Um dos usos do hidrogênio (
) é como combustível. Sua reação com oxigênio (
) forma água, como produto único. Num recipiente foram inicialmente colocados
de oxigênio. Determine a quantidade de matéria de cada uma das substâncias restantes no recipiente, após a reação.
Passo 1
O enunciado diz que a reação entre
e
forma água (
) como único produto. Foi informado que, num recipiente, foram inicialmente colocados
de
. A pergunta é: determinar a quantidade de matéria de cada uma das substâncias restantes no recipiente após a reação.
Observação importante (necessária para ter uma resposta única): o enunciado não informou a quantidade inicial de . Para poder determinar as quantidades finais sem ambiguidade vou assumir que havia no recipiente a quantidade de
exatamente estequiométrica (isto é, a quantidade necessária para reagir totalmente com os
de
). Se houvesse excesso de um dos reagentes ou menos
do que o estequiométrico, seria preciso essa informação para saber qual reagente sobra.
Observação importante (necessária para ter uma resposta única): o enunciado não informou a quantidade inicial de
Passo 2
Escrevemos a equação química balanceada e interpretamos os coeficientes estequiométricos:
Significado dos coeficientes (aula curta de estequiometria): os números na frente das fórmulas indicam razões molares. Isso quer dizer que
Aqui
é a quantidade de matéria (em mol) de
,
a de
e
a de
.
Passo 3
Calcular quanto de
é necessário para reagir com
de
. Usando a razão molar da equação:
Substituindo
:
Passo 4
Pelo pressuposto que fizemos (quantidade de
exatamente estequiométrica), a quantidade inicial de
era
. Em uma reação completa (quando há exatamente a quantidade necessária de reagentes), ambos os reagentes são totalmente consumidos. Assim:
Passo 5
Calcular a quantidade de
formada. Pela equação, cada
de
forma
de
. Logo:
Observação alternativa (consistência): como
de
produzem
de
, o número de mols de
formados é igual ao número de mols de
consumidos, isto é,
.
Passo 6
Concluir as quantidades finais no recipiente após a reação completa (segundo a suposição de quantidade estequiométrica de
):
-
: todo o foi consumido → sobra . -
: todo o (necessário) foi consumido → sobra . -
: formada e permanece no recipiente.