(MACKENZIE) - Adicionando-se
de
a
de
originaram-se
de
, sobrando ainda
que não reagiu. Para se obterem 85 g de
, calcule a massa de
e de
necessária. (Dadas as massas molares em g/mol:
).
Passo 1
O enunciado dá uma experiência inicial e pede uma escala para obter mais produto. Pedidos e dados relevantes:
- Ao adicionar
de a de formaram-se de , e sobrou . - Quer-se saber: para obter
de , quais massas de e de são necessárias? - Massas molares fornecidas:
, , .
Passo 2
Vamos escrever e justificar a equação química balanceada que relaciona as quantidades de reagentes e produto. Começamos com a fórmula dos compostos:
Balanceando átomos de nitrogênio e hidrogênio: há 2 N em
e 1 N em
, então precisamos de 2 moléculas de
para cada
. Cada
tem 3 H, então 2
têm 6 H, ou seja, 3
(cada
tem 2 H). Logo a equação balanceada é
Isto diz que 1 mol de
e 3 mol de
produzem 2 mol de
.
Passo 3
Explicando o conceito que vamos aplicar: “mol” é a unidade que liga massa e número de partículas. Para passar massa
mol usamos
onde
é o número de mols,
a massa em gramas e
a massa molar em
. Vamos calcular os mols presentes no experimento inicial (para verificação e aprendizado):
Passo 4
Agora usamos a estequiometria (a equação balanceada) para ver quanto de
cada reagente poderia produzir, e assim identificar o reagente limitante. Pela equação,
produz
; logo
Pela mesma equação,
produzem
, ou seja
produz
. Então
Como
, o
é o reagente limitante — ele determina quanto
realmente se forma. Convertendo os
de
em massa:
que confere com o enunciado (boa checagem!).
Passo 5
Também podemos calcular quanto de
sobrou no experimento inicial (aprender a verificar sobras é útil). Para produzir
de
, a quantidade de
consumida é metade (pois
vêm de
):
Logo sobra
e em massa isso é
confirmando que de fato sobrava
no experimento dado.
Passo 6
Agora vamos ao objetivo: obter
de
. Primeiro convertemos essa massa em mols:
Explicando: como
de
correspondem a
,
correspondem a
.
Passo 7
Usamos a equação balanceada para achar quantos mols de reagentes são necessários para produzir
de
. Da equação
temos proporções:
- Para cada
de precisamos de de . - Para cada
de precisamos de de .
Portanto, para
de
:
Passo 8
Agora convertemos esses mols para massas usando
:
Isto significa que, se misturarmos
de
e
de
nas proporções estequiométricas e a reação for completa, obteremos
de
sem sobra de reagentes. (Se usarmos uma quantidade diferente de um reagente, um dos reagentes será limitante e o outro poderá sobrar, como no experimento inicial.)