Na pesquisa e no desenvolvimento de processos industriais de síntese de metanol, uma rota possível combina…
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
Na pesquisa e no desenvolvimento de processos industriais de síntese de metanol, uma rota possível combina monóxido de carbono e hidrogênio. Para analisar o aproveitamento dos reagentes, considere o modelo simplificado CO(g) + 2 H2(g) -> CH3OH(g). Em um ensaio, são alimentados 18 mol de CO e 30 mol de H2. Uma proposta para um segundo ensaio é acrescentar 6 mol de H2, mantendo inalterada a quantidade inicial de CO. Considere conversão completa do reagente limitante e ausência de reações paralelas. Com base na proporção estequiométrica e na comparação dos dois ensaios, qual conclusão prevê corretamente a quantidade máxima de metanol no segundo ensaio e o consumo dos reagentes?
- A) Serão formados, no máximo, 12 mol de CH3OH; todo o H2 será consumido e restarão 6 mol de CO.
- B) Serão formados, no máximo, 24 mol de CH3OH; todo o CO será consumido e restarão 12 mol de H2.
- C) Serão formados, no máximo, 18 mol de CH3OH; os 18 mol de CO serão consumidos e não haverá H2 restante.
- D) Serão formados, no máximo, 15 mol de CH3OH; todo o H2 será consumido e restarão 3 mol de CO.
- E) Serão formados, no máximo, 9 mol de CH3OH; metade do CO será consumida e restará CO em excesso.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- A proporção estequiométrica da equação CO(g) + 2 H2(g) -> CH3OH(g) é de 1 mol de CO para 2 mol de H2. Passo 2: No primeiro ensaio, há 18 mol de CO e 30 mol de H2. Para consumir os 18 mol de CO seriam necessários 36 mol de H2, e só há 30 mol, portanto o H2 é o reagente limitante. Com 30 mol de H2 consomem-se 15 mol de CO, formam-se 15 mol de CH3OH e restam 3 mol de CO. Passo 3: No segundo ensaio, a quantidade de CO continua 18 mol e o H2 passa a ser 30 + 6 = 36 mol. Esse valor corresponde exatamente ao necessário para consumir os 18 mol de CO (18 x 2 = 36). Passo 4: Assim, nenhum reagente é limitante no sentido de sobrar um deles: os 18 mol de CO e os 36 mol de H2 são consumidos totalmente, formando no máximo 18 mol de CH3OH, conforme a proporção 1:1 entre CO e CH3OH. Passo 5: A alternativa A está errada porque o H2 não sobra com 12 mol de metanol; a quantidade de metanol é 18 mol, não 12. A alternativa B está errada porque a proporção de consumo não permite 24 mol de CH3OH, pois o CO é o limite de formação do produto. A alternativa D está errada porque 15 mol corresponde ao resultado do primeiro ensaio, sem considerar os 6 mol de H2 adicionados. A alternativa E está errada porque o CO não está em excesso no segundo ensaio; ele é totalmente consumido. Conclusão: a alternativa C é a correta e coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Compare H₂ disponível com os 36 mol exigidos para consumir os 18 mol de CO; depois aplique a proporção da equação.
Alternativa por alternativa
O aluno considera que o H2 adicionado limita a reação e não aplica corretamente a proporção 1 CO : 2 H2, resultando em 12 mol de CH3OH e em um excesso de CO incorreto.
O aluno inverte a proporção estequiométrica, achando que cada mol de CO consome mais H2 do que o correto, e por isso obtém 24 mol de CH3OH e um excesso de H2 que não existe.
A reação exige 2 mol de H2 para cada 1 mol de CO. No segundo ensaio há 36 mol de H2 para 18 mol de CO, proporção estequiométrica exata; portanto, ambos são consumidos e formam-se 18 mol de CH3OH.
O aluno repete o resultado do primeiro ensaio (15 mol de CH3OH e 3 mol de CO em excesso) e ignora que os 6 mol de H2 adicionados mudam o reagente que limita a reação.
Por que engana: Considerar os 36 mol de H₂ como limitantes sem verificar que bastam para consumir todo o CO.
O aluno acredita que o CO está em excesso e que apenas metade dele reage, dividindo 18 por 2 sem usar a proporção entre os reagentes; ele não percebe que o H2 é suficiente para consumir todo o CO.
Raio-X da questão
Reagente limitante e proporção estequiométrica.
Determinar o rendime
Balanceamento e leitura dos coeficientes de uma equação química. · Proporções molares em reações químicas.
Cálculo de produto máximo e quantidade de reagente em excesso.
Considerar os 36 mol de H₂ como limitantes sem verificar que bastam para consumir todo o CO.
Ciência, tecnologia e processos industriais.
Síntese industrial d
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