Azobenzeno, C12 H10 N2, é um importante intermediário na fabricação de corantes. Ele pode ser preparado a partir da reação do nitrobenzeno, C6 H5 NO2, e trietilenoglicol, C6 H14 O6, na presença de zinco e hidróxido de potássio:
2 C6 H5 NO2+4 C6 H14 O4 C12 H10 N2+4 C6 H12 O4+4 H2 O
Qual é o rendimento teórico de azobenzeno quando 115 g de nitrobenzeno e 327 g de trietilenoglicol reagem?

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz que a gente quer saber o rendimento teórico de azobenzeno (C₁₂H₁₀N₂) quando misturamos 115 g de nitrobenzeno (C₆H₅NO₂) com 327 g de trietilenoglicol (C₆H₁₄O₄) segundo a reação:
2,C6H5NO2 ;+;4,C6H14O4 ;longrightarrow; C12H10N2 ;+; 4,C6H12O4 ;+; 4,H2O
Conteúdo: este é um problema de estequiometria – a gente vai precisar calcular massas molares, converter massa em mol (teoria: n = mM), achar o reagente limitante e daí usar a proporção da reação para achar o rendimento teórico.

Passo 2

Calcular quantos mols de cada reagente a gente tem:
  1. Nitrobenzeno, C₆H₅NO₂:
    • Massa molar: M(C6H5NO2) = 6times12 + 5times1 + 14 + 2times16 = 123;g/mol
      - Mols:
      nNO2 = 115,g123,g/mol approx 0,935;mol
  2. Trietilenoglicol, C₆H₁₄O₄:
    • Massa molar: M(C6H14O4) = 6times12 + 14times1 + 4times16 = 150;g/mol
      - Mols:
      nglycol = 327,g150,g/mol approx 2,18;mol

Passo 3

Verificar o reagente limitante usando a estequiometria:
  • A reação pede 2 mol de nitrobenzeno para cada 4 mol de glicol, ou seja, razão glicol/nitro = 4/2 = 2.
  • Se eu uso todo nitro (0,935 mol), eu precisaria de 0,935;moltimes2 = 1,87;mol;de glicol
    - Mas eu tenho 2,18 mol de glicol, que é mais que 1,87 mol, então sobra glicol: o limitante é o nitrobenzeno.

Passo 4

Calcular o rendimento teórico de azobenzeno:
  • Pela reação, 2 mol de nitro → 1 mol de azobenzeno.
  • Logo, com 0,935 mol de nitro a gente gera nazo = 0,9352 = 0,4675;mol
    - Massa molar do azobenzeno, C₁₂H₁₀N₂:
    M(C12H10N2) = 12times12 + 10times1 + 2times14 = 182;g/mol
  • Rendimento teórico em gramas: mazo = nazotimes Mazo = 0,4675;moltimes182;g/mol approx85,1;g

Resposta

O rendimento teórico de azobenzeno é cerca de 85,1 g.

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