Exercícios sobre reagente em excesso e reagente limitante

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:

1^o 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        

2^o 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.

3^o 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

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.

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

1 Fe₂O_3(s) + 3 CO_(g) → 2 Fe_(s) + 3 CO_2(g)

2^o 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

3^o 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

4^o 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 Fe₂O_3(s) + 3 CO_(g)

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

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

320.x = 1,6.84

x = 134,4
      160

x = 0,84 g

5^o 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)

6^o 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 Fe₂O_3(s) → 2 Fe_(s)

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

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

320.x = 1,6.112

x = 179,2
      160

x = 1,12 g (alternativa b)

7^o 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 Fe₂O_3(s) → 3 CO_2(g)

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

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

320.x = 1,6.132

x = 211,2
     320

x = 0,66 g

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

1^o 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 = 180 g/mol

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

2^o 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. Para determinar quem é o reagente limitante, basta encontramos a massa de um dos produtos, utilizando cada um dos reagentes de forma isolada:

C₇H₆O₃ + C₄H₆O₃ → C₉H₈O₄ + C₂H₄O₂

                               Massas molares:    138g          102g             180g        60g

                            Massas utilizadas:     12,5g         15,8g            x

• Utilizando o C₇H₆O₃: 

                                                               138g-----------180g       

                                                               12,5g-----------x

                                                                   138x = 2250

                                                                       x = 16,30 g 

• Utilizando o C₄H₆O₃: 

                                                               102g-----------180g       

                                                               15,8g-----------x

                                                                   102x = 2844

                                                                       x = 27,88 g 

3^o Passo: Determinar a massa do reagente limitante.

Como o C₄H₆O₃ é o o reagente que formou uma menor massa de produto, por isso ele é o reagente limitante, logo 12,5g.

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

1^o 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

2^o 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

3^o 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

4^o 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