Resolução de questões aleatórias #1 – cálculo estequiométrico, reagente limitante e reagente em excesso

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Na medida da minha boa vontade, resolvo algumas questões da categoria química de outro site. Irei postar aqui a minha resolução de uma questão de múltipla escolha do vestibular da PUC que acredito, poderá retirar algumas dúvidas. A diferença dos gabaritos oficiais é que, além de explicar o conteúdo, ofereço macetes que aprendi na marra.

Questão #1

(PUC-SP) Os gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2) podem reagir em diversas proporções, formando diferentes óxidos de nitrogênio (NxOy). Em uma determinada condição foram colocados em um reator 32,0 g de Oe 20,0 g de N2. Terminada a reação, supondo a formação de apenas um tipo de óxido, é coerente afirmar que foram obtidos?

Resolução

Antes de mais nada, ofereço o macete para todos os cálculos estequiométricos (envolvendo quantidades em reações químicas): observe a reação primordial! Por exemplo…

H2 + O2 → H2O

Lembre-se de balancear:

H2 + 1/2 O2 → H2O ou, multiplicando o mesmo por 2 para tirar a fração:

2 H2 + O→ 2 H2O

Quais valores padrão temos aí? Vou pegar a última equação de formação da água:

– Massas moleculares:

2 H2 = 4 g/mol

O2 = 32 g/mol

2 H2O = 36 g/mol

Logo:

4 g de H2 + 32 g de O2 = 36 g de água líquida

E se nós brincássemos com as quantidades? Digamos que estou fazendo isso:

2 g de H2 + 17 g de O2, quanto se formará de água? 19 g? ERRADO! Temos de observar se existe reagente em excesso e reagente limitante. Como? Regra de três!

Primeiro (lembre-se de associar sempre com a reação original): se 4 g de H2 necessitam de 32 g de O2, 2 g de H2 necessitará de quantas gramas de O2?

4 g ———- 32 g
2 g ———- x

x = 16 g. Logo precisamos de 16 g de O2. Ué, mas não falei que coloquei 17 g? Então quanto sobra? 1 g de O2 em excesso, consequentemente O2 é o reagente em excesso e o H2 é o reagente limitante, que cessa a reação após atingir as quantidades estequiométricas ideais e proporcionais.

Vamos ao exercício agora! Uma dica é fazer a reação formando os diferentes compostos de NxOy. Vou dar dicas:

a) O2 + N2 →2 NO

ou

b) 2 O2 + N2  → 2 NO2

Tentarei com a primeira.

a) Massas moleculares:

O2 = 32 g

N2 = 28 g

2 NO = 60 g

Portanto, 32 g de O2 + 28 g de N2 = 60 g de NO

E então analisemos as quantidades que o exercício dá: 32 g de O2 + 20 g de N2 = ??? g de NO. Se 28 g de N2 necessitam de 32 g de O2, 20 g de N2 necessitará de quantas gramas de O2?

28 g ———- 32 g
20 g ———- x

x = aproximadamente 23 g de O2, mas se coloquei 32 g, sobram 9 g sem reagir. Nenhuma alternativa bate (vide pergunta abaixo), então vamos tentar a outra reação. Dessa fez vou fazer direto, do jeito que gosto.

b) 2 O2 + N2  → 2 NO2

64 g + 28 g  → 92 g (reação padrão)

32 g + 20 g  → ??? g (reação com os dados oferecidos pelo enunciado)

De olho observamos que a quantidade acrescida de O2 cai pela metade, então por lógica precisaríamos da metade da quantidade padrão de N2, isto é, 14 g, o que faz sobrar 20 g – 14 g = 6 g sem reagir. Se não entendeu, tranquilamente faço com regra de três também:

64 g ———- 28 g
32 g ———- y

y = 14 g de N2. Se coloquei 20 g, sobram 6 g sem reagir.

Pergunta original aqui. Até a próxima!

Sobre Davidson Lima

Adorador de nuvens, músico, protótipo de humorista, fã do seriado The Big Bang Theory e montador de cubos mágicos, sou eu, um Técnico em Química e graduando em Engenharia Química pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (Uerj). Mas vou além. Não preciso de Red Bull para que meus sonhos criem asas. Só isso mesmo.
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