Para a produção de água, foram misturados 40 g de hidrogênio com 40 g de oxigênio, de acordo com a equação abaixo: Determine: A massa de água formada;
2 H2(g)+O2(g) longrightarrow 2 H2 O(l)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A pergunta é sobre química, mais especificamente sobre estequiometria, que é a parte da química que lida com as quantidades das substâncias envolvidas nas reações químicas. Aqui, temos 40 gramas de hidrogênio (H₂) e 40 gramas de oxigênio (O₂) sendo misturados para produzir água (H₂O). Nosso objetivo é descobrir quantos gramas de água serão formados nessa reação.

Passo 2

Primeiro, vamos descobrir quantos mols de cada reagente temos. Para isso, precisamos saber a massa molar de cada substância, que é a massa de um mol dessa substância.
  • Massa molar do H₂: Cada átomo de hidrogênio tem uma massa de aproximadamente 1 g/mol, então H₂ tem 2 g/mol.
    MH₂ = 2 , g/mol
  • Massa molar do O₂: Cada átomo de oxigênio tem uma massa de aproximadamente 16 g/mol, então O₂ tem 32 g/mol.
    MO₂ = 32 , g/mol

Passo 3

Agora, vamos calcular quantos mols de H₂ e O₂ temos utilizando a fórmula:
Número de mols = MassaMassa molar ú
  • Mols de H₂:
    nH₂ = 40 , g2 , g/mol = 20 , mols
  • Mols de O₂:
    nO₂ = 40 , g32 , g/mol = 1,25 , mols

Passo 4

Na equação química balanceada:
2 H2 + O2 longrightarrow 2 H2O
Isso significa que 2 mols de H₂ reagem com 1 mol de O₂ para formar 2 mols de água. Agora precisamos identificar qual dos reagentes é o limitante, ou seja, qual vai acabar primeiro e determinar a quantidade de água formada.
Para isso, comparamos a razão dos mols disponíveis com a razão da equação:
  • Para H₂: Precisamos de 2 mols de H₂ para cada mol de O₂.
    Temos 20 mols de H₂, o que seria suficiente para reagir com:
    202 = 10 , mols de O₂
  • Mas temos apenas 1,25 mols de O₂ disponíveis.
Então, o O₂ é o reagente limitante.

Passo 5

Agora que sabemos que o O₂ limita a reação, vamos calcular quantos mols de H₂O serão formados. Segundo a equação, 1 mol de O₂ forma 2 mols de H₂O.
Então, com 1,25 mols de O₂:
nH₂O = 2 times 1,25 = 2,5 , mols
Agora, vamos converter os mols de água para gramas usando a massa molar da água, que é aproximadamente 18 g/mol.
Massa = n times M
MH₂O = 2,5 , mols times 18 , g/mol = 45 , g

Resposta

A massa de água formada é 45 gramas.

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