- Uma das rotas de aproveitamento do hidrogênio
de baixo carbono é o seu uso na captura de gás carbônico
através da hidrogenação em compostos de interesse como o metanol
. Sabendo que em um tanque de alta pressão e na presença de catalisadores metálicos 18 g de gás carbônico são adicionados e produzem
de metanol, calcule a extensão da reação e a quantidade de hidrogênio consumida.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a transformação do gás carbônico (
) em metanol (
) usando hidrogênio (
). A gente sabe que 18 g de
reagem e resultam em 0,5 g de
. Nosso objetivo aqui é calcular dois coisas: a extensão da reação e a quantidade de hidrogênio consumida. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações de quantidade entre reagentes e produtos em uma reação química.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a reação química envolvida. A hidrogenação do gás carbônico para formar metanol pode ser representada pela seguinte equação balanceada:
Nessa reação, 1 mol de
reage com 3 mols de
para produzir 1 mol de
e 1 mol de
. Esse balanceamento é importante para relacionarmos as quantidades dos reagentes e produtos.
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de matéria (mols) dos compostos envolvidos. Para isso, precisamos das massas molares de cada substância:
-
Massa molar do
: -
Massa molar do
:
Com essas massas molares, vamos calcular os mols de
e
:
-
Mols de
: -
Mols de
:
Passo 4
A extensão da reação, geralmente representada pela letra grega ξ (xi), indica quantos mols de reagente foram consumidos ou de produto formado durante a reação. Pela equação balanceada, vemos que para cada 1 mol de
que reage, se forma 1 mol de
. Portanto, a relação entre a quantidade de
consumido e a extensão da reação é direta.
Como sabemos que 0,409 mol de
reagiram, a extensão da reação é igual a esse valor:
Passo 5
Agora, vamos calcular a quantidade de hidrogênio (
) consumida na reação. A equação balanceada nos diz que para cada 1 mol de
, são necessários 3 mols de
. Então, usando a extensão da reação, podemos determinar os mols de
consumidos:
Resposta
A extensão da reação é de aproximadamente
e a quantidade de hidrogênio consumida é de aproximadamente
.