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Exercícios sobre reagente em excesso e reagente limitante

Exercícios de Química

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre as reações químicas que envolvem reagente em excesso e reagente limitante. Publicado por: Diogo Lopes Dias
questão 1

(UFAL) A combustão incompleta de combustíveis fósseis produz monóxido de carbono(CO), um gás tóxico que, quando inalado, penetra nos pulmões, reduzindo a capacidade do sangue de transportar oxigênio através do corpo, pois o complexo formado com a hemoglobina é mais estável que o formado com o oxigênio. Admitindo que a reação:

2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)

é completa, qual a quantidade de matéria de oxigênio presente no final da reação quando 9,0 mols de monóxido de carbono reagem com 6,0 mols de oxigênio em um recipiente fechado? Dados: C = 12 e O = 16

a) 2,0

b) 3,0

c) 4,5

d) 6,0

e) 1,5

questão 2

(UFC) O ferro metálico pode ser produzido a partir da reação do Fe2O3 com CO de acordo com a seguinte equação química não balanceada:

x Fe2O3(s) + y CO(g) → w Fe(s) + z CO2(g)

Considere a reação completa entre 1,60 g de Fe2O3 e 3,00 g de CO e assinale a alternativa correta.

a) O reagente limitante dessa reação é o monóxido de carbono.

b) A quantidade máxima de ferro metálico produzida será de aproximadamente 1,12 g.

c) Após a reação se completar, restará 0,58 g de monóxido de carbono no meio reacional.

d) A quantidade máxima de dióxido de carbono produzida será de aproximadamente 4,60 g.

e) Se o rendimento for de 80%, serão produzidos aproximadamente 2,50 g de ferro metálico.

questão 3

O ácido acetilsalicílico (AAS-C9H8O4), comumente chamado de aspirina, é obtido com o ácido acético (C2H4O2) a partir da reação do ácido salicílico (C7H6O3) com anidrido acético (C4H6O3), como podemos observar na equação proposta a seguir:

C7H6O3 + C4H6O3 → C9H8O4 + C2H4O2

Qual será o valor da massa do reagente limitante, sabendo que em uma determinada reação foi utilizado o reagente limitante da reação partindo-se de 12,5 g de ácido salicílico e 15,80 g de anidrido acético?

a) 6,3g

b) 7,8g

c) 15,8g

d) 12,5g

e) 8,7g

questão 4

Quando o composto inorgânico fluoropatita (Ca5(PO4)3F) é colocado na presença do ácido sulfúrico (H2SO4), ocorre uma reação química com a consequente formação de ácido fosfórico (H3PO4), sulfato de cálcio (CaSO4) e ácido fluorídrico (HF). Veja a equação química balanceada que representa o processo:

Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 → 3 H3PO4 + 5 CaSO4 + HF

Se uma massa de 18,5 g de fluoropatita reagir com 49 g de ácido sulfúrico, qual será a massa em gramas do reagente em excesso que sobrará na reação?

a) 17,98 g

b) 0,25 g

c) 17,48 g

d) 0,52 g

e) 17,58 g

respostas
Questão 1

Letra e). Os passos que devem ser seguidos para determinar o número de mol de oxigênio que sobra ao final da reação, já que o próprio exercício já indica que ele é o reagente em excesso, são:

1o Passo: Analisar a estequiometria (proporção em mol) da equação por meio dos coeficientes que a tornam balanceada.

O exercício fornece a equação balanceada. Assim, temos a proporção 2 mol de CO: 1 mol de O2: 2 mol de CO2. Com isso, a proporção entre os reagentes é de 2 mol de CO para 1 mol de O2, o que é igual a 0,5, ou seja, a quantidade de O2 é sempre a metade de CO:

 1 = 0,5
 2        

2o Passo: Determinar a quantidade de mol de O2 que é utilizada no processo:

Como no primeiro passo determinamos que o O2 é sempre a metade do CO, logo, se o exercício indica que foram utilizados 9 mol de CO, a quantidade de O2 utilizada é a metade disso, ou seja, 4,5 mol.

3o Passo: Determinar a quantidade em excesso de O2:

Para calcular a quantidade de O2 que sobrará, basta subtrair os 6 mol, que foram indicados pelo exercício, pelos 4,5 mol realmente utilizados, logo:

6-4,5 = 1,5 mol

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Questão 2

Letra b). Como as alternativas indicam várias possibilidades de respostas, devemos determinar o reagente em excesso, o reagente limitante, suas massas e também a massa dos produtos originada.

1o Passo: Balancear a equação. Caso não se recorde de como uma equação química deve ser balanceada, clique aqui.

1 Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g)

2o Passo: Determinar as massas molares de todos os participantes da reação por meio das massas atômicas dos elementos. Caso não se recorde de como é realizado o cálculo da massa molar, clique aqui.

  • Fe2O3 = 2.56 + 3.16 = 160 g/mol

  • CO = 12 + 16 = 28 g/mol

  • Fe = 56 g/mol

  • CO2= 12 + 2.16 = 44g/mol

3o Passo: Determinar quem é o reagente em excesso e quem é o reagente limitante.

