A reação do fenol com o cloro produz pentaclorofenol (substância utilizada como inseticida) e ácido clorídrico. Partindo-se de 702 g de cloro, qual a quantidade dos produtos formados (em gramas).
\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{OH}+5 \mathrm{Cl}_{2} \rightarrow \mathrm{C}_{6} \mathrm{Cl}_{5} \mathrm{OH}+5 \mathrm{HCl}

Passo 1

O enunciado dá a reação e pede as massas dos produtos quando se parte de \,702\\ \text{g} de cloro:
\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{OH}+5\mathrm{Cl}_{2}\rightarrow\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH}+5\mathrm{HCl}.
Informações relevantes fornecidas:
  • Massa inicial de \mathrm{Cl}_{2}: \,702\\ \text{g}.
    O que o exercício pede:
  • A massa de \mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH} formada (em gramas).
  • A massa de \mathrm{HCl} formada (em gramas).

Passo 2

Conceito importante (mini-aula): o número de mols é dado por massa dividida pela massa molar. A massa molar de uma substância é a soma das massas atômicas dos átomos que a compõem, em \text{g·mol}^{-1}. A relação fundamental é
n=\frac{m}{M},
onde \,n é o número de mols, \,m é a massa em gramas e \,M é a massa molar em \text{g·mol}^{-1}.
Vou calcular primeiro os mols de \mathrm{Cl}_{2}. A massa molar de \mathrm{Cl}_{2} é duas vezes a massa atômica do cloro. Usarei \,M(\mathrm{Cl})=35{,}453\\ \text{g·mol}^{-1}, portanto
M(\mathrm{Cl}_{2})=2\times35{,}453=70{,}906\\ \text{g·mol}^{-1}.

Passo 3

Calcular o número de mols de \mathrm{Cl}_{2}:
n(\mathrm{Cl}_{2})=\frac{m(\mathrm{Cl}_{2})}{M(\mathrm{Cl}_{2})}=\frac{702}{70{,}906}.
Fazendo a divisão (verificação mental: 70{,}906\times9{,}9\approx701{,}97, portanto o quociente é cerca de 9{,}90):
n(\mathrm{Cl}_{2})\approx9{,}90\\ \text{mol}.

Passo 4

Entendimento estequiométrico (mini-aula): a estequiometria da reação indica quantos mols de produto saem por mol de reagente. Pela equação:
  • 5 mol de \mathrm{Cl}_{2} reagem para formar 1 mol de \mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH}.
  • 5 mol de \mathrm{Cl}_{2} reagem para formar 5 mol de \mathrm{HCl}.
    Isso implica duas relações úteis:
n(\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH})=\frac{n(\mathrm{Cl}_{2})}{5}, \qquad n(\mathrm{HCl})=n(\mathrm{Cl}_{2}).
Observação prática: o enunciado só dá massa de \mathrm{Cl}_{2} e não dá massa de fenol; então assumimos que há fenol em excesso (ou seja, \mathrm{Cl}_{2} é o reagente limitante) — isso é padrão quando só um reagente é dado.

Passo 5

Calcular os mols dos produtos usando as relações estequiométricas:
n(\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH})=\frac{9{,}90}{5}=1{,}98\\ \text{mol},
n(\mathrm{HCl})=9{,}90\\ \text{mol}.

Passo 6

Calcular as massas dos produtos (mini-aula sobre massas molares dos produtos):
  • Massa molar de \mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH}: é a soma de 6 carbonos, 5 cloros, 1 oxigênio e 1 hidrogênio. Usando M(\mathrm{C})=12{,}011, M(\mathrm{Cl})=35{,}453, M(\mathrm{O})=15{,}999, M(\mathrm{H})=1{,}008,
M(\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH})=6\times12{,}011+5\times35{,}453+15{,}999+1{,}008=266{,}338\\ \text{g·mol}^{-1}.
  • Massa molar de \mathrm{HCl}:
M(\mathrm{HCl})=M(\mathrm{H})+M(\mathrm{Cl})=1{,}008+35{,}453=36{,}461\\ \text{g·mol}^{-1}.
Agora as massas:
m(\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH})=n(\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH})\times M(\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH})=1{,}98\times266{,}338\approx527{,}4\\ \text{g},
m(\mathrm{HCl})=n(\mathrm{HCl})\times M(\mathrm{HCl})=9{,}90\times36{,}461\approx361{,}0\\ \text{g}.

Passo 7

Checagem rápida e arredondamento: os cálculos intermediários foram apresentados com detalhe; adotou-se arredondamento final para uma casa decimal que é compatível com os dados iniciais. Podemos apresentar os resultados finais com essa precisão.

Resposta

m(\mathrm{C}_{6}\mathrm{Cl}_{5}\mathrm{OH})\approx527{,}4\\ \text{g}
m(\mathrm{HCl})\approx361{,}0\\ \text{g}

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