Em certo processo de produção do ácido acético, o oxigênio é borbulhado numa solução de acetaldeído, sob determinada pressão, a
, na presença de acetato de magnésio como catalisador. Considere uma experiência em que
de acetaldeído e
de oxigênio foram colocados num recipiente, onde ocorreu a reação descrita acima, e determine a massa, em grama;
a) de ácido acético produzido, supondo que o rendimento da reação foi de
;
b) do reagente, em excesso.
a) de ácido acético produzido, supondo que o rendimento da reação foi de
b) do reagente, em excesso.
Passo 1
O que o enunciado pede:
- (a) Determinar a massa de ácido acético produzida quando se parte de
de acetaldeído e de oxigênio, sabendo que o rendimento da reação foi de . - (b) Determinar a massa do reagente que ficou em excesso após a reação (isto é, quanto sobra do reagente que não foi totalmente consumido).
Informações relevantes dadas no enunciado:
- Massa inicial de acetaldeído:
. - Massa inicial de oxigênio:
. - Rendimento da reação:
. - A reação química (oxidação do acetaldeído a ácido acético) tem a estequiometria
Observação: a equação balanceada acima indica as proporções molares entre reagentes e produtos — vamos usá‑la para relacionar quantidades em mol.
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (explicação didática):
- Definição de mol e molaridade física: uma mol é uma quantidade de partículas; para cálculos estequiométricos trabalhamos com número de mols. A fórmula básica que usamos para passar massa → mol é
onde
é o número de mols,
é a massa (em gramas) e
é a massa molar (em
).
- Para cada substância precisamos da sua massa molar
. Vamos calcular com massas atômicas arredondadas: , , (valores usados em exercícios de prova, fáceis de calcular à mão). - Calculemos as massas molares das espécies envolvidas:
Passo 3
Calcular o número de mols de cada reagente inicialmente presente usando
.
Mols de acetaldeído:
Mols de oxigênio:
Passo 4
Entender a estequiometria e identificar o reagente limitante (explicando a ideia):
- A equação balanceada
diz que
mols de acetaldeído reagem com
mol de
. Portanto, para cada mol de acetaldeído precisamos de
mol de
.
- Se quiséssemos consumir todos os
mol de acetaldeído, a quantidade de necessária seria
- Como
, há oxigênio suficiente para consumir todo o acetaldeído. Logo o reagente limitante é o acetaldeído e o oxigênio está em excesso.
Passo 5
Calcular o rendimento teórico e o rendimento real do produto (explicando como aplicar o rendimento):
- Pela estequiometria, a conversão
dá relação entre mols de acetaldeído consumidos e mols de ácido acético formados. Assim o número de mols teórico de ácido acético formados, se todo o acetaldeído reagisse, seria igual a :
- Como o rendimento real da reação é
, apenas desse número teórico realmente se forma:
- Converter o número de mols de ácido acético formado em massa usando
:
- Arredondando de forma compatível com os dados iniciais (duas casas decimais mostradas como
e ): .
Passo 6
Calcular a massa do reagente em excesso que sobra (explicando o raciocínio):
- Só
mol de acetaldeído foi efetivamente convertido. Pela estequiometria, os mols de consumidos correspondem a metade disso:
- Mols de
remanescentes:
- Converter para massa:
- Arredondando consistentemente:
.
Resposta
(a)
(b)
(b)