Prova A1 - MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO MUNDO FÍSICO-QUÍMICO

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Avaliação A1 - MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO MUNDO FÍSICO-QUÍMICO 
 
A interpretação quantitativa das reações químicas constitui-se na parte da 
química chamada estequiometria. Nessa área, utilizando uma equação química 
balanceada, é possível realizar predições quantitativas sobre vários aspectos de 
fenômenos químicos, como massas, volumes, número de mols, quantidade de 
moléculas, entre outros. Os cálculos estequiométricos da quantidade de massa 
ou produto formado em uma reação estão baseados, de maneira geral, em uma 
visão idealizada do mundo, na qual todos os reagentes se convertem 
completamente em produtos. No entanto, na realidade, nem sempre isso ocorre. 
Uma outra característica das reações que ocorrem no "mundo real" é que, 
geralmente, os reagentes não são colocados para reagir em quantidades 
estequiométricas. Comumente, alguns reagentes, especialmente os de menor 
valor econômico, são colocados em excesso para garantir que a reação produza 
a quantidade de produto desejada. Dessa forma, sempre haverá um reagente 
chamado limitante, que condicionará o rendimento máximo de uma reação. 
 
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e 
o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001. 
 
Vamos avaliar uma etapa importante no refino do metal alumínio que é a 
manufatura da criolita, Na3AIF6, a partir de fluoreto de amônio, aluminato de 
sódio e hidróxido de sódio em água, conforme a reação: 
 
6 NH4F(aq) + NaAI(OH)4(aq) + 2 NaOH(aq) Na3AIF6 (s) + 6 NH3(aq) + 6 H2OI 
 
Como mencionado acima, subprodutos podem se formar, fazendo com que o 
rendimento não seja aquele que se espera. Imagine que você precisa investigar 
a eficiência deste processo, e precisará realizar uma reação em laboratório para 
investigar a eficiência do processo. 
 
Considerando a mistura de 200 g de NH₄F com 166 g de NaAl(OH)₄ e 160 g de 
NaOH, e levando em consideração o contexto descrito acima, responda as 
questões a seguir. 
 
 
a) Descreva, por meio de um texto em detalhes, como você faria para 
determinar qual é o reagente limitante desta reação. 
Em primeiro lugar deve-se verificar se a equação química apresentada está 
balanceada, o que fica evidente já que a quantidade de átomos de cada 
elemento é a mesma nos dois lados da equação. 
Em seguida, calcular a massa dos reagentes: 
NH4F = 14 + (1 x 4 ) + 19 = 37 g/mol x 6 mols = 222g 
NaAI(OH)4 = 23 + 27 + (16 x 4) + (1x 4) = 118 g/mol x 1 mol = 118g 
NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol x 2 mols = 80g 
Massa total = 222 + 118 + 80 = 420g 
Comparando com a massa dos produtos (mais uma prova do balanceamento da 
equação): 
Na3AIF6 = (23 x 3) + 27 + (19 x 6) = 210g 
NH3 = 14 + 3 = 17 x 6 mols = 102g 
H2O = 2 + 16 = 18 x 6 mols = 108g 
Massa Total = 420g 
Considerando as quantidades propostas temos: 
NH4F = 200g = 5,4 mols – Insuficiente, são necessários 6 mols, esse é o reagente 
limitante 
NaAI(OH)4 = 166g = 1,4 mols – Suficiente, é necessário apenas 1 mol, esse 
reagente está em excesso. 
NaOH = 160g = 4 mols – Suficiente, são necessários apenas 2 mols, este 
reagente está em excesso. 
Podemos concluir que o reagente limitante é o NH4F, tanto pela massa 
necessária 222g em relação a proposta 200g, quanto pela quantidade de mols 
demostrada na equação 6 mols contra 5,4 mols na quantidade proposta. 
 
 
 
 
 
 
b) Descreva, também, mediante um texto em detalhes, como você 
procederia para determinar o rendimento percentual dessa reação, 
considerando o produto criolita. 
Inicialmente deve-se obter o rendimento teórico. 
Com base na estequiometria da equação, calculamos a massa de Na3AIF6 
(criolita) obtida de forma teórica: 
Na3AIF6 = (23 x 3) + 27 + (19 x 6) = 210g 
O nosso rendimento teórico para a criolita é então 210g. 
Para calcular o rendimento percentual é necessário ainda calcular o rendimento 
real. 
Supondo que após uma mistura real dos reagentes conforme a estequiometria 
tenha-se obtido 195g de Na3AIF6 (criolita). 
Obtemos o rendimento percentual através da fórmula: 
𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 =
𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
∗ 100% = 
195
210
∗ 100% = 92,9% 
 
O rendimento percentual suposto seria de 92,9%.