Num balão de vidro, com dois litros de capacidade e hermeticamente fechado, encontra-se uma mistura gasosa constituída por hidrogênio
, hélio
e oxigênio
, na qual existe
de cada gás componente, nas condições ambientais de temperatura e pressão. A reação
de formação de água é iniciada por meio de uma faísca elétrica produzida no interior do balão. Conforme equação química descrita abaixo.
De acordo com a o texto escrito acima, responda as questões abaixo.
a) Quem é o reagente em excesso?
b) Quem é o reagente limitante?
c) Utilizando-se as quantidades descritas na questão acima, qual a quantidade máxima de água que pode ser obtida?
de formação de água é iniciada por meio de uma faísca elétrica produzida no interior do balão. Conforme equação química descrita abaixo.
a) Quem é o reagente em excesso?
b) Quem é o reagente limitante?
c) Utilizando-se as quantidades descritas na questão acima, qual a quantidade máxima de água que pode ser obtida?
Passo 1
O enunciado dá uma mistura gasosa num balão hermético (capacidade irrelevante para os cálculos aqui) formada por hidrogênio, hélio e oxigênio, com as seguintes quantidades: para cada componente há
. A faísca inicia a reação de formação de água cuja equação (não balanceada no enunciado) aparece como
O que é pedido:
a) Identificar o reagente em excesso.
b) Identificar o reagente limitante.
c) Calcular a quantidade máxima de água que pode ser obtida a partir das quantidades dadas.
a) Identificar o reagente em excesso.
b) Identificar o reagente limitante.
c) Calcular a quantidade máxima de água que pode ser obtida a partir das quantidades dadas.
Dados relevantes extraídos do enunciado: a massa de cada gás é
(isto é,
de
,
de
e
de
).
Passo 2
Primeiro preciso transformar massas em mols — para isso uso o conceito de mol e massa molar. Uma explicação curta e prática: 1 mol de uma substância contém
entidades (átomos ou moléculas) e a massa molar (em
) é a massa de 1 mol dessa substância; para um composto, calcula-se somando massas atômicas.
Valores das massas molares que usarei (obtidas somando massas atômicas:
,
,
):
Agora calculo os mols de cada gás usando
.
Mols de hidrogênio:
Mols de oxigênio:
Mols de hélio (apenas para informação — hélio é gas nobre e não participa da reação):
Observação didática: o hélio não reage, portanto não entra nas contas estequiométricas; só influencia pressão/volume, o que não é pedido.
Passo 3
A equação do enunciado precisa ser balanceada corretamente para fazer estequiometria. A forma balanceada da reação de formação de água a partir de
e
é:
Interpretação dos coeficientes: para cada
mol de
precisamos de
mols de
, e esse par produz
mols de
.
Vou comparar a relação estequiométrica com as quantidades que temos:
- Com
mol, a quantidade de necessária para reagir completamente com todo o é
- Como disponho de
mol, tenho muito mais do que os mol necessários.
Conclusão intermediária (didática): o reagente que sobra é o que temos em quantidade maior que a estequiometricamente necessária — aqui isso é o
. O reagente limitante é o que se esgota primeiro ao seguir a estequiometria — aqui é o
.
Passo 4
Com o reagente limitante identificado (
), calculo a quantidade máxima de
formada. Pela estequiometria:
Portanto:
Agora transformo mols de água em massa usando
:
Arredondando de forma razoável (três algarismos significativos dados os dados iniciais), a massa máxima de água é
.
Também útil para entendimento: a quantidade de
consumida será
mol, sobrando
mol de
não reagido.
Resposta
a)
(hidrogênio)
b) (oxigênio)
c)
b)
c)