Em um recipiente são colocados para reagir 40,0 \mathrm{~g} de ácido sulfúrico \left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}\right) \operatorname{com} 40,0 \mathrm{~g} de hidróxido de sódio ( NaOH ). Sabe-se que um dos reagentes está em excesso. Após a reação se completar, permanecerão SEM REAGIR:
Dados
Massas molares (g/mol): \mathrm{NaOH}=40 ; \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}=98
a) 18,1 \mathrm{~g} de H 2 SO 4
b) 16,3 \mathrm{~g} de NaOH
c) 32,6 \mathrm{~g} de NaOH
d) 9,0 \mathrm{~g} de H 2 SO 4
e) 7,4 \mathrm{~g} de NaOH

Passo 1

O enunciado pede que, dado que há excesso de um reagente, identifiquemos qual massa de reagente ficará SEM REAGIR após a reação entre ácido sulfúrico e hidróxido de sódio. Dados fornecidos:
  • Massa de \mathrm{H_{2}SO_{4}}: 40,0\\ \mathrm{g}.
  • Massa de \mathrm{NaOH}: 40,0\\ \mathrm{g}.
  • Massas molares: M_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}}=98\\ \mathrm{g/mol} e M_{\mathrm{NaOH}}=40\\ \mathrm{g/mol}.
  • Afirma-se que um dos reagentes ficará em excesso; a tarefa é calcular que massa permanecerá sem reagir e escolher a alternativa correta entre:
    a) 18,1\\ \mathrm{g} de \mathrm{H_{2}SO_{4}}
    b) 16,3\\ \mathrm{g} de \mathrm{NaOH}
    c) 32,6\\ \mathrm{g} de \mathrm{NaOH}
    d) 9,0\\ \mathrm{g} de \mathrm{H_{2}SO_{4}}
    e) 7,4\\ \mathrm{g} de \mathrm{NaOH}

Passo 2

Vamos escrever a reação balanceada (é necessário para a estequiometria):
\mathrm{H_{2}SO_{4}} + 2\,\mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{Na_{2}SO_{4}} + 2\,\mathrm{H_{2}O}.
Isto mostra que 1 mol de \mathrm{H_{2}SO_{4}} reage com 2 mol de \mathrm{NaOH}.

Passo 3

Converter massas em mols usando a fórmula (fórmula importante que sempre usamos em estequiometria):
n=\dfrac{m}{M},
onde n é o número de mols, m é a massa (em gramas) e M é a massa molar (em \mathrm{g/mol}).
Calcular n para cada reagente:
Para o ácido:
n_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}}=\dfrac{40,0}{98} \approx 0,40816\\ \mathrm{mol}.
Para o hidróxido:
n_{\mathrm{NaOH}}=\dfrac{40,0}{40}=1,00\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Determinar qual reagente é limitante comparando a estequiometria requerida.
Pela equação, para consumir totalmente n_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}} mols de ácido são necessários
n_{\mathrm{NaOH,\,req}}=2\cdot n_{\mathrm{H_{2}SO_{4}}}=2\cdot 0,40816\approx 0,81633\\ \mathrm{mol}.
Como há 1,00\\ \mathrm{mol} de \mathrm{NaOH} disponível e 1,00>0,81633, sobra \mathrm{NaOH}. Portanto o reagente limitante é \mathrm{H_{2}SO_{4}} (o ácido será totalmente consumido) e \mathrm{NaOH} ficará em excesso.

Passo 5

Calcular quantos mols de \mathrm{NaOH} reagem e quantos restam.
Mols de \mathrm{NaOH} que reagem = mols requeridos =0,81633\\ \mathrm{mol}.
Mols de \mathrm{NaOH} remanescentes:
n_{\mathrm{NaOH,\;restante}}=n_{\mathrm{NaOH,\;inicial}}-n_{\mathrm{NaOH,\;reagida}}=1,00-0,81633=0,18367\\ \mathrm{mol}.

Passo 6

Converter os mols remanescentes de \mathrm{NaOH} em massa usando m=n\cdot M.
m_{\mathrm{NaOH,\;restante}}=0,18367\cdot 40 = 7,3468\\ \mathrm{g}.
Arredondando conforme as opções dadas (duas casas, vírgula decimal usada no enunciado), obtemos 7,4\\ \mathrm{g} de \mathrm{NaOH} sem reagir.

Passo 7

Verificação rápida: como o ácido era limitante, a massa de \mathrm{H_{2}SO_{4}} remanescente é 0\\ \mathrm{g}, portanto opções que indicam ácido sobrando (a ou d) não podem estar corretas. Entre as opções que indicam \mathrm{NaOH} sobrando, a que bate com nosso cálculo é a opção e).

Resposta

e) 7,4\\ \mathrm{g\\ de\\ NaOH}

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