Em uma atividade sobre tecnologias de baixo carbono, uma escola simulou a produção de água em uma célula a…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade sobre tecnologias de baixo carbono, uma escola simulou a produção de água em uma célula a combustível pela reação 2 H2(g) + O2(g) ? 2 H2O(l). Para a simulação, foram colocados no sistema 5,00 g de H2 e 16,0 g de O2. Considere as massas molares H2 = 2,00 g·mol?¹, O2 = 32,0 g·mol?¹ e H2O = 18,0 g·mol?¹. Admita que a reação ocorra completamente até o consumo total de um dos reagentes. Com base nos dados da simulação, qual alternativa identifica corretamente o reagente limitante e a massa máxima de água produzida?
- A) H₂ é limitante; H₂O = 45,0 g.
- B) O₂ é limitante; H₂O = 18,0 g.
- C) O₂ é limitante; H₂O = 9,0 g.
- D) H₂ é limitante; H₂O = 18,0 g.
- E) O₂ é limitante; H₂O = 36,0 g.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Calcular a quantidade de matéria de cada reagente. H2: 5,00 g / 2,00 g·mol^-1 = 2,50 mol de H2. O2: 16,0 g / 32,0 g·mol^-1 = 0,500 mol de O2. Passo 2: Usar a proporção estequiométrica da equação 2 H2 + 1 O2 -> 2 H2O. Para consumir 0,500 mol de O2 são necessários 1,00 mol de H2, e a simulação tem 2,50 mol de H2, que é mais que suficiente. Logo o O2 se esgota primeiro e é o reagente limitante. Passo 3: Calcular a água produzida a partir do limitante. Pela proporção 1 O2 : 2 H2O, 0,500 mol de O2 produzem 1,00 mol de H2O. Massa de H2O = 1,00 mol x 18,0 g·mol^-1 = 18,0 g. Passo 4: Conferir as alternativas erradas. A: H2 não é limitante, pois há excesso de H2; 45,0 g correspondem a 2,50 mol de água, o que ignora a proporção. C: a massa estaria correta se a proporção fosse 1:1, mas a equação tem 2 mol de água por mol de O2, então 9,0 g está errada. D: H2 não é o limitante, e 18,0 g vem de outra conta, não da proporção correta. E: 36,0 g corresponde a 2,00 mol de água, o que não condiz com 0,500 mol de O2 na proporção 1:2. O gabarito B está correto e coincide com a resolução feita aqui.
💡 Dica: Calcule a quantidade de mols de H2 e O2 antes de identificar o reagente limitante.
Alternativa por alternativa
Comparou apenas as massas dos reagentes (5,00 g de H2 contra 16,0 g de O2) e concluiu que o H2 acaba primeiro, sem converter para mol nem usar a proporção da equação. Além disso, a massa de 45,0 g corresponde a 2,50 mol de água, ou seja, usou a quantidade de H2 diretamente como se fosse a de H2O.
Por que engana: Confundir a quantidade de reagentes e não calcular corretamente a massa de água formada, escolhendo a alternativa errada que parece correta.
A quantidade de H₂ é n = 5,00/2,00 = 2,50 mol, enquanto a quantidade de O₂ é n = 16,0/32,0 = 0,500 mol. Pela equação, 1 mol de O₂ reage com 2 mol de H₂. Assim, 0,500 mol de O₂ exige 1,00 mol de H₂, quantidade disponível no sistema. Portanto, o O₂ é o reagente limitante. A proporção entre O₂ e H₂O é de 1:2, logo 0,500 mol de O₂ produzem 1,00 mol de H₂O, correspondente a 18,0 g.
Identificou corretamente o O2 como limitante, mas ignorou o coeficiente 2 da água na equação e usou a proporção 1:1, obtendo 0,500 mol de H2O e 9,0 g.
Errou ao identificar o limitante, comparando massas em vez de quantidades em mol. A massa de 18,0 g está correta por acaso, pois não decorre de um raciocínio consistente com H2 limitante.
Identificou corretamente o O2 como limitante, mas aplicou mal a estequiometria, por exemplo tomando 16,0 g como 1,00 mol de O2 (confundindo com a massa do átomo de oxigênio) e produzindo 2,00 mol de H2O, ou seja, 36,0 g.
Raio-X da questão
reagente limitante e massa de água
avaliacao
cálculo estequiométrico · massa molar
Revisar cálculos estequiométricos e identificação de reagentes limitantes.
Confundir a quantidade de reagentes e não calcular corretamente a massa de água formada, escolhendo a alternativa errada que parece correta.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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