O hidróxido de alumínio, Al(OH)3 é um composto químico utilizado no tratamento de águas. Uma possível rota de síntese desse composto ocorre pela reação entre o sulfato de alumínio, Al2(SO4)3 e o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2. Nessa reação, além do hidróxido de alumínio, Al(OH)3 é formado também o sulfato de cálcio, CaSO4. Assumindo que no processo de síntese tenha-se misturado 35 g de sulfato de alumínio, Al2(SO4)3 e 25 g de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, faça o que se pede: Dados: Ca=40, Al=27, S=32, O=16, H=1
a) escreva a equação química balanceada da síntese.
b) determine a massa de hidróxido de alumínio, Al(OH)3, obtida;
b) a quantidade de reagente em excesso da reação.

Passo 1

Vamos resolver um exercício de química que trata da síntese do hidróxido de alumínio, Al(OH)3, usando sulfato de alumínio, Al2(SO4)3, e hidróxido de cálcio, Ca(OH)2. Precisamos balancear a equação química, calcular a massa do produto formado e identificar qual dos reagentes está em excesso. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que ajudam a relacionar quantidades de reagentes e produtos em reações químicas.

Passo 2

a) Escrever a equação química balanceada da síntese.
Primeiro, escrevemos a equação não balanceada:
Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 Al(OH)3 + CaSO4
Agora, vamos balancear os átomos de cada elemento:
  1. Átomos de Alumínio (Al):
    • Reagentes: 2 Al em Al2(SO4)3
    • Produtos: 1 Al em Al(OH)3
    • Para balancear, colocamos coeficiente 2 em Al(OH)3: Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 2,Al(OH)3 + CaSO4
  2. Átomos de Enxofre (S):
    • Reagentes: 3 S em Al2(SO4)3
    • Produtos: 1 S em CaSO4
    • Colocamos coeficiente 3 em CaSO4: Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 2,Al(OH)3 + 3,CaSO4
  3. Átomos de Cálcio (Ca):
    • Reagentes: 1 Ca em Ca(OH)2
    • Produtos: 3 Ca em CaSO4
    • Colocamos coeficiente 3 em Ca(OH)2: Al2(SO4)3 + 3,Ca(OH)2 2,Al(OH)3 + 3,CaSO4
  4. Átomos de Oxigênio (O) e Hidrogênio (H):
    • Verificamos que os átomos de O e H também estão balanceados após os ajustes anteriores.
Equação química balanceada final:
Al2(SO4)3 + 3,Ca(OH)2 2,Al(OH)3 + 3,CaSO4

Passo 3

b) Determinar a massa de hidróxido de alumínio, Al(OH)3, obtida.
Para calcular a massa do Al(OH)3 produzido, seguimos os seguintes passos:
  1. Calcular as massas molares:
    • Massa molar de Al2(SO4)3: 2 times 27,g/mol (Al) + 3 times [32,g/mol (S) + 4 times 16,g/mol (O)] = 54 + 3 times 96 = 54 + 288 = 342,g/mol
      - Massa molar de Ca(OH)2:
      40,g/mol (Ca) + 2 times [16,g/mol (O) + 1,g/mol (H)] = 40 + 2 times 17 = 40 + 34 = 74,g/mol
    • Massa molar de Al(OH)3: 27,g/mol (Al) + 3 times [16,g/mol (O) + 1,g/mol (H)] = 27 + 3 times 17 = 27 + 51 = 78,g/mol
  2. Calcular os mols dos reagentes:
    • Mols de Al2(SO4)3: 35,g342,g/mol approx 0,102,mol
      - Mols de Ca(OH)2:
      25,g74,g/mol approx 0,338,mol
  3. Determinar o reagente limitante:
    • Pela equação balanceada, 1 mol de Al2(SO4)3 reage com 3 mols de Ca(OH)2.
    • Necessidade de Ca(OH)2 para 0,102 mol de Al2(SO4)3: 0,102,mol times 3 = 0,306,mol
      - Como temos 0,338 mol de Ca(OH)2, que é maior que 0,306 mol, o Al2(SO4)3 é o reagente limitante.
  4. Calcular os mols de Al(OH)3 produzidos:
    0,102,mol times 2 = 0,204,mol
  5. Calcular a massa de Al(OH)3:
    0,204,mol times 78,g/mol approx 15,9,g

Passo 4

c) Determinar a quantidade de reagente em excesso da reação.
  1. Calcular os mols de Ca(OH)2 que reagiram:
    0,102,mol times 3 = 0,306,mol
  2. Calcular os mols de Ca(OH)2 em excesso:
    0,338,mol - 0,306,mol = 0,032,mol
  3. Converter os mols em massa:
    0,032,mol times 74,g/mol approx 2,37,g

Resposta

a) Equação química balanceada:
Al2(SO4)3 + 3,Ca(OH)2 2,Al(OH)3 + 3,CaSO4
b) Massa de hidróxido de alumínio, Al(OH)3, obtida: aproximadamente 15,9 g
c) Quantidade de reagente em excesso: aproximadamente 2,37 g de Ca(OH)2

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