(SSA1 2016)
A remoção de impurezas contidas na água turva da piscina de um condomínio deve ser realizada com adição de sulfato de alumínio, seguida pela adição de hidróxido de cálcio. Com isso, forma-se uma substância gelatinosa que se deposita no fundo do tanque, com todas as impurezas. A reação química é descrita pela equação:
Al2(SO4)3 +Ca(OH)2 → 3 CaSO4 +2 Al(OH)3
Para limpar essa piscina, o condomínio utiliza 500 g de sulfato de alumínio e 500 g de hidróxido de cálcio. Qual o reagente limitante da reação e quanto de hidróxido de alumínio é formado?
Dados de massas molares: H = 1 g/mol; O = 16 g/mol; A = 27 g/mol; S = 32 g/mol; Ca = 40 g/mol
Quando formos trabalhar com equações a primeira coisa que temos que fazer é balanceá-la.
Para as substâncias que não tem o número estequiométrico nós consideramos 1 mol
o lado esquerdo temos 1 mol de Al2(SO4)3
se em 1 molécula de Al2(SO4)3 há 2 átomos de Al, então em 1 mol de sulfato nós temos 2 mols de Al.
Simples não?!
Temos também 3 grupos SO4 (sulfato)
se 1 grupo de sulfato possui 1 átomo de S, então 3 grupos têm 3 mols de S
e 12 mols de O
Agora é só aplicar a mesma lógica à molécula de hidróxido de cálcio.
Em 1 molécula de Ca(OH)2 temos 1 átomo de Ca, então em 3 mols de hidróxido temos 3 mols de Ca e 2 grupos OH
como são 3 mols de hidróxido de cálcio ficam 6 mols de OH e como você já deve saber são 6 mols de oxigênio e mais 6 de hidrogênio.
Recapitulando, no lado esquerdo
\(
\begin{cases}
2\; mols\; de\; Al \\
\\
3\; mols\; de\; S \\
\\
18\; mols\; de\; O \\
\\
3\; mols\; de\; Ca \\
\\
6\; mols\; de\; H
\end{cases}
\)
No lado direito temos 3 mols de Ca
3 de S
18 de O
2 Al
e 6 H
As quantidades de Al nos lados esquerdo e direito são iguais.
O mesmo vale para S, O, Ca e H
Lado esquerdo
\(
\begin{cases}
2\; mols\; de\; Al \\
\\
3\; mols\; de\; S \\
\\
18\; mols\; de\; O \\
\\
3\; mols\; de\; Ca \\
\\
6\; mols\; de\; H
\end{cases}
\)
Lado direito
\(
\begin{cases}
2\; mols\; de\; Al \\
\\
3\; mols\; de\; S \\
\\
18\; mols\; de\; O \\
\\
3\; mols\; de\; Ca \\
\\
6\; mols\; de\; H
\end{cases}
\)
O próximo passo é descobrir quem é o reagente limitante, veja 1 mol de Al2(SO4)3 reage com 3 mols de Ca(OH)2
Nós sabemos que em 1 mol de Al2(SO4)3 tem 2 mols de Al e foi dado na questão que 1 mol de Al tem 27 g, então 2 mols têm 54 g.
Temos também 3 mols de S cada um com 32 totalizando 96 g.
E 12 mols de O têm 192 g.
Somando tudo dá 342 g.
Aplicando o mesmo raciocínio para 3 mols de Ca(OH)2 descobrimos que eles têm 222 g, ou seja, 342 g de Al2(SO4)3 reagem com 222 g de Ca(OH)2
sendo assim 500 g de hidróxido reagem com x gramas de sulfato de alumínio
mas nós temos apenas 500 g de sulfato (não é o suficiente para reagir com 500g de hidróxido) portanto o sulfato é o agente limitante.
E quanto de hidróxido de alumínio é formado? 🤔
1 mol de Al2(SO4)3 produz 2 de Al(OH)3
2 mols de Al(OH)3 têm 156 g
finalmente, 500 g de sulfato produzem y gramas de hidróxido de alumínio
(o cálculo do hidróxido de alumínio formado é feito com base no reagente limitante, por isso temos que descobrir quem ele é primeiro)
