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 o volume de Cl2 produzido ( 5 atm e 25^circ C ) sabendo que apenas 60 % do gás pode ser recolhido.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A gente vai trabalhar com reações redox, que são aquelas onde ocorre transferência de elétrons entre as substâncias. Aqui, temos cloreto de hidrogênio ( ) e dióxido de chumbo ( ) reagindo. Precisamos descobrir o volume de cloro ( ) produzido nas condições dadas, considerando o rendimento da reação e a parte do gás que pode ser coletada.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos mols de 23,9 , kg times 0,8368 = 20,0 , kg estão na reação. Temos 23,9 kg de 20,0 , kg = 20000 , g com pureza de 83,68%.
A massa pura de 20000 , g239 , g/mol approx 83,7 , mol é:
Convertendo para gramas:
Agora, a massa molar de é aproximadamente . Então, os mols de são:

Passo 3

Olha a equação da reação:
PbO2 + Cl^- PbCl2 + Cl2
Essa equação nos mostra que 1 mol de gera 1 mol de . Então, se temos 83,7 mols de , teoricamente podemos produzir 83,7 mols de .

Passo 4

Mas nem sempre a reação é perfeita. Aqui, o rendimento é de 70%, ou seja, só 70% dos mols teóricos de 83,7 , mol times 0,70 = 58,6 , mol são realmente produzidos:

Passo 5

Além disso, nem todo o gás produzido pode ser recolhido. Apenas 60% do 58,6 , mol times 0,60 = 35,16 , mol pode ser coletado:

Passo 6

Agora, vamos calcular o volume desse PV = nRT usando a equação dos gases ideais:
V = nRTP = 35,16 times 0,0821 times 2985
Onde:
  • V approx 35,16 times 24,4665 approx 8605 = 172 , L
  • (constante dos gases)
Rearranjando a equação para encontrar :
Calculando:

Resposta

O volume de produzido é aproximadamente .

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