Em um sistema de aproveitamento de gases de uma unidade de biogás, o monóxido de carbono pode ser oxidado…
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 sistema de aproveitamento de gases de uma unidade de biogás, o monóxido de carbono pode ser oxidado segundo a equação balanceada 2 CO(g) + O2(g) -> 2 CO2(g). Em um ensaio, são misturados 3,0 mol de CO e 2,0 mol de O2. Em outro, mantendo-se a mesma quantidade de O2, aumenta-se o CO para 5,0 mol. Considere que a reação se completa enquanto houver reagente limitante e que não ocorram outras reações. Considerando os dois ensaios, qual conclusão relaciona corretamente o aumento de CO à mudança no reagente limitante e às quantidades finais de CO2 e de reagente em excesso no segundo ensaio?
- A) O aumento de CO torna o O2 limitante; formam-se 4,0 mol de CO2 e sobra 1,0 mol de CO.
- B) O CO é limitante; formam-se 5,0 mol de CO2 e sobram 0,5 mol de O2.
- C) O CO é limitante; formam-se 1,5 mol de CO2 e sobram 1,25 mol de O2.
- D) O O2 fica em excesso; formam-se 3,5 mol de CO2 e sobram 0,25 mol de O2.
- E) O O2 é limitante; formam-se 2,0 mol de CO2 e sobram 3,0 mol de CO.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Na equação 2 CO(g) + O2(g) -> 2 CO2(g), a proporção estequiométrica é 2 mol de CO para 1 mol de O2. Passo 2: No primeiro ensaio, com 3,0 mol de CO, seriam necessários 1,5 mol de O2 para reagir com todo o CO. Como há 2,0 mol de O2, o CO é o reagente limitante e sobram 0,5 mol de O2 em excesso. Passo 3: No segundo ensaio, com 2,0 mol de O2, seriam necessários 4,0 mol de CO para reagir com todo o O2. Como há 5,0 mol de CO, o O2 é o reagente limitante. Passo 4: Pelo O2 limitante, consomem-se 2,0 mol de O2 e 4,0 mol de CO, formando-se 4,0 mol de CO2 (pela proporção de 2 CO para 2 CO2). Passo 5: Sobra 1,0 mol de CO em excesso (5,0 - 4,0). Passo 6: Logo, a alternativa A está correta e coincide com o gabarito. A alternativa B está errada porque, no segundo ensaio, o CO não é limitante e o O2 não sobra. A alternativa C está errada porque o CO é limitante apenas no primeiro ensaio e as quantidades de CO2 e de O2 em excesso não correspondem à estequiometria. A alternativa D está errada porque o O2 é limitante no segundo ensaio, e não está em excesso. A alternativa E está errada porque, embora o O2 seja limitante, a quantidade de CO2 formada é 4,0 mol e não 2,0 mol, e o CO que sobra é 1,0 mol e não 3,0 mol.
💡 Dica: Compare a razão CO:O₂ disponível com a razão 2:1 da equação e calcule o consumo até acabar o limitante.
Alternativa por alternativa
No segundo ensaio, 2,0 mol de O2 reagem com 4,0 mol de CO, conforme a proporção 1:2 da equação. Como havia 5,0 mol de CO, ele fica em excesso: sobra 1,0 mol, e formam-se 4,0 mol de CO2. No primeiro ensaio, o CO é limitante.
O aluno considera que o CO é limitante em ambos os ensaios, pois o aplica a primeira conclusão sem comparar as quantidades com a proporção de 2:1. Também supõe que o CO2 formado é igual ao CO disponível, sem aplicar a estequiometria.
O aluno aplica a proporção estequiométrica de forma errada, tratando a relação entre CO e O2 como se fosse 1:1 ou invertendo os coeficientes. Com isso obtém valores de CO2 e de O2 em excesso que não correspondem aos cálculos corretos.
O aluno conclui que o O2 está em excesso no segundo ensaio, pois não compara corretamente 5,0 mol de CO com a quantidade necessária para 2,0 mol de O2 (4,0 mol). Além disso, calcula o CO2 a partir de uma relação de mols mal aplicada.
O aluno identifica corretamente o O2 como limitante, mas iguala o CO2 formado à quantidade de O2 consumido, ignorando o coeficiente 2 do CO2. Além disso, subtrai apenas 2,0 mol de CO do total, desconsiderando que 4,0 mol de CO reagem.
Por que engana: Tratar a maior quantidade em mol como excesso ou limitante sem comparar a proporção estequiométrica.
Raio-X da questão
Reagente limitante e reagente em excesso.
Relacionar proporçõe
Interpretação dos coeficientes de uma equação balanceada. · Proporções e conversão entre mol de reagentes e produtos.
Cálculos estequiométricos a partir de equação balanceada.
Tratar a maior quantidade em mol como excesso ou limitante sem comparar a proporção estequiométrica.
Energia e aproveitamento de biogás.
Aproveitamento de ga
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