Instruções Gerais: Para cada problema, você precisará:
  • Escrever a equação química balanceada para a reação.
  • Calcular a massa dos reagentes a partir dos volumes, densidade e pureza (quando aplicável).
  • Determinar o reagente limitante.
  • Calcular o rendimento percentual da reação.
  1. Em uma reação de substituição, 20,0 \mathrm{~mL} de 1-bromopropano (densidade =1,35 \mathrm{~g} / \mathrm{mL} ) reagiu com 9,5 \mathrm{~g} de hidróxido de sódio ( NaOH ), obtendo 10,8 \mathrm{~g} do produto principal, qual é o rendimento percentual da reação?

Passo 1

O que o problema pede e os dados fornecidos:
  • Pede o rendimento percentual da reação entre 1‑bromopropano e NaOH que produziu o produto principal (1‑propanol).
  • Dados do enunciado:
    • Volume de 1‑bromopropano: 20{,}0\\ \mathrm{mL}.
    • Densidade do 1‑bromopropano: 1{,}35\\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}.
    • Massa de NaOH: 9{,}5\\ \mathrm{g}.
    • Massa do produto obtido (real): 10{,}8\\ \mathrm{g}.

Passo 2

Escrever a equação química balanceada da reação (reação de substituição nucleofílica SN2, 1:1):
\mathrm{C_3H_7Br} + \mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{C_3H_7OH} + \mathrm{NaBr}

Passo 3

Calcular as massas molares (explicando o que é): a massa molar de uma substância é a soma das massas atômicas dos seus átomos; ela diz quantos gramas existem em 1 mol dessa substância.
  • Massa molar do 1‑bromopropano \mathrm{C_3H_7Br}:
M(\mathrm{C_3H_7Br}) = 3\cdot12{,}01 + 7\cdot1{,}008 + 79{,}90 = 122{,}99\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}
  • Massa molar do NaOH:
M(\mathrm{NaOH}) = 22{,}99 + 16{,}00 + 1{,}008 = 40{,}00\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}
  • Massa molar do 1‑propanol \mathrm{C_3H_7OH} (produto):
M(\mathrm{C_3H_7OH}) = 3\cdot12{,}01 + 8\cdot1{,}008 + 16{,}00 = 60{,}09\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}

Passo 4

Converter o volume de 1‑bromopropano em massa usando densidade (fórmula: \text{massa}=\text{densidade}\times\text{volume}):
m(\mathrm{C_3H_7Br}) = 1{,}35\\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}\times 20{,}0\\ \mathrm{mL} = 27{,}0\\ \mathrm{g}

Passo 5

Calcular os mols de cada reagente (fórmula: \text{n}=\dfrac{\text{massa}}{M}):
  • Mols de 1‑bromopropano:
n(\mathrm{C_3H_7Br}) = \dfrac{27{,}0\\ \mathrm{g}}{122{,}99\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}} = 0{,}2195\\ \mathrm{mol}
  • Mols de NaOH:
n(\mathrm{NaOH}) = \dfrac{9{,}5\\ \mathrm{g}}{40{,}00\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}} = 0{,}2375\\ \mathrm{mol}
Explicação rápida: como a reação tem coeficientes estequiométricos 1:1 (veja a equação balanceada), cada mol de \mathrm{C_3H_7Br} precisa de 1 mol de \mathrm{NaOH} para reagir completamente.

Passo 6

Determinar o reagente limitante: comparar os mols disponíveis com a estequiometria 1:1.
  • 0{,}2195\\ \mathrm{mol} de \mathrm{C_3H_7Br} e 0{,}2375\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaOH}.
  • Como são necessários 1 mol de NaOH por 1 mol de \mathrm{C_3H_7Br}, sobra NaOH. Portanto o reagente limitante é o \mathrm{C_3H_7Br} (1‑bromopropano).

Passo 7

Calcular o rendimento teórico (quantidade máxima de produto se todo o reagente limitante reagisse):
  • Mols teóricos de produto = mols do reagente limitante = 0{,}2195\\ \mathrm{mol}.
  • Massa teórica do produto:
m_{\text{teórica}}(\mathrm{C_3H_7OH}) = n\cdot M = 0{,}2195\\ \mathrm{mol}\times 60{,}09\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} = 13{,}20\\ \mathrm{g}ó
Explicação: usa‑se a estequiometria 1:1 para saber que cada mol de \mathrm{C_3H_7Br} forma 1 mol de \mathrm{C_3H_7OH}, depois converte‑se para gramas usando a massa molar do produto.

Passo 8

Calcular o rendimento percentual (fórmula: \%\\ \text{rendimento}=\dfrac{\text{massa real}}{\text{massa teórica}}\times100\%ó):
\%\\ \text{rendimento} = \dfrac{10{,}8\\ \mathrm{g}}{13{,}20\\ \mathrm{g}}\times 100\% = 81{,}8\%
Pequena observação sobre arredondamento: dependendo de quantas casas significativas quiseres, pode aparecer 81{,}9\% se usar arredondamentos intermediários, mas 81{,}8\% é adequado com os dados dados.

Resposta

81{,}8\%

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