Questão 21- Considere a reação de produção do metanol \left(\mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}\right)
\mathrm{CO}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}(\mathrm{l})
Se 48,0 \mathrm{~g} de \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) são adicionados a 140 g de \mathrm{CO}(\mathrm{g}), e o rendimento da reação é 100 \%, pede-se:
a) a massa do reagente em excesso que resta no final;
b) a massa de álcool metílico obtida.
(Dados: \mathrm{H}=1 ; \mathrm{C}=12 ; \mathrm{O}=16 )

Passo 1

O enunciado dá a reação
\mathrm{CO}(\mathrm{g}) + 2\,\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{l})
e informa que foram colocados 48{,}0,g de \mathrm{H}_2 e 140,g de \mathrm{CO}, com rendimento de 100\%.
Queremos (a) a massa do reagente em excesso que sobra e (b) a massa de \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} produzida. Para isso vamos calcular moles de cada reagente, identificar o limitante, depois achar o excesso residual e a massa do produto.

Passo 2

Calcular mols iniciais de cada gás usando suas massas molares:
Massa molar de \mathrm{H}_2:
M_{\mathrm{H}_2} = 2\times1 = 2\;\text{g\cdotmol}^{-1}
Logo
n_{\mathrm{H}_2} = \frac{48{,}0}{2} = 24\;\text{mol}.
Massa molar de \mathrm{CO}:
M_{\mathrm{CO}} = 12 + 16 = 28\;\text{g\cdotmol}^{-1}
Logo
n_{\mathrm{CO}} = \frac{140}{28} = 5\;\text{mol}.

Passo 3

Verificar qual reagente é limitante. A estequiometria pede 2 mol de \mathrm{H}_2 para cada 1 mol de \mathrm{CO}. Para consumir 5 mol de \mathrm{CO} seriam necessários
2 \times 5 = 10\;\text{mol de }\mathrm{H}_2.
Como há 24 mol de \mathrm{H}_2, sobra \mathrm{H}_2. Logo o limitante é o \mathrm{CO}.

Passo 4

Calcular o excesso de \mathrm{H}_2:
n_{\mathrm{H}_2,\text{excesso}} = 24 - 10 = 14\;\text{mol}.
Transformando em massa:
m_{\mathrm{H}_2,\text{excesso}} = 14 \times 2 = 28\;\text{g}.

Passo 5

Calcular a massa de \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} formada. Como \mathrm{CO} é limitante, gera-se 5 mol de metanol. Massa molar do metanol:
M_{\mathrm{CH}_3\mathrm{OH}} = 12 + 4\times1 + 16 = 32\;\text{g\cdotmol}^{-1}.
Portanto
m_{\mathrm{CH}_3\mathrm{OH}} = 5 \times 32 = 160\;\text{g}.

Resposta

(a) 28 g de \mathrm{H}_2 ficam em excesso.
(b) 160 g de metanol são produzidos.

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