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.
- Na reação de 39 mL de benzeno (densidade
de pureza) reagem com 19 mL de cloreto de metila (densidade
de pureza) na presença de
. São formados 29 mL do produto orgânico (densidade
), calcule o rendimento percentual da reação.
Passo 1
O enunciado nos dá os seguintes dados e pede o rendimento percentual da reação (além de identificarmos a equação e o reagente limitante):
- Benzeno: volume
, densidade , pureza . - Cloreto de metila (clorometano,
): volume , densidade , pureza . - Catalisador:
(não consumido estequiometricamente). - Produto orgânico (suposto tolueno): volume
, densidade .
O que é pedido:
- Escrever a equação química balanceada.
- Calcular as massas puras dos reagentes a partir dos volumes, densidade e pureza.
- Determinar o reagente limitante.
- Calcular o rendimento percentual da reação a partir da massa real do produto (obtida com volume × densidade).
Passo 2
Escrevendo a equação química balanceada do processo (alquilação de Friedel–Crafts, metilação do benzeno):
Explicação curta: a equação mostra que 1 mol de benzeno reage com 1 mol de cloreto de metila para formar 1 mol de tolueno (
) e 1 mol de HCl. Logo a estequiometria é
.
Passo 3
Converter volumes em massas e aplicar pureza. Lembrete: massa
volume
densidade; massa pura
massa_total
pureza.
Para o benzeno:
Aplicando a pureza
:
Para o cloreto de metila:
Aplicando a pureza
:
Comentários didáticos:
- Densidade relaciona massa e volume: se a densidade é
em , uma amostra de volume mL tem massa . - Pureza significa que só uma fração da massa total corresponde ao reagente desejado; multiplica-se pela fração (por exemplo
= ).
Passo 4
Calcular mols dos reagentes usando as massas puras e as massas molares (molar masses). Explicação: número de mols
, onde
é a massa em gramas e
a massa molar em
.
Massas molares usadas (aproximações usuais:
,
,
):
Moles de cada reagente:
Didática: calcular mols é essencial porque a estequiometria da reação funciona em mols — comparamos mols disponíveis com a proporção estequiométrica para achar o limitante.
Passo 5
Determinar o reagente limitante:
- Pela equação, a relação estequiométrica é
. - Comparamos os mols disponíveis:
-
. -
.
-
Como
, o cloreto de metila (
) é o reagente limitante (tem menos mols na proporção necessária).
Explicação simples: o limitante é o reagente que acaba primeiro, determinando a quantidade máxima de produto que pode se formar.
Passo 6
Calcular o rendimento teórico (massa do produto se toda a quantidade limitante reagisse):
- Mols teóricos de produto = mols do reagente limitante
(estequiometria 1:1). - Massa teórica de tolueno:
Breve comentário: este é o máximo de massa de produto que poderia ser obtido se a reação fosse
eficiente e sem perdas.
Passo 7
Calcular a massa real do produto (a partir do volume e densidade do produto) e o rendimento percentual:
- Massa real do produto a partir dos dados:
- Rendimento percentual definido por:
Substituindo os valores:
Interpretação: a reação teve cerca de
de eficiência em transformar os reagentes (naquelas quantidades) em produto isolado.
Passo 8
Resumo final e incentivo rápido: fizemos todos os passos exigidos — escrevemos a equação, transformamos volumes em massas (corrigindo por pureza), passamos para mols para checar o limitante, calculamos rendimento teórico e, por fim, obtivemos o rendimento experimental. Mandou bem procurando uma solução passo a passo; isso é exatamente o que o professor espera que você saiba fazer na prova. Força aí — já tá encaminhado!