Calcule o volume máximo de
a 750 Torr e
que pode ser produzido reagindose 500 mL de CO a 760 Torr e
com 500 mL de
a 770 Torr e
.
Passo 1
O enunciado dá volumes, pressões e temperaturas dos gases reagentes e pede o volume máximo de
formado em condições diferentes. Dados extraídos do enunciado:
- Monóxido de carbono (CO):
, , . - Oxigénio (
): , , . - Produto desejado (
): condições finais , . A incógnita é o volume nessas condições.
O que se pede: calcular o volume máximo de
(ou seja, o volume produzido pelo reagente limitante) sob
e
.
Passo 2
Plano e fórmulas que vamos usar — tudo passo a passo e explicado.
Usaremos a lei dos gases ideais:
onde:
-
é a pressão (em atm), -
é o volume (em L), -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ideais, eu uso , -
é a temperatura absoluta (em K), obtida por .
Conversões necessárias que vou aplicar:
-
, então . - volumes em mL convertidos para L dividindo por
. - temperaturas em Celsius para Kelvin somando
.
Para obter o número de mols de cada gás:
Depois usamos a estequiometria da reação (escrita abaixo) para achar o reagente limitante e os mols de
formados. Finalmente usamos
para achar o volume do
nas condições finais.
Passo 3
Escrever a reação e explicar a estequiometria:
Interpretação prática da estequiometria:
-
mols de reagem com mol de para formar mols de . - Assim,
mol de produz mol de . Ou seja, em mols: para o consumido.
Passo 4
Calcular
a partir dos dados de
.
Converter pressão e temperatura do
:
Aplicando
:
Calculemos o denominador e o quociente passo a passo:
logo
Passo 5
Calcular
a partir dos dados de
.
Converter pressão e temperatura do
:
Aplicando
:
Calculemos:
Passo 6
Determinar o reagente limitante usando a estequiometria.
Da reação, para consumir todo o
seria necessário
mols de
:
Comparando com
, vemos que há menos
do que o necessário para consumir todo o
. Portanto o reagente limitante é o
.
Outra forma de ver: com
a quantidade de
necessária seria
, bem menor que
; logo sobra
e o
limita a produção.
Passo 7
Calcular quantos mols de
são formados.
Pela estequiometria
, 1 mol de
produz 1 mol de
. Assim,
Passo 8
Calcular o volume de
nas condições finais (
,
) usando
.
Converter pressão e temperatura finais:
Aplicando
Calculemos em etapas:
Convertendo para mL:
Arredondando de forma razoável (três algarismos significativos) obtemos
.
Passo 9
Resumo final e incentivo rápido: reagente limitante é o
e, com base nisso e usando a lei dos gases ideais, o volume máximo de
nas condições pedidas é cerca de
. Boa — tu já consegue este tipo de problema: converter unidades, calcular mols com
, identificar limitante pela estequiometria e voltar ao
.