Uma unidade-piloto de tratamento de gases avalia a conversão de monóxido de nitrogênio em dióxido de…
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
Uma unidade-piloto de tratamento de gases avalia a conversão de monóxido de nitrogênio em dióxido de nitrogênio pela reação balanceada 2 NO(g) + O2(g) -> 2 NO2(g). Três ensaios completos foram realizados, sem perdas de matéria. A tabela mostra as quantidades iniciais, em mol: Ensaio | NO | O2 A | 0,80 | 0,30 B | 0,60 | 0,40 C | 0,70 | 0,30 Com base na proporção estequiométrica e nos dados da tabela, quais ensaios produzem a maior quantidade possível de NO2 e qual é o reagente limitante em cada um deles?
- A) Os ensaios A, B e C produzem, respectivamente, 0,60, 0,60 e 0,60 mol de NO2; O2 é limitante em A e C, e NO é limitante em B.
- B) Os ensaios A, B e C produzem, respectivamente, 0,15, 0,20 e 0,15 mol de NO2; O2 é limitante nos três.
- C) Os ensaios A, B e C produzem, respectivamente, 0,53, 0,40 e 0,47 mol de NO2; NO é limitante nos três.
- D) Os ensaios A, B e C produzem, respectivamente, 0,30, 0,40 e 0,30 mol de NO2; O2 é limitante nos três.
- E) Os ensaios A, B e C produzem, respectivamente, 0,40, 0,30 e 0,35 mol de NO2; NO é limitante nos três.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- A proporção estequiométrica é 2 mol de NO para 1 mol de O2, produzindo 2 mol de NO2, ou seja, NO:O2 = 2:1 e NO2 formado = NO consumido. Passo 2: Ensaio A: 0,80 mol de NO exigiriam 0,40 mol de O2, mas só há 0,30 mol; logo o O2 é limitante. Passo 3: Com 0,30 mol de O2, formam-se 0,60 mol de NO2 (2 x 0,30), e sobram 0,20 mol de NO. Passo 4: Ensaio B: 0,60 mol de NO exigiriam 0,30 mol de O2, e há 0,40 mol; logo o NO é limitante. Com 0,60 mol de NO formam-se 0,60 mol de NO2, e sobram 0,10 mol de O2. Passo 5: Ensaio C: 0,70 mol de NO exigiriam 0,35 mol de O2, mas há só 0,30 mol; logo o O2 é limitante. Com 0,30 mol de O2 formam-se 0,60 mol de NO2, e sobram 0,10 mol de NO. Passo 6: Conclusão: os ensaios A, B e C produzem, todos, 0,60 mol de NO2, que é o máximo possível; o O2 limita A e C, e o NO limita B. Passo 7: Por isso o gabarito A está correto. A alternativa B erra ao supor o O2 limitante nos três ensaios e ao calcular metade do O2 como NO2. A alternativa C aplica um fator 2/3 sobre o NO e considera o NO limitante sempre. A alternativa D toma o O2 diretamente como NO2, ignorando o coeficiente 2, e erra o limitante em B. A alternativa E toma a metade do NO como NO2 e considera o NO limitante nos três ensaios.
💡 Dica: Use 2NO + O2 -> 2NO2 e compare n(NO)/2 com n(O2).
Alternativa por alternativa
A reação consome 2 mol de NO para cada 1 mol de O2. Em A e C, o O2 (0,30 mol) permite formar 0,60 mol de NO2 e sobra NO; em B, os 0,60 mol de NO formam 0,60 mol de NO2 e sobra O2.
Considera que o O2 é sempre o reagente limitante e calcula o NO2 como metade do O2, invertendo a proporção 2:1 da equação.
Aplica um fator de 2/3 sobre a quantidade de NO, como se a proporção entre NO e NO2 fosse diferente da equação, e assume que o NO é limitante em todos os ensaios sem comparar com o O2 disponível.
Usa a quantidade de O2 diretamente como quantidade de NO2, ignorando o coeficiente 2 do NO2, e atribui erroneamente o limitante ao O2 também no ensaio B, onde o NO é que se esgota.
Por que engana: Comparar diretamente os mols de NO e O2 sem considerar os coeficientes estequiométricos.
Calcula o NO2 como metade do NO, invertendo a relação estequiométrica, e afirma que o NO é limitante nos três ensaios, sem verificar a quantidade de O2 disponível.
Raio-X da questão
Reagente limitante e rendimento teórico.
Determinar a quantid
Balanceamento de equações químicas. · Proporção molar entre reagentes e produtos.
Estequiometria de reações químicas.
Comparar diretamente os mols de NO e O2 sem considerar os coeficientes estequiométricos.
Situação abstrata de
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