PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 88 da UNICAMP 2015

1ª fase · Química: Reagente limitante, pureza e rendimento

Um importante fator natural que contribui para a formação de óxidos de nitrogênio na atmosfera são os relâmpagos. Considere um espaço determinado da atmosfera em que haja 20\% em massa de oxigênio e 80\% de nitrogênio, e que numa tempestade haja apenas formação de dióxido de nitrogênio. Supondo-se que a reação seja completa, consumindo todo o reagente limitante, pode-se concluir que, ao final do processo, a composição percentual em massa da atmosfera naquele espaço determinado será aproximadamente igual a

Dados: Equação da reação: \ce{1/2 N2 + O2 -> NO2}
Massas molares em \text{g}\ \text{mol}^{-1}: \ce{N2} = 28 , \ce{O2} = 32 e \ce{NO2} = 46

  1. A
    29\% de dióxido de nitrogênio e 71\% de nitrogênio.
  2. B
    40\% de dióxido de nitrogênio e 60\% de nitrogênio.
  3. C
    60\% de dióxido de nitrogênio e 40\% de nitrogênio.
  4. D
    71\% de dióxido de nitrogênio e 29\% de nitrogênio.
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Resolução comentada

Tome uma base de cálculo de 100\ \text{g} de atmosfera: 20\ \text{g} de \ce{O2} e 80\ \text{g} de \ce{N2}.

A equação \ce{1/2 N2 + O2 -> NO2} mostra que 1\ \text{mol} de \ce{O2} (32\ \text{g}) reage com \tfrac{1}{2}\ \text{mol} de \ce{N2} (14\ \text{g}) e forma 1\ \text{mol} de \ce{NO2} (46\ \text{g}). Confere a conservação de massa: 32+14=46.

  1. Reagente limitante: para consumir 20\ \text{g} de \ce{O2} seriam necessários \dfrac{20\cdot 14}{32}=8{,}75\ \text{g} de \ce{N2}. Como há 80\ \text{g}, o \ce{N2} está em excesso e o limitante é o \ce{O2}.

  2. \ce{NO2} formado: \dfrac{20\cdot 46}{32}=28{,}75\ \text{g}.

  3. \ce{N2} que sobra: 80-8{,}75=71{,}25\ \text{g}.

  4. A massa total continua 100\ \text{g} (28{,}75+71{,}25), então as porcentagens são: \ce{NO2}\approx 29\% e \ce{N2}\approx 71\%.

No final, não sobra \ce{O2}, só o \ce{NO2} formado e o \ce{N2} em excesso.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa D inverte as porcentagens de A, enganando quem confunde o que sobra com o que se forma.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BNão corresponde a nenhum cálculo correto; o \ce{NO2} formado é 28{,}75\ \text{g} em 100\ \text{g}, não 40\%.
  • CSuperestima o \ce{NO2} (60\%), como se o \ce{N2} também fosse quase todo consumido.
  • DInverte as porcentagens: 71\% é de \ce{N2} restante, não de \ce{NO2}.

Assuntos: Reagente limitante, pureza e rendimento, Cálculo estequiométrico.

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Ver como caiu na prova Questão 88 no caderno Q da UNICAMP 2015

Fonte: Comvest/Vestibular Unicamp 2015. Prova oficial ↗