Questão 21. O metanol líquido é um combustível de “queima limpa”, que pode ser obtido a partir da reação entre o monóxido de carbono (CO) e hidrogênio 12,00 g, ambos gasosos. Usando-se uma mistura de 74,50 g 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:
CO(g) + 2,H2(g) longrightarrow CH3OH(l)
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

Passo 3

Converto as massas iniciais em mols:
n(H2) = 12,002,016 approx 5,95 mol
n(CO) = 74,5028,010 approx 2,66 mol

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:
  1. Quantos mols de H₂ sobram?
H₂ consumido = 2 × n(CO) = 2 × 2,66 = 5,32 mol
H₂ restante = 5,95 - 5,32 = 0,63 mol
Massa de H₂ em excesso = 0,63 mol × 2,016 tfracgmol approx 1,27 g
  1. Quantos gramas de CH₃OH se formam? Como cada 1 mol de CO gera 1 mol de CH₃OH:
n(CH3OH) = n(CO) = 2,66 mol
Massa de CH₃OH = 2,66 mol × 32,042 tfracgmol approx 85,2 g

Resposta

Reagente limitante: CO.
Massa de H₂ em excesso: 1,27 g.
Produção esperada de metanol: 85,2 g.

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