Na refinação de chumbo, a galena ( PbS ) é oxidada em duas etapas:
Se 500 g de PbS (
puro) reagem com 200 L de
(CNTP), e
do PbS forma PbO , qual a massa de PbO e
produzida?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede, sem resolver nada ainda.
- Substância fornecida:
(galena). - Massa de amostra:
de , com pureza . - Volume de
: nas condições CNTP (usar volume molar ). - Reações possíveis (fornecidas):
- Informação adicional dada:
do presente forma . O restante do forma . - O que o enunciado pede: calcular a massa de
e a massa de produzidas.]
Passo 2
Transformar a massa de amostra puro de
em número de mols disponíveis.
- Massa de
puro disponível: - Molaridade (massa molar) de
: usar massas atômicas aproximadas e . Então - Número de mols de
disponíveis:
(Explicação didática curta: dividir a massa pela massa molar dá o número de mols; isso é básico em estequiometria: massa → mols → coeficientes estequiométricos → massa dos produtos.)
Passo 3
Distribuir os mols de
conforme a informação do enunciado:
forma
e
forma
.
- Mols de
que formam : - Mols de
que formam :
(Comentário: cada mol de
que segue a primeira reação gera 1 mol de
; cada mol que segue a segunda gera 1 mol de
.)
Passo 4
Verificar se o oxigênio fornecido é suficiente (checar reagente limitante). Primeiro calcular quantos mols de
há em
nas CNTP.
- Volume molar nas CNTP:
. Então
Agora calcular quantos mols de
são necessários para as duas rotas, usando as estequiometrias das reações.
- Pela primeira reação (formação de
): . Por mol de consumido nesta via, o consumo de é mol de . - Pela segunda reação (formação de
): . Por mol de nesta via, consome-se mol de . - O total de
necessário:
Comparação:
logo o
está em excesso e a distribuição dada (
→
) é viável. O reagente limitante é então o próprio
puro disponível.
Passo 5
Calcular as massas dos produtos a partir dos mols formados.
-
Relações estequiométricas: cada mol de
que forma gera mol de . Cada mol de que forma gera mol de . -
Massas molares necessárias:
-
Mols de
formados: Então a massa: -
Mols de
formados: Então a massa:
(Comentário pedagógico: note que as massas dos produtos são maiores do que a massa inicial de
consumida porque o oxigênio entra na composição dos produtos, acrescentando massa.)
Passo 6
Pequena verificação de consistência (checar soma das massas e lógica):
-
Massa total de produtos obtida (somando PbO e PbSO4): aproximadamente
. Isso faz sentido porque partimos de de puro e adicionamos oxigênio (em massa) dos reativos; portanto a massa dos produtos deve ser maior que . -
Como o
estava em excesso, não foi preciso ajustar a porcentagem dada; os cálculos respeitam a condição do enunciado.