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
R=\frac{n_{\mathrm{produto}}}{n_{\mathrm{reagente\ limitante}}}\times100
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:
\mathrm{CH_3Br+NaOH \rightarrow CH_3OH+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
Esta questão avalia o conceito de rendimento molar e a identificação do reagente limitante em uma reação química estequiométrica.
O primeiro passo é calcular as massas molares dos reagentes:
M_{CH_3Br} = 12 + 3(1) + 80 = 95 \text{ g/mol}
M_{NaOH} = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ g/mol}
M_{CH_3OH} = 12 + 3(1) + 16 + 1 = 32 \text{ g/mol}
Em seguida, calcula-se o número de mols de cada reagente:
n_{CH_3Br} = \frac{142{,}5}{95} = 1{,}5 \text{ mol}
n_{NaOH} = \frac{80}{40} = 2{,}0 \text{ mol}
Como a reação é \mathrm{CH_3Br + NaOH \rightarrow CH_3OH + NaBr} com proporção 1:1, 1,5 mol de \mathrm{CH_3Br} consumiria apenas 1,5 mol de NaOH. Como há 2,0 mol de NaOH disponíveis, o reagente limitante é o brometo de metila.
O rendimento teórico máximo seria de 1,5 mol de metanol. O número de mols de metanol efetivamente obtido é:
n_{CH_3OH} = \frac{32}{32} = 1{,}0 \text{ mol}
Aplicando a fórmula do rendimento molar:
R = \frac{n_{\text{produto}}}{n_{\text{reagente limitante}}} \times 100 = \frac{1{,}0}{1{,}5} \times 100 \approx 66{,}7\%
O valor mais próximo entre as alternativas é 67%, confirmando a resposta correta.
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