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%
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Estequiometria, rendimento de reações químicas e massa molar de substâncias químicas.
🎯 Nível da Questão: Médio.
✅ Gabarito: Letra D
📖 Resolução Passo a Passo
🔹 Passo 1: Introdução à Ideia Principal e Análise do Comando
Imagine que você está cozinhando um bolo e segue uma receita que indica que 500 g de farinha resultam em um bolo inteiro. Mas, ao final, quando tira o bolo do forno, percebe que ele ficou menor do que o esperado. Algo deu errado no processo: talvez tenha derramado parte da massa, talvez o forno não tenha assado corretamente.
Isso é exatamente o que acontece em reações químicas: a teoria nos diz quanto deveríamos obter, mas na prática sempre há perdas, e o rendimento mede essa diferença.
A questão nos pede para calcular o rendimento da reação de formação do metanol a partir do brometo de metila.
O enunciado fornece a equação balanceada:
CH3Br+NaOH→CH3OH+NaBr
Além disso, sabemos que:
- 142,5 g de CH₃Br e 80 g de NaOH foram usados.
- 32 g de CH₃OH foram obtidos.
Nosso objetivo é calcular o rendimento percentual dessa reação.
🔹 Passo 2: Construção da Base Conceitual
Agora, vamos entender os elementos essenciais para resolver essa questão.
🔹 O que é rendimento?
O rendimento de uma reação química indica o quanto da substância que deveria ser formada realmente foi obtida. Nem sempre a reação ocorre 100% como o esperado, pois podem ocorrer perdas, reações secundárias ou outras limitações experimentais.
A fórmula para o rendimento é:
R= ( produto real / produto teórico ) x 100
🔹 A relação entre os reagentes e produtos
A equação química balanceada mostra que 1 mol de CH₃Br gera 1 mol de CH₃OH. Isso significa que, se soubermos quantos mols de CH₃Br foram usados, podemos prever quantos mols de CH₃OH deveriam ser formados.
Agora, antes de mergulharmos nos cálculos, precisamos determinar as massas molares das substâncias envolvidas.
🔹 Passo 3: Interpretação dos Dados da Questão
A questão fornece as seguintes massas molares:
CH₃Br: 12+(3×1)+80=95 g/ mol
CH₃OH: 12+(4×1)+16=32 g/mol
A equação química nos diz que 95 g de CH₃Br deveriam produzir 32 g de CH₃OH com 100% de rendimento.
A questão informa que 142,5 g de CH₃Br foram usados, então podemos prever a massa teórica de CH₃OH esperada.
🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
Agora aplicamos uma regra de três para determinar a massa de CH₃OH esperada:
- 95 g de CH₃Br→32 g de CH₃OH
- 142,5 g de CH₃Br→x g de CH₃OH
Fazendo o cálculo:
x = 142,5 x 32 / 95 = 48g de CH₃OH
Ou seja, se a reação ocorresse com 100% de eficiência, obteríamos 48 g de CH₃OH.
Porém, a questão informa que apenas 32 g de CH₃OH foram formados. Isso indica que houve perdas, e precisamos calcular o rendimento:
R = ( massa real de CH₃OH / massa teórica de CH₃OH) x 100
R = ( 32 / 45) x 100 = 66,67 %
Aproximando: ≈67%
🔹 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
Agora, analisamos cada alternativa:
(A) 22% ❌
Muito abaixo do rendimento calculado. Esse valor ocorreria se tivéssemos obtido cerca de 10,5 g de CH₃OH, mas conseguimos 32 g.
(B) 40% ❌
Este rendimento ocorreria se tivéssemos produzido 19,2 g de CH₃OH, mas conseguimos mais do que isso.
(C) 50% ❌
Esse valor indicaria que obtivemos metade do esperado, ou seja, 24 g de CH₃OH, mas o dado fornecido é 32 g.
(D) 67% ✅
O cálculo confirma que essa é a resposta correta.
(E) 75% ❌
Se o rendimento fosse 75%, teríamos produzido 36 g de CH₃OH, mas foram obtidos apenas 32 g.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Toda reação química segue um plano teórico, mas na prática há perdas, assim como um bolo pode sair menor do que o esperado. O conceito de rendimento químico nos ajuda a medir essa diferença.
Ao calcularmos a massa teórica esperada de CH₃OH e compará-la com a massa real obtida, determinamos um rendimento de 67%. Assim, a resposta correta é a alternativa D. 🎯✅
