QuímicaUFPRBNCC EM13CNT203Difícil⏱ medio

A perovskita CH3NH3PbI3 é um material que, pelas suas propriedades fotovoltaicas, é considerado promissor para…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT203

Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

A perovskita CH3NH3PbI3 é um material que, pelas suas propriedades fotovoltaicas, é considerado promissor para geração de eletricidade a partir da luz solar. O composto foi sintetizado em três etapas, descritas pelas equações químicas a seguir. Pb(NO3)2 + 2KI ? PbI2 + 2KNO3 CH3NH2 + HI ? CH3NH3I PbI2 + CH3NH3I ? CH3NH3PbI3 Os seguintes reagentes foram empregados na síntese: 0,6 mol de Pb(NO3)2; 0,8 mol de KI; 0,7 mol de CH3NH2; e 0,8 mol de HI. Nessas condições, qual será a quantidade máxima da perovskita CH3NH3PbI3 produzida? Qual será a quantidade máxima da perovskita CH3NH3PbI3 produzida? (UFPR 2022)

A) 0,4 mol.
B) 0,6 mol.
C) 0,7 mol.
D) 0,8 mol.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

Identifique o reagente limitante de cada etapa, pois ele define a quantidade de produto formada. Na primeira etapa, Pb(NO3)2 + 2KI -> PbI2 + 2KNO3, a proporção é 1 mol de Pb(NO3)2 para 2 mol de KI. Com 0,6 mol de Pb(NO3)2, seriam necessários 1,2 mol de KI, mas há apenas 0,8 mol. Portanto, o KI é o limitante. Como 2 mol de KI formam 1 mol de PbI2, 0,8 mol de KI formam 0,4 mol de PbI2.
Na segunda etapa, CH3NH2 + HI -> CH3NH3I, a proporção é 1:1. Há 0,7 mol de CH3NH2 e 0,8 mol de HI. O limitante é o CH3NH2, então são formados 0,7 mol de CH3NH3I.
Na terceira etapa, PbI2 + CH3NH3I -> CH3NH3PbI3, a proporção também é 1:1. Há 0,4 mol de PbI2 e 0,7 mol de CH3NH3I. O limitante é o PbI2, com 0,4 mol.
Assim, a quantidade máxima de CH3NH3PbI3 produzida é 0,4 mol. Esse resultado coincide com o gabarito oficial, alternativa A.
Por que as outras estão erradas: B (0,6 mol) usa a quantidade de Pb(NO3)2 como se fosse o limitante, ignorando que o KI se esgota antes. C (0,7 mol) usa a quantidade de CH3NH3I, ignorando que o PbI2 é o limitante na última etapa. D (0,8 mol) usa a quantidade total de KI ou de HI como se o produto fosse formado na mesma proporção, sem considerar os coeficientes nem o reagente limitante.

💡 Dica: Identifique o reagente limitante e calcule a quantidade máxima do produto.

Alternativa por alternativa

A Correta

CORRETA. O reagente limitante é o Pb(NO3)2, que gera 0,6 mol de PbI2, limitando a produção de CH3NH3PbI3 a 0,4 mol, considerando as quantidades dos outros reagentes.

B Erradaerro: Procedimental

O aluno considera o Pb(NO3)2 como reagente limitante, pois é o menor número de mol inicial entre os reagentes da primeira etapa. Ele ignora a proporção 1:2 com o KI, que se esgota antes.

C Erradaerro: Procedimental

O aluno calcula o limitante a partir da quantidade de CH3NH3I (0,7 mol) e não aplica a comparação final com o PbI2 disponível, que é 0,4 mol. Ele ignora que o PbI2 é o reagente limitante da terceira etapa.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno usa diretamente um dos valores iniciais, como os 0,8 mol de KI ou de HI, como se formassem o produto na mesma proporção. Ele ignora os coeficientes estequiométricos e a necessidade de encadear as três etapas.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 consolidacao

🎯 Conceito central

reagente limitante e estequiometria

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

reacoes quimicas basicas · estequiometria simples

📚 Reveja

estudo de reagente limitante e cálculo estequiométrico

⚠️ Erro mais comum

Confundir o reagente limitante ou não aplicar corretamente a proporção molar entre reagentes e produtos.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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