A efervescência produzida quando um comprimido de Alka-Seltzer ^circ<=dR é dissolvido em água deve-se a reação entre o bicarbonato de sódio e o ácido cítrico:
NaHCO3(aq)+H8 C6 O7 (aq) CO2(g)+H2 O(l)+Na3 C6 H5 O7 (aq)
Em determinado experimento 2,00 g de bicarbonato de sódio e 2,00 g de ácido cítrico são deixados reagir: (a) Qual é o reagente limitante? (b) Quantos gramas de dióxido de carbono são formados? © Quantos gramas de reagente em excesso sobram depois que o reagente limitante é completamente consumido? d) Qual o rendimento teórico?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre reações químicas envolvendo o bicarbonato de sódio e o ácido cítrico. A gente vai precisar entender conceitos de molaridade, reagente limitante, rendimento teórico e fazer alguns cálculos de massa. Vamos passo a passo descobrir qual reagente limita a reação, quanto dióxido de carbono (CO₂) é formado, quanto do reagente em excesso sobra e qual é o rendimento teórico da reação.

Passo 2

Primeiro, vamos encontrar a quantidade de mols de cada reagente que temos. A massa molar do bicarbonato de sódio (NaHCO₃) é aproximadamente 84 g/mol e a do ácido cítrico (H₃C₆H₅O₇) é cerca de 192 g/mol.
Para o bicarbonato de sódio:
Mols de NaHCO3 = 2,00g84g/mol approx 0,0238mol
Para o ácido cítrico:
Mols de H3C6H5O7 = 2,00g192g/mol approx 0,0104mol

Passo 3

Agora, vamos olhar a equação balanceada da reação:
NaHCO3(aq) + H3C6H5O7 CO2(g) + H2O(l) + Na3C6H5O7
Parece que precisamos balancear a equação para identificar a proporção correta. Vamos balancear os átomos de sódio (Na) e ajustar os coeficientes:
3,NaHCO3 + H3C6H5O7 3,CO2 + 3,H2O + Na3C6H5O7
Isso nos mostra que 3 mols de NaHCO₃ reagem com 1 mol de ácido cítrico. Agora, vamos ver qual reagente é o limitante comparando a proporção de mols que temos.
Para 0,0104 mol de ácido cítrico, precisaríamos de:
3 times 0,0104mol = 0,0312mol de NaHCO3
Mas temos apenas 0,0238 mol de NaHCO₃, que é menos que 0,0312 mol. Então, o bicarbonato de sódio é o reagente limitante.

Passo 4

Agora que sabemos que o bicarbonato de sódio é o limitante, vamos calcular quantos gramas de CO₂ são formados. Pela equação balanceada, 3 mols de NaHCO₃ produzem 3 mols de CO₂, ou seja, 1:1 na proporção de mols.
Então, a quantidade de mols de CO₂ formada será igual aos mols de NaHCO₃ que reagiram:
Mols de CO2 = 0,0238mol
A massa molar do CO₂ é aproximadamente 44 g/mol, então:
Massa de CO2 = 0,0238mol times 44g/mol approx 1,047g

Passo 5

Vamos ver quanto do ácido cítrico sobra. Da equação balanceada, 1 mol de ácido cítrico reage com 3 mols de NaHCO₃. Então, com 0,0238 mol de NaHCO₃, a quantidade de ácido cítrico que reagiu é:
0,0238mol3 approx 0,00793mol
Inicialmente, tínhamos 0,0104 mol de ácido cítrico, então o que sobra é:
0,0104mol - 0,00793mol approx 0,00247mol
Convertendo para gramas:
Massa de H3C6H5O7 sobrando = 0,00247mol times 192g/mol approx 0,475g

Resposta

a) O reagente limitante é o bicarbonato de sódio (NaHCO₃).
b) São formados aproximadamente 1,05 g de dióxido de carbono (CO₂).
c) Sobram cerca de 0,475 g de ácido cítrico (H₃C₆H₅O₇) após a reação.
d) O rendimento teórico da reação é 1,05 g de CO₂.

Exercícios relacionados