Faça o que se pede em cada um dos itens a seguir:
Anilina (C6 H5 NH2) pode ser produzida a partir de clorobenzeno (C6 H5 Cl) por meio da seguinte reação:
C6 H5 Cl(ell)+2 NH3(g) C6 H5 NH2(ell)+NH4 Cl(s)
Suponha que 20,0 g de clorobenzeno com pureza de 92 % sejam misturados com 8,30 g de amônia.
Se 4,78 g de NH4 Cl foram recuperados, qual foi o rendimento percentual?
Dados: Massas molares: C6 H5 C ell 1 1 2 , 5 g / mol
NH3 17 g / mol
C6 H5 NH2 9 3 g / mol
NH4 Cl 53,5 g / mol
Solução:

Passo 1

Beleza, vamos nessa! Temos uma reação química onde a gente transforma clorobenzeno em anilina usando amônia. A pergunta é: com as quantidades dadas, qual foi o rendimento percentual dessa reação? Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria e rendimento de reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os reagentes e os produtos da reação. A equação química fornecida é:
C6 H5 Cl(ell) + 2 NH3(g) C6 H5 NH2(ell) + NH4 Cl(s)
Então, temos:
  • Reagentes: Clorobenzeno (C₆H₅Cl) e Amônia (NH₃)
  • Produtos: Anilina (C₆H₅NH₂) e Cloreto de Amônio (NH₄Cl)

Passo 3

Vamos calcular a massa pura de clorobenzeno que está sendo usada na reação. Foi dado que temos 20,0 g de clorobenzeno com 92% de pureza. Isso significa que nem toda essa massa é clorobenzeno puro.
Massa pura de C6 H5 Cl = 20,0 g times 0,92 = 18,4 g
A massa de amônia (NH₃) disponível é de 8,30 g.

Passo 4

Agora, vamos calcular quantos mols de cada reagente temos. Usaremos as massas molares fornecidas:
  • Massa molar de C₆H₅Cl: 112,5 g/mol
  • Massa molar de NH₃: 17 g/mol
Calculando os mols:
nC6 H5 Cl = 18,4 g112,5 g/mol approx 0,163 mol
nNH3 = 8,30 g17 g/mol approx 0,488 mol

Passo 5

Vamos descobrir qual dos reagentes é o limitante, ou seja, qual vai acabar primeiro influenciando na quantidade de produto formado. Pela equação, 1 mol de C₆H₅Cl reage com 2 mols de NH₃.
Para 0,163 mol de C₆H₅Cl, precisamos de:
0,163 mol times 2 = 0,326 mol de NH3
Como temos 0,488 mol de NH₃, que é mais que o necessário, o clorobenzeno (C₆H₅Cl) é o reagente limitante.

Passo 6

Vamos calcular a massa teórica de NH₄Cl que deveria ser produzida com base no reagente limitante. Pela equação, 1 mol de C₆H₅Cl gera 1 mol de NH₄Cl.
Usando a massa molar de NH₄Cl (53,5 g/mol):
Massa teórica de NH4 Cl = 0,163 mol times 53,5 g/mol approx 8,72 g ó

Passo 7

Finalmente, vamos calcular o rendimento percentual usando a massa real de NH₄Cl obtida, que foi 4,78 g.
A fórmula do rendimento percentual é:
Rendimento percentual = ( Massa realMassa teórica ) times 100 ó
Substituindo os valores:
Rendimento percentual = ( 4,78 g8,72 g ) times 100 approx 54,8%

Resposta

O rendimento percentual da reação foi de aproximadamente 54,8%.

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