Um reator piloto foi carregado com 50 L de solução 8 mol L^-1 de HCl e 23,9 kg de PbO2 (pureza 83,68 % ). A reação redox tem rendimento de 70 %.
PbO2+Cl^- PbCl2+Cl2
Calcule a massa de PbCl2 formada;

Passo 1

Então, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos um reator piloto que foi carregado com 50 litros de uma solução de ácido clorídrico (HCl) com concentração de 8 mol/L e 23,9 kg de dióxido de chumbo (PbO₂) com uma pureza de 83,68%. A reação redox que ocorre tem um rendimento de 70%. A equação química da reação é:
PbO2 + Cl^- PbCl2 + Cl2
Nosso objetivo aqui é calcular a massa de cloreto de chumbo (II) ( PbCl2) formada nessa reação. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de estequiometria, como cálculos de moles, massa molar, reagentes limitantes e rendimento da reação.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de substância (em moles) de HCl presente na solução. Sabemos que a concentração é de 8 mol/L e o volume é de 50 L. A fórmula para calcular os moles é:
Mo<=s = Concentração times Volume çã
Então,
Mo<=s de HCl = 8 , mol/L times 50 , L = 400 , mol

Passo 3

Agora, vamos determinar a quantidade de moles de PbO₂ que temos. Primeiro, precisamos considerar a pureza do PbO₂, que é de 83,68%. Isso significa que nem todo o peso fornecido é PbO₂ puro. Primeiro, calculamos a massa de PbO₂ puro:
Massa de PbO2 = 23,9 , kg times 0,8368 = 20,00 , kg
Convertendo para gramas:
20,00 , kg = 20.000 , g
Agora, calculamos os moles de PbO₂ usando a massa molar do PbO₂. A massa molar do PbO₂ é aproximadamente:
Massa molar de PbO2 = 207,2 , (Pb) + 2 times 16,00 , (O) = 239,2 , g/mol
Então,
Mo<=s de PbO2 = 20.000 , g239,2 , g/mol approx 83,69 , mol

Passo 4

Agora, precisamos ver qual dos reagentes é o limitante, ou seja, qual vai se esgotar primeiro e limitar a quantidade de produto formado. Olhando para a equação balanceada:
PbO2 + Cl^- PbCl2 + Cl2
Cada mol de PbO₂ reage com 2 moles de Cl⁻. Vamos verificar se temos HCl suficiente para reagir com todo o PbO₂:
Comparando com os moles de HCl disponíveis (400 mol), vemos que HCl é suficiente. Portanto, PbO₂ é o reagente limitante.

Passo 5

Agora, vamos calcular a quantidade teórica de PbCl2 que seria formada com base no reagente limitante. A relação molar entre PbO₂ e PbCl₂ é de 1:1, então teremos:
Mo<=s de PbCl2 teóricos = 83,69 , mol ó
Agora, considerando o rendimento da reação de 70%, a quantidade real de PbCl2 formada será:
Mo<=s de PbCl2 reais = 83,69 , mol times 0,70 = 58,58 , mol

Passo 6

Finalmente, vamos converter os moles de PbCl2 para massa. A massa molar de PbCl₂ é:
Massa molar de PbCl2 = 207,2 , (Pb) + 2 times 35,45 , (Cl) = 278,1 , g/mol
Então,
Massa de PbCl2 = 58,58 , mol times 278,1 , g/mol approx 16.310 , g
Convertendo para quilogramas:
16.310 , g = 16,31 , kg

Resposta

A massa de PbCl2 formada é aproximadamente 16,31 kg.

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