Suponha que, em um teste, foram adicionados a um misturador 500 kg de fostato de cálcio e 260 kg de ácido sulfúrico, produzindo 280 kg de superfosfato Ca(H2PO4)2. Considere que os dados de massa molar (g/mol) são Ca = 40; P = 31; O = 16; H = 1; S = 32. Assinale a opção que apresenta o reagente limitante e sua concentração em kmol. Fosfato de cálcio, 1,48 kmol. B Fosfato de cálcio, 2,65 kmol. C Ácido sulfúrico, 1,20 kmol. D Ácido sulfúrico, 1,48 kmol. E Ácido sulfúrico, 2,65 kmol.
Respostas
O reagente limite é o ácido sulfúrico, sua quantidade é de 2,65 kmol – LETRA E
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
Solução do Exercício
Etapa 1: Reação do Processo ajustada (balanceada)
Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4
Etapa 2: Cálculo das massas molares
Ca3(PO4)2 : 3 x 40 + 2 x 31 + 2 x 4 x 16 = 310 kg/kmol
H2SO4: 2 x 1 + 1 x 32 + 4 x 16 = 98 kg/kmol
Ca(H2PO4)2: 1 x 40 + 2 x 2 x 1 + 2 x 31 + 2 x 4 x 16 =234 kg/kmol
CaSO4: 1 x 40 + 1 x 32 + 4 x 16 = 136 kg/kmol
Etapa 3: Cálculo das massas em kg
Ca3(PO4)2 : 310 kg/kmol x 1 kmol = 310 kg
H2SO4: 98 kg/kmol x 2 kmol = 196 kg
Ca(H2PO4)2: 234 kg/kmol x 1 kmol = 234 kg
CaSO4: 136 kg/kmol x 2 kmol = 272 kg
Etapa 4: Cálculo da Relação Teórica Fosfato / Ácido
Ca3(PO4)2 / H2SO4 = 310 / 196 = 1,58 kg de fosfato / 1 kg de ácido
Etapa 5: Cálculo da Relação Usada Fosfato / Ácido
Ca3(PO4)2 / H2SO4 = 500 / 260 = 1,92 kg de fosfato / 1 kg de ácido
Etapa 6 : Comparando os resultados Teórico x Usado (Identificando o reagente limite)
Para cada kg de ácido estamos usando em relação ao teórico mais fosfato. Assim, o reagente em excesso é o fosfato e o limite ou limitante é o ácido sulfúrico
Etapa 7: Cálculo da quantidade de matéria do reagente limite ou limitante
1 kmol de H2SO4 =========== 98 kg
n ======================= 260 kg
n = 260 / 98 = 2,65 kmol de ácido sulfúrico
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