CaCO3 CaO+CO2 CaO+H2 O Ca(OH)2 NH3+H2 O NH 4 OH 2 NH4 OH+CO2 (NH4)2 CO3+H2 O (NH4)2 CO3+CO2+H2 O 2 NH4 HCO3 NH4 HCO3+NaCl NH4 Cl+NaHCO3 2 NaHCO3 Na2 CO3+CO2+H2 O 2 NH4 Cl+Ca(OH)2 2 NH3+CaCl2+2 H2 O
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 80 %.

Passo 1

Beleza, o enunciado dá uma série de reações do processo de Solvay e pede duas coisas:
  1. Encontrar a reação global (somar tudo e cancelar os intermediários).
  2. 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:
  1. CaCO₃ → CaO + CO₂
  2. CaO + H₂O → Ca(OH)₂
  3. 2×(NH₃ + H₂O → NH₄OH)
  4. 2 NH₄OH + CO₂ → (NH₄)₂CO₃ + H₂O
  5. (NH₄)₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2 NH₄HCO₃
  6. 2×(NH₄HCO₃ + NaCl → NH₄Cl + NaHCO₃)
  7. 2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
  8. 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:
M(Na2CO3) = 2times23 + 12 + 3times16 = 106;g/mol
Mols que realmente formam (produto “útil”):
nrm real = 1,060; g106;g/mol = 10,0;mol
Como o rendimento é 80 %, a reação teórica tem que gerar mais:
nrm teo = nrm real0,80 = 10,00,80 = 12,5;mol
Da reação global vemos que, pra cada 1 mol de Na₂CO₃, precisamos de 1 mol de CaCO₃ e 2 mol de NaCl.
Logo:
n(CaCO3) = 12,5;mol, n(NaCl) = 2times12,5 = 25,0;mol

Resposta

a) Reação global:
boxedCaCO3 + 2,NaCl ;longrightarrow; Na2CO3 + CaCl2
b) Para produzir 1 060 g de Na₂CO₃ a 80 % de rendimento, são necessários
boxed12,5;mol de CaCO3e25,0;mol de NaCl

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