1. 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? Resp: (a) CaO; (b) 68,0 g NH3; (c) 10 g NH4Cl

Passo 1

O enunciado dá a reação de preparação de amônia a partir de óxido de cálcio e cloreto de amônio:
\mathrm{CaO}_{(\mathrm{s})} + 2\,\mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}_{(\mathrm{s})} \longrightarrow 2\,\mathrm{NH}_{3(\mathrm{g})} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{g})} + \mathrm{CaCl}_{2(\mathrm{s})}.
Temos \mathrm{CaO}=112\,\mathrm{g} e \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}=224\,\mathrm{g}.
Queremos (a) o reagente limitante, (b) massa de \mathrm{NH}_3 produzida e (c) massa do reagente em excesso que sobra.
Conteúdo: estequiometria, cálculo de mols e reagente limitante.

Passo 2

Calculamos primeiro o número de mols de cada reagente usando massas molares aproximadas \mathrm{M}(\mathrm{CaO})=56{,}08\,\mathrm{g/mol} e \mathrm{M}(\mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl})=53{,}49\,\mathrm{g/mol}:
n(\mathrm{CaO})=\frac{112}{56{,}08}\approx1{,}998\;\text{mol}, \quad n(\mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl})=\frac{224}{53{,}49}\approx4{,}187\;\text{mol}.

Passo 3

Pela estequiometria, cada mol de \mathrm{CaO} consome 2 mol de \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}. Para 1{,}998 mol de \mathrm{CaO} precisaríamos de
2\times1{,}998=3{,}996\;\text{mol de }\mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl},
mas há 4{,}187 mol disponíveis, logo sobra \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl} e o limitante é \mathrm{CaO}.

Passo 4

Como o rendimento teórico de \mathrm{NH}_3 é de 2 mol de \mathrm{NH}_3 por 1 mol de \mathrm{CaO}, formam-se
2\times1{,}998=3{,}996\;\text{mol de }\mathrm{NH}_3.
Com \mathrm{M}(\mathrm{NH}_3)=17{,}03\,\mathrm{g/mol}, a massa de \mathrm{NH}_3 é
m(\mathrm{NH}_3)=3{,}996\times17{,}03\approx68{,}0\,\mathrm{g}.

Passo 5

O consumo de \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl} foi 3{,}996 mol, logo sobra
4{,}187-3{,}996=0{,}191\;\text{mol}.
Convertendo em massa:
m_{\text{sobra}}=0{,}191\times53{,}49\approx10{,}2\,\mathrm{g},
que arredondamos para 10{,}0\,\mathrm{g} de \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}.

Resposta

(a) \mathrm{CaO}
(b) 68{,}0\,\mathrm{g} de \mathrm{NH}_3
(c) 10{,}0\,\mathrm{g} de \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}

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