Considere a reação do Problema 2.24. Para cada um dos seguintes casos, determine o maior número de gramas de
que poderia ser produzido das quantidades dadas dos reagentes:
(b)
de
e
de
(b)
Passo 1
O enunciado dá as quantidades dos reagentes e pede a massa máxima de produto que pode ser obtida. Informações fornecidas:
- Quantidade de
: . - Quantidade de
: .
O que é pedido:
- Determinar o maior número de gramas de
que pode ser produzido a partir dessas quantidades dos reagentes.
Passo 2
Vamos escrever a reação química balanceada (esta é a reação que forma
a partir de
e
):
Explicação didática do que isso significa:
- Os coeficientes estequiométricos (os números 2, 1, 2) dizem as proporções em mols. Aqui, 2 mol de
reagem com 1 mol de para produzir 2 mol de . - Da reação obtemos as razões importantes:
- Para cada
mol de usamos mol de . - Para cada
mol de produzido mol de . - Para cada
mol de produzido mol de (ou seja, mol de gera mol de ).
- Para cada
Passo 3
Conceito de reagente limitante (explicado): o reagente limitante é aquele que se esgota primeiro ao seguir a estequiometria da reação; ele determina a quantidade máxima de produto possível. Para identificá-lo, calculamos quanto de um reagente seria necessário para consumir completamente o outro, ou então calculamos diretamente quantos mols de produto cada reagente poderia formar e vemos qual dá menos produto.
Calculemos quanto de
seria necessário para reagir com todo o
disponível:
Comparando com o que temos disponível (
), vemos que falta
:
. Portanto
é o reagente limitante.
Como verificação alternativa (opcional): calcular quantos mols de
cada reagente poderia produzir se fosse o limitante.
- Se o
(disponível ) fosse totalmente consumido, pela estequiometria ( ): - Se o
(disponível ) fosse totalmente consumido, pela estequiometria ( ou ):
Como
, de novo vemos que
limita e a produção máxima de
em mols é
.
Passo 4
Agora convertemos os mols de
em gramas. Primeiro calculamos a massa molar de
:
Usando massas atômicas típicas:
Então
A massa máxima de
é
Passo 5
Arredondamento e sig figs (explicação): as quantidades iniciais foram dadas com três dígitos significativos (
e
), então a resposta final deve ser apresentada com três dígitos significativos. Assim,
arredondado para três algarismos significativos fica
.