No laboratório o gás metano \left(\mathrm{CH}_{4}\right) pode ser obtido através da seguinte reação:
\mathrm{CHCl}_{3(\mathrm{l})}+\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \rightarrow \mathrm{CH}_{4(\mathrm{~g})}+\mathrm{Zn}(\mathrm{OH}) \mathrm{Cl}_{(\mathrm{s})}
Qual a massa de metano \left(\mathrm{CH}_{4}\right) obtida, quando 200 g de clorofórmio \left(\mathrm{CHCl}_{3}\right), com 20 \% de impureza, foram colocados para reagir com zinco e água em excesso?

Passo 1

O enunciado fornece a reação
\mathrm{CHCl_{3(l)}} + \mathrm{Zn_{(s)}} + \mathrm{H_{2}O_{(l)}} \;\longrightarrow\; \mathrm{CH_{4(g)}} + \mathrm{Zn(OH)Cl_{(s)}}
e pede a massa de metano \mathrm{CH_{4}} obtida quando 200,g de clorofórmio impuro ( 20\% de impureza) reagem com zinco e água em excesso. O conteúdo aqui é estequiometria simples e cálculo de reagente limitante.

Passo 2

Como há 20\% de impureza, apenas 80\% da amostra é clorofórmio puro. Logo, a massa de \mathrm{CHCl_{3}} disponível é
m_{\mathrm{CHCl_{3}}} = 200\text{ g} \times 0{,}80 = 160\text{ g}.

Passo 3

Calculamos as massas molares:
M(\mathrm{CHCl_{3}})=12 + 1 + 3\times35{,}5 = 119{,}5\;\text{g/mol},
M(\mathrm{CH_{4}})=12 + 4\times1 = 16\;\text{g/mol}.

Passo 4

Determinamos os mols de \mathrm{CHCl_{3}}:
n_{\mathrm{CHCl_{3}}} = \frac{m_{\mathrm{CHCl_{3}}}}{M(\mathrm{CHCl_{3}})} = \frac{160}{119{,}5} \approx 1{,}34\;\text{mol}.

Passo 5

Pela estequiometria da reação, 1 mol de \mathrm{CHCl_{3}} produz 1 mol de \mathrm{CH_{4}}. Como zinco e água estão em excesso, \mathrm{CHCl_{3}} é o reagente limitante, então
n_{\mathrm{CH_{4}}}=n_{\mathrm{CHCl_{3}}}\approx1{,}34\;\text{mol}.

Passo 6

Calculamos a massa de \mathrm{CH_{4}}:
m_{\mathrm{CH_{4}}} = n_{\mathrm{CH_{4}}}\times M(\mathrm{CH_{4}}) = 1{,}34 \times 16 \approx 21{,}4\;\text{g}.

Resposta

A massa de metano obtida é aproximadamente 21{,}4,g.

Exercícios relacionados