O etanol,
, pode ser obtido a partir da sacarose,
, contida em matérias primas como a cana de açúcar, segundo a reação representada abaixo:
A cana de açúcar contém
em massa de sacarose. Para a produção de etanol foi utilizado 2190 g de cana de açúcar e 30 mL de água.
a) Defina reagente limitante e indique o reagente limitante da reação nas condições acima descritas.
b) Qual é a quantidade máxima de etanol (em quantidade de matéria) que pode ser produzida?
c) Defina rendimento percentual de reação e calcule-o para a reação do problema quando são produzidos 167 g de etanol.
Dado: densidade da água
a) Defina reagente limitante e indique o reagente limitante da reação nas condições acima descritas.
b) Qual é a quantidade máxima de etanol (em quantidade de matéria) que pode ser produzida?
c) Defina rendimento percentual de reação e calcule-o para a reação do problema quando são produzidos 167 g de etanol.
Dado: densidade da água
Passo 1
Beleza, vamos resolver o exercício juntos! A questão fala sobre a produção de etanol a partir da sacarose presente na cana de açúcar. Vamos precisar entender sobre reagente limitante, calcular quantidades de reagentes e produtos usando estequiometria, e também calcular o rendimento percentual da reação.
Passo 2
a) Definir reagente limitante e identificar qual é o limitante na reação:
O reagente limitante é aquele que acaba primeiro durante a reação química, impedindo que a reação continue e, portanto, determinando a quantidade máxima de produto que pode ser formada.
Vamos identificar qual é o reagente limitante entre a sacarose e a água na reação fornecida.
Passo 3
Primeiro, vamos calcular a quantidade de sacarose na cana de açúcar utilizada.
- Massa de cana de açúcar: 2190 g
- Percentual de sacarose: 20%
Passo 4
Agora, precisamos saber a quantidade de moles de cada reagente.
- Massa molar da sacarose (C₁₂H₂₂O₁₁):
- Massa de água utilizada: 30 mL × 1,0 g/mL = 30 g
- Massa molar da água (H₂O): 18 g/mol
Passo 5
Analisando a reação balanceada:
A relação molar entre sacarose e água é de 1:1.
- Moles disponíveis:
- Sacarose: 1,28 mol
- Água: 1,67 mol
Como precisamos de 1 mol de sacarose para 1 mol de água, com 1,28 mol de sacarose e 1,67 mol de água, a sacarose será consumida primeiro.
Passo 6
Portanto, a sacarose é o reagente limitante nessa reação.
Passo 7
b) Calcular a quantidade máxima de etanol que pode ser produzida (em quantidade de matéria):
Vamos usar a quantidade de sacarose, que é o reagente limitante, para determinar a quantidade máxima de etanol produzido.
Passo 8
Pela reação balanceada:
1 mol de sacarose produz 4 mols de etanol.
Passo 9
Temos 1,28 mol de sacarose, então:
Passo 10
c) Calcular o rendimento percentual quando são produzidos 167 g de etanol:
O rendimento percentual indica a eficiência da reação, comparando a quantidade real de produto obtida com a quantidade teórica máxima.
Passo 11
Primeiro, precisamos saber a quantidade real de etanol produzida em mols.
- Massa de etanol produzida: 167 g
- Massa molar do etanol (C₂H₆O):
Passo 12
Já sabemos que a quantidade teórica máxima de etanol é 5,12 mol.
Passo 13
Calculando o rendimento percentual:
Resposta
c) O rendimento percentual da reação é aproximadamente 71,0%.
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