PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 45 da UERJ 2021

Exame de Qualificação · Ciências da Natureza

O ácido iodídrico, utilizado na higienização de instrumentos médicos, dentre outras aplicações, é produzido a partir da seguinte reação química:

\boxed{\ce{2 I2 + N2H4 -> 4 HI + N2}}

Em um processo de produção industrial, ao adicionar 254 kg de \ce{I2} e 80 kg de \ce{N2H4}, verifica-se o consumo completo do reagente limitante.

A massa de reagente em excesso, que não foi consumida, em quilogramas, tem valor igual a:

  1. A
    16
  2. B
    32
  3. C
    64
  4. D
    72
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Resolução comentada

Em uma reação, o reagente limitante é o que acaba primeiro; o outro sobra. Para achá-lo, comparamos as quantidades de matéria (mol) com a proporção da equação.

  1. Massas molares: \ce{I2} = 254\ \text{g/mol} e \ce{N2H4} = 2\cdot 14 + 4\cdot 1 = 32\ \text{g/mol}.

  2. Quantidades de matéria (usando kg e kmol, que dá o mesmo resultado):

    n_{\ce{I2}} = \frac{254}{254} = 1\ \text{kmol}

    n_{\ce{N2H4}} = \frac{80}{32} = 2{,}5\ \text{kmol}

  3. A proporção da equação é 2\ \ce{I2} : 1\ \ce{N2H4}. Para consumir 1\ \text{kmol} de \ce{I2} são necessários apenas 0{,}5\ \text{kmol} de \ce{N2H4}. Como há 2{,}5\ \text{kmol}, o \ce{I2} é o limitante e o \ce{N2H4} está em excesso.

  4. Sobra de \ce{N2H4}:

    2{,}5 - 0{,}5 = 2{,}0\ \text{kmol}

  5. Em massa:

    2{,}0 \cdot 32 = 64\ \text{kg}

Conferindo: consumido = 0{,}5\cdot 32 = 16\ \text{kg} e 80 - 16 = 64\ \text{kg}.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa A engana porque é a massa de hidrazina que reage (16 kg), e não a que sobra.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AÉ a massa de \ce{N2H4} consumida (16 kg), não a que sobrou.
  • BCorresponde a 1 kmol de \ce{N2H4}, ignorando a proporção 2:1 ou errando o cálculo do consumo.
  • DNão corresponde a nenhum cálculo coerente com a estequiometria; resulta de erro na conta de consumo.

Assuntos: reagente limitante, estequiometria.

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Fonte: UERJ 2021 · Exame Único. Prova oficial ↗