Uma massa de 32,70 g de zinco metálico reage com uma solução concentrada de hidróxido de sódio, produzindo 64,53 g de zincato de sódio (Na2 ZnO2). Qual é o reagente limitante e o rendimento da reação, respectivamente?
Dados em g mol^-1: Zn=65,5, Na=23, O=16, H=1
Zn(s)+2 NaOH(aq Na2 ZnO2+H2 g)
a) NaOH e 80 %
b) Zn e 80 %
c) NaOH e 90 %
d) Zn e 90 %
e) NaOH e 85 %

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre uma reação química entre zinco metálico ( ) e hidróxido de sódio concentrado ( ), que produz zincato de sódio ( ). Precisamos descobrir qual dos reagentes é o limitante e qual é o rendimento da reação. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas entre os reagentes e produtos em uma reação química.

Passo 2

Primeiro, vamos anotar a equação balanceada da reação:
Zn(s) + 2,NaOH(aq) Na2ZnO2 + H2(g)
Isso nos diz que 1 mol de zinco reage com 2 mols de hidróxido de sódio para formar 1 mol de zincato de sódio e 1 mol de hidrogênio gasoso.

Passo 3

Vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente que temos. Lembrando que para encontrar os mols, usamos a fórmula:
Mols = MassaMassa molar
Para o zinco ( Massa de Zn = 32,70,g ):
Massa molar de Zn = 65,5,g/mol
Mols de Zn = 32,7065,5 approx 0,498,mol
Para o hidróxido de sódio ( ):
Como a reação usa para cada , precisamos calcular a massa de disponível. Porém, o enunciado não nos dá a massa de , mas podemos deduzir que a massa do foi o suficiente para reagir completamente com o zinco. Vamos assumir que a quantidade de está além do necessário, mas vamos confirmar isso mais adiante na equação do rendimento.

Passo 4

Agora, vamos identificar o reagente limitante. O reagente limitante é aquele que vai acabar primeiro e, portanto, determina a quantidade de produto formada.
Segundo a estequiometria da reação, precisamos de 2 times 0,498 = 0,996,mol, NaOH de para cada de . Então, para de , precisaríamos de:
Se tivermos mais de de , o é o reagente limitante. Se tivermos menos, o seria o limitante. Como não temos a massa exata de , vamos considerar que o é o limitante, já que o exercício pede para encontrar qual é limitante e qual é o rendimento.

Passo 5

Agora, vamos calcular o rendimento da reação. O rendimento é a eficiência da reação, ou seja, quanto do produto teórico foi realmente obtido. A fórmula para o rendimento é:
Rendimento (%) = ( Massa obtidaMassa teórica ) times 100 ó
Primeiro, precisamos encontrar a massa teórica de Na2ZnO2:, 2 times 23 + 65,5 + 2 times 16 = 46 + 65,5 + 32 = 143,5,g/mol que seria formada a partir de 0,498,mol times 143,5,g/mol = 71,46,g de Rendimento = ( 64,5371,46 ) times 100 approx 90,2% approx 90% .
Vamos calcular a massa molar de :
Então, a massa teórica de seria:
No exercício, a massa obtida foi de . Agora, aplicamos a fórmula do rendimento:

Resposta

A) NaOH e
B) Zn e
C) NaOH e
D) Zn e
E) NaOH e
Segundo nossos cálculos, o reagente limitante é o zinco ( ) e o rendimento da reação é de aproximadamente . Portanto, a resposta correta é:
D) Zn e

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