Em um ensaio de aproveitamento de gases industriais, monóxido de carbono reage com oxigênio segundo a equação…
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
Em um ensaio de aproveitamento de gases industriais, monóxido de carbono reage com oxigênio segundo a equação balanceada 2 CO(g) + O2(g) -> 2 CO2(g). A figura descrita apresenta, no eixo horizontal, o avanço da reação x, em mol, e, no eixo vertical, a quantidade de cada reagente ainda presente. As retas começam em 8,0 mol de CO e 5,0 mol de O2. A reta do CO diminui 2,0 mol para cada 1,0 mol de avanço, enquanto a reta do O2 diminui 1,0 mol para cada 1,0 mol de avanço. Com base nas retas descritas e na proporção estequiométrica, qual conclusão identifica corretamente o reagente limitante, a quantidade de CO2 formada e o reagente que permanece ao final?
- A) O O2 é limitante; formam-se 5,0 mol de CO2 e restam 6,0 mol de CO.
- B) O CO é limitante; formam-se 8,0 mol de CO2 e resta 1,0 mol de O2.
- C) O O2 é limitante; formam-se 10,0 mol de CO2 e o CO se esgota.
- D) O CO é limitante; formam-se 4,0 mol de CO2 e restam 3,0 mol de O2.
- E) O CO é limitante; formam-se 16,0 mol de CO2 e o O2 se esgota.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique a proporção estequiométrica da equação 2 CO(g) + O2(g) -> 2 CO2(g). São necessários 2 mol de CO para cada 1 mol de O2, e são formados 2 mol de CO2 para cada 1 mol de O2 consumido. Passo 2: Verifique quanto de cada reagente existe. Há 8,0 mol de CO e 5,0 mol de O2. Para consumir os 8,0 mol de CO seriam necessários apenas 4,0 mol de O2, que estão disponíveis, portanto o O2 sobra. Passo 3: Confirme pelas retas do gráfico. A reta do CO diminui 2,0 mol por mol de avanço, então zera em x = 4,0 mol. A reta do O2 diminui 1,0 mol por mol de avanço, então zera em x = 5,0 mol. A reta do CO atinge zero primeiro, logo o CO é o reagente limitante. Passo 4: Calcule a formação de CO2 no ponto em que o CO se esgota, x = 4,0 mol. Como cada mol de avanço forma 2,0 mol de CO2, obtém-se 8,0 mol de CO2. Passo 5: Calcule o reagente que permanece. O O2 consumido é 4,0 mol, então restam 5,0 - 4,0 = 1,0 mol de O2. Passo 6: Conclusão: a alternativa B é a correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as demais estão erradas: A troca o limitante pelo O2 e erra as quantidades de CO2 e de CO restante; C inverte o limitante e afirma que o CO se esgota, o que contraria as retas; D calcula 4,0 mol de CO2 e 3,0 mol de O2 restantes, valores que não correspondem ao avanço de 4,0 mol; E confunde a proporção e indica 16,0 mol de CO2 e esgotamento do O2, o que é incompatível com as retas.
💡 Dica: Determine em qual valor de avanço cada reagente se esgota; o menor valor define o limitante.
Alternativa por alternativa
O aluno considerou limitante o reagente com menor quantidade inicial em número (5,0 mol de O2 contra 8,0 mol de CO), sem comparar as quantidades pela proporção estequiométrica 2:1.
A quantidade de CO chega a zero em x = 4,0 mol, enquanto a de O2 só chegaria a zero em x = 5,0 mol. Logo, o avanço efetivo é 4,0 mol; pela equação, formam-se 2 mol de CO2 por mol de avanço, e sobra 5,0 - 4,0 = 1,0 mol de O2.
O aluno identificou corretamente a quantidade de O2 que reage, mas multiplicou 5,0 por 2 para obter 10,0 mol de CO2 e não percebeu que o CO precisaria de 10,0 mol de O2 para se esgotar, o que contradiz a disponibilidade de 5,0 mol de O2.
Por que engana: Escolher o reagente com menor quantidade inicial sem considerar os coeficientes estequiométricos.
O aluno interpretou mal a razão entre CO consumido e CO2 formado, dividindo o CO por 2 e chegando a 4,0 mol de CO2, e calculou o O2 restante como 5,0 - 2,0 = 3,0 mol, aplicando a proporção de forma incorreta.
O aluno multiplicou 8,0 mol de CO por 2 para obter 16,0 mol de CO2, ignorando que a proporção 2 CO : 2 CO2 é de 1:1, e concluiu que o O2 se esgota, sem verificar que apenas 4,0 mol de O2 seriam consumidos.
Raio-X da questão
Reagente limitante e estequiometria da reação.
Identificar reagente
Leitura de equações químicas balanceadas. · Proporções e operações com quantidades em mol.
Relação entre coeficientes da equação balanceada, consumo e formação de produtos.
Escolher o reagente com menor quantidade inicial sem considerar os coeficientes estequiométricos.
Indústria e aproveitamento de gases.
Aproveitamento de ga
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