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. Na reação de 10,0 \mathrm{~mL} de ácido acético (densidade =1,05 \mathrm{~g} / \mathrm{mL}, 99 \% ) com 15,0 \mathrm{~mL} de etanol (densidade =0,78 \mathrm{~g} / \mathrm{mL}, 96 \% ) obteve-se 11,5 \mathrm{~mL} do produto principal (densidade =0,897 \mathrm{~g} / \mathrm{mL} ) são isolados, qual é o rendimento percentual da reação?

Passo 1

O enunciado pede que eu:
  • Escreva a equação química balanceada para a reação.
  • Calcule as massas dos reagentes a partir dos volumes, densidades e purezas fornecidas.
  • Determine o reagente limitante.
  • Calcule o rendimento percentual da reação.
Dados fornecidos:
  • Ácido acético: volume =10{,}0\\ \mathrm{mL}, densidade =1{,}05\\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}, pureza =99\%.
  • Etanol: volume =15{,}0\\ \mathrm{mL}, densidade =0{,}78\\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}, pureza =96\%.
  • Produto isolado: volume =11{,}5\\ \mathrm{mL}, densidade =0{,}897\\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}.
O que será calculado (ordem): massas dos reagentes puros → moles de cada reagente → reagente limitante → massa teórica do produto → massa experimental do produto → rendimento percentual.

Passo 2

Equação química balanceada (esterificação ácido acético + etanol → acetato de etila + água):
\mathrm{CH_3COOH} + \mathrm{C_2H_5OH} \longrightarrow \mathrm{CH_3COOC_2H_5} + \mathrm{H_2O}
Observação: a estequiometria é 1:1 entre ácido acético e etanol para formar uma mol de acetato de etila.

Passo 3

Converter volumes em massas brutas usando a relação massa = densidade \times volume.
Ácido acético (massa bruta):
m_{\text{ácido, bruto}} = 1{,}05\\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mL}}\times 10{,}0\\ \mathrm{mL} = 10{,}5\\ \mathrm{g}.á
Aplicando a pureza 99\% para obter a massa de ácido acético puro:
m_{\text{ácido, puro}} = 10{,}5\\ \mathrm{g}\times 0{,}99 = 10{,}395\\ \mathrm{g}.á

Passo 4

Etanol (massa bruta):
m_{\text{etanol, bruto}} = 0{,}78\\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mL}}\times 15{,}0\\ \mathrm{mL} = 11{,}7\\ \mathrm{g}.
Aplicando a pureza 96\% para obter a massa de etanol puro:
m_{\text{etanol, puro}} = 11{,}7\\ \mathrm{g}\times 0{,}96 = 11{,}232\\ \mathrm{g}.

Passo 5

Converter massas em mols usando n=\dfrac{m}{M}, onde n é o número de mols, m a massa e M a massa molar.
Massa molares usadas (valores usuais):
  • \;M_{\mathrm{CH_3COOH}} = 60{,}05\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
  • \;M_{\mathrm{C_2H_5OH}} = 46{,}07\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
  • \;M_{\mathrm{CH_3COOC_2H_5}} = 88{,}11\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} (acetato de etila).
Mols de ácido acético:
n_{\text{ácido}}=\dfrac{10{,}395\\ \mathrm{g}}{60{,}05\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}}=0{,}17308\\ \mathrm{mol}\approx 0{,}1731\\ \mathrm{mol}.á
Mols de etanol:
n_{\text{etanol}}=\dfrac{11{,}232\\ \mathrm{g}}{46{,}07\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}}=0{,}24383\\ \mathrm{mol}\approx 0{,}2438\\ \mathrm{mol}.

Passo 6

Determinar o reagente limitante:
  • Relação estequiométrica é 1 mol de ácido por 1 mol de etanol.
  • Comparando n_{\text{ácido}}=0{,}1731\\ \mathrm{mol}á e n_{\text{etanol}}=0{,}2438\\ \mathrm{mol}, o ácido acético tem menos mols.
    Portanto o reagente limitante é o ácido acético.

Passo 7

Calcular a massa teórica do produto (acetato de etila) formada a partir do reagente limitante:
  • Número de mols teóricos de produto = n_{\text{ácido}} = 0{,}17308\\ \mathrm{mol}á.
  • Massa teórica do produto:
m_{\text{teórica}} = n_{\text{produto}}\times M_{\mathrm{CH_3COOC_2H_5}} =0{,}17308\\ \mathrm{mol}\times 88{,}11\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}=15{,}2499\\ \mathrm{g}\approx 15{,}25\\ \mathrm{g}.ó

Passo 8

Calcular a massa experimental (isolada) do produto a partir do volume isolado e da densidade:
m_{\text{isolado}} = 11{,}5\\ \mathrm{mL}\times 0{,}897\\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mL}} = 10{,}3155\\ \mathrm{g}\approx 10{,}316\\ \mathrm{g}.

Passo 9

Calcular o rendimento percentual usando \text{rendimento}(\%)=\dfrac{m_{\text{isolado}}}{m_{\text{teórica}}}\times 100\%ó.
\text{rendimento}(\%)=\dfrac{10{,}3155\\ \mathrm{g}}{15{,}2499\\ \mathrm{g}}\times 100\%=67{,}655\%\approx 67{,}7\%.

Resposta

67{,}7\%

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