Partindo de 2 g de P4 com 80% de pureza e de 2 g de cloro com 90% de pureza, diga qual é a quantidade de produto formado, se o rendimento da reação for de 75%. Determine a massa do reagente em excesso. DADOS: MMP = 31 ; MMCl = 35,5.
P4 + Cl3 → PCl3
Respostas
A quantidade de PCl3 formada com 75% de rendimento é de aproximadamente igual a 1,05 g
A massa de reagente em excesso é 1,08 g de P4
Fundamentos Teóricos
Mol
É a quantidade de matéria em química e corresponde a 6,02x10^23 unidades de uma determinada espécie química, moléculas, átomos ou íons. Este número comumente usado como 6x10^23 é conhecido como número de Avogadro
Massa Molar
É a massa em grama referente a 1 mol de moléculas, átomos ou íons. Ela é determinada a partir das massas atômicas dos elementos.
Exemplificando
Considerando a massa atômica do Na = 23 u; do H = 1 u; S = 32 u e O = 16 u
A massa molar de 1 mol de átomos de Na é de 23 g
A massa molar de 1 mol de cátions Na+ é de 23 g
A massa molar de 1 mol de H2SO4 = 2 x 1 + 1 x 32 + 4 x 16 = 98 g
Sua unidade de medida, portanto é g/mol
Reagente limite ou limitante
É aquele reagente que não está em excesso. É chamado de reagente limite ou limitante pois ao ser integralmente consumido na reação, esta cessará. Os demais reagentes estarão em excesso
Grau de Pureza
É a relação entre a massa da substância que participa da reação e a massa da amostra
Rendimento da Reação
É a razão entre a quantidade obtida de produto e a quantidade teórica que deveria ter sido produzida
Vamos dividir a resolução do exercício em 9 etapas de forma a facilitar o entendimento.
Etapa 1 – Ajuste dos coeficientes da equação
P4 + 6 Cl2 → 4 PCl3
Etapa 2 – Cálculo das massas teóricas envolvidas
P4 = 4 x 31 = 124 g
6 Cl2 = 6 x 2 x 35,5 = 426 g
4 PCl3 = 4 x 31 + 4 x 3 x 35,5 = 550 g
Etapa 3 – Relação P4/Cl2 teórica
(P4/Cl2)teórica = 124 / 426 = 0,29 g de P4 / 1 g de Cl2
Etapa 4 – Relação P4/Cl2 utilizada
Cl2: 2 g x 0,9 (90% de pureza) = 1,8 g
P4: 2 g x 0,8 (80% de pureza) = 1,6 g
(P4/Cl2)utilizada = 1,6 / 1,8 = 0,89 g de P4 / 1 g de Cl2
Etapa 5 – Identificação do reagente limite ou limitante (aquele que não está em excesso) e do reagente em excesso
Comparando os valores de (P4/Cl2)teórica x (P4/Cl2)utilizada, verificamos que na prática para cada grama de Cl2 consumida estamos utilizando uma quantidade maior de PCl4, mais precisamente 0,29 – 0,89 = 0,6 g de P4 para cada grama de Cl2 consumida
Logo o reagente limite ou limitante é o Cl2 e o que está em excesso é o P4
Etapa 6 – Cálculo da massa de P4 que deveria reagir com 1,8 g de Cl2
P4 6 Cl2
124 426
m 1,8
m = 1,8 x 124 / 426 = 0,52 g de P4 é a massa que consome 1,8 g de Cl2
Etapa 7 – Cálculo da massa em excesso de P4
Estamos usando: 1,6 g de P4
Deveríamos estar usando: 0,52 g de P4
Assim, a massa em excesso de P4 é 1,6 – 0,52 = 1,08 g de PCl4
Etapa 8 - Cálculo da quantidade de PCl3 formada com rendimento 100%
6 Cl2 == 4 PCl3
426 550
1,8 ===== m
m = 550 x 1,8 / 426 = 1,394 g de PCl3
Etapa 9 - Cálculo da quantidade de PCl3 formada com rendimento 75%
1,394 g de PCl3 ========= 100%
m ==================== 75%
m = 0,75 x 1,394 = 1,045 g de PCl3 ≈ 1 ,05 g de PCl3
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