Um reator piloto foi carregado com
de solução
de
e
de
(pureza
). A reação redox tem rendimento de
.
Calcule a massa de
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:
Nosso objetivo aqui é calcular a massa de cloreto de chumbo (II) (
) 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:
Então,
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:
Convertendo para gramas:
Agora, calculamos os moles de PbO₂ usando a massa molar do PbO₂. A massa molar do PbO₂ é aproximadamente:
Então,
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:
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
que seria formada com base no reagente limitante. A relação molar entre PbO₂ e PbCl₂ é de 1:1, então teremos:
Agora, considerando o rendimento da reação de 70%, a quantidade real de
formada será:
Passo 6
Finalmente, vamos converter os moles de
para massa. A massa molar de PbCl₂ é:
Então,
Convertendo para quilogramas:
Resposta
A massa de
formada é aproximadamente 16,31 kg.
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Em condições adequadas, foram colocados à reagir
de solução
com
de solução 6 eq
de HCl. Sabendo que esta é uma reação de oxi-redução, calcule:
volume da solução que está em excesso;
Um reator piloto foi carregado com
de solução
de
e
de
(pureza
). A reação redox tem rendimento de
.
Calcule o volume de
produzido (
e
) sabendo que apenas
do gás pode ser recolhido.