Quando 56,6 g de cálcio e 30,5 g de gás nitrogênio (N2) sofrem uma reação que tem 93,0 % de rendimento, qual a massa de nitreto de cálcio (Ca3 N2) formada?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos uma reação química onde 56,6 g de cálcio (Ca) reagem com 30,5 g de gás nitrogênio (N₂). A reação tem um rendimento de 93,0%. Nosso objetivo é descobrir quanto de nitreto de cálcio (Ca₃N₂) é formado. Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria e rendimento químico.

Passo 2

Primeiro, precisamos escrever a equação química balanceada da reação entre cálcio e nitrogênio para formar nitreto de cálcio. A equação balanceada fica assim:
3 , Ca + N2 Ca3N2
Isso significa que 3 mols de cálcio reagem com 1 mol de nitrogênio para formar 1 mol de nitreto de cálcio.

Passo 3

Agora, vamos calcular as massas molares dos reagentes e do produto:
  • Massa molar do cálcio (Ca): aproximadamente 40,08 g/mol
  • Massa molar do nitrogênio (N₂): aproximadamente 28,02 g/mol
  • Massa molar do nitreto de cálcio (Ca₃N₂):

Passo 4

Em seguida, vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente que temos:
Mols de Ca = 56,6 , g40,08 , g/mol approx 1,414 , mol
Mols de N2 = 30,5 , g28,02 , g/mol approx 1,089 , mol

Passo 5

Agora, vamos identificar qual dos reagentes é o limitante, ou seja, qual vai determinar a quantidade máxima de produto que pode ser formado. De acordo com a equação balanceada, 3 mols de Ca reagem com 1 mol de N₂. Então, para 1,089 mol de N₂, precisaríamos de:
3 times 1,089 approx 3,267 , mol , de , Ca
Mas temos apenas 1,414 mol de Ca, que é menor que 3,267 mol. Portanto, o cálcio é o reagente limitante.

Passo 6

Agora, vamos calcular a quantidade de mols de Ca₃N₂ que podem ser formada a partir do Ca limitante:
Mols de Ca3N2 = 1,414 , mol , de , Ca3 approx 0,471 , mol

Passo 7

Considerando o rendimento de 93,0%, a quantidade real de Ca₃N₂ formada será:
0,471 , mol times 0,93 approx 0,438 , mol

Resposta

A massa de nitreto de cálcio formada é aproximadamente 65,1 g.

Exercícios relacionados

Quando 0,100 mol de carbono é queimado em um recipiente fechado com 8,00 g de O2, quantos gramas de dióxido de carbono podem ser formados? Qual reagente está em excesso e quantos gramas dele permanecem após a reação se completar?
Quais os fatores que influenciam a eletronegatividade de um átomo? Interprete as variações observadas nos períodos e nos grupos da tabela periódica.
Explique a existência dos seguintes íons: (d) Sn^4+ e Sn^2+
Explique a existência dos seguintes íons: (e) Au^3+ e Au^+.