Em uma atividade de laboratório sobre a obtenção de nitreto de magnésio, a turma considera a reação balanceada…
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 uma atividade de laboratório sobre a obtenção de nitreto de magnésio, a turma considera a reação balanceada 3 Mg(s) + N2(g) -> Mg3N2(s). Foram misturados 18,0 g de magnésio e 14,0 g de nitrogênio. Um estudante afirmou que o nitrogênio é o reagente limitante e que a quantidade máxima de produto corresponde a 50,0 g. Use as massas molares Mg = 24,0 g/mol, N2 = 28,0 g/mol e Mg3N2 = 100,0 g/mol. Qual análise avalia corretamente a afirmação do estudante, identificando o reagente limitante e as quantidades máximas de produto e de reagente em excesso?
- A) A afirmação é incorreta: o N2 é o reagente limitante, formam-se 28,0 g de Mg3N2 e sobram 4,0 g de Mg.
- B) A afirmação é incorreta: o Mg é limitante, formam-se 24,0 g de Mg3N2 e sobram 7,28 g de N2.
- C) A afirmação é correta: o N2 é o reagente limitante, formam-se 50,0 g de Mg3N2 e sobram 6,0 g de Mg.
- D) A afirmação é incorreta: os dois reagentes são totalmente consumidos, formando-se 32,0 g de Mg3N2, sem excesso.
- E) A afirmação é incorreta: o Mg é limitante, formam-se 25,0 g de Mg3N2 e sobram 7,0 g de N2.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Converter as massas em quantidades de matéria. Mg: 18,0 g / 24,0 g/mol = 0,75 mol. N2: 14,0 g / 28,0 g/mol = 0,50 mol. Passo 2: Usar a proporção estequiométrica da equação 3 Mg + N2 -> Mg3N2, que é de 3 mol de Mg para 1 mol de N2. Passo 3: Verificar quanto de N2 seria necessário para consumir todo o Mg: 0,75 mol de Mg / 3 = 0,25 mol de N2. Como há 0,50 mol de N2 disponível, o N2 está em excesso. Passo 4: Verificar quanto de Mg seria necessário para consumir todo o N2: 0,50 mol de N2 x 3 = 1,50 mol de Mg, mas há apenas 0,75 mol. Logo, o magnésio é o reagente limitante. Passo 5: Calcular o produto formado a partir do Mg: 0,75 mol de Mg / 3 = 0,25 mol de Mg3N2; 0,25 mol x 100,0 g/mol = 25,0 g de Mg3N2. Passo 6: Calcular o excesso de N2: foram consumidos 0,25 mol de N2, restando 0,25 mol, o que equivale a 0,25 mol x 28,0 g/mol = 7,0 g de N2 em excesso. Passo 7: Conclusão. A afirmação do estudante está incorreta: o limitante é o Mg, a massa máxima de produto é 25,0 g e sobram 7,0 g de N2. A alternativa E está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A identifica o N2 como limitante, o que contraria a proporção 3:1; B usa a massa de Mg como produto e calcula um excesso de N2 incorreto; C aceita a afirmação do estudante, que não respeita a proporção estequiométrica; D supõe consumo total dos dois reagentes, o que não ocorre porque as quantidades não estão na proporção 3:1.
💡 Dica: Converta as massas em mol e compare a razão disponível com a proporção 3:1.
Alternativa por alternativa
O aluno comparou as massas brutas (14,0 g de N2 contra 18,0 g de Mg) e concluiu que o menor valor é o limitante, sem converter em mol nem usar os coeficientes da equação. O valor 28,0 g também indica confusão entre a massa molar do N2 e a massa de produto.
O aluno identificou corretamente o Mg como limitante, mas tomou a massa de Mg (24,0 g, que é a massa molar do Mg) como massa do produto e calculou o excesso de N2 de forma incorreta, sem relacionar com a proporção 3:1.
O aluno aceitou a afirmação do estudante sem verificar a estequiometria. Não percebeu que 0,50 mol de N2 exigiria 1,50 mol de Mg, quantidade que não está disponível, e por isso não reconheceu o Mg como limitante.
Por que engana: Supor que o reagente com menor massa é limitante ou calcular produto usando o reagente em excesso.
O aluno supôs que as massas fornecidas estavam automaticamente na proporção estequiométrica e não fez a comparação das quantidades em mol. Além disso, a massa de 32,0 g não corresponde ao produto obtido com as quantidades dadas.
Há 0,75 mol de Mg e 0,50 mol de N2. A proporção da equação exige 3 mol de Mg para cada mol de N2; portanto, o Mg permite formar 0,25 mol de Mg3N2, equivalentes a 25,0 g, e consome 0,25 mol de N2, restando 0,25 mol, ou 7,0 g.
Raio-X da questão
Reagente limitante e reagente em excesso.
Identificar o reagen
Conversão entre massa e quantidade de matéria usando massa molar. · Leitura dos coeficientes de uma equação química balanceada.
Cálculos estequiométricos com massas e mols.
Supor que o reagente com menor massa é limitante ou calcular produto usando o reagente em excesso.
Atividade de laborat
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🔎 Resolver outra questão
Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.
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