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 hidrólise ácida, 20,4 \mathrm{~g} de propanoato de etila reagem com um excesso de água em meio ácido. Sabe-se que o rendimento da reação é de 86 \%. Calcule a massa obtida dos produtos formados.

Passo 1

O enunciado pede que eu calcule a massa obtida dos produtos na hidrólise ácida do propanoato de etila quando se parte de 20,4\\ \mathrm{g} do éster, com água em excesso, e o rendimento real da reação é de 86\%.
Informações fornecidas:
  • massa do reagente inicial: 20,4\\ \mathrm{g} de propanoato de etila (éster).
  • água em excesso (logo a água NÃO é limitante).
  • rendimento (percentual) da reação: 86\%.
  • reação: hidrólise ácida do éster (forma um ácido carboxílico + um álcool).
O que preciso calcular:
  • massas obtidas dos produtos formados (ácido propanoico e etanol), levando em conta o rendimento.

Passo 2

Escrever a equação química balanceada da reação de hidrólise ácida do propanoato de etila (éster) em termos estruturais simples:
\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOCH}_2\text{CH}_3 + H_2O \rightarrow CH_3CH_2COOH + CH_3CH_2OH
Esta equação está balanceada (coeficientes 1:1:1:1). Ou seja, cada 1 mol de éster dá, teoricamente, 1 mol de ácido propanoico e 1 mol de etanol.

Passo 3

Determinar qual é o reagente limitante: o enunciado diz “água em excesso”, portanto o reagente limitante é o propanoato de etila. Logo a quantidade de produto é determinada pela quantidade de éster que foi utilizada.

Passo 4

Calcular a massa molar (massa molar aproximada usando C=12, H=1, O=16) do propanoato de etila ( \mathrm{C_5H_{10}O_2}):
M_{\text{éster}} = 5\cdot12 + 10\cdot1 + 2\cdot16 = 60 + 10 + 32 = 102\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}.é

Passo 5

Calcular o número de mols do éster usado:
n_{\text{éster}} = \frac{20,4\\ \mathrm{g}}{102\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}} = 0,20\\ \mathrm{mol}.é
(Saída exata porque 102\times0,20 = 20,4.)

Passo 6

Usando a estequiometria 1:1, a quantidade teórica (mol) de cada produto é igual a n_{\text{éster}}=0,20\\ \mathrm{mol}é.
Agora calcular as massas molares dos produtos:
  • ácido propanoico ( \mathrm{C_3H_6O_2}):
M_{\text{ácido}} = 3\cdot12 + 6\cdot1 + 2\cdot16 = 36 + 6 + 32 = 74\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}.á
  • etanol ( \mathrm{C_2H_6O}):
M_{\text{etanol}} = 2\cdot12 + 6\cdot1 + 1\cdot16 = 24 + 6 + 16 = 46\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}}.

Passo 7

Calcular as massas teóricas (100% de rendimento) dos produtos a partir de 0,20\\ \mathrm{mol}:
m_{\text{ácido}}^{\text{teórica}} = 0,20\\ \mathrm{mol}\times74\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}} = 14,8\\ \mathrm{g}.óá
m_{\text{etanol}}^{\text{teórica}} = 0,20\\ \mathrm{mol}\times46\\ \mathrm{g\\ mol^{-1}} = 9,2\\ \mathrm{g}.ó

Passo 8

Aplicar o rendimento real da reação ( 86\%). A massa obtida é a massa teórica multiplicada por 0,86:
m_{\text{ácido}}^{\text{real}} = 14,8\\ \mathrm{g}\times0,86 = 12,728\\ \mathrm{g} \approx 12,73\\ \mathrm{g}.á
m_{\text{etanol}}^{\text{real}} = 9,2\\ \mathrm{g}\times0,86 = 7,912\\ \mathrm{g} \approx 7,91\\ \mathrm{g}.
(Redondeei para duas casas decimais; mantenha a precisão que quiser na prova.)

Passo 9

Resumo lógico e checagem rápida: partindo de 0,20\\ \mathrm{mol} de éster (limitante) obtém-se, teoricamente, 0,20\\ \mathrm{mol} de cada produto. Convertendo para massa e aplicando 86\% de rendimento obtém-se as massas reais calculadas acima. Está consistente com conservação estequiométrica e com água em excesso.

Resposta

m(\text{ácido propanoico}) = 12,73\\ \mathrm{g}á
m(\text{etanol}) = 7,91\\ \mathrm{g}

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