Cesgranrio Petrobras 2017 Química · Rendimento, pureza e reagente limitante também em Química · Cálculos estequiométricos
Questão 23
O tricloreto de fósforo (\(\mathrm{PC\ell_{3}}\)) é um composto químico muito utilizado como matéria-prima para obtenção de diversos compostos organofosforados. Ele é comumente preparado, sob condições adequadas, de acordo com a equação química balanceada representada a seguir. \[ \mathrm{P_{4(s)}} + 6\ \mathrm{C\ell_{2(g)}} \longrightarrow 4\ \mathrm{PC\ell_{3(l)}} \] O valor mais próximo da massa, em gramas, de \(\mathrm{PC\ell_{3}}\) que se formaria a partir de 12,4 g de \(\mathrm{P_{4}}\) e 30,0 g de \(\mathrm{C\ell_{2}}\), considerando um rendimento de 100%, seria
- Dados
- \(\mathrm{M\,(P_{4})} = 123{,}9\) g mol\(^{-1}\)
- \(\mathrm{M\,(C\ell_{2})} = 70{,}9\) g mol\(^{-1}\)
- \(\mathrm{M\,(PC\ell_{3})} = 137{,}3\) g mol\(^{-1}\)
Resolução comentada
Situar o problema antes de calcular.
Assunto
Reagente limitante: comparar os mols disponíveis com a proporção 1 P₄ para 6 Cl₂, e calcular o produto pelo que acaba primeiro.
Objetivo
Conceitos para revisar
Mols
P₄: 12,4/123,9 = 0,100 mol, que pediria 0,600 mol de Cl₂. Cl₂: 30,0/70,9 = 0,423 mol. O cloro é o limitante.
Produto
6 Cl₂ dão 4 PCl₃: 0,423 × 4/6 = 0,282 mol, vezes 137,3.
Preparar o terreno antes de calcular.
Dados
| Grandeza | Valor |
|---|---|
| P₄ | 12,4 g, M 123,9: 0,100 mol |
| Cl₂ | 30,0 g, M 70,9: 0,423 mol |
| Proporção | 1 P₄ : 6 Cl₂ : 4 PCl₃ |
| Rendimento | 100% |
| Pergunta | massa de PCl₃, em g |
Conversões
Nenhuma além de g para mol.
Estratégia
- Mols dos dois.
- Cloro limita: 0,423 × 4/6 mol de PCl₃.
- Vezes 137,3.
Agora sim, calcular.
Passos lógicos
A resolução tem 4 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.
Mols
Massa sobre massa molar.
Limitante
0,1 mol de P₄ precisa de 0,6 de Cl₂; há 0,423. Cloro limita.
PCl₃
4/6 do cloro.
Responder
38,4 na lista. (C).
Resposta
Acelerar, conferir e escapar da armadilha.
Como resolver rápido
Em massa: 6 Cl₂ pesam 425 g e dão 4 PCl₃ de 549 g, razão 1,29. 30 g de cloro dão 30 × 1,29 = 38,7 g.
130 g vezes 549/425
38,7 g. Conta rápida.
Avaliar a coerência
1Pelo fósforo seriam 54,9 g
0,1 mol de P₄ dá 0,4 de PCl₃, 55 g, e não está na lista: é sinal de que o P₄ não limita. Atalho mental.
2As alternativas dobram de uma para outra
9,6, 19,2, 38,4, 76,8, 115,2: só 38,4 fica perto de 38,7. Elimina (A), (B), (D) e (E).
Cuidado com a pegadinha
Fósforo como limitante
Quem calcula pelo P₄, acha 55 g e marca a mais próxima, (D), 76,8.
12,4 g de P₄ é exatamente 0,1 mol, redondo, o que atrai o cálculo por ele. Mas 0,1 mol de P₄ pede 42,5 g de cloro, e há 30.
AntídotoCompare mols disponíveis com a proporção antes de escolher por quem calcular.