Considere a reação abaixo:
\mathrm{Na}_{2} \mathrm{CO}_{3}+\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{NaCl}+\mathrm{CO}_{2}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
Se forem misturados 530 g de \mathrm{Na}_{2} \mathrm{CO}_{3} com 189,8 \mathrm{~g} de HCl , nessas condições responda:
a) Qual a massa de \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} formada?
b) Qual o volume em litros de \mathrm{CO}_{2} nas \operatorname{CNTP} (Condições normais de temperatura e pressão: 1 atm e 273 K ).
c) Qual composto é o reagente limitante?
(Dados: massas atômicas: \mathrm{Na}=23 ; H=1 ; C=12 ; O=16 ; C l=35,5. Volume de um gás (C N T P)=22,4 L / \mathrm{mol} . N_{A}=6,022 \times 10^{23} \mathrm{moléculas} / \mathrm{mol}é.

Passo 1

O enunciado dá a reação
\mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3} \;+\; 2\,\mathrm{HCl} \;\longrightarrow\; 2\,\mathrm{NaCl} \;+\;\mathrm{CO}_{2}\;+\;\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
e fornece as massas de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3} e de \mathrm{HCl}. Pede-se (a) a massa de água formada, (b) o volume de \mathrm{CO}_{2} nas CNTP e (c) o reagente limitante. Vamos usar estequiometria e a relação gás ideal em condições normais.

Passo 2

Calculamos as massas molares:
M(\mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3}) = 2\times23 + 12 + 3\times16 = 106\\ \mathrm{g/mol}
M(\mathrm{HCl}) = 1 + 35{,}5 = 36{,}5\\ \mathrm{g/mol}

Passo 3

Determinamos o número de mols de cada reagente:
n(\mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3}) = \frac{530}{106} = 5{,}0\\ \mathrm{mol}
n(\mathrm{HCl}) = \frac{189{,}8}{36{,}5} = 5{,}2\\ \mathrm{mol}

Passo 4

Pela estequiometria, cada mol de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3} requer 2 mol de \mathrm{HCl}. Para 5{,}0 mol de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3} seriam necessários 10{,}0 mol de \mathrm{HCl}, mas há apenas 5{,}2 mol. Logo, \mathrm{HCl} é o reagente limitante. O avanço da reação é
\xi = \frac{n(\mathrm{HCl})}{2} = \frac{5{,}2}{2} = 2{,}6\\ \mathrm{mol}.

Passo 5

Cada mol de avanço gera 1 mol de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}. Assim, formam-se
n(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) = \xi = 2{,}6\\ \mathrm{mol}.
A massa de água é
m(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) = 2{,}6 \times 18 = 46{,}8\\ \mathrm{g}.

Passo 6

Cada mol de avanço também gera 1 mol de \mathrm{CO}_{2}. Logo,
n(\mathrm{CO}_{2}) = 2{,}6\\ \mathrm{mol}.
Nas CNTP, 1 mol de gás ocupa 22,4 L, então
V(\mathrm{CO}_{2}) = 2{,}6 \times 22{,}4 = 58{,}24\\ \mathrm{L}.

Resposta

(a) 46{,}8\\ \mathrm{g} de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
(b) 58{,}24\\ \mathrm{L} de \mathrm{CO}_{2} nas CNTP
(c) \mathrm{HCl} é o reagente limitante.

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