Na produção de alumínio a partir da bauxita
, utiliza-se criolita
como fundente. A reação eletrolítica é:
Se 200 g de
e 50 g de C são usados, qual é o reagente limitante e qual a massa de Al produzida?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- A reação fornecida é:
- Massas iniciais dadas:
-
. -
.
-
- O que o problema pede:
- Determinar o reagente limitante.
- Calcular a massa de
produzida.
Passo 2
Entender o que é preciso fazer (explicação didática curta).
- Em reações estequiométricas, comparamos as quantidades em mol dos reagentes usando os coeficientes da equação. O reagente limitante é aquele que se esgota primeiro segundo a razão estequiométrica; a partir dele determinamos quanto de produto pode formar-se.
- Para passar de massa para mol usamos a relação:
onde
é o número de mols,
a massa em gramas e
a massa molar em
.
Passo 3
Calcular as massas molares usadas (explicando como somar).
- Massa molar de
: somam-se as massas atômicas: .
Vou usare . Assim
- Massa molar do carbono:
- Massa molar do alumínio:
Passo 4
Calcular o número de mols de cada reagente disponível.
- Para
:
- Para
:
(Expliquei as divisões; os resultados estão com três casas significativas para facilitar.)
Passo 5
Usar a estequiometria para ver qual reagente é limitante (explicação do raciocínio).
- A equação mostra que
mol de reagem com mol de . Assim, para cada mol de são necessários mol de . - Quantos mols de
seriam necessários para consumir todo o disponível?
- Comparando com o que há disponível:
portanto há carbono em excesso; o
é o reagente que limita a reação (ou seja, é o que vai se esgotar primeiro).
Passo 6
Calcular quantos mols de
serão formados a partir do reagente limitante.
- A estequiometria dá
mol de produzem mol de . Logo cada mol de produz mol de .
Passo 7
Converter o número de mols de
para massa.
- Usando
:
- Arredondando de forma apropriada (os dados iniciais tinham pelo menos três algarismos significativos), podemos apresentar a massa com uma casa decimal:
Passo 8
(Informação extra útil na prova) Calcular quanto de carbono sobra (checagem).
- Mols de C consumidos:
- Massa de C consumida:
- Massa de C restante:
Isso confirma que havia excesso de carbono.
Resposta
Reagente limitante:
Massa de produzida:
Massa de