- Quando o
reage com ácido sulfúrico, ocorre a seguinte reação:
Se
de
são combinados com 680 g de
, quanto de alumínio pode ser formado?
Passo 1
O enunciado fornece a reação (com uma correção que vou explicar):
Observações e dados fornecidos:
- Massa de
: . - Massa de
: . - O enunciado perguntou “quanto de alumínio pode ser formado?”. Aqui há uma ambiguidade: a reação forma o sal sulfato de alumínio
, não alumínio metálico. Para não deixar dúvida, eu vou calcular (A) a massa do produto que pode ser formada e (B) a massa de alumínio (elemento ) contida nesse produto. Esses dois valores cobrem as interpretações possíveis.
Passo 2
Conceitos essenciais (explicação didática):
- Mol e molaridade de massa: a quantidade de matéria é medida em mol. A relação entre massa
(em gramas), número de mols e massa molar (em g·mol^{-1}) é
Aqui
é a massa que temos,
é a massa de 1 mol da substância (soma das massas atômicas dos átomos da fórmula) e
é o número de mols.
- Reagente limitante: a reação segue proporções estequiométricas dadas pelos coeficientes da equação. O reagente que se esgota primeiro limita a quantidade de produto formado. Para descobrir o limitante comparamos as quantidades reais de cada reagente com as proporções requeridas pela equação.
Vou aplicar esses conceitos passo a passo.
Passo 3
Cálculo das massas molares (uso massas atômicas aproximadas:
,
,
,
; esses valores são os usados em química básica e permitem contas de prova sem calculadora):
- Massa molar de
:
- Massa molar de
:
- Massa molar de
: um grupo tem massa . Há 3 grupos e 2 átomos de Al, então
Passo 4
Calcular o número de mols de cada reagente disponível usando
:
- Para
:
(Dica de conta:
, então é um pouco menos que
mols.)
- Para
:
(Obs.:
, logo é ligeiramente menos que
mols.)
Passo 5
Determinar o reagente limitante pela estequiometria da reação:
A equação balanceada indica que mol de
reagem com
mol de
. As relações úteis:
A equação balanceada indica que
- Para cada
mol de são necessários mol de . - Alternativamente, para cada
mol de são necessários mol de .
Calcular quanto de
seria necessário para consumir todo o
:
Mas só temos
mol de
, muito menos que o necessário, logo
é o reagente limitante. (Confirmação alternativa: para consumir toda a
seriam necessários
mol de
, e como temos
mol de
sobra excesso.)
Passo 6
Determinar a quantidade de
formada a partir do reagente limitante:
A equação mostra que mol de
produzem
mol de
. Assim
A equação mostra que
(Usando fracção exata:
, então
.)
Passo 7
Calcular a massa de
formada usando
:
Portanto, a massa do sal sulfato de alumínio formada é aproximadamente
.
Passo 8
Calcular a massa de alumínio (elemento
) presente nesse produto, caso seja essa a interpretação pedida:
- Cada mol de
contém mol de . Então o número de mols de formados é
- Massa de
:
Passo 9
Resumo numérico e interpretação final: com os valores e métodos mostrados,
é limitante e determina a quantidade de produto. Os resultados numéricos foram arredondados com duas casas decimais quando apropriado.