Uma cooperativa brasileira testa duas formulações para gerar dióxido de carbono usado em embalagens de…

Questão

Uma cooperativa brasileira testa duas formulações para gerar dióxido de carbono usado em embalagens de alimentos. A reação é C6H8O7 + 3 NaHCO3 -> Na3C6H5O7 + 3 CO2 + 3 H2O. Na formulação A, são misturados 28,8 g de ácido cítrico e 25,2 g de bicarbonato de sódio. Na formulação B, são misturados 19,2 g de ácido cítrico e 33,6 g de bicarbonato de sódio. Considere as massas molares: ácido cítrico = 192 g/mol e NaHCO3 = 84 g/mol. Suponha que a reação se complete e que não haja perdas de produto. Determine, para cada formulação, o reagente limitante, a quantidade máxima de CO2 produzida e a quantidade de reagente que sobra. Em seguida, indique qual formulação produz mais CO2 e qual utiliza os reagentes de modo mais eficiente, justificando com os resultados estequiométricos.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Na formulação A, n(C6H8O7) = 28,8/192 = 0,150 mol e n(NaHCO3) = 25,2/84 = 0,300 mol. Para consumir 0,150 mol de ácido seriam necessários 0,450 mol de NaHCO3; portanto, o bicarbonato é o reagente limitante. Pela proporção 3 mol de NaHCO3 para 3 mol de CO2, formam-se no máximo 0,300 mol de CO2, e sobram 0,050 mol de ácido cítrico, equivalentes a 9,6 g. Na formulação B, n(C6H8O7) = 19,2/192 = 0,100 mol e n(NaHCO3) = 33,6/84 = 0,400 mol. Os 0,100 mol de ácido exigem 0,300 mol de NaHCO3; portanto, o ácido cítrico é o reagente limitante. Formam-se no máximo 0,300 mol de CO2, e sobram 0,100 mol de NaHCO3, equivalentes a 8,4 g. As duas formulações produzem a mesma quantidade máxima de CO2. A formulação A utiliza os reagentes de modo mais eficiente, pois deixa menor quantidade de reagente em excesso: 0,050 mol, contra 0,100 mol na formulação B.

Explicação

A equação exige 1 mol de ácido cítrico para 3 mol de bicarbonato e forma 3 mol de CO2. Em cada formulação, a comparação entre a proporção disponível e a proporção da equação identifica o limitante; a produção resulta da quantidade desse reagente. Embora ambas gerem 0,300 mol de CO2, a formulação A deixa menos reagente sem consumir.

Raio-X da questão

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