Um estudante no laboratório de Química Orgânica prepara brometo de etila, C2 H5 Br , pela reação entre álcool etílico e tribrometo de fósforo.
3 C2 H5 OH(l)+PBr3(l) 3 C2 H5 Br(l)+H3 PO3(s)
Ele faz reagir 34,0 g de álcool etílico com 59,0 g de PBr3.
Dados: C=12,0u; H=1u; Br=80u; O=16u ; P=31u ;
Qual o rendimento teórico de C2 H5 Br ?

Passo 1

Vamos resumir o que a questão pede: um estudante está reagindo álcool etílico ( C2 H5 OH) com tribrometo de fósforo ( PBr3) para produzir brometo de etila ( C2 H5 Br). Ele usa 34,0 g de álcool etílico e 59,0 g de PBr3. Nosso objetivo é calcular o rendimento teórico de C2 H5 Br. Para isso, vamos utilizar conceitos de estequiometria, como cálculo de mols, reagente limitante e rendimento teórico.

Passo 2

Primeiro, precisamos calcular as massas molares dos reagentes e do produto envolvido na reação. A massa molar é a soma das massas atômicas de todos os átomos na molécula.
  • Álcool Etílico ( C2 H5 OH):
    • Carbono ©: 12,0 , u times 2 = 24,0 , u
    • Hidrogênio (H): 1,0 , u times 6 = 6,0 , u
    • Oxigênio (O): 16,0 , u times 1 = 16,0 , u
    • Massa molar total: 24,0 + 6,0 + 16,0 = 46,0 , g/mol
  • Tribrometo de Fósforo ( PBr3):
    • Fósforo §: 31,0 , u times 1 = 31,0 , u
    • Bromo (Br): 80,0 , u times 3 = 240,0 , u
    • Massa molar total: 31,0 + 240,0 = 271,0 , g/mol
  • Brometo de Etila ( C2 H5 Br):
    • Carbono ©: 12,0 , u times 2 = 24,0 , u
    • Hidrogênio (H): 1,0 , u times 5 = 5,0 , u
    • Bromo (Br): 80,0 , u times 1 = 80,0 , u
    • Massa molar total: 24,0 + 5,0 + 80,0 = 109,0 , g/mol

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente que foi utilizada na reação.
  • Mols de álcool etílico:
    Mols = MassaMassa molar = 34,0 , g46,0 , g/mol approx 0,739 , mol
  • Mols de PBr3:
    Mols = MassaMassa molar = 59,0 , g271,0 , g/mol approx 0,217 , mol

Passo 4

Vamos analisar a equação balanceada da reação:
3 C2 H5 OH + PBr3 3 C2 H5 Br + H3 PO3
Isso nos mostra que 3 mols de álcool etílico reagem com 1 mol de PBr3 para produzir 3 mols de brometo de etila. Para descobrir qual reagente é limitante (aquele que determina a quantidade máxima de produto que pode ser formado), comparamos a proporção dos mols disponíveis com a proporção da reação.
Calculando a proporção dos reagentes:
  • Para 0,739 mol de álcool etílico, a quantidade necessária de PBr3 seria: 1 , mol PBr33 , mol C2H5OH times 0,739 , mol C2H5OH approx 0,247 , mol PBr3
Como temos apenas 0,217 mol de PBr3, que é menos que os 0,247 mol necessários, PBr3 é o reagente limitante.

Passo 5

Com o reagente limitante identificado ( PBr3), podemos calcular a quantidade de C2 H5 Br que será produzida teoricamente.
De acordo com a equação balanceada, 1 mol de PBr3 produz 3 mols de C2 H5 Br. Portanto:
Mols de C2H5Br = 0,217 , mol PBr3 times 3 , mol C2H5Br1 , mol PBr3 approx 0,651 , mol

Passo 6

Por fim, vamos converter os mols de C2 H5 Br para massa, utilizando a massa molar calculada anteriormente.
Massa = Mols times Massa molar = 0,651 , mol times 109,0 , g/mol approx 70,8 , g

Resposta

O rendimento teórico de C2 H5 Br é de aproximadamente 70,8 gramas.

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