Exemplo resolvido: cálculo da quantidade de produto formado a partir de um reagente limitante

RKA4JL - Olá! Nesta aula vamos calcular a quantidade de produto formada a partir de um reagente limitante. Aqui temos uma reação: você tem um pouco de gás monóxido de carbono e um pouco de gás hidrogênio. Quando eles reagirem, será produzido metanol. O metanol tem muitas aplicações. Uma delas é a sua utilização como combustível de carro de corrida. Mas o que vamos fazer aqui é estudar quanto metanol podemos produzir se tivermos uma certa quantidade de monóxido de carbono e hidrogênio molecular. Então digamos que temos 356 gramas de monóxido de carbono e 65 gramas de hidrogênio molecular. Quantos gramas de metanol iremos produzir? Uma boa forma de começar é convertendo essa quantidade de monóxido de carbono e hidrogênio molecular em mols. Para fazer isso, podemos usar uma tabela periódica. Para descobrir a massa molar do monóxido de carbono, você pode olhar para as massas molares de carbono e oxigênio e somá-las. Então, 12,01 mais 16 vai dar 28,01 gramas por mol. Se quisermos converter para mols, teremos que multiplicar isso por mols por grama. Isso vai ser, aproximadamente, igual a 356 dividido por 28,01, que é igual a... Vamos ver. Temos três algarismos significativos aqui e quatro aqui. Vou arredondar para 12,7 mols. Poderíamos fazer a mesma coisa com o hidrogênio molecular. Para cada mol, quantos gramas, ou qual é a massa molar do nosso hidrogênio molecular? Em cada átomo de hidrogênio há 1,008 grama por mol, mas cada molécula de hidrogênio tem dois hidrogênios, então será 2 vezes isso. Então, 2,016, 2,016 gramas por mol. Isso vai ser, aproximadamente, igual a 65 dividido por 2,016, que é igual a isso. Nós temos três algarismos significativos, quatro algarismos significativos. Se arredondar para três, será aproximadamente 32,2 mols. Então, a primeira coisa pensar é: em nossa reação, para cada mol de monóxido de carbono usamos dois mols de hidrogênio molecular e isso produz um mol de metano e assim, por mais monóxido de carbono que tenhamos, em termos de mols, precisamos do dobro de hidrogênio. Então vemos aqui um hidrogênio molecular e 2 vezes 12,7 será 25,4. Na verdade, temos hidrogênio molecular mais do que o suficiente. Vamos usar 25,4 mols de hidrogênio molecular. Como eu fiz isso? Será o dobro do número de mols de monóxido de carbono, o dobro desse número aqui é isso aqui. Podemos ver imediatamente o quanto vamos ter de sobra. Teremos o restante, o restante de 32,2 menos 25,4 é 6,8 mols de hidrogênio molecular. Quantos mols de metanol vamos produzir? O mesmo número de mols de monóxido de carbono que estamos usando. É uma proporção de um para um. Então vamos produzir 12,7 mols de metanol. Vou escrever isso aqui. Se eu tiver 12,7 mols de metanol, C₃OH, como faço para converter para gramas? Eu tenho que multiplicar isso por um certo número de gramas por mol para que possamos cancelar os mols ou, essencialmente, a massa molar do metanol. Para descobrir a massa molar do metanol, vamos pegar nossa calculadora novamente. Temos quatro hidrogênios aqui, então 4 vezes 1,008 será isso. A esse número vamos adicionar a massa molar de carbono, porque temos um carbono. Então, mais 12,01. Em seguida, mais um oxigênio nessa molécula de metanol é igual a isso. Vamos ver. Vamos arredondar para casa das centenas porque nossa massa molar de oxigênio e carbono só vai para casa das centenas, 32,04 gramas por mol. 12,7 mols vezes 32,04 gramas por mol nos dirá o quanto de metanol vamos produzir. Vamos ver que temos três algarismos significativos, quatro. Então vou arredondar para três. Teremos, aproximadamente, 407 gramas de metanol. A próxima pergunta é: qual é a massa de hidrogênio que sobrou? Temos que converter os nossos mols de hidrogênio que sobraram em gramas. 6,8 mols de hidrogênio molecular vezes a massa molar, aqui em gramas por mol, será apenas um recíproco disso aqui. Então, vezes 2,016. Vai nos dar isso bem aqui. Se nós estivéssemos arredondando para dois algarismos, aproximadamente 14 gramas de hidrogênio molecular é a sobra, está sobrando. Então usamos uma boa parte disso e foi o monóxido de carbono que foi realmente o reagente limitante aqui. Assim, finalizamos a resolução do nosso exemplo. Até a nossa próxima aula!