As chamas de oxiacetileno são usadas para soldas, atingindo temperaturas próximas a
. Estas temperaturas são devidas à combustão do acetileno com oxigênio (equação não balanceada):
a) Partindo de
de ambos, qual é o reagente limitante?
b) Qual é o rendimento teórico em massa de
a ser obtido desta mistura reacional?
c) Se forem formados
de água, qual é o rendimento percentual?
a) Partindo de
b) Qual é o rendimento teórico em massa de
c) Se forem formados
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! O enunciado fala sobre a combustão do acetileno com oxigênio para formar dióxido de carbono e água. A gente vai usar conceitos de estequiometria, como reagente limitante, rendimento teórico e rendimento percentual. Vamos precisar balancear a equação química, calcular moles dos reagentes e aplicar as relações estequiométricas para responder cada parte do exercício.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química da combustão do acetileno:
Contando os átomos de cada elemento:
- Carbono ©: 2 na C₂H₂ e 1 na CO₂
- Hidrogênio (H): 2 na C₂H₂ e 2 na H₂O
- Oxigênio (O): 2 na O₂, 2 na CO₂ e 1 na H₂O
Para balancear os carbonos, colocamos 2 na frente do CO₂:
Agora, balanceamos os hidrogênios:
Os hidrogênios já estão balanceados (2 de cada lado). Agora, balanceamos os oxigênios:
No lado dos reagentes temos 2 na O₂, e nos produtos temos
no CO₂ e 1 na H₂O, totalizando 5.
Para ajustar, colocamos 5/2 (ou 2,5) moléculas de O₂:
Mas preferimos números inteiros, então multiplicamos todos os coeficientes por 2:
Agora a equação está balanceada!
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente. Para isso, usamos a fórmula:
As massas molares são aproximadamente:
- C₂H₂:
- O₂:
Calculando:
Passo 4
Agora, vamos identificar o reagente limitante. Olhando a equação balanceada:
A relação molar entre C₂H₂ e O₂ é de 2:5. Então, para cada 2 mols de C₂H₂, precisamos de 5 mols de O₂.
Vamos verificar quantos mols de O₂ seriam necessários para 4,80 mol de C₂H₂:
Mas temos apenas 3,91 mol de O₂ disponível. Isso significa que o O₂ é o reagente limitante, pois não é suficiente para reagir com todo o C₂H₂ disponível.
Passo 5
Agora, vamos calcular o rendimento teórico de H₂O. Usando a equação balanceada, vemos que para cada 5 mols de O₂, produzimos 2 mols de H₂O.
Como o O₂ é o limitante, usamos seus mols para encontrar os mols de H₂O produzidos:
Agora, convertemos os mols de H₂O para massa:
Massa molar da H₂O:
Passo 6
Por fim, vamos calcular o rendimento percentual. A fórmula é:
Dado que o rendimento real de H₂O é de 22,5 g:
Resposta
O rendimento percentual é de aproximadamente
.
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