Em uma unidade de produção de água por combustão controlada, o processo utiliza a reação 2 H2(g) + O2(g) ? 2…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma unidade de produção de água por combustão controlada, o processo utiliza a reação 2 H2(g) + O2(g) ? 2 H2O(g). Ensaios realizados nas condições industriais indicam rendimento de 80%, isto é, a quantidade efetivamente obtida de água corresponde a 80% da quantidade prevista teoricamente. Em uma operação, há 10 mol de H2 disponíveis e a meta é obter 8 mol de H2O. Considere que o H2 esteja em quantidade suficiente para essa meta e que o O2 seja completamente consumido. Com base nessas informações, qual é a quantidade mínima de O2, em mol, que deve ser fornecida ao reator para atingir a meta de produção?
- A) 4,0 mol
- B) 2,0 mol
- C) 8,0 mol
- D) 5,0 mol
- E) 6,25 mol
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a meta. Quer-se obter 8 mol de H2O reais, mas o rendimento é de 80%, ou seja, só 80% da quantidade teórica aparece como produto. Logo, 8 mol correspondem a 80% da produção teórica. Passo 2: Calcule a produção teórica necessária. Teórico = 8 / 0,8 = 10 mol de H2O. Passo 3: Use a estequiometria da reação 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g). A proporção é 1 mol de O2 para 2 mol de H2O. Para 10 mol de H2O teóricos, são necessários 10 / 2 = 5 mol de O2. Passo 4: Verifique o H2. Para 10 mol de H2O teóricos, são necessários 10 mol de H2, exatamente o disponível, o que é consistente com o enunciado. Passo 5: Conclusão. A quantidade mínima de O2 é 5,0 mol, alternativa D, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A) 4,0 mol ignora o rendimento, pois seria 8 / 2. B) 2,0 mol usa uma proporção estequiométrica incorreta entre O2 e H2O. C) 8,0 mol iguala o O2 à quantidade final de H2O, ignorando os coeficientes da equação. E) 6,25 mol aplica o rendimento duas vezes, dividindo novamente por 0,8 o valor já corrigido de 5 mol.
💡 Dica: Calcule a quantidade de O2 com base na proporção da reação e no rendimento.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou 8 / 2 = 4 mol de O2 diretamente da meta, sem considerar que o rendimento de 80% exige produzir mais do que os 8 mol previstos.
O aluno aplicou uma proporção estequiométrica errada entre O2 e H2O, como se 1 mol de O2 gerasse 4 mol de H2O, ou dividiu incorretamente a quantidade de água pelos coeficientes.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de reagentes necessários, utilizando a proporção direta sem considerar o rendimento da reação.
O aluno igualou a quantidade de O2 à quantidade de H2O desejada, ignorando que a equação tem coeficientes diferentes (1 para O2 e 2 para H2O).
Para obter efetivamente 8 mol de H₂O com rendimento de 80%, a quantidade teórica de H₂O deve ser 8 ÷ 0,80 = 10 mol. Pela equação balanceada, 1 mol de O₂ produz teoricamente 2 mol de H₂O. Portanto, para 10 mol de H₂O teórica, são necessários 10 ÷ 2 = 5,0 mol de O₂.
O aluno corrigiu corretamente para 5 mol de O2 e depois dividiu novamente por 0,8, aplicando o rendimento duas vezes ao mesmo cálculo.
Raio-X da questão
rendimento de reações químicas
avaliacao
rendimento de reações químicas · estequiometria
Revisar as relações estequiométricas e rendimento em reações químicas.
O aluno pode confundir a quantidade de reagentes necessários, utilizando a proporção direta sem considerar o rendimento da reação.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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