(Enem 2016) A minimização do tempo e custo de uma reação química, bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracterizam a eficiência de um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar ao consumidor mais baratos. Um dos parâmetros que mede a eficiência de uma reação química é o seu rendimento molar (R, em %), definido como
em que n corresponde ao número de mols. O metanol pode ser obtido pela reação entre brometo de metila e hidróxido de sódio, conforme a equação química:
CH3Br + NaOH → CH3OH + NaBr
As massas molares (em g/mol) desses elementos são: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Br = 80.
O rendimento molar da reação, em que 32 g de metanol foram obtidos a partir de 142,5 g de brometo de metila e 80 g de hidróxido de sódio, é mais próximo de
a) 22%.
b) 40%.
c) 50%.
d) 67%.
e) 75%.
Utilize a tabela periódica para calcular as massas molares quando necessário.
Resolução
Passo 1: cálculo das massas molares dos reagentes e do produto
Para esse cálculo, basta somar as massas molares dos elementos presentes na fórmula, informadas no enunciado. Para o brometo de metila, temos:
Agora, para o hidróxido de sódio:
Por fim, para o metanol, temos:
Passo 2: identificando o reagente limitante
O reagente limitante, como o nome já sugere, é aquele que vai limitar a formação de produto, ou seja, é o reagente em menor quantidade em mols, considerando a proporção da equação. Segundo a equação química, já balanceada, 1 mol de brometo de metila reage com 1 mol de hidróxido de sódio para formar 1 mol de metanol, numa relação estequiométrica 1:1:1.
Foram obtidos 32 g de metanol, ou seja, 1 mol. Já 142,5 g de brometo de metila equivalem a 1,5 mol (142,5 / 95 = 1,5), e 80 g de hidróxido de sódio equivalem a 2 mol (80 / 40 = 2). Logo, o reagente limitante é o brometo de metila.
Passo 3: cálculo do rendimento da reação
O rendimento é a porcentagem do reagente limitante que foi convertida em produto, que, seguindo a relação estequiométrica, é de 1 mol para 1 mol. Pela fórmula do enunciado, com 1 mol de metanol obtido e 1,5 mol de brometo de metila:
Portanto, o rendimento da reação de obtenção de 32 g de metanol é de cerca de 67%.
Gabarito: D