A seguinte reação química com as quantidades iniciais com os número de mols estão listadas abaixo:
underset18,06 H2+underset2,0P4 underset1,0(mol)Leftrightarrow 4 PH3
Calcular a extensão da reação química de cada um dos participantes da reação química. ^24

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação química onde os reagentes são hidrogênio ( H2) e fósforo ( P4) que reagem para formar fosfina ( PH3). As quantidades iniciais de cada substância estão dadas em mols:
underset18,06 H2 + underset2,0P4 underset1,0(mol)Leftrightarrow 4 PH3
Nosso objetivo aqui é calcular a extensão da reação ( xi) para cada participante dessa reação química. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre estequiometria e a forma como as quantidades de reagentes e produtos se relacionam.

Passo 2

Primeiro, vamos revisar o que significa “extensão da reação” ( xi). Basicamente, xi nos indica quantos mols os reagentes foram consumidos ou os produtos formados à medida que a reação avança. A equação geral para isso é:
Quantidade Final = Quantidade Inicial + Coeficiente Estequiométrico times xi é
No caso da nossa reação:
6 H2 + P4 rightarrow 4 PH3
Isso significa:
  • A cada xi mols de reação que ocorre:
    • 6 xi mols de H2 são consumidos
    • xi mols de P4 são consumidos
    • 4 xi mols de PH3 são formados

Passo 3

Agora, vamos aplicar isso às quantidades iniciais fornecidas:
  • Quantidade inicial de H2: 18,0 mols
  • Quantidade inicial de P4: 2,0 mols
  • Quantidade inicial de PH3: 1,0 mol
Usando a equação geral:
H2 = 18,0 - 6xi P4 = 2,0 - xi PH3 = 1,0 + 4xi

Passo 4

Para encontrar a extensão máxima da reação ( xi), precisamos identificar qual reagente vai se esgotar primeiro, ou seja, qual é o reagente limitante. Vamos calcular xi para cada reagente:
  1. Para H2:
18,0 - 6xi >= 0 Rightarrow xi <= 3,0 mol
  1. Para P4:
2,0 - xi >= 0 Rightarrow xi <= 2,0 mol
Comparando os dois resultados, vemos que xi não pode ser maior que 2,0 mol, pois a P4 seria totalmente consumida primeiro. Portanto, P4 é o reagente limitante.

Passo 5

Agora que sabemos que xi = 2,0 mol, podemos calcular a extensão da reação para cada participante:
  1. H2:
H2 = 18,0 - 6 times 2,0 = 18,0 - 12,0 = 6,0 mol
  1. P4:
P4 = 2,0 - 2,0 = 0,0 mol
  1. PH3:
PH3 = 1,0 + 4 times 2,0 = 1,0 + 8,0 = 9,0 mol

Resposta

A extensão da reação ( xi) é de 2,0 mol.

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