A química investiga as transformações da matéria por meio da análise das reações químicas, envolvendo substâncias simples ou compostas que interagem ou decompõem-se para formar outras substâncias diferentes das iniciais. Fazer a análise das quantidades de reagentes que serão consumidos e dos produtos que serão formados é uma das principais atividades que os químicos desempenham. Você, como químico, está analisando a reação química representada pela equação 2 Na3PO4(aq) + 3 Ba(NO3)2(aq) → Ba3(PO4)2(s) + 6 NaNO3(aq) e mistura uma solução contendo 5 g de Na3PO4 com uma solução contendo 8,9 g de Ba(NO3)2. Considerando 163,94 g/mol (Na3PO4) , 261,34 g/mol (Ba(NO3)2), 601,92 g/mol (Ba3(PO4)2) e 84,99 g/mol (NaNO3) como as massas molares dos compostos, responda: 1. Quantos gramas de Ba3(PO4)2 podem ser formados? 2. A reação ocorre completamente, consumindo todos os reagentes para formar os produtos? 3. Caso não seja completa, qual é o reagente limitante da reação química? Escreva sua resposta no campo ab
Respostas
Resposta:
Os dados apresentam que a reação química já está balanceada e referem-se às quantidades de dois reagentes (5 g de Na3PO4 e 8,9 g de Ba(NO3)2).
Pode-se calcular a quantidade de produto, dando-se a quantidade de dois reagentes, se as massas informadas não correspondem à massa molar (g/mol) de cada reagente. Esse é um exercício de uma reação que contém um reagente limitante.
Para solucionar a questão, calcula-se a quantidade de matéria de cada reagente e comparam-se as suas razões com aquelas necessárias na equação balanceada que ocorre por completa. Por fim, utiliza-se a quantidade do reagente limitante para descobrir a massa de → Ba3(PO4)2 formada.
Cálculo:
A partir da equação balanceada, têm-se as seguintes relações estequiométricas:
2 Na3PO4(aq) + 3 Ba(NO3)2(aq) → Ba3(PO4)2(s) + 6 NaNO3(aq)
2 mol de Na3PO4 reagem com 3 mol de Ba(NO3)2 para formar 1 mol de Ba3(PO4)2 e 6 mol de NaNO3
Usando a massa molar de cada substância, calcula-se a quantidade de matéria de cada reagente, como segue:
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Analisando a quantidade de mol obtida em cada cálculo, observa-se que Ba(NO3)2 está presente em quantidade ligeiramente maior em relação a Na3PO4. Os coeficientes estequiométricos na equação química balanceada indicam, entretanto, que a reação requer 3 mol de Ba(NO3)2 para cada 2 mol de Na3PO4, ou seja, são necessários 1,5 vezes mais mol de Ba(NO3)2 do que mol de Na3PO4. Isso significa que Ba(NO3)2 é o reagente limitante. A partir dessa informação, pode-se calcular a quantidade de Ba3(PO4)2 utilizando como base os gramas de Ba(NO3)2, como segue:
Assim:
1. Quantos gramas de Ba3(PO4)2 podem ser formados?
6,62 g de Ba3(PO4)2
2. A reação ocorre completamente, consumindo todos os reagentes para formar os produtos?
A reação não ocorre completamente, pois, para que ela ocorresse, a razão entre os reagentes teria que ser a razão da equação balanceada:
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Isso quer dizer que falta Ba(NO3)2 para reagir com todo o Na3PO4.
3. Caso não seja completa, qual é o reagente limitante da reação química?
O reagente limitante é o Ba(NO3)2.
Explicação: