A indústria de plásticos utiliza grandes quantidades de anidrido ftálico, C8 H4 O3, obtido pela oxidação controlada de naftaleno ( C10 H8 ): 2 C1 0 H8+9 O 2 2 C8 H4 O3+4 C O2+4 H2 O
Uma vez que parte do naftaleno é oxidada, formando outros produtos, apenas 7 0 % do rendimento máximo previsto pela equação é observado. (a) Quantos gramas de naftaleno são necessários para obtenção de 1 tonelada de anidrido ftálico? (b) Se 1L de uma solução 2,5 mol / L de naftaleno é misturada com 2 4 0 g de O2 que massa de anidrido ftálico de fato será obtida?

Passo 1

O enunciado dá a reação
2,C10H8 + 9,O2 longrightarrow 2,C8H4O3 + 4,CO2 + 4,H2O
e informa que o rendimento real é de 70%. Pede em (a) a massa de naftaleno necessária para produzir 1 tonelada de anidrido ftálico e em (b) a massa de anidrido obtida ao reagir 1 L de solução 2,5,mol/L de naftaleno com 240,g de O2. Vamos usar estequiometria, cálculo de massa molar, reagente limitante e correção pelo rendimento.

Passo 2

Calcular as massas molares:
MC8H4O3 =8times12 + 4times1 + 3times16 =148 g/mol,
MC10H8 =10times12 + 8times1 =128 g/mol

Passo 3

Para (a), a massa de produto desejada é 1 t =1,000,000,g. As moles de anidrido a obter teoricamente são
nprod,teor =1,000,000 g148 g/mol approx6756,8 mol
Da estequiometria ( 2 mol de naftaleno geram 2 mol de produto), precisa-se de 6756,8 mol de C10H8 em 100%. A massa teórica de naftaleno é
mnaft,teor =6756,8 moltimes128 g/mol approx864,865 g
Como o rendimento é de 70%, a massa necessária é
mnaft =864,865 g0,70 approx1,235,523 g

Passo 4

Logo, em (a) são necessários aproximadamente 1,24times10^6,g (ou 1235,kg) de naftaleno.

Passo 5

Em (b), as quantidades iniciais são
nC10H8 =1 Ltimes2,5 mol/L =2,5 mol, nO2 =240 g32 g/mol =7,5 mol
Da estequiometria, cada mol de C10H8 consome 4,5 mol de O2. Para 2,5 mol de naftaleno seria preciso 11,25 mol de O2, mas há só 7,5 mol, logo O2 é limitante. As moles de naftaleno que reagem são
nnaft,reag =7,5 moltimes29 =1,6667 mol
Isto gera 1,6667 mol de anidrido (relação 1:1), com massa teórica
mprod,teor =1,6667 moltimes148 g/mol approx246,7 g

Passo 6

Aplicando o rendimento de 70%, a massa real de anidrido obtida é
mprod =246,7 gtimes0,70 approx172,7 g

Resposta

(a) 1,24times10^6,g de naftaleno (aprox. 1235 kg).
(b) 1,73times10^2,g de anidrido ftálico (aprox. 173 g).

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