Dada a equação química não balanceada:
Determine qual o reagente limitante quando as seguintes quantidades são colocadas para reagir:
de SiO 2, e 10,0 g de C
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão está pedindo e quais conhecimentos vamos precisar. A gente tem uma equação química não balanceada:
E temos as quantidades de cada reagente:
- 60,0 g de
- 25,0 g de
- 10,0 g de
O objetivo é descobrir qual é o reagente limitante, ou seja, aquele que vai se esgotar primeiro na reação, limitando a quantidade de produto formado. Para isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria, como cálculo de massas molares, conversão de massa para mols e análise da proporção entre os reagentes na reação.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química. Balancear significa ajustar os coeficientes para que o número de átomos de cada elemento seja igual nos dois lados da equação. Isso é importante para aplicar a Lei da Conservação da Massa.
A equação inicial é:
Vamos balancear passo a passo:
-
Carbono ©:
- Temos
C do lado dos reagentes e C na do produto. Parece balanceado.
- Temos
-
Silício (Si):
- Temos
Si no reagente e Si no produto. Balanceado.
- Temos
-
Fósforo §:
- Do lado dos reagentes:
átomos de P no . - Do lado dos produtos:
átomos de P no . - Para balancear, precisamos de
unidades de :
- Do lado dos reagentes:
-
Cálcio (Ca):
- Reagentes:
Ca. - Produtos: Cada
tem Ca, então precisamos de unidades:
- Reagentes:
-
Oxigênio (O):
- Reagentes:
O. - Produtos:
O. - Ajustamos o
para balancear:
- Reagentes:
Agora a equação está balanceada.
Passo 3
Agora que a equação está balanceada, vamos calcular as massas molares de cada reagente para converter as massas dadas em mols.
As massas molares são aproximadamente:
-
: -
: -
:
Passo 4
Vamos converter as massas dadas para mols usando a fórmula:
-
: -
: -
:
Passo 5
Agora, vamos analisar a proporção dos reagentes na equação balanceada para ver qual deles vai se esgotar primeiro.
A equação balanceada mostra que:
Isso significa que:
- 2 mols de
reagem com 6 mols de e 10 mols de .
Vamos calcular a quantidade de mols necessária de cada reagente para reagir completamente com os outros.
-
Para
: - Temos 0,193 mols disponíveis.
- Necessita-se 2 mols para reagir, então:
-
Para
: - Temos 0,416 mols disponíveis.
- Necessita-se 6 mols para reagir, então:
-
Para
: - Temos 0,833 mols disponíveis.
- Necessita-se 10 mols para reagir, então:
Passo 6
O reagente limitante é aquele que tem a menor razão entre os mols disponíveis e os mols necessários na equação balanceada.
Comparando as razões:
-
: 0,0965 -
: 0,0693 -
: 0,0833
A menor razão é 0,0693, que corresponde ao
. Portanto, o
é o reagente limitante.
Resposta
O reagente limitante é o dióxido de silício (
).