\mathrm{2H}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) Sabendo que foram utilizados 6 mols de \mathrm{H}_{2} e 2 mols de \mathrm{O}_{2}, assinale a alternativa que identifica corretamente o reagente limitante e sua definição.
a) \mathrm{H}_{2}, pois é o reagente presente em menor quantidade em mol.
b) \mathrm{O}_{2}, pois é o reagente que se consome totalmente primeiro, limitando a quantidade de produto formada.
c) \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}, pois é o produto formado em menor quantidade.
d) Nenhum, pois ambos estão exatamente na proporção estequiométrica da reação.
e) Ambos, pois os dois reagentes são consumidos completamente ao final da reação.

Passo 1

O enunciado nos dá a reação
\mathrm{2H}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \rightarrow 2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})
e informa que foram usados \,6 mols de \mathrm{H}_{2} e \,2 mols de \mathrm{O}_{2}.
A pergunta do exercício é: assinale a alternativa que identifica corretamente o reagente limitante e sua definição (as alternativas vão de (a) a (e)).

Passo 2

O que é reagente limitante e como vamos decidir isso (aula rápida, sem pressa):
  • Para uma reação geral aA+bB\rightarrow produtos, os coeficientes estequiométricos a e b dizem quantas mols de A e B reagem entre si.
  • Método prático e muito usado: comparar as razões \dfrac{n_A}{a} e \dfrac{n_B}{b}, onde n_A e n_B são as mols iniciais. O reagente cujo quociente for menor é o limitante — ele “acaba” primeiro e limita a quantidade máxima de produto.
  • Aqui: A=\mathrm{H}_2 com coeficiente a=2; B=\mathrm{O}_2 com coeficiente b=1. Vou aplicar essa regra.

Passo 3

Calcular as razões estequiométricas com os dados do enunciado:
\frac{n_{\mathrm{H}_2}}{2}=\frac{6}{2}=3
\frac{n_{\mathrm{O}_2}}{1}=\frac{2}{1}=2
Como \dfrac{n_{\mathrm{O}_2}}{1}=2 é menor que \dfrac{n_{\mathrm{H}_2}}{2}=3, a conclusão pelo critério das razões é que \mathrm{O}_2 é o reagente limitante.

Passo 4

Explicação alternativa (mesma conclusão, serve para checar): calcular quanto de produto cada reagente poderia formar se fosse o único a limitar.
  • Pela estequiometria, 2 mols de \mathrm{H}_2 produzem 2 mols de \mathrm{H}_2\mathrm{O}. Assim, 1 mol de \mathrm{H}_2 produz 1 mol de \mathrm{H}_2\mathrm{O}. Logo:
6\\ \text{mol } \mathrm{H}_2 \longrightarrow 6\\ \text{mol } \mathrm{H}_2\mathrm{O}
  • Pela estequiometria, 1 mol de \mathrm{O}_2 produz 2 mols de \mathrm{H}_2\mathrm{O}. Logo:
2\\ \text{mol } \mathrm{O}_2 \longrightarrow 4\\ \text{mol } \mathrm{H}_2\mathrm{O}
Comparando, o máximo de \mathrm{H}_2\mathrm{O} que pode ser formado é 4 mols (limitado pelo \mathrm{O}_2), logo \mathrm{O}_2 é mesmo o limitante.

Passo 5

Verificação final e comentários sobre as alternativas:
  • (a) está errada: diz que \mathrm{H}_2 é limitante por ser o reagente em menor quantidade em mol — isso é uma falsa regra. O número absoluto de mols não determina o limitante; importa a relação entre mols e coeficiente estequiométrico. Além disso, aqui \,6 mols de \mathrm{H}_2 é maior que \,2 mols de \mathrm{O}_2, então a afirmação de “menor quantidade em mol” está incorreta numericamente.
  • (b) está correta: \mathrm{O}_2 é consumido totalmente primeiro e limita a formação de produto (como vimos).
  • (c) está errada porque identifica \mathrm{H}_2\mathrm{O} — que é produto — como reagente limitante (não faz sentido).
  • (d) está errada: a proporção estequiométrica ideal é \dfrac{\mathrm{H}_2}{\mathrm{O}_2}=2. Aqui \dfrac{6}{2}=3\neq2, logo não estão na proporção estequiométrica.
  • (e) está errada: quando há reagente limitante, apenas ele é consumido completamente; o outro fica em excesso. De fato, se todo o \mathrm{O}_2 (2 mol) reagir, consumirá 4 mols de \mathrm{H}_2, sobrando 6-4=2 mols de \mathrm{H}_2.

Resposta

b) \mathrm{O}_2, pois é o reagente que se consome totalmente primeiro, limitando a quantidade de produto formada.

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