13g de zinco metálico são misturados com 20g de H2SO4. Determine a massa de sulfato de zinco que se forma e o volume de H2, obtido nas CNTP. Admitir que a reacção tenha rendimento 98%
Respostas
As Massas Molares são:
Zn = 65,4 g/mol
H₂SO₄ = 98 g/mol
ZnSO₄ = 161,4 g/mol
H₂ = 2 g/mol
A equação da reação balanceada é:
Zn(s) + H₂SO₄(aq) ⇒ ZnSO₄(aq) + H₂(g)
Aqui é preciso saber qual o reagente limitante (ou seja o que acaba antes do outro)
Pela equação balanceada temos que 65,4 g de zinco reagem com 98 g de ácido sulfúrico. Agora vamos usar a massa de zinco 13 g para ver quanto seria preciso de ácido sulfúrico:
Se: 65,4 g ---------------------- 98 g
Então 13 g---------------------- x
Resolvendo:
65,4 . x = 1274
x = 1274 / 65,4 = 19,48 g de H₂SO₄
Assim, percebe-se que o reagente limitante é o zinco, pois ao se misturar 13 g de zinco, com 20 g de ácido sulfúrico, todo o zinco é consumido e ainda restam alguns poucos gramas de ácido sulfúrico (20 - 19,48 = 0,52 g). Lembrando que quando um dos reagentes acaba a reação não pode mais continuar, por isso o nome de reagente limitante. Sempre deve ser usado para os cálculos das massas produzidos o reagente limitante, pois não existe mais a reação depois que o reagente limitante acaba. Se usar a massa do ácido sulfúrico = 20 g os valores encontrados serão errados, pois não é todo os 20g de ácido que reagem, pois não existe zinco suficiente para isso. Dito isso, vamos continuar a resolução, usando o valor de 13 g de zinco.
A massa de sulfato de zinco formado:
Usasse a relação do zinco com o sulfato de zinco:
65,4 g de zinco produzem 161,4 g de zinco (conforme a equação balanceada a relação é de 1:1). Assim, temos que 13 g de zinco produzem:
Se: 65,4 g -------------------------- 161,4
Então: 13 g --------------------------- y
Resolvendo:
65,4 y = 2098,2
y = 2098,2/65,4 = 32,08 g
Porém, como a reação tem rendimento de 98% é preciso fazer a regra de três para descobrir a massa realmente formada:
Se: 32,08 g -------------------------------- 100%
Então: y g -------------------------------- 98%
Resolvendo:
100 y = 3143,84
y = 3143,84 / 100 = 31,44 g (valor arredondado) é a massa de ZnSO₄ formada.
Agora vamos descobrir o volume de H₂ formada nas CNTP:
Primeiro é preciso encontrar o número de mols de H₂ formado para depois usar a seguinte relação:
1 mol de qualquer gás nas CNTP tem o volume de 22,4 L
Agora vamos encontrar o número de mols de H₂ formado:
Pela equação balanceada 65,4 de zinco formam 6 g de H₂, assim 13 de zinco formarão:
Se: 65,4 g -------------------------------- 6 g
Então: 13 g -------------------------------- z g
Resolvendo:
65,4 . z = 78
z =78/65,4 = 1,19 g de H₂
Porém, como o rendimento é de apenas 98%, devemos fazer a regra de três para encontrar a massa realmente produzida de H₂:
Se: 1,19 g ------------------------ 100%
Então: z g ------------------------ 98%
Resolvendo:
z = 116,62 /100 = 1,17 g (valor arredondado)
Agora que temos a massa de H₂ produzida, usasse a fórmula do número de mols:
n = m/MM
Onde, n = nº de mols , m = massa = 1,17 g e MM = massa molar = 6 g/mol
n = m/MM n = 1,17 / 6 n = 0,195 mol
Agora usasse a relação mol x volume nas CNTP:
Se: 1 mol ----------------------- 22,4 L
Então: 0,195 mol ---------------------- V
Resolvendo:
V = 0,195 x 22,4 = 4,368 L de H₂