Para a reação química balanceada abaixo:
\mathrm{Pb}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{2(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{KI}_{(\mathrm{aq})}->\mathrm{PbI}_{2(\mathrm{~s})}+2 \mathrm{KNO}_{3(\mathrm{aq})}
Tubo V(Pb(NO₃)₂) / mL V(KI) / mL
1 1 0,5
2 1 1
3 1 2
4 1 3
5 1 3,5
Considerando 0,5 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} para ambos os reagentes, indique quem é o reagente limitante e quem é o reagente em excesso de cada tudo de ensaio

Passo 1

O enunciado pede: para cada tubo (1 a 5) indicar qual é o reagente limitante e qual é o reagente em excesso.
Dados relevantes fornecidos:
  • Equação balanceada: \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} + 2\,\mathrm{KI} \to \mathrm{PbI_{2}} + 2\,\mathrm{KNO_{3}}.
  • Concentrações: \,0,5\\ \mathrm{mol}/\mathrm{L} para ambos os reagentes.
  • Volumes (da tabela):
    Tubo 1: V(\mathrm{Pb(NO_{3})_{2}})=1\\ \mathrm{mL}, V(\mathrm{KI})=0,5\\ \mathrm{mL}.
    Tubo 2: V(\mathrm{Pb(NO_{3})_{2}})=1\\ \mathrm{mL}, V(\mathrm{KI})=1\\ \mathrm{mL}.
    Tubo 3: V(\mathrm{Pb(NO_{3})_{2}})=1\\ \mathrm{mL}, V(\mathrm{KI})=2\\ \mathrm{mL}.
    Tubo 4: V(\mathrm{Pb(NO_{3})_{2}})=1\\ \mathrm{mL}, V(\mathrm{KI})=3\\ \mathrm{mL}.
    Tubo 5: V(\mathrm{Pb(NO_{3})_{2}})=1\\ \mathrm{mL}, V(\mathrm{KI})=3,5\\ \mathrm{mL}.

Passo 2

Como a pergunta é sobre reagente limitante, vamos explicar o procedimento que vou aplicar (descomplicado): calcular os mols disponíveis de cada reagente e comparar com a proporção estequiométrica. Fórmula básica para mols:
n = C \cdot V
onde n é o número de mols, C é a concentração em \mathrm{mol}/\mathrm{L} e V é o volume em litros. Lembrete prático: converter \mathrm{mL} para \mathrm{L} dividindo por 1000.
Para todos os tubos o volume de \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} é 1\\ \mathrm{mL}=0,001\\ \mathrm{L}. Então os mols de \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} em cada tubo são:
n_{\mathrm{Pb}} = 0,5\cdot 0,001 = 0,0005\\ \mathrm{mol}.
Pela equação, 1 mol de \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} reage com 2 mols de \mathrm{KI}. Portanto, para consumir todo o \mathrm{Pb} disponível, a quantidade necessária de \mathrm{KI} é
n_{\mathrm{KI,\,necessário}} = 2\cdot n_{\mathrm{Pb}} = 2\cdot 0,0005 = 0,001\\ \mathrm{mol}.á
Regra prática para identificar o limitante: se n_{\mathrm{KI,\,disponível}} < n_{\mathrm{KI,\,necessário}}íá, então \mathrm{KI} é limitante; se >, então \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} é limitante; se igual, estão em proporção estequiométrica (nenhum em excesso).

Passo 3

Calcular os mols de \mathrm{KI} em cada tubo e comparar com 0,001\\ \mathrm{mol}.
Tubo 1: V(\mathrm{KI})=0,5\\ \mathrm{mL}=0,0005\\ \mathrm{L}.
n_{\mathrm{KI}} = 0,5\cdot 0,0005 = 0,00025\\ \mathrm{mol}.
Comparação: 0,00025 < 0,001. Conclusão: \mathrm{KI} é o reagente limitante e \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} está em excesso. (Opcional: mols de \mathrm{Pb} consumidos =n_{\mathrm{KI}}/2=0,000125\\ \mathrm{mol}; sobra de \mathrm{Pb}=0,0005-0,000125=0,000375\\ \mathrm{mol}.)

Passo 4

Tubo 2: V(\mathrm{KI})=1\\ \mathrm{mL}=0,001\\ \mathrm{L}.
n_{\mathrm{KI}} = 0,5\cdot 0,001 = 0,0005\\ \mathrm{mol}.
Comparação: 0,0005 < 0,001. Conclusão: \mathrm{KI} é limitante e \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} está em excesso. (Sobra de \mathrm{Pb}=0,0005-0,00025=0,00025\\ \mathrm{mol}.)

Passo 5

Tubo 3: V(\mathrm{KI})=2\\ \mathrm{mL}=0,002\\ \mathrm{L}.
n_{\mathrm{KI}} = 0,5\cdot 0,002 = 0,001\\ \mathrm{mol}.
Comparação: 0,001 = 0,001. Conclusão: estão em proporção estequiométrica; ambos os reagentes se consomem completamente (nenhum sobra).

Passo 6

Tubo 4: V(\mathrm{KI})=3\\ \mathrm{mL}=0,003\\ \mathrm{L}.
n_{\mathrm{KI}} = 0,5\cdot 0,003 = 0,0015\\ \mathrm{mol}.
Comparação: 0,0015 > 0,001. Conclusão: \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} é o reagente limitante e \mathrm{KI} está em excesso. (Excesso de \mathrm{KI}=0,0015-0,001=0,0005\\ \mathrm{mol}.)

Passo 7

Tubo 5: V(\mathrm{KI})=3,5\\ \mathrm{mL}=0,0035\\ \mathrm{L}.
n_{\mathrm{KI}} = 0,5\cdot 0,0035 = 0,00175\\ \mathrm{mol}.
Comparação: 0,00175 > 0,001. Conclusão: \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}} é o reagente limitante e \mathrm{KI} está em excesso. (Excesso de \mathrm{KI}=0,00175-0,001=0,00075\\ \mathrm{mol}.)

Resposta

Tubo 1: reagente limitante = \mathrm{KI}; reagente em excesso = \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}}.
Tubo 2: reagente limitante = \mathrm{KI}; reagente em excesso = \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}}.
Tubo 3: nenhum em excesso (proporção estequiométrica; ambos se consomem).
Tubo 4: reagente limitante = \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}}; reagente em excesso = \mathrm{KI}.
Tubo 5: reagente limitante = \mathrm{Pb(NO_{3})_{2}}; reagente em excesso = \mathrm{KI}.

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