A reação entre amônia e metano é catalisada por platina. Formam-se cianeto de hidrogênio e hidrogênio gasosos.
a) escreva a equação química balanceada da reação.
b) Calcule as massas dos reagentes para a obtenção de
de cianeto de hidrogênio, supondo-se
de rendimento da reação. (massas molares, em g/mol: H=1;
)
a) escreva a equação química balanceada da reação.
b) Calcule as massas dos reagentes para a obtenção de
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- (a) escrever a equação química balanceada da reação entre amônia e metano que forma cianeto de hidrogênio e hidrogênio gasoso;
- (b) calcular as massas dos reagentes necessárias para obter
de cianeto de hidrogênio ( ), supondo rendimento da reação de .
Dados importantes fornecidos:
- Massa alvo de produto:
. - Rendimento:
. - Massas atômicas (usadas para calcular massas molares):
, , .
Não há outras informações (por exemplo, reagentes em excesso); vamos assumir que se deseja a massa estequiométrica necessária de ambos os reagentes para produzir a quantidade pedida de
com o rendimento indicado.
Passo 2
Balanceamento da equação: escrever a reação com fórmulas e ajustar coeficientes pelo princípio da conservação de massa (número de átomos de cada elemento à esquerda = à direita).
Escrevendo a reação sem coeficientes:
Contando átomos inicialmente (tentativa com coeficiente 1 para tudo):
- C: esquerdo
(do ), direito (do ) → OK. - N: esquerdo
(do ), direito (do ) → OK. - H: esquerdo
(do ) (do ) . À direita, tem H e cada tem H. Para total de H à direita precisamos de H em mais H vindos de , ou seja moléculas de .
Portanto o coeficiente correto para
é
. A equação balanceada é:
Passo 3
Explicando a ideia de estequiometria e rendimento (passo-a-passo didático):
- Molaridade e massa molar: o número de mols de uma substância é dado por
onde
é o número de mols,
é a massa (em gramas) e
é a massa molar (g/mol).
- Relação estequiométrica: da equação balanceada vemos que para cada
mol de formado é necessário mol de e mol de . - Rendimento: o rendimento (ou rendimento percentual) relaciona o que foi obtido experimentalmente com o que seria obtido se a reação fosse
:
Assim o número de mols teórico necessário é
Aplicando ao problema:
- Calcular a massa molar de
:
- Calcular o número de mols reais (produzidos) de
:
- Determinar quantos mols teriam sido necessários teoricamente (rendimento
):
Passo 4
Agora calcular as massas dos reagentes necessárias para fornecer
de cada um (pela estequiometria 1:1):
- Para o
:
- Massa molar:
- Massa necessária:
- Para a
:
- Massa molar:
- Massa necessária:
Passo 5
Checagem rápida e observações:
- Verificação de contas:
g e g, consistentes. - Interpretação: com
de e de (em quantidades estequiométricas) e rendimento espera-se produzir de . - Boa notícia: os números são redondos e fáceis de calcular à mão — ótimo para a prova!