Exercício 13
Dados massas moleculares:
H
, N
, O
Suponha que a reação entre amônia
e o oxigênio
para formar óxido de nitrogênio ou óxido nítrico (NO) e água (
). Considere que para realizar a reação, misturou-se
de
com
de
e a reação se procedeu para formação dos produtos. Qual a quantidade máxima de produtos que pode ser obtida?
Dados massas moleculares:
H , N
, O
H
Passo 1
O enunciado pergunta qual a quantidade máxima de produtos que pode ser obtida quando se faz a reação entre amônia e oxigénio, partindo de
mol de
e
mol de
, reagindo segundo a equação balanceada:
Informações fornecidas e relevantes:
- Quantidades iniciais:
mol e mol. - Equação química balanceada (já fornecida).
- Massas atómicas dadas:
.
O que se pede: quantidade máxima de produtos. Interpreto isso como a quantidade máxima de cada produto formado (em mols e em gramas).
Passo 2
Conceito-chave (explicação didática do que vamos aplicar): reagentes limitantes e proporções estequiométricas.
- A reação nos diz quantas mols de cada espécie reagem entre si e quantas mols de produto se formam. Esses números vêm dos coeficientes estequiométricos da equação balanceada.
- O reagente limitante é aquele que se esgota primeiro ao seguir a proporção da equação; ele determina a quantidade máxima de produto.
- Como descobrir o reagente limitante: calcular quanto de um reagente seria necessário para consumir todo o outro, usando a razão estequiométrica. Se o necessário for maior do que o disponível, então esse reagente é limitante; caso contrário é o outro.
Fórmula prática: se a razão da equação é, então para mols de a quantidade mínima de necessária é
Usaremos essa ideia para comparar
e
.
Passo 3
Aplicando a ideia ao caso concreto: calcular quanto de
seria necessário para reagir com
mol de
.
Da equação, a razão é . Logo
Da equação, a razão é
Substituindo
mol:
Comparando com a quantidade disponível
mol, vemos que
. Portanto há oxigénio em excesso e
é o reagente limitante (esgota-se primeiro).
Passo 4
Verificação alternativa (opcional, para fixar o método): calcular quantos mols de
seriam necessários para consumir os
mol de
.
Da razão para
,
Da razão
Como só temos
mol de
, confirmamos que falta
para consumir todo o
; logo
é limitante.
Passo 5
Calcular quantos mols de cada produto se formam a partir do reagente limitante.
Da equação:
Da equação:
-
. A razão é , ou seja, . Portanto cada mol de consumido gera mol de .
Logo
-
. A razão é . Cada mol de gera mol de .
Logo
Passo 6
Agora vamos transformar essas quantidades em massas, usando massas molares calculadas a partir das massas atómicas dadas.
- Massa molar do
:
- Massa molar da água (
):
Fórmula para massa:
.
Calcular massas:
- Para
:
- Para
:
Passo 7
Observação final útil (opcional): quantidade de
que sobra.
Quantidade de usada foi
mol (calculada no Passo 3), então sobra
Quantidade de