Uma quantidade de 15,62 g de benzeno (
) reage com excesso de ácido nítrico (
) produzindo
de nitrobenzeno (
). Qual é rendimento percentual desta reação?
Passo 1
O enunciado dá a reação
e fornece as seguintes informações:
- massa inicial de benzeno:
, - ácido nítrico em excesso (ou seja, não é limitante),
- massa obtida de nitrobenzeno (prática):
.
A pergunta é: qual o rendimento percentual dessa reação?
Passo 2
Conceito importante (explicação didática): rendimento percentual é a comparação entre a massa realmente obtida (massa experimental) e a massa que seria obtida se toda a quantidade limitante reagisse (massa teórica). A fórmula é
Também precisamos usar este outro conceito: estequiometria da reação. Pelo equilíbrio da reação escrita, a relação molar entre
e
é de
(um mol de benzeno produz um mol de nitrobenzeno). Como o ácido nítrico está em excesso, o reagente limitante é o benzeno; portanto a quantidade máxima de nitrobenzeno que podemos formar (teórica) está diretamente ligada à quantidade de mols de benzeno usados.
Passo 3
Vamos calcular as massas molares (aula curta: massa molar é a soma das massas atômicas dos átomos na fórmula, em
). Usarei massas atômicas aproximadas: carbono
, hidrogênio
, nitrogênio
, oxigênio
.
Massa molar do benzeno
:
Massa molar do nitrobenzeno
:
Passo 4
Agora convertemos a massa de benzeno em mols (aula curta: número de mols = massa / massa molar; a unidade resultante é
):
Faço a divisão:
(Observe que
, muito próximo de
.)
Passo 5
Pela estequiometria
, os mols teóricos de nitrobenzeno que podem ser formados são iguais aos mols de benzeno consumidos:
Passo 6
Calculamos a massa teórica de nitrobenzeno usando a massa molar (aula curta: massa = mols
massa molar):
Isso significa que, se todo o benzeno reagisse perfeitamente, esperaríamos obter
de nitrobenzeno.
Passo 7
Agora aplicamos a fórmula do rendimento percentual substituindo a massa experimental (
) e a massa teórica (
):
Faço a conta:
Passo 8
Arredondando de forma razoável considerando as casas significativas dos dados (a massa experimental
tem três algarismos significativos), reportamos o rendimento com três algarismos significativos:
. Segura aí: foi menos que eu esperava também — reação nem sempre converte tudo. Você conseguiu calcular direitinho!