a) Determine a reação global que representa o processo.
b) O número de mols de cada reagente que é necessária para produzir 1.060 kg de carbonato de sódio, sabendo que o rendimento da reação corresponde a
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b) O número de mols de cada reagente que é necessária para produzir 1.060 kg de carbonato de sódio, sabendo que o rendimento da reação corresponde a
Passo 1
Beleza, o enunciado dá uma série de reações do processo de Solvay e pede duas coisas:
- Encontrar a reação global (somar tudo e cancelar os intermediários).
- Calcular quantos mols de cada reagente são necessários para formar 1 060 g de Na₂CO₃ sabendo que o rendimento é de 80 %.
Conteúdo envolvido: estequiometria (soma de equações químicas) e rendimento de reação.
Passo 2
Vamos somar todas as equações, atribuindo coeficientes pra cancelar os intermediários:
- CaCO₃ → CaO + CO₂
- CaO + H₂O → Ca(OH)₂
- 2×(NH₃ + H₂O → NH₄OH)
- 2 NH₄OH + CO₂ → (NH₄)₂CO₃ + H₂O
- (NH₄)₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2 NH₄HCO₃
- 2×(NH₄HCO₃ + NaCl → NH₄Cl + NaHCO₃)
- 2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
- 2 NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2 NH₃ + CaCl₂ + 2 H₂O
Quando a gente soma tudo e cancela CaO, Ca(OH)₂, NH₄OH, (NH₄)₂CO₃, NH₄HCO₃, NH₄Cl, NaHCO₃, CO₂, H₂O e NH₃ (todos intermediários), sobra:
CaCO₃ + 2 NaCl → Na₂CO₃ + CaCl₂
Pronto, essa é a reação global.
Passo 3
Agora o rendimento. Queremos 1 060 g de Na₂CO₃.
Massa molar de Na₂CO₃:
Massa molar de Na₂CO₃:
Mols que realmente formam (produto “útil”):
Como o rendimento é 80 %, a reação teórica tem que gerar mais:
Da reação global vemos que, pra cada 1 mol de Na₂CO₃, precisamos de 1 mol de CaCO₃ e 2 mol de NaCl.
Logo:
Logo:
Resposta
a) Reação global:
b) Para produzir 1 060 g de Na₂CO₃ a 80 % de rendimento, são necessários