Cesgranrio Transpetro 2023 Química · Rendimento, pureza e reagente limitante também em Química · Mol, massa molar e leis ponderais
Questão 41
O dióxido de enxofre é um gás razoavelmente solúvel em água, sendo usado para a produção industrial de ácido sulfúrico. Uma matéria prima contendo enxofre elementar sofreu uma reação na presença de excesso de gás oxigênio, para formar 50.000 L do gás \(\mathrm{SO_{2}}\), medido nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) e assumindo comportamento ideal dos gases, como mostrado na reação abaixo. \[ \mathrm{S_{(s)}} + \mathrm{O_{2\,(g)}} \longrightarrow \mathrm{SO_{2\,(g)}} \] A reação do enxofre foi completa, e a massa da matéria prima era 80,0 kg.
A partir dessa informação, a percentagem, em massa, de enxofre elementar na matéria prima é, aproximadamente,
- Dado
- \(R = 0{,}082\) atm L mol\(^{-1}\) K\(^{-1}\)
Resolução comentada
Situar o problema antes de calcular.
O enunciado diz CNTP, mas o gabarito só fecha com 25 °C
Nas condições normais, 0 °C, o volume molar é 22,4 L e a pureza sai 89%, que não está entre as alternativas. O gabarito oficial, 82%, corresponde ao volume molar de 24,4 L, a 25 °C, o mesmo valor que a questão 43 desta prova fornece como R × T. A resolução abaixo adota 25 °C para chegar à alternativa oficial.
Conferido nesta resolução com os dois volumes molares. Não localizamos registro de recurso ou de alteração do gabarito da questão.
Assunto
Estequiometria — pureza de uma matéria-prima a partir do volume de gás produzido.
Objetivo
Conceitos para revisar
Equação dos gases ideais
Para um gás ideal, pressão vezes volume é o número de mols vezes a constante vezes a temperatura absoluta. Dado o volume nas condições da medida, ela devolve os mols.
Proporção da reação
Um átomo de enxofre dá uma molécula de SO₂. Os mols de gás produzidos são os mols de enxofre que reagiram, e a reação foi completa.
Pureza
Massa do que interessa dividida pela massa total da matéria-prima. O resto são impurezas que não reagiram.
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