A reação de combustão completa do gás metano é representada pela equação não balanceada:
Se colocarmos para reagir 32 g de
e 130 g de
, a massa de água (máxima) produzida será de?
Passo 1
O enunciado pede que se calcule a massa máxima de água produzida na combustão completa do metano dada a entrada de reagentes. Dados fornecidos pelo enunciado:
: massa inicial
)
: massa inicial
)
Equação química não balanceada fornecida:
Equação química não balanceada fornecida:
O que se quer: massa máxima de
produzida.
Passo 2
Balancear a reação (o primeiro passo concreto). Explicação curta sobre balanceamento: balancear significa escolher coeficientes estequiométricos para que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo em ambos os lados da equação — isso representa conservação de massa/átomos. Observando a equação, balanceamos carbono, hidrogênio e oxigênio. A equação balanceada é:
Interpretação dos coeficientes: cada 1 mol de
reage com 2 mols de
para produzir 1 mol de
e 2 mols de
.
Passo 3
Calcular massas molares (molar masses) dos compostos. Aula rápida: a massa molar de uma substância é a soma das massas atômicas dos elementos na fórmula e dá quantos gramas existem em 1 mol dessa substância. Vou usar valores inteiros aproximados (suficientes para exercício de prova):
,
,
.
Cálculos:
Cálculos:
Esses valores dizem, por exemplo, que
mol de
pesa
.
Passo 4
Converter as massas iniciais em número de mols. Fórmula usada: número de mols
. Cálculos:
Explicação: agora sabemos quantos mols de cada reagente estão disponíveis.
Passo 5
Determinar o reagente limitante (passo crucial). Aula curta sobre reagente limitante: o reagente limitante é o que se esgota primeiro e, portanto, determina a quantidade máxima de produto formado. Usamos a razão estequiométrica da equação balanceada para ver qual reagente acaba primeiro.
A equação pede mols de
para cada
mol de
. Para os
de
que temos, a quantidade de
exigida seria:
A equação pede
Comparando com o disponível:
Portanto há oxigênio em excesso e o reagente limitante é o
(porque precisa-se de
O2 para consumir todo o CH4, e temos um pouco mais que isso; logo o CH4 será consumido primeiro).
Passo 6
Calcular quantos mols de
serão formados a partir do reagente limitante. Pela equação balanceada, cada
mol de
produz
mols de
. Assim:
Explicação: multiplicamos o número de mols do reagente limitante pelo fator estequiométrico que relaciona
e
.
Passo 7
Converter os mols de
em massa (a resposta pedida). Usamos
:
Interpretação: a massa máxima de água que pode ser produzida (rendimento teórico) é
.
Passo 8
Comentário final e incentivo rápido: o passo-chave foi identificar o reagente limitante e aplicar a razão estequiométrica. Você fez bem só de chegar até aqui — com mais alguns exercícios desse tipo você pega o jeito rapidinho. Força na prova!