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.
- Ao reagir 28 mL de álcool tert-butílico (densidade
) com 20 mL de HCl, (densidade
) são obtidos 15 mL de cloreto de tert-butila (densidade
). Calcule o rendimento percentual desta reação.
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados (peguei todos estes números do enunciado):
- Volume de álcool terc-butílico:
. - Densidade do álcool terc-butílico:
. - Volume da solução de HCl:
. - Densidade da solução de HCl:
. - Pureza (fração mássica) da solução de HCl:
. - Volume do cloreto de terc-butila obtido:
. - Densidade do cloreto de terc-butila:
.
O que a questão pede:
- Escrever a equação química balanceada.
- Calcular as massas dos reagentes a partir dos volumes, densidades e pureza.
- Determinar o reagente limitante.
- Calcular o rendimento percentual da reação.
Passo 2
Equação química balanceada e interpretação estequiométrica.
A reação de substituição ácido-clorídrica do álcool terc-butílico é:
A reação de substituição ácido-clorídrica do álcool terc-butílico é:
Explicação: a equação acima está balanceada em termos de átomos (1 mol de álcool consome 1 mol de
e produz 1 mol de cloreto de terc-butila). Isso significa que a estequiometria entre reagentes e produto é
em mols. Para decidir o reagente limitante precisamos comparar os mols disponíveis de cada reagente.
Passo 3
Calcular a massa e os mols de álcool terc-butílico.
- Fórmula útil: massa
volume densidade. - Massa do álcool:
- Molaridade (mols): para passar de massa a mols usa-se a massa molar. A massa molar aproximada do álcool terc-butílico
é
- Mols de álcool:
Passo 4
Calcular a massa e os mols de
(considerando a pureza da solução).
- Massa total da solução de HCl:
- A massa de
puro na solução (pureza ):
- Massa molar do
:
- Mols de
:
Passo 5
Determinar o reagente limitante.
- Pela estequiometria
, compara-se com :
- Como
, o é o reagente limitante (ou seja, vai consumir todo o antes do álcool acabar).
Passo 6
Calcular a massa teórica do produto (cloreto de terc-butila) formada a partir do reagente limitante.
- Pela estequiometria, os mols teóricos de produto são iguais aos mols de
limitante:
- Massa molar do cloreto de terc-butila
:
- Massa teórica do produto:
Passo 7
Calcular a massa real (experimental) do produto coletado.
- Massa do produto obtido a partir do volume e densidade:
Passo 8
Fórmula do rendimento percentual e substituição (preparando o terreno para a resposta final).
- Definição e fórmula do rendimento percentual:
- Substituindo os valores que calculamos: