As chamas de oxiacetileno são usadas para soldas, atingindo temperaturas próximas a
. Estas temperaturas são devidas à combustão do acetileno com oxigênio (equação não balanceada):
i. Partindo de 125 g de ambos, qual é o reagente limitante? Resp.
ii. Qual é o rendimento teórico em massa de
a ser obtido desta mistura reacional?
Resp. 28,08 g
iii. Se forem formados
de água, qual é o rendimento percentual? Resp. 80%
ii. Qual é o rendimento teórico em massa de
Resp. 28,08 g
iii. Se forem formados
Passo 1
O enunciado dá a combustão do acetileno com oxigénio (equação não balanceada)
e fornece as massas iniciais:
de
e
de
.
O que o exercício pede:
- Identificar o reagente limitante.
- Calcular o rendimento teórico em massa de
(quantos gramas de água se poderiam obter se a reação fosse completa e perfeitamente eficiente). - Dado que se formaram
de água, calcular o rendimento percentual (porcentagem do rendimento teórico que foi realmente obtida).
Dados úteis que vou usar (tabelinha de massas atômicas simples, aproximadas para cálculo manual):
Passo 2
Balancear a equação química — por que? Porque só com ela podemos usar as razões molares corretas (coeficientes estequiométricos) para relacionar quantidades de reagentes e produtos.
Equação não balanceada:
Vamos balancear contando átomos:
- Carbono: à esquerda há 2 átomos de C (em
). Para balancear CO precisamos de 2 mol de CO por 1 mol de C H . - Hidrogénio:
tem 2 H; água tem 2 H por molécula, então 1 mol de dá 1 mol de numa combustão completa (se o oxigénio for suficiente). - Oxigénio: ajusta-se por fim.
Uma forma comum é escrever a forma com frações e depois multiplicar para evitar frações no final:
Multiplicando tudo por
para ter inteiros:
Portanto, as razões molares importantes são:
-
mol reagem com mol . - Ou:
mol precisa de mol . - Também:
mol produzem mol , logo cada mol de produz mol de .
Passo 3
Calcular as massas molares (explicando o que é): a massa molar
de uma molécula é a soma das massas atómicas dos seus átomos; dá quantos gramas tem 1 mol da substância. Vou usar as massas atômicas aproximadas listadas no Passo 1.
Massa molar do acetileno
:
Massa molar do oxigénio
:
Massa molar da água
:
Passo 4
Converter as massas iniciais em mols — por que? Porque estequiometria usa relações molares (coeficientes da equação balanceada). A fórmula é
onde
é o número de mols,
é a massa em gramas e
é a massa molar.
Mols de
:
Mols de
:
Passo 5
Determinar o reagente limitante — explicação do conceito: o reagente limitante é aquele que se esgota primeiro ao reagir segundo as razões estequiométricas; ele determina quanto produto máximo pode ser formado.
Usando a estequiometria:
mol de
requer
mol de
. Se tivéssemos
mols de acetileno, precisaríamos de
Calcule:
Mas só há
de
disponíveis, muito menos do que os
mol necessários para consumir todo o acetileno. Logo o
é o reagente limitante.
Outra forma (checagem): quantos mols de acetileno podem reagir com os
mol de
?
Como
, sobra acetileno não reagido. Confirmado:
é o limitante.
Passo 6
Calcular o rendimento teórico em massa de
— ideia: a partir do reagente limitante (
) e da razão molar entre
e
na equação balanceada, calcular quantos mols de água se formam; depois converter para gramas.
Da equação balanceada:
portanto cada mol de
produz
mol de
.
Mols de
formados teoricamente:
Converter para massa usando
:
Arredondando de forma prática para duas casas decimais (convencional em relatórios rápidos), obtemos
. (O enunciado fornece
como referência; pequenas diferenças vêm das escolhas das massas atômicas/arrendondamentos usados.)
Passo 7
Calcular o rendimento percentual — explicando o que é: rendimento percentual (ou rendimento exptl) é a fração do rendimento teórico que foi realmente obtida, multiplicada por
. Fórmula:
Substituindo os valores (massa obtida
; massa teórica que calculámos
):
Observação motivadora: deu exatamente
com os valores arredondados que usei — ótimo! Se alguém usar massas atômicas ligeiramente diferentes, o rendimento percentual fica muito próximo de
(o enunciado indicou
como resposta).