Se em um experimento
de Fe e
de HCl foram colocados para reagirem segundo a reação:
Determine:
a) O reagente limitante.
b) A quantidade em mols do reagente em excesso que permanecerá sem reagir, após se atingir o equilíbrio químico.
c) O volume de
formado nas C.N.T.P.
a) O reagente limitante.
b) A quantidade em mols do reagente em excesso que permanecerá sem reagir, após se atingir o equilíbrio químico.
c) O volume de
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede três coisas. Dados:
inicialmente
e
inicialmente
. A reação informada é
Perguntas:
a) Qual é o reagente limitante?
b) Quantos mols do reagente em excesso permanecerão sem reagir quando a reação terminar?
c) Qual o volume de formado nas C.N.T.P.?
a) Qual é o reagente limitante?
b) Quantos mols do reagente em excesso permanecerão sem reagir quando a reação terminar?
c) Qual o volume de
Passo 2
Primeiro passo prático: balancear a equação química (porque a estequiometria depende disso). Vamos balancear a reação escrita. Observando átomos: ferro aparece 1 do lado dos reagentes e 1 do produto; cloro aparece 1 em
e 2 em
; hidrogênio aparece em
e em
. Para ter 2 cloros no produto precisamos de 2 moléculas de
. Assim a equação balanceada é
Isso significa a relação estequiométrica entre as quantidades em mols: para cada
mol de
consumido são necessários
mols de
e produz-se
mol de
.
Passo 3
Conceito de reagente limitante (mini-aula rápida): o reagente limitante é aquele que se esgota primeiro se a reação ocorrer completamente; ele determina quanto produto máximo pode ser formado. Para achar o limitante com números de mols dados, podemos calcular quanto de um reagente seria necessário para consumir todo o outro e comparar com o que temos.
Calculo 1: se todo o
(
) reagisse, quantos mols de
seriam necessários? Pela estequiometria:
Mas temos apenas
de
. Como
, não há
suficiente para consumir todo o
.
Calculo 2 (cheque inverso): se todo o
(
) reagisse, quantos mols de
seriam necessários?
Temos
de
, que é mais do que
, ou seja, há ferro em excesso.
Conclusão: o reagente limitante é
porque falta
para consumir todo o
.
Passo 4
Agora vamos calcular quanto do reagente em excesso (que é o
) permanecerá sem reagir quando o limite (todo o
) for consumido.
Quando todo o
(
) reage, a quantidade de
consumida vem da estequiometria:
Fe inicial era
. Logo o excesso que permanece é
Explicando passo a passo: usamos a razão
reage com
. Sabendo quantos mols de HCl foram usados (todos,
), dividimos por 2 para achar quantos mols de Fe foram consumidos; o resto é a diferença entre inicial e consumido.
Passo 5
Agora calculamos quantos mols de
são formados. Pela estequiometria da equação balanceada:
Podemos usar qualquer reagente consumido para achar
. Usando
(limitante): a cada
mols de
forma-se
mol de
. Então
Cheque consistente usando Fe consumido: Fe consumido
e razão
com
dá também
. Bom sinal — consistente.
Passo 6
Volume de
nas C.N.T.P. (mini-aula sobre isso): C.N.T.P. significa condições normais de temperatura e pressão, convencionalmente
e
. Nestas condições o volume molar de qualquer gás ideal é aproximadamente
. Assim o volume de gás é
Fazendo a multiplicação:
Portanto formam-se
de
nas C.N.T.P. (arredondamento simples; se quiser mais casas decimais, multiplique com precisão maior).
Resposta
a) O reagente limitante é
.
b) Permanecerão de
em excesso.
c) Volume de nas C.N.T.P.:
.
b) Permanecerão
c) Volume de