Em um projeto-piloto de captura de carbono, o óxido de cálcio reage com dióxido de carbono formando carbonato…
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 um projeto-piloto de captura de carbono, o óxido de cálcio reage com dióxido de carbono formando carbonato de cálcio, conforme a equação CaO + CO2 -> CaCO3. Duas operações usam 280 kg de CaO cada. Na operação A, são alimentados 198 kg de CO2; na operação B, 242 kg de CO2. Considere as massas molares CaO = 56 kg/kmol e CO2 = 44 kg/kmol e suponha que a reação se complete até o consumo total do reagente limitante, sem perdas. Para cada operação, determine o reagente limitante, a massa de CaCO3 formada e a massa do reagente que sobra. Em seguida, calcule quantos quilogramas adicionais de CaO seriam necessários na operação B para consumir todo o CO2 alimentado e explique como a comparação entre as duas operações sustenta suas conclusões.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
A proporção estequiométrica é de 1 mol de CaO para 1 mol de CO2. Na operação A, 280 kg de CaO correspondem a 5 kmol e 198 kg de CO2 correspondem a 4,5 kmol. Portanto, o CO2 é o reagente limitante: formam-se 4,5 kmol de CaCO3, ou 450 kg, e sobram 0,5 kmol de CaO, equivalentes a 28 kg. Na operação B, 280 kg de CaO correspondem a 5 kmol e 242 kg de CO2 correspondem a 5,5 kmol. O CaO é o reagente limitante: formam-se 5 kmol de CaCO3, ou 500 kg, e sobram 0,5 kmol de CO2, equivalentes a 22 kg. Para consumir os 5,5 kmol de CO2 da operação B, seriam necessários 5,5 kmol de CaO, isto é, 308 kg; portanto, devem ser adicionados 28 kg de CaO. A comparação mostra que a mesma massa de CaO é limitante somente na operação B, pois ali há mais CO2 do que a proporção molar 1:1 permite consumir.
Explicação
A equação estabelece proporção molar 1:1; comparar as quantidades em kmol, e não apenas as massas, identifica o limitante. A massa de produto e a sobra decorrem da quantidade consumida pela proporção da reação.
Raio-X da questão
Reagente limitante e excesso.
Identificar reagente
Conversão entre massa e quantidade de matéria. · Leitura e balanceamento de equações químicas.
Estequiometria e conservação da massa.
Comparar diretamente as massas dos reagentes sem considerar suas massas molares.
Sustentabilidade e captura de carbono.
Captura de carbono p
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