O sódio metálico reage com o cloro gasoso para formar cloreto de sódio.
a) Qual a quantidade de matéria (
de mols) de cloro necessária para reagir com
de sódio?
b) Qual a quantidade de matéria (
de mols) de NaCl produzida?
c) Se
de NaCl são obtidos na reação, qual o rendimento percentual?
a) Qual a quantidade de matéria (
b) Qual a quantidade de matéria (
c) Se
Passo 1
O enunciado dá a reação entre sódio metálico e cloro gasoso formando cloreto de sódio e faz três perguntas. Dados e perguntas que precisamos responder:
- Dado: massa de sódio usada
. - Reação química (essa informação é fornecida pelo enunciado, vamos escrevê-la explicitamente):
- Perguntas:
a) Qual a quantidade de matéria (n.º de mols) de cloro () necessária para reagir com de sódio?
b) Qual a quantidade de matéria (n.º de mols) deproduzida (teoricamente)?
c) Sede são obtidos experimentalmente, qual o rendimento percentual da reação?
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (explicadinho, passo-a-passo):
- Mol: é a unidade que conta átomos/moléculas. A relação prática é:
onde
está em gramas,
em
e
em mols.
- Massa molar: soma das massas atômicas dos elementos na fórmula. Valores que usaremos (valores usuais da tabela periódica):
,
. - Para
(gás diatômico) a massa molar é . - Para
a massa molar é . - Estequiometria: a equação balanceada dá as proporções em mols entre reagentes e produtos. Da equação
vemos que
mol de
reagem com
mol de
e produzem
mol de
. Isso dá relações simples de multiplicação/divisão entre mols.
Passo 3
Calcular o número de mols de sódio presente em
.
Usamos a fórmula .
Usamos a fórmula
Agora dividimos:
Arredondando para três algarismos significativos (o dado
tem três algarismos significativos), ficamos com
(Explanação: mantive a precisão intermediária e só arredondei ao final para evitar erro de arredondamento nas etapas seguintes.)
Passo 4
Usar a estequiometria para achar a quantidade de
necessária (parte a).
Da equação: mol
reagem com
mol
. Logo
Da equação:
Substituindo o valor calculado:
Arredondando para três algarismos significativos:
(Interpretação prática: para cada 2 mol de Na eu preciso de 1 mol de Cl2; como tenho ~0,870 mol de Na, preciso da metade disso de Cl2.)
Passo 5
Calcular a quantidade de matéria de
produzida teoricamente (parte b).
Da equação: mol de
produzem
mol de
. Assim, a relação é 1:1 entre mol de
consumido e mol de
formado:
Da equação:
Portanto,
(Arredondei para três algarismos significativos conforme antes.)
Passo 6
Calcular o rendimento percentual quando
de
foram obtidos experimentalmente (parte c).
- Primeiro calculamos a massa teórica de
que seria produzida (a partir do número de mols teóricos ):
Fazendo a multiplicação:
- Agora o rendimento percentual é dado por
Substituindo:
Arredondando para três algarismos significativos (o dado
tem três algarismos):
(Dica prática: sempre calcule a massa teórica a partir do número de mols teóricos e só então compare com a massa experimental para obter o rendimento.)