As chamas de oxiacetileno são usadas para soldas, atingindo temperaturas próximas a 2000^circ C. Estas temperaturas são devidas à combustão do acetileno com oxigênio (equação não balanceada): C2 H2(g)+O2(g) CO2(g)+H2 O(g)
a) Partindo de 125,0 g de ambos, qual é o reagente limitante?
b) Qual é o rendimento teórico em massa de H2 O a ser obtido desta mistura reacional?
c) Se forem formados 22,5 g de água, qual é o rendimento percentual?

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:
C2H2 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (g)
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:
C2H2 + O2 2,CO2 + H2O
Agora, balanceamos os hidrogênios:
C2H2 + O2 2,CO2 + H2O
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 C2H2 + 52,O2 2,CO2 + H2O no CO₂ e 1 na H₂O, totalizando 5.
Para ajustar, colocamos 5/2 (ou 2,5) moléculas de O₂:
2,C2H2 + 5,O2 4,CO2 + 2,H2O
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:
Mols = MassaMassa Molar
As massas molares são aproximadamente:
  • C₂H₂: Mols de C2H2 = 125,0,g26,04,g/mol approx 4,80,mol
  • O₂: Mols de O2 = 125,0,g32,00,g/mol approx 3,91,mol
Calculando:

Passo 4

Agora, vamos identificar o reagente limitante. Olhando a equação balanceada:
2,C2H2 + 5,O2 4,CO2 + 2,H2O
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:
5,mol,O22,mol,C2H2 times 4,80,mol,C2H2 = 12,0,mol,O2
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:
2,mol,H2O5,mol,O2 times 3,91,mol,O2 approx 1,56,mol,H2O
Agora, convertemos os mols de H₂O para massa:
Massa molar da H₂O: Massa de H2O = 1,56,mol times 18,02,g/mol approx 28,1,g

Passo 6

Por fim, vamos calcular o rendimento percentual. A fórmula é:
Rendimento % = ( Rendimento RealRendimento Teórico ) times 100% ó
Dado que o rendimento real de H₂O é de 22,5 g:
Rendimento % = ( 22,5,g28,1,g ) times 100% approx 80,1%

Resposta

O rendimento percentual é de aproximadamente .

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