Como temos a proporção molar de 1 mol para 3 mol nos reagentes, logo, a massa molar do Fe2O3 na equação é de 160 g (160.1) e a do CO é de 84 g (28.3). O exercício indica que 1,60 g de Fe2O3 e 3,00 g de CO foram utilizados. A relação entre as massas do Fe2O3 é maior que a do CO, como visto abaixo:

  • Fe2O3 = 160 = 100, logo, é o reagente limitante;
                  1,6

  • CO = 84 = 28, logo, é o reagente em excesso (torna a letra “a” incorreta).
             3

4o Passo: Determinar a massa de CO que realmente foi utilizada na reação.

Para isso, devemos montar uma regra de três envolvendo os dados do reagente limitante e a massa molar do CO na equação:

1 Fe2O3(s) + 3 CO(g)

160g--------84g

1,6g-------- x

320.x = 1,6.84

x = 134,4
      160

x = 0,84 g

5o Passo: Determinar a quantidade em excesso de CO.

Para calcular a quantidade de CO que sobrará, basta subtrair 3 g, que foram indicados pelo exercício, pelos 0,42 g realmente utilizados:

3- 0,84 = 2,16 g (torna a letra “c” incorreta)

6o Passo: Determinar a massa de Fe formada

Para determinar a massa do Fe formada, basta montar uma regra de três utilizando o reagente limitante:

1 Fe2O3(s) → 2 Fe(s)

160g--------112g

1,6g-------- x

320.x = 1,6.112

x = 179,2
      160

x = 1,12 g (alternativa b)

7o Passo: Determinar a massa de CO2 formada.

Para determinar a massa do CO2 formada, basta montar uma regra de três utilizando o reagente limitante:

1 Fe2O3(s) → 3 CO2(g)

160g--------132g

1,6g-------- x

320.x = 1,6.132

x = 211,2
     320

x = 0,66 g

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Questão 3

Letra c). Como o exercício forneceu a massa utilizada dos dois reagentes e pede a massa do reagente limitante, basta realizar os seguintes passos:

1o Passo: Determinar as massas molares de todos os participantes da reação por meio das massas atômicas dos elementos.

  • C7H6O3 = 7.12 + 6.1 + 3.16 = 138 g/mol

  • C4H6O3 = 4.12 + 6.1 + 3.16 = 102 g/mol

  • C9H8O4 = 9.12 + 8.1 + 4.16 = 80 g/mol

  • C2H4O2= 2.12 + 4.1 + 2.16 = 60 g/mol

2o Passo: Determinar quem é o reagente em excesso e quem é o reagente limitante.

Como temos a proporção molar de 1 mol para 1 mol nos reagentes, logo, a massa molar do C7H6O3 na equação é de 138g (138.1) e a do C4H6O3 é de 102g (102.1). O exercício indica que foram utilizados 12,5 g de ácido salicílico e 15,80 g de anidrido acético. A relação entre as massas do C7H6O3 é maior que a do C4H6O3, como visto a segior:

  • C7H6O3 = 138 = 11,04, logo, é o reagente em excesso;
                   12,5

  • C4H6O3 = 102 = 6,45, logo, é o reagente limitante.
                   15,8

3o Passo: Determinar a massa do reagente limitante.

Como o C4H6O3 é o reagente limitante e o exercício informa que foram utilizados 15,8 g, logo, a massa do reagente limitante é 15,8 g.

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Questão 4

Letra d). Como o exercício forneceu a massa utilizada dos dois reagentes e pede a massa do reagente limitante, basta realizar os seguintes passos:

1o Passo: Determinar as massas molares de todos os participantes da reação por meio das massas atômicas dos elementos.

  • Ca5(PO4)3F = 5.40 + 3.31 + 12.16 + 1. 19 = 504 g/mol

  • H2SO4 = 2.1 + 1.32 + 4.16 = 98 g/mol

  • H3PO4 = 3.1 + 1.31 + 4.16 = 98 g/mol

  • CaSO4 = 1.40 + 1.32 + 4.16 = 136 g/mol

  • HF = 1 + 19 = 20 g/mol

2o Passo: Determinar quem é o reagente em excesso e quem é o reagente limitante.

Como temos a proporção molar de 1 mol para 1 mol nos reagentes, logo, a massa molar do Ca5(PO4)3F na equação é de 504 g (504.1) e a do H2SO4 é de 490 g (98.5). O exercício indica que foram utilizados 18,5 g de fluoropatita e 49 g de ácido sulfúrico. A relação entre as massas do Ca5(PO4)3F é maior que as do H2SO4, como visto a seguir:

  • Ca5(PO4)3F = 504 = 27,2 logo, é o reagente limitante;
                         18,5

  • H2SO4 = 490 = 10, logo, é o reagente em excesso.
                   49

3o Passo: Determinar a massa do reagente em excesso realmente utilizada na reação.

Para isso, devemos montar uma regra de três envolvendo os dados do reagente limitante e a massa molar do H2SO4 na equação:

Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4

504g--------490g

18,5g-------- x

504.x = 18,5.490

x = 9065
      504

x = 17,98 g

4o Passo: Determinar a quantidade em excesso de H2SO4 :

Para calcular a quantidade de H2SO4 que sobrará, basta subtrair 18,5g, que foram indicados pelo exercício, pelos 17,98 g realmente utilizados, logo:

18,5- 17,98 = 0,52 g

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