2 Fe+O2+2 H2 O 2 Fe(OH)2
Considere que 100 mols de Fe reagem com 100 mols de 2 para formar hidróxido de ferro. Se a reação transcorre até um ponto onde sobram 60 molsO2, qual é a conversão do reagente limitante? Qual é a extensão da reação?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química! A gente tem a reação química:
2 Fe + O2 + 2 H2 O 2 Fe(OH)2
A gente começa com 100 mols de ferro (Fe) e 100 mols de oxigênio ( O2). Depois da reação, restam 60 mols de O2. Nossa missão é descobrir qual foi a conversão do reagente limitante e qual foi a extensão da reação. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que nos ajudam a entender as relações entre as quantidades das substâncias envolvidas na reação.

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar qual é o reagente limitante, ou seja, qual reagente vai se esgotar primeiro na reação. Para isso, vamos usar a estequiometria da reação.
A reação diz que:
  • 2 mols de Fe reagem com 1 mol de O2.
Então, a relação molar entre Fe e O2 é de 2:1.

Passo 3

Vamos calcular quantos mols de O2 seriam necessários para reagir completamente com os 100 mols de Fe:
Mols de O2 necessários = 100 mols Fe2 = 50 mols O2 á
Mas a gente começa com 100 mols de O2, então, na verdade, precisaria só de 50 mols para reagir com o Fe disponível. Isso quer dizer que o O2 é o reagente em excesso, e o Fe é o reagente limitante.

Passo 4

Agora, sabemos que o Fe é o limitante e tem 100 mols. A conversão do reagente limitante é a fração do reagente que foi consumida durante a reação.
Vamos calcular quantos mols de O2 realmente foram consumidos:
Mols de O2 consumidos = 100 mols O2 - 60 mols O2 sobrando = 40 mols O2

Passo 5

Sabendo que cada 1 mol de O2 consome 2 mols de Fe, vamos calcular quantos mols de Fe foram consumidos:
Mols de Fe consumidos = 2 times 40 = 80 mols Fe

Passo 6

Agora, a conversão do reagente limitante (Fe) é a fração que foi consumida em relação ao total disponível:
Conversão do Fe = 80 mols Fe consumidos100 mols Fe iniciais times 100% = 80% ã

Passo 7

Por fim, a extensão da reação ( xi) representa quantos mols de produto foram formados. Pela estequiometria, 2 mols de Fe produzem 2 mols de Fe(OH)2. Ou seja, a extensão é igual aos mols de Fe consumidos divididos pelo coeficiente:
xi = 80 mols Fe2 = 40 mols

Resposta

A conversão do reagente limitante (Fe) é de 80% e a extensão da reação é de 40 mols.

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