Desafios - Bertrand

REAÇÕES QUÍMICAS. EQUILÍBRIO QUÍMICO HOMOGÉNEO | 23
22 | Módulo Q3
1.2.3. Rendimento de uma reação
Desafios
Mesmo que todos os reagentes, numa reação química, estejam nas proporções
estequiométricas (proporção indicada pelos coeficientes da equação química
respetiva), a reação pode não ser completa2.
ALERTA
Algumas possíveis causas para uma
reação não ser completa:
• Condições de operação não favoráveis.
• Paragem da reação.
• Existência de reações laterais (reações que ocorrem simultaneamente
com a reação principal).
• Ocorrência da reação inversa (o que
pode conduzir ao equilíbrio químico).
21. A equação química que traduz a combustão do octano (C8H18) (composto que entra na composição de todas as
gasolinas) é a seguinte:
2 C8H18(L) + 25 O2(g) " 16 CO2(g) + 18 H2O(g)
A extensão de uma reação pode avaliar-se através do cálculo do rendimento
da reação que se costuma designar por h (letra grega “eta”).
21.1. Calcule a massa de CO2 formada num ambiente muito rico em oxigénio quando se queimam 100 g de octano.
O rendimento de uma reação química obtém-se a partir da relação de dois
valores obtidos de produto (valor real e valor teórico):
21.2. Numa outra situação, a combustão de 100 g de octano originou 92 g de CO2. Calcule o rendimento da reação
nesta situação.
• Valor real – a quantidade química, o volume (gases) ou a massa real que se
obtém, em determinadas condições, que têm de ser explicitadas;
22. A benzamida (2) pode ser preparada pela reação de amoníaco concentrado com cloreto de benzoílo (1), segundo
a equação química:
C6H5COCL + 2 NH3 " C6H5CONH2 + NH4CL
(1)
(2)
• Valor teórico – a quantidade química, o volume (gases) ou massa teórica
obtida de acordo com a estequiometria da reação, a partir do reagente limitante (se o houver).
Numa determinada situação laboratorial, para se obter 11,1 g de benzamida pura, utilizou-se 65 cm3 de amoníaco
concentrado (em excesso) e 15,0 g de cloreto de benzoílo.
22.1. Indique uma razão para ser necessário utilizar amoníaco em excesso.
quantidade, massa ou volume (gases) real de produto
h(%) =
* 100
quantidade, massa ou volume (gases) teórico de produto
• Uma reação diz-se incompleta se nenhum deles se esgota, sendo neste caso o rendimento inferior a 100%
(ou 1).
(A)
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• Uma reação diz-se completa se, pelo menos, um dos reagentes se transforma quase integralmente nos produtos de reação, ou seja, se o seu rendimento se aproxima muito de 100% (ou 1).
22.2. Selecione, das hipóteses A, B, C ou D, aquela que representa a expressão que permite o cálculo do rendimento da reação.
11,1
* 100
15,0
(B)
121
* 100
141
(C)
(15,0 - 11,1)
* 100
15,0
(D)
11,1 * 141
* 100
121 * 15,0
23. Um dos processos de obtenção de éter hospitalar (C4H10O) consiste na desidratação de álcool etílico (C2H5OH),
que se pode traduzir pela seguinte equação química:
2 C2H5OH " C4H10O + H2O
Determine o rendimento deste processo, quando se desidratam 184 g de álcool e se obtêm 111 g de éter.
Porque será possível expressar-se o rendimento de uma reação química em função de diferentes grandezas?
n (real)
h(%) =
* 100
n (teórica)
h(%) =
ou
m (real)
h(%) =
* 100
m (teórica)
ou
24. O salitre do Chile (NaNO3) é utilizado como conservante no presunto, na mortadela, etc. Este composto pode ser
obtido pela reação entre o ácido nítrico e o hidróxido de sódio segundo a seguinte equação química:
HNO3 + NaHO " NaNO3 + H2O
V (real)
h(%) =
* 100
V (teórico)
Se o rendimento da reação for 95%, determine a massa de salitre do Chile que se obtém quando se utilizam 126 g
de ácido nítrico.
25. A preparação de silício puro, usado em microchips, envolve a reação entre tetracloreto de silício e magnésio,
segundo a seguinte equação química:
N
n (real) * M
m (real)
n (real)
* 100 § h(%) =
* 100 § h(%) =
* 100
N
m (teórica)
n (teórica) * M
n (teórica)
SiCL4(L) + 2 Mg(s) " Si(s) + 2 MgCL2(s)
n (real) * Vm
V (real)
n (real)
h(%) =
* 100 § h(%) =
* 100 § h(%) =
* 100
V (teórico)
n (teórica) * Vm
n (teórica)
~
A reação entre 1,70 g de tetracloreto de silício com 9,72 g de magnésio produziu 0,150 g de silício. Determine o
rendimento desta reação.
~
Exercício resolvido
O metanol (álcool metílico) pode ser produzido a altas pressões, segundo a
seguinte equação química:
CO(g) + 2 H2(g) " CH3OH(L)
1.2.4. Grau de pureza de um reagente
A existência de materiais com impurezas não é novidade, pois é sabido que os
químicos lidam com materiais e não com substâncias – 100% de pureza é, na
prática, uma percentagem ideal. Basta olhar para um rótulo de um reagente –
nem os de mais elevado grau de pureza são 100% puros!
Estime qual o rendimento da reação quando se obtêm 6,1 t (6,1 * 106 g) de
metanol a partir de 1,2 t (1,2 * 106 g) de di-hidrogénio com excesso de CO.
CO(g) + 2 H2(g) " CH3OH(L)
2
4,0
32,0
" (massas estequiométricas em g)
1,2 * 106
1,2 * 106 * 32,0
x
=
§ x=
§ x = 9,6 * 106 g de metanol
4,0
32,0
4,0
As reações de combustão, em sistema
aberto, são exemplos de reações que
mais se aproximam das reações ditas
completas.
h=
6,1 * 106
* 100 § h ) 64%
9,6 * 106
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28,0
ALERTA
O grau de pureza de um reagente varia
de acordo com o fim a que esse reagente se destina e quanto maior for o
seu grau de pureza maior será o seu
preço.
Pode definir-se grau de pureza como:
Grau de pureza (%) =
massa da substância pura
* 100
massa do material (substância pura mais impurezas)