O hidróxido de alumínio é um composto químico utilizado no tratamento de águas. Uma possível rota de síntese desse composto ocorre pela reação entre o sulfato de alumínio e o hidróxido de cálcio. Nessa reação, além do hidróxido de alumínio, é formado também o sulfato de cálcio. Assumindo que no processo de síntese tenha-se misturado 30 g de sulfato de alumínio e 20 g de hidróxido de cálcio, determine a massa de hidróxido de alumínio obtida, o reagente limitante da reação e escreva a equação química balanceada da síntese.
de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O problema fala sobre a síntese do hidróxido de alumínio usando sulfato de alumínio e hidróxido de cálcio. A gente precisa descobrir três coisas: quanto de hidróxido de alumínio é produzido, qual dos reagentes (substâncias que reagem) é o limitante da reação (aquele que acaba primeiro e define a quantidade de produto formado), e escrever a equação química balanceada dessa síntese. Para isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que lida com as quantidades das substâncias envolvidas nas reações químicas.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação química da reação entre o sulfato de alumínio (
) e o hidróxido de cálcio (
). Sabemos que essa reação forma hidróxido de alumínio (
) e sulfato de cálcio (
).
Passo 3
Vamos balancear a equação química. O balanceamento garante que a quantidade de cada elemento seja a mesma nos reagentes e nos produtos. Começamos listando os elementos envolvidos: Al, S, Ca, O e H.
Contando os átomos de cada elemento:
- Alumínio (Al): 2 no reagente, 1 no produto.
- Enxofre (S): 3 no reagente, 1 no produto.
- Cálcio (Ca): 1 no reagente, 1 no produto.
- Oxigênio (O): 12 no reagente, 4 no produto.
- Hidrogênio (H): 2 no reagente, 3 no produto.
Para balancear, ajustamos os coeficientes:
Agora, os átomos estão balanceados em ambos os lados.
Passo 4
Agora, vamos identificar o reagente limitante. Para isso, precisamos calcular quantas mols de cada reagente temos e ver qual deles vai acabar primeiro durante a reação.
Primeiro, calculamos as massas molares:
-
: - Al: 26,98 g/mol × 2 = 53,96 g/mol
- S: 32,07 g/mol × 3 = 96,21 g/mol
- O: 16,00 g/mol × 12 = 192,00 g/mol
- Massa molar total: 53,96 + 96,21 + 192,00 = 342,17 g/mol
-
: - Ca: 40,08 g/mol
- O: 16,00 g/mol × 2 = 32,00 g/mol
- H: 1,01 g/mol × 2 = 2,02 g/mol
- Massa molar total: 40,08 + 32,00 + 2,02 = 74,10 g/mol
Agora, calculamos as mols de cada reagente:
De acordo com a equação balanceada, 1 mol de
reage com 3 mols de
. Então, para 0,0877 mol de
, precisaríamos de:
Como temos 0,270 mol de
, que é mais do que os 0,263 mol necessários, o reagente limitante é o
.
Passo 5
Com o reagente limitante identificado (
), podemos calcular a massa de hidróxido de alumínio (
) formada.
Segundo a equação balanceada, 1 mol de
produz 2 mols de
. Então, 0,0877 mol de
produzirá:
Agora, calculamos a massa de
:
Massa molar de
:
- Al: 26,98 g/mol
- O: 16,00 g/mol × 3 = 48,00 g/mol
- H: 1,01 g/mol × 3 = 3,03 g/mol
- Massa molar total: 26,98 + 48,00 + 3,03 = 78,01 g/mol
Resposta
A massa de hidróxido de alumínio obtida é de aproximadamente 13,7 g, o reagente limitante da reação é o sulfato de alumínio (
), e a equação química balanceada da síntese é: