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. Você utiliza 7,0 \mathrm{~g} de penteno e 5,5 \mathrm{~mL} de HBr (densidade =1,49 \mathrm{~g} / \mathrm{mL} ) em uma reação de adição. Se a massa experimental for de 12,5 \mathrm{~g}, determine o rendimento percentual da reação.

Passo 1

O enunciado pede:
  • Escrever a equação química balanceada da reação de adição entre penteno e HBr.
  • Calcular as massas dos reagentes a partir dos dados (volume, densidade).
  • Determinar o reagente limitante.
  • Calcular o rendimento percentual dado que a massa experimental do produto é 12,5\\ \mathrm{g}.
Dados fornecidos:
  • Massa de penteno: 7,0\\ \mathrm{g}.
  • Volume de HBr: 5,5\\ \mathrm{mL}.
  • Densidade de HBr: 1,49\\ \mathrm{g\;mL^{-1}}.
  • Massa experimental do produto: 12,5\\ \mathrm{g}.

Passo 2

Escrevendo a equação balanceada. A adição de HBr a um alceno (penteno, \mathrm{C_5H_{10}}) forma o bromoalcano correspondente ( \mathrm{C_5H_{11}Br}) em estequiometria 1:1:
\mathrm{C_5H_{10}} + \mathrm{HBr} \longrightarrow \mathrm{C_5H_{11}Br}

Passo 3

Vou calcular as massas molares (explicando o que é): a massa molar de uma substância é a soma das massas atômicas dos átomos na sua fórmula, medida em \mathrm{g\;mol^{-1}}. Usarei massas atômicas aproximadas: M_{\mathrm{C}}=12,011\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}, M_{\mathrm{H}}=1,008\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}, M_{\mathrm{Br}}=79,904\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}.
Massa molar do penteno ( \mathrm{C_5H_{10}}):
M_{\mathrm{C_5H_{10}}}=5\cdot 12,011 + 10\cdot 1,008 = 70,135\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}
Massa molar do HBr:
M_{\mathrm{HBr}}=1,008 + 79,904 = 80,912\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}
Massa molar do produto ( \mathrm{C_5H_{11}Br}):
M_{\mathrm{C_5H_{11}Br}}=5\cdot 12,011 + 11\cdot 1,008 + 79,904 = 151,047\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}

Passo 4

Converter o volume de HBr em massa usando a relação entre massa, densidade e volume. Fórmula (em bloco):
m=\rho \cdot V
Substituindo os valores fornecidos:
m_{\mathrm{HBr}}=1,49\\ \mathrm{g\;mL^{-1}}\times 5,5\\ \mathrm{mL}=8,195\\ \mathrm{g}
Aviso prático: sempre mantenha as unidades (aqui \mathrm{g} e \mathrm{mL}) para evitar erros.

Passo 5

Calcular o número de mols de cada reagente usando a fórmula n=\dfrac{m}{M}.
Mols de penteno:
n_{\mathrm{C_5H_{10}}}=\dfrac{7,0\\ \mathrm{g}}{70,135\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}}=0,09986\\ \mathrm{mol}
Mols de HBr:
n_{\mathrm{HBr}}=\dfrac{8,195\\ \mathrm{g}}{80,912\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}}=0,10130\\ \mathrm{mol}

Passo 6

Determinar o reagente limitante. Pela equação balanceada a razão estequiométrica é 1 mol de \mathrm{C_5H_{10}} para 1 mol de \mathrm{HBr}. Compare os mols disponíveis:
n_{\mathrm{C_5H_{10}}}=0,09986\\ \mathrm{mol},\qquad n_{\mathrm{HBr}}=0,10130\\ \mathrm{mol}.
Como 0,09986<0,10130, o penteno ( \mathrm{C_5H_{10}}) é o reagente limitante. Em palavras: o reagente que tem menos mols relativo à estequiometria é o limitante; ele determina a quantidade máxima de produto que pode ser formada.

Passo 7

Calcular o rendimento teórico (massa máxima que se pode obter) a partir dos mols do reagente limitante. Em reações estequiométricas 1:1, os mols de produto possíveis são iguais aos mols do reagente limitante:
n_{\text{produto, teor}}=n_{\mathrm{C_5H_{10}}}=0,09986\\ \mathrm{mol}.
Massa teórica do produto:
m_{\text{teor}}=n_{\text{produto, teor}}\cdot M_{\mathrm{C_5H_{11}Br}}=0,09986\\ \mathrm{mol}\times 151,047\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}=15,09\\ \mathrm{g}.

Passo 8

Calcular o rendimento percentual usando a fórmula:
\text{rendimento (\%)}=\dfrac{m_{\text{experimental}}}{m_{\text{teórico}}}\times 100\%.ó
Substituindo os valores:
\text{rendimento (\%)}=\dfrac{12,5\\ \mathrm{g}}{15,09\\ \mathrm{g}}\times 100\%=82,8\%.

Passo 9

Interpretação final e dica de prova: o rendimento de 82,8\% significa que houve perda (por impurezas, reações secundárias, trabalho de separação, etc.). Em prova, siga sempre esta sequência: (i) escreva reação balanceada, (ii) converta volumes em massas se necessário, (iii) calcule mols, (iv) identifique o limitante pela estequiometria, (v) calcule massa teórica e, por fim, (vi) calcule rendimento percentual. Isso evita erros bobos.

Resposta

Rendimento percentual =82,8\%

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