O inseticida DDT, que os ecologistas reconhecem, atualmente, como sendo um sério agente poluente, é fabricado através de uma reação, não balanceada, entre clorobenzeno e cloral.
Quantos quilogramas de DDT podem ser produzidos a partir de 1000 kg de clorobenzeno? (Dados as massas atômicas:
)
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre a produção de DDT através de uma reação química entre clorobenzeno e cloral. Nosso objetivo é descobrir quantos quilogramas de DDT podemos produzir a partir de 1000 kg de clorobenzeno. Para isso, vamos precisar balancear a equação química, calcular as massas molares das substâncias envolvidas e usar a estequiometria para achar a resposta final.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química que está desbalanceada. A reação que temos é:
Para balancear, precisamos igualar o número de átomos de cada elemento em ambos os lados da equação. Vamos fazer isso passo a passo.
Passo 3
Vamos contar os átomos de cada elemento nas substâncias:
Reagentes:
- C: 6 (do clorobenzeno) + 2 (do cloral) = 8
- H: 5 (clorobenzeno) + 1 (cloral) = 6
- Cl: 1 (clorobenzeno) + 3 (cloral) = 4
- O: 1 (cloral)
Produtos:
- C: 14 (DDT) = 14
- H: 9 + 2 (água) = 11
- Cl: 5 (DDT) = 5
- O: 1 (água) = 1
Já vemos que está desbalanceada. Vamos ajustar os coeficientes para igualar os átomos.
Passo 4
Vamos começar ajustando o carbono. Temos 8 C nos reagentes e 14 C nos produtos. Para igualar:
Multiplicamos o clorobenzeno por 7:
E o cloral por 7:
Agora, nos reagentes temos:
- C: 7×6 + 7×2 = 42 + 14 = 56
- H: 7×5 + 7×1 = 35 + 7 = 42
- Cl: 7×1 + 7×3 = 7 + 21 = 28
- O: 7×1 = 7
Nos produtos, para igualar C=56, precisamos ajustar o DDT:
Agora:
- C: 4×14 = 56
- H: 4×9 = 36
- Cl: 4×5 = 20
Ainda precisamos balancear H e Cl. Vamos ajustar a água:
Agora:
- H: 8×2 = 16 → Total H nos produtos = 36 + 16 = 52
- O: 8×1 = 8
Ainda balanceando Cl: 28 nos reagentes e 20 nos produtos. Ajustamos DDT novamente:
Então:
- C: 5×14 = 70 → Não bate, vamos voltar atrás.
Para simplificar, vamos tentar balancear ajustando um elemento de cada vez.
Passo 5
Após alguns ajustes, a equação balanceada correta é:
Agora, todos os elementos estão balanceados:
- C: 14×6 + 9×2 = 84 + 18 = 102 → 2×14 = 28 (C no DDT) + 9×0 = 28
- H: 14×5 + 9×1 = 70 + 9 = 79 → 2×9 + 9×2 = 18 + 18 = 36 (Parece que ainda está desbalanceado, então vamos ajustar novamente.)
Na verdade, balancear essa equação é complexo e requer múltiplas tentativas. Para fins desta explicação, vamos supor que a equação balanceada correta seja:
Passo 6
Agora que temos a equação balanceada, vamos calcular as massas molares:
-
Clorobenzeno (C₆H₅Cl):
-
DDT (C₁₄H₉Cl₅):
Passo 7
Agora, vamos usar a estequiometria para descobrir quantos moles de DDT são produzidos a partir de 1000 kg de clorobenzeno.
Primeiro, convertemos 1000 kg para gramas:
Número de moles de clorobenzeno:
De acordo com a equação balanceada, 2 mols de clorobenzeno produzem 1 mol de DDT. Então:
Passo 8
Agora, vamos converter os moles de DDT para gramas:
Convertendo para quilogramas:
Resposta
A partir de 1000 kg de clorobenzeno, podem ser produzidos aproximadamente 1575,7 kg de DDT.