A reação abaixo éérealizada com 12 mols de N2 H4 e 12 mols de CIF3.

3 N2 H4(g)+4 ClF3(g) 12 HF(g)+3 N2(g)+2 Cl2(g)

(a) Identifique o reagente em excesso.
(b) Estime quantos mols de cada produto são gerados e quantos mols do reagente em excesso restarão ao término da reação.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A gente tem uma reação química onde 12 mols de N2H4 reagem com 12 mols de ClF3. Nosso objetivo é:
(a) Descobrir qual dos reagentes está em excesso.
(b) Calcular quantos mols de cada produto são formados e quantos mols do reagente em excesso sobraram no final.
Para fazer isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é basicamente a parte da química que estuda as relações quantitativas entre os reagentes e produtos de uma reação.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar a equação balanceada da reação:
3,N2H4(g) + 4,ClF3(g) 12,HF(g) + 3,N2(g) + 2,Cl2(g)
A estequiometria nos diz que 3 mols de N2H4 reagem com 4 mols de ClF3. A gente precisa descobrir qual dos reagentes vai acabar primeiro, ou seja, quem vai limitar a reação.

Passo 3

Vamos calcular a proporção dos reagentes disponíveis comparando com a proporção da reação.
Para N2H4:
  • Temos 12 mols disponíveis.
  • A reação usa 3 mols para reagir.
Número de “grupos” de N2H4 que podemos formar:
12,mols3,mols por reação = 4 çã
Para ClF3:
  • Temos 12 mols disponíveis.
  • A reação usa 4 mols para reagir.
Número de “grupos” de ClF3 que podemos formar:
12,mols4,mols por reação = 3 çã

Passo 4

O reagente que forma menos “grupos” é o que vai acabar primeiro, limitando a reação. No nosso caso:
  • N2H4 forma 4 grupos.
  • ClF3 forma 3 grupos.
Isso significa que a ClF3 vai acabar primeiro e, portanto, é o reagente limitante. O outro reagente, N2H4, estará em excesso.

Passo 5

Agora que sabemos que ClF3 é o reagente limitante, vamos calcular quantos mols de cada produto serão formados usando os 3 grupos de reação que ClF3 permite.
Pela equação balanceada:
  • 12 mols de HF são formados por 3 grupos.
  • 3 mols de N2 são formados por 3 grupos.
  • 2 mols de Cl2 são formados por 3 grupos.
Então, multiplicamos cada quantidade por 1 (já que 3 grupos já representam uma molécula de reação completa):
HF: 12,mols
N2: 3,mols
Cl2: 2,mols

Passo 6

Agora, vamos ver quanto de N2H4 foi consumido na reação. Sabemos que para cada 3 mols de ClF3, precisamos de 3 mols de N2H4.
Então, para 12 mols de ClF3 (que são 3 grupos), usamos:
3,mols de N2H44,mols de ClF3 times 12,mols de ClF3 = 9,mols de N2H4
Mas como usámos 12 mols de ClF3:
Na verdade, a proporção correta seria:
Como cada 4 mols de ClF3 reagem com 3 mols de N2H4, para 12 mols de ClF3:
3,mols de N2H44,mols de ClF3 times 12,mols de ClF3 = 9,mols de N2H4 consumidos

Passo 7

Como começamos com 12 mols de N2H4 e consumimos 9 mols na reação, vamos calcular quanto permanece:
12,mols - 9,mols = 3,mols de N2H4 sobrando

Resposta

(a) O reagente em excesso é a N2H4.
(b) Ao final da reação, são formados:
  • 12,mols de HF
  • 3,mols de N2
  • 2,mols de Cl2
E sobram 3,mols de N2H4.

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