Para a reação entre o metal zinco e o ácido clorídrico,
, determine os valores máximo e mínimo para
considerando como quantidades iniciais 100,0 g de zinco e 150 mL de
. Dados: massas molares em
: 1,0079, Cl: 35,4527.
Passo 1
Vou escrever com calma o que o enunciado pede e quais dados ele nos deu.
- O enunciado pede: determinar os valores máximo e mínimo para a extensão de reação
da reação
-
Dados fornecidos:
- massa inicial de zinco:
. - volume de
: . - concentração de
: . - massas molares (em
): , , .
- massa inicial de zinco:
-
O que precisa ser entregue:
e (valores da extensão da reação), com unidades de mol.
Passo 2
Conceito de extensão de reação
e como ela se relaciona com as quantidades:
- A extensão de reação
(em mol) é uma forma conveniente de ligar os números de mols das espécies antes e depois da reação usando os coeficientes estequiométricos. Para cada espécie :
onde
é o número de mols inicial,
é o número estequiométrico (negativo para reagentes, positivo para produtos) e
é o número de mols após ocorrer a extensão
.
-
Para a reação dada, os números estequiométricos
são: -
(consome 1 mol de Zn por cada ), -
(consome 2 mol de HCl por cada ), -
, -
.
-
-
Condições físicas: os números de mols de todas as espécies devem ser não negativos. Isso impõe as restrições para
:
- Além disso, fisicamente
não pode ser negativo (assumimos que a reação não ocorre ao contrário inicialmente), então:
Portanto o valor máximo possível de
é o menor dos limites impostos pelos reagentes:
Passo 3
Calcular os mols iniciais a partir dos dados:
- Mols de
:
Faço a divisão:
(Arredondarei adequadamente nas conclusões.)
- Mols de
: peguei o volume e a concentração , então
Passo 4
Aplicar as desigualdades para encontrar
:
- Pelo zinco:
, então
- Pelo ácido clorídrico:
, então
- O valor máximo permitido pela estequiometria é o mínimo desses dois limites:
Isto significa que o reagente limitante é o
: ele se esgota primeiro.
- Lembrando que
(nenhuma reação ocorrendo). Esses são os limites físicos possíveis para .
Passo 5
Interpretação final e arredondamento razoável:
- Mantendo uma precisão coerente com os dados (os dados do volume e da concentração têm tipicamente 3 algarismos significativos), podemos apresentar
com 4 algarismos significativos se quisermos maior exatidão ou arredondar a 3 algarismos. Vou apresentar com 4 algarismos significativos: (arredondamento de ). O mínimo é exatamente .