{CaO} seriam exigidos 4{,}00 mol de \mathrm{NH_4Cl}, mas dispomos de 4{,}19 mol. Assim, o \mathrm{CaO} se esgota primeiro. Concluímos que o reagente limitante é o \mathrm{CaO}.

Passo 4

Calcular a massa de \mathrm{NH_3} formada. A estequiometria indica que cada mol de \mathrm{CaO} gera 2 mol de \mathrm{NH_3}, então
n_{\mathrm{NH_3}} = 2 \times n_{\mathrm{CaO}} = 2 \times 2{,}00 = 4{,}00\,\mathrm{mol}.
A massa molar do \mathrm{NH_3} é
14 + 3\times1 = 17{,}03\,\mathrm{g/mol},
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m_{\mathrm{NH_3}} = 4{,}00\,\mathrm{mol} \times 17{,}03\,\mathrm{g/mol} \approx 68{,}1\,\mathrm{g}.

Passo 5

Calcular a massa de \mathrm{NH_4Cl} que sobra. Foram usados 4,00 mol de \mathrm{NH_4Cl}, então sobra
n_{\mathrm{NH_4Cl,sobra}} = 4{,}19 - 4{,}00 = 0{,}19\,\mathrm{mol}.
Convertendo em massa:
m_{\mathrm{NH_4Cl,sobra}} = 0{,}19\,\mathrm{mol} \times 53{,}49\,\mathrm{g/mol} \approx 10{,}2\,\mathrm{g}.

Resposta

(a) \mathrm{CaO} é o reagente limitante.
(b) 68{,}1\,\mathrm{g} de \mathrm{NH_3}.
(c) 10{,}2\,\mathrm{g} de \mathrm{NH_4Cl} permanecem.

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