1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso.pptx

Química 11 ano
Reagente limitante

1. Química 11 Maria Isabel da Rocha Couto Departamento de Ciências Experimentais ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso

2. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 REAGENTE LIMITANTE - Reagente que apresenta a menor quantidade de matéria em relação à proporção estequiométrica e que limita a quantidade de produto formado. REAGENTE EM EXCESSO - Reagente cuja quantidade estequiométrica numa mistura reacional é superior à quantidade estequiométrica do reagente limitante. Nas reações químicas nem sempre as quantidades dos reagentes se encontram nas quantidades e proporções estequiométricas previstas na equação química. Um dos reagente limitará a quantidade de produto que se poderá formar – o reagente limitante . Reagente limitante

3. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 A combustão do carbono pode ser representada pela equação química: C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g) Pela leitura da equação sabe-se que cada mole de carbono reage com uma mole de oxigénio. A proporção estequiométrica é 1 mol C : 1 mol O 2 As proporções estequiométricas são aquelas que correspondem aos coeficientes estequiométricos da equação química.

4. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 Admitamos que a reação ocorre até se esgotar pelo menos um dos reagentes, ou seja, que a reação é completa. Se adicionarmos 4 mol de C e 4 mol de O 2 , quando a reação terminar não sobrará nenhum dos reagentes. C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g) -4 -4 0 0 4 +4 Reagiram 4 moles de carbono e de oxigénio (-4) Formaram-se 4 moles de dióxido de carbono (+4)

5. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 Se adicionarmos 4 mol de C e 12 mol de O 2 , quando a reação terminar… C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g) Reagiram 4 moles de carbono e de oxigénio (-4) Formaram-se 4 moles de dióxido de carbono (+4) sobra oxigénio. O carbono é totalmente consumido, condicionando a quantidade de dióxido de carbono, CO 2 , que é obtida no final: diz-se que o C (s) é o reagente limitante . O oxigénio existe em quantidade superior à necessária para reagir com todo o carbono disponível: diz-se que o O 2 (g) é o reagente em excesso. -4 -4 0 8 4 +4

6. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 Uma vez identificado o reagente limitante, é possível determinar: • a quantidade de matéria em excesso dos outros reagentes, pela diferença entre a quantidade de matéria inicial e a quantidade de matéria estequiométrica necessária para consumir todo o reagente limitante. • a quantidade de matéria máxima de produto que pode ser formado, a partir da razão molar.

7. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 O reagente limitante é aquele que apresentar menor quociente entre a quantidade de matéria (número de moles) inicial e o respetivo coeficiente estequiométrico. 2 C 2 H 2 (g) + 5 O 2 (g) → 4 CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Na reação de combustão do acetileno estudada   Reagente limitante Reagente em excesso O cálculo da quantidade de produtos da reação faz-se sempre a partir do reagente limitante.

8. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 Genericamente: a A + b B c C   O reagente limitante de uma reação química é o que está presente em menor quantidade relativa, ou seja, é o que apresenta um menor quociente entre a sua quantidade de matéria e o respetivo coeficiente estequiométrico. A é o reagente limitante e B será o reagente em excesso   B é o reagente limitante e A será o reagente em excesso  

9. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 CH 4 (g) + 2 O 2 (g) → CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) A reação de combustão do metano pode ser descrita pela seguinte equação química: Considere que inicialmente existiam 3,56 mol de metano e 5,49 mol de oxigénio no reator. 1. Identifique o reagente limitante. 1 mol C:2 mol O 2   O reagente limitante é o oxigénio, porque é o que apresenta a menor quantidade estequiométrica.

10. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 2. Calcule a quantidade de matéria de reagente que não foi consumido. CH 4 (g) + 2 O 2 (g) → CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Considere que inicialmente existiam 3,56 mol de metano e 5,49 mol de oxigénio no reator.   n =   ou         ou Estequiometricamente:     I) Cálculo da quantidade de reagente em excesso que reage II) Cálculo da quantidade de reagente em excesso que não foi consumido  

11. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 A ureia é produzida industrialmente a partir do dióxido de carbono, CO 2 , e do amoníaco, NH 3 , de acordo com a equação química seguinte: CO 2 (g) + 2 NH 3 (g)  (NH 2 ) 2 CO(s) + H 2 O(g) Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH 3 com 1200 g de CO 2 . Determine: a) o reagente limitante. b) a massa máxima de ureia que pode ser obtida. c) a quantidade de matéria de reagente em excesso que ficou por reagir. Questões

12. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 CO 2 (g) + 2 NH 3 (g)  (NH 2 ) 2 CO(s) + H 2 O(g) Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH 3 com 1200 g de CO 2 . Determine: o reagente limitante. i) Determinar a quantidade de matéria de cada um dos reagentes: M (CO 2 ) = 44,01 g mol -1 M (NH 3 ) = 17,04 g mol -1 m = n M  n (CO 2 ) =  n (CO 2 ) = 27,27 mol m = n M  n (NH 3 ) =  n (NH 3 ) = 36,4 mol ii ) Determinar a quantidade estequiométrica de cada um dos reagentes n (CO 2 ) = n (NH 3 ) = iii ) Identificar o reagente limitante NH 3 , porque está em menor quantidade estequiométrica   Questões (Resolução)

13. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 CO 2 (g) + 2 NH 3 (g)  (NH 2 ) 2 CO(s) + H 2 O(g) o reagente limitante. ( em alternativa) Determinar a quantidade de matéria de cada um dos reagentes n (CO 2 ) = 27,27 mol e n (NH 3 ) = 36,4 mol ii ) Determinar a quantidade de matéria estequiométrica de CO 2 : Como 1 mol CO 2 : 2 mol NH 3 , então: iii ) Identificar o reagente limitante: Como a quantidade de matéria disponível de dióxido de carbono é superior à quantidade de matéria estequiométrica, o amoníaco é o reagente limitante.

14. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 CO 2 (g) + 2 NH 3 (g)  (NH 2 ) 2 CO(s) + H 2 O(g) Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH 3 com 1200 g de CO 2 . Determine: b) a massa máxima de ureia que pode ser obtida. i) Determinar a quantidade de matéria de ureia: Como: 2 mol NH 3 : 1 mol (NH 2 ) 2 CO, então: ii ) Determinar a massa de ureia: M [(NH 2 ) 2 CO] = 60,07 g mol -1 m = n M  m [(NH 2 ) 2 CO] = 18,2  60,07 = 1,09  10 3 g Questões (Resolução)

15. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 CO 2 (g) + 2 NH 3 (g)  (NH 2 ) 2 CO(s) + H 2 O(g) Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH 3 com 1200 g de CO 2 . Determine: c) a quantidade de matéria de reagente em excesso que ficou por reagir. A quantidade de matéria de dióxido de carbono que fica por reagir pode ser calculada pela diferença entre a quantidade de matéria inicial e a quantidade de matéria estequiométrica necessária para esgotar o reagente limitante: n (CO 2 ) excesso = n (CO 2 ) inicial  n (CO 2 ) reagiu  n (CO 2 ) excesso = 27,27  18,2  n (CO 2 ) excesso = 9,1 mol Questões (Resolução)

16. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 Considere a reação de formação de dióxido de nitrogénio (NO 2 ) a partir do monóxido de nitrogénio e oxigénio: 2 NO(g) + O 2 (g)  2 NO 2 (g) 1. Considerando que o monóxido de nitrogénio e o oxigénio foram colocados para reagir em quantidades reais proporcionais às da figura, selecione a afirmação correta. (A) O NO é o reagente limitante, obtendo-se uma quantidade de NO 2 igual à quantidade de NO. (B) O NO é o reagente em excesso, obtendo-se uma quantidade de NO 2 igual ao dobro da quantidade de O 2 . (C) O O 2 é o reagente limitante, obtendo-se uma quantidade de NO 2 igual à quantidade de NO. (D) O O 2 é o reagente em excesso, obtendo-se uma quantidade de NO 2 igual ao dobro da quantidade de O 2 . Questões (Resolução)

17. ESDR 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso Química 11 Considere a reação de formação de dióxido de nitrogénio (NO 2 ) a partir do monóxido de nitrogénio e oxigénio: 2 NO(g) + O 2 (g)  2 NO 2 (g) 2. Se 0,207 mol de monóxido de nitrogénio forem misturados com 0,125 mol de oxigénio, qual será o volume máximo de dióxido de nitrogénio obtido em condições PTN? i) Determinar o reagente limitante: Como: 2 mol NO : 1 mol O 2 Então: n (NO) = 2 n (O 2 ) n (NO) = 2  0,125 = 0,250 mol O monóxido de nitrogénio é o reagente limitante porque a quantidade de matéria existente desta substância é inferior à quantidade de matéria estequiométrica necessária para reagir completamente com o oxigénio. Questões (Resolução)