O minério de bauxita contém 55,4 % em, peso de óxido de alumínio, o restante sendo impurezas. A solução de ácido sulfúrico contém
de ácido sulfúrico puro e o restante de água. Para produzir sulfato de alumínio bruto contendo 1798 lb de sulfato de alumínio puro, são usados 1080 lb de minério de bauxita e 2510 lb de solução de acido sulfúrico nessa reação. Identifique o reagente em excesso. Que percentagem do reagente em excesso foi consumida?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! O enunciado fala sobre a produção de sulfato de alumínio a partir da bauxita e da solução de ácido sulfúrico. A matéria envolvida aqui é estequiometria, que nos ajuda a entender as proporções das substâncias nas reações químicas. Para resolver isso, vamos precisar calcular as quantidades de reagentes reais e teorizar sobre qual deles está em excesso.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a fórmula química do sulfato de alumínio, que é
. A equação balanceada da reação entre o óxido de alumínio (
) e o ácido sulfúrico (
) para formar o sulfato de alumínio pode ser representada assim:
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de
puro na bauxita utilizada. A bauxita tem 55,4% de
, então:
Passo 4
Também precisamos saber a quantidade de
puro na solução usada. A solução contém 77,7% de ácido sulfúrico:
Passo 5
Vamos converter essas quantidades para moles para facilitar a comparação com a equação balanceada. Primeiro, calculamos as massas molares:
Como estamos trabalhando com libras, vamos converter as massas molares para lb/mol:
Agora, calculamos os moles de cada reagente:
Passo 6
De acordo com a equação balanceada, 1 mol de
reage com 3 mols de
. Vamos verificar qual reagente está limitando a reação:
Comparando com os moles disponíveis de
(9037,35 mol), vemos que temos mais ácido sulfúrico do que o necessário. Portanto, o
está em excesso.
Passo 7
Agora, vamos calcular quantos mols de
foram consumidos e quanto restou:
Passo 8
Para encontrar a porcentagem do reagente em excesso que foi consumida, usamos a fórmula:
Substituindo:
Resposta
O reagente em excesso é o ácido sulfúrico (
), e aproximadamente
desse reagente foi consumido durante a reação.