- (Unirio) A hidrazina,
, e o peróxido de hidrogênio,
, têm sido usados como combustíveis de foguetes. Eles reagem de acordo com a equação:
A reação de hidrazina com
de pureza com peróxido de hidrogênio suficiente produziu
de ácido nítrico, com rendimento de
.
(Dados: Massas atômicas:
)
b) Determine a massa, em gramas, de água formada.
(Dados: Massas atômicas:
Passo 1
O enunciado fornece a reação balanceada e dados experimentais. Vou listar tudo claramente:
- Reação:
- A reação usou hidrazina com
de pureza (ou seja, parte da amostra é impureza). - Havia peróxido de hidrogênio em excesso (logo a hidrazina é o reagente limitante, em princípio).
- Produziu-se
de ácido nítrico (isto é, de ). - O rendimento global do processo foi
. - Pedem: determinar a massa, em gramas, de água formada.
- Dados atômicos:
, , (u), que serão usados para calcular massas molares.
Passo 2
Vou explicar a ideia-chave de estequiometria que vou usar (passo-a-passo bem didático):
- Em uma reação balanceada, os coeficientes estequiométricos dizem quantos mols de cada espécie reagem/produzem por “uma unidade” da reação. Aqui, por cada
mol de formados, formam-se mol de . - O rendimento (
) significa que a quantidade realmente obtida de produtos é da quantidade teórica máxima. Se a reação produz vários produtos no mesmo passo estequiométrico, todos eles são afetados pela mesma fração de rendimento (assumimos que o rendimento se refere ao processo global). Assim, a razão entre os números de mols de produtos permanece a mesma entre o obtido experimentalmente. - Primeiro calculo as massas molares necessárias:
- Massa molar do
:
- Massa molar da água
:
- Massa molar do
Passo 3
Calcular o número de mols de
realmente obtidos:
- Massa real de
é . - Número de mols reais de
:
Observação importante sobre rendimento e pureza: embora o enunciado mencione pureza da hidrazina e rendimento
, para calcular a massa de água formada não precisamos do valor da pureza. Isso porque a quantidade real de
já foi dada (é o que saiu do experimento) e o rendimento afeta proporcionalmente todos os produtos; a razão estequiométrica entre água e ácido nítrico é fixa e independe da pureza. Vou mostrar isso a seguir.
Passo 4
Usar a relação estequiométrica para ligar mols de
e
:
- Da reação, a razão molar é
- Como o rendimento é o mesmo para ambos os produtos, a quantidade real de água formada relaciona-se com a quantidade real de
pela mesma razão:
Passo 5
Converter o número de mols de água em massa: