Questão 28) O metanol ( CH4 O ) reage com o oxigênio conforme reação:
CH4 O(l)+O2(g) H2 O(g)+CO2(g)
a) Balanceie a reação empregando apenas números inteiros.
b) Qual a massa de metanol necessária para formar 1 mol de água?
c) Qual a massa de dióxido de carbono ( CO2 ) formada se reagirem 10,0 gramas de metanol com 5,0 gramas de oxigênio gasoso (O2) ?
d) Se no item (b) o metanol apresentar 90 % de pureza, qual será a massa necessária para formar os mesmos 1 mol de água (H2 O) ?

Passo 1

O enunciado apresenta a combustão do metanol e pede:
a) balancear a reação
b) calcular a massa de metanol para formar 1 mol de água
c) determinar a massa de CO2 formada ao reagirem 10,0 g de metanol com 5,0 g de O2
d) se o metanol tiver 90 % de pureza, ajustar a massa necessária para formar 1 mol de água.
O conteúdo usado será estequiometria: balanceamento, razões molares, cálculo de massa a partir de mols, reagente limitante e correção por pureza.

Passo 2

Balanceamos a reação atribuindo coeficientes a, b, c, d:
a,CH4O + b,O2 to c,H2O + d,CO2
Balanceando cada elemento:
Carbono: a = d.
Hidrogênio: 4a = 2c implies c = 2a.
Oxigênio: a + 2b = c + 2d. Substituindo c=2a e d=a
a + 2b = 2a + 2a = 4a implies 2b = 3a implies b = tfrac32a
Escolhendo a=2 para obter inteiros, temos b=3, c=4, d=2. Logo a forma balanceada é
2,CH4O + 3,O2 to 4,H2O + 2,CO2

Passo 3

Para formar 1 mol de água usamos a razão molar da equação balanceada:
2;mol,CH4Oto 4;mol,H2O Longrightarrow 1;mol,H2Orightarrow 0,5;mol,CH4O
A massa molar do metanol é
M(CH4O) = 12,01 + 4times1,008 + 16,00 = 32,042;g/mol
Assim a massa necessária é
0,5;moltimes 32,042;g/mol = 16,021;gapprox16,02;g

Passo 4

Calculamos primeiro os mols de cada reagente:
n(CH4O) = 10,0;g32,042;g/mol = 0,312;mol,
n(O2) = 5,0;g32,00;g/mol = 0,156;mol
Da estequiometria 2,CH4O:3,O2 segue que cada mol de CH4O consome 1,5 mol de O2. Para consumir 0,312 mol de CH4O seriam necessários 0,468 mol de O2, mas há só 0,156 mol, logo O2 é limitante.
A região molar de CO2 em função de O2 é
3;mol,O2 to 2;mol,CO2 Longrightarrow n(CO2) = 0,156times23 = 0,104;mol
Massa de CO2:
M(CO2)=12,01+2times16,00=44,01;g/mol,
m(CO2)=0,104;moltimes44,01;g/mol=4,576;gapprox4,58;g

Passo 5

Se o metanol tem 90 % de pureza, a massa de amostra necessária é
16,02;g0,90 = 17,80;g

Resposta

a) 2,CH4O + 3,O2 to 4,H2O + 2,CO2
b) 16,02;g
c) 4,58;g de CO2
d) 17,80;g de amostra a 90 % de pureza.

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