O metanol
pode ser produzido pela reação de monóxido de carbono com o gás hidrogênio.
a- Escreva a reação balanceada.
b- Suponha que 365 g de CO sejam misturadas com 65 g de
. Qual é o reagente limitante?
c- Qual a massa de metanol que pode ser produzida?
d- Depois de todo reagente limitante ser consumido, qual a massa do reagente em excesso que sobra?
a- Escreva a reação balanceada.
b- Suponha que 365 g de CO sejam misturadas com 65 g de
c- Qual a massa de metanol que pode ser produzida?
d- Depois de todo reagente limitante ser consumido, qual a massa do reagente em excesso que sobra?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de química sobre a produção de metanol a partir de monóxido de carbono (CO) e gás hidrogênio (H₂). Vamos precisar balancear a equação química, identificar o reagente limitante, calcular a massa de metanol que pode ser produzida e descobrir quanto do reagente em excesso sobra. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as quantidades envolvidas nas reações químicas.
Passo 2
a) Escrevendo a reação balanceada
Primeiro, precisamos escrever a equação química balanceada para a produção de metanol. A fórmula do metanol é
.
A reação inicial é:
Agora, vamos verificar se está balanceada:
- Carbono ©: 1 em ambos os lados.
- Hidrogênio (H): 2 no reator e 4 no produto (
tem 4 H). - Oxigênio (O): 1 em ambos os lados.
Vemos que os hidrogênios não estão iguais. Para balancear, ajustamos o número de moléculas de H₂:
Agora, checando novamente:
- C: 1 em ambos.
- H: 4 em ambos.
- O: 1 em ambos.
Pronto, a equação está balanceada!
Passo 3
b) Identificando o reagente limitante
Para descobrir qual reagente limita a reação, vamos converter as massas dadas em mols e comparar as proporções.
-
Calcular a massa molar de cada reagente:
- CO: C (12 g/mol) + O (16 g/mol) = 28 g/mol
- H₂: 2 × H (1 g/mol) = 2 g/mol
-
Converter as massas em mols:
- Mols de CO =
- Mols de H₂ =
- Mols de CO =
-
Usar a estequiometria da reação:
- A reação balanceada mostra que 1 mol de CO reage com 2 mols de H₂.
- Para 13,04 mol de CO, seriam necessários
de H₂.
-
Comparar com a quantidade disponível de H₂:
- Temos 32,5 mol de H₂, que é mais que o necessário (26,08 mol).
Isso significa que o CO é o reagente limitante, pois vai determinar a quantidade de produto formado.
Passo 4
c) Calculando a massa de metanol produzida
Agora que sabemos que o CO é o limitante, vamos calcular quantos mols de metanol podem ser produzidos.
-
Relacionar mols de CO com mols de metanol:
- Pela equação balanceada, 1 mol de CO produz 1 mol de metanol.
- Portanto, 13,04 mol de CO produzem 13,04 mol de metanol.
-
Calcular a massa molar do metanol (
): - C: 12 g/mol
- H: 4 × 1 g/mol = 4 g/mol
- O: 16 g/mol
- Total:
-
Calcular a massa de metanol:
Portanto, podemos produzir aproximadamente 417,28 gramas de metanol.
Passo 5
d) Determinando a massa do reagente em excesso que sobra
Sabemos que o H₂ não é totalmente consumido. Vamos calcular quanto sobra.
-
Quantidade de H₂ necessária:
- Para 13,04 mol de CO, precisamos de
de H₂.
- Para 13,04 mol de CO, precisamos de
-
Quantidade de H₂ disponível:
- Tínhamos 32,5 mol de H₂.
-
Calcular o excesso de H₂:
-
Converter o excesso de H₂ para massa:
Então, depois da reação, 12,84 gramas de H₂ permanecem.
Resposta
a) A equação balanceada é
.
b) O reagente limitante é o monóxido de carbono (CO).
c) A massa de metanol produzida é aproximadamente 417,28 gramas.
d) Sobra 12,84 gramas de hidrogênio (H₂).
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(a)
(b)
©
(d)
(e)
(a)
(b)
©
(d)
(e)