Questão 21. O metanol líquido é um combustível de “queima limpa”, que pode ser obtido a partir da reação entre o monóxido de carbono
e hidrogênio
, ambos gasosos. Usando-se uma mistura de
de hidrogênio e
de monóxido de carbono, indique qual é o reagente limitante. Qual a massa do reagente em excesso depois da reação completada? Qual a produção esperada de metanol?
Passo 1
Beleza, aqui a questão diz que queremos produzir metanol (CH₃OH) a partir de CO e H₂, usando 12,00 g de H₂ e 74,50 g de CO. O conteúdo é estequiometria: a gente vai precisar da equação química balanceada, das massas molares (para converter g ↔ mol), e dos conceitos de reagente limitante e reagente em excesso.
Passo 2
Primeiro, escreve e balanceia a reação:
Agora as massas molares (M):
M(H₂) = 2·1{,}008 = 2{,}016 g/mol
M(CO) = 12{,}011 + 15{,}999 = 28{,}010 g/mol
M(CH₃OH) = 12{,}011 + 4·1{,}008 + 15{,}999 = 32{,}042 g/mol
M(H₂) = 2·1{,}008 = 2{,}016 g/mol
M(CO) = 12{,}011 + 15{,}999 = 28{,}010 g/mol
M(CH₃OH) = 12{,}011 + 4·1{,}008 + 15{,}999 = 32{,}042 g/mol
Passo 3
Converto as massas iniciais em mols:
Passo 4
Para ver o limitante, uso a razão estequiométrica: preciso de 2 mol de H₂ para cada 1 mol de CO.
- Se todo o CO (2,66 mol) reagir, vai consumir
mol de H₂. Temos 5,95 mol, então sobra H₂. - Se todo o H₂ reagir (5,95 mol), precisaria de
mol de CO, mas só temos 2,66 mol de CO.
Logo, o CO é o reagente limitante e o H₂ está em excesso.
Passo 5
Agora calculo:
- Quantos mols de H₂ sobram?
- Quantos gramas de CH₃OH se formam? Como cada 1 mol de CO gera 1 mol de CH₃OH:
Resposta
Reagente limitante: CO.
Massa de H₂ em excesso: 1,27 g.
Produção esperada de metanol: 85,2 g.
Massa de H₂ em excesso: 1,27 g.
Produção esperada de metanol: 85,2 g.