O óxido de ferro(III) pode ser reduzido por monóxido de carbono:
a) Balanceie a reação.
b) Se 10 mol de
reagem com 18 mol de CO , determine:
- O reagente limitante;
- A massa de ferro (Fe) formada;
- A massa do reagente em excesso que sobra após a reação.
b) Se 10 mol de
Passo 1
O enunciado dá a reação não balanceada
e pede:
- (a) balancear a reação;
- (b) sabendo que
mol de reagem com mol de , determinar: - qual é o reagente limitante;
- a massa de
formada; - a massa do reagente em excesso que sobra após a reação.
Informações relevantes do enunciado: temos
mol de
e
mol de
. A equação química (não balanceada) e as quantidades molares iniciais são tudo o que precisamos para responder as perguntas.
Passo 2
Balanceamento da reação — razão passo a passo e conceito: para balancear uma reação usamos coeficientes inteiros menores possíveis que igualem o número de cada tipo de átomo em ambos os lados. Seja a equação com coeficientes:
Agora igualamos átomos elemento a elemento:
- Ferro (Fe): do lado esquerdo há
átomos, do direito há . Logo . - Carbono (C): do lado esquerdo há
átomos, do direito há . Logo . - Oxigênio (O): do lado esquerdo há
átomos ( de e de ), do direito há átomos (cada tem 2 O). Assim .
Substituindo
na equação do oxigênio obtemos
. Tomando o menor
temos
,
,
.
Portanto a reação balanceada é:
Passo 3
Entendendo razão molar e reagente limitante — conceito: os coeficientes estequiométricos dizem quantos mols de cada substância participam. Da equação balanceada vemos que
mol de
reage com
mol de
. Para decidir o limitante com
mol de
e
mol de
calculamos quanto de CO seria necessário para consumir todos os
mol de
:
Como só temos
, não há CO suficiente para consumir todo o
. Logo o reagente limitante é o
(porque ele se esgota primeiro).
Passo 4
Quantidade de produto formada em mol — método: usar a razão molar entre reagente limitante e produto. Pela equação,
mol de
produzem
mol de
. Com
mol de
teremos:
Passo 5
Converter mols de
em massa — explicando molaridade e massa molar: a massa gerada em gramas é dada por
A massa molar de
(peso atômico do ferro) é aproximadamente
. Então a massa de
formada é
(Explicando: multiplicamos o número de mols pelo número de gramas que correspondem a um mol para obter a massa total.)
Passo 6
Calcular quanto do reagente em excesso (
) sobra — passos:
- Determinar quantos mols de
foram consumidos pela reação limitada por . Pela estequiometria mol de reagem com mol de . Com mol de consumidos, a quantidade de consumida é
- Mols de
que sobram:
- Converter esses mols em massa: calcular a massa molar de
. A massa molar é átomos de mais átomos de . Usando e ,
- Logo a massa que sobra é
Passo 7
Resumo rápido e encorajamento: concluímos por cálculo estequiométrico e conversões molares que o
é o reagente limitante, que se forma
mol de
(ou
) e que restam
mol de
(ou
). Ótimo trabalho de seguir as razões molares — lembra que em provas esse método é direto: balanceia, usa as razões dos coeficientes e converte mol↔massa com massas molares.
Resposta
Reagente limitante:
Massa de ferro formada:
Massa do reagente em excesso que sobra:
Massa de ferro formada:
Massa do reagente em excesso que sobra: