Boa noite Guilherme.
Vamos lá novamente (Obrigado por me escolher como melhor resposta!)
A primeira ação é balancear a reação dada por
CH4 (g) + Cl2 (g) => CCl4 (l) + HCl (g)
Eu sempre começo a balancear por Hidrogênios e Carbonos, então vamos lá:
Do lado esquerdo temos
CH4 (g) + Cl2 (g) => 1 C ; 4 H e 2 Cl
Do lado direito temos
CCl4 (l) + HCl (g) => 1 C ; 1 H e 5 Cl
Os carbonos possuem quantidade equivalentes, então vamos para o Hidrogênio.
Para equilibrar os H's precisamos, multiplicar HCl (lado direito) pelo coeficiente 4. Ou seja, 4 HCl.
Desta maneira, teremos 4 H do lado direito, no entanto, teremos 4 Cl (+3 do que tínhamos).
Nosso lado direito ficaria da seguinte forma:
CCl4 (l) + 4 HCl (g) => 1 C ; 4 H e 8 Cl
Temos que C e H possuem quantidades equivalentes.
Falta equilibrar Cl, pois temos 2 do lado esquerdo e 8 do lado direito.
Note que, do lado esquerdo temos Cl2, como 8 é 4 x 2, basta multiplicar por 4 o elemento Cl2. Assim teremos:
LADO ESQUERDO
CH4 (g) + 4 Cl2 (g) => 1 C ; 4 H e 8 Cl
LADO DIREITO
CCl4 (l) + 4 HCl (g) => 1 C ; 4 H e 8 Cl
Juntando, temos
1 CH4 (g) + 4 Cl2 (g) => 1 CCl4 (l) + 4 HCl (g)
Portanto, os coeficientes da nossa reação balanceada são: 1 ; 4 ; 1 ; 4.
Balanceada a reação, agora precisamos analisar cada uma das proposições.
Vamos lá!
0) O metano é o reagente limitante.
Para saber quem é o elemento/composto limitante da reação usamos os coeficientes da equação balanceada para calcular a massa necessária de cada reagente (lado esquerdo) e a massa produzida de cada produto (lado direito).
Neste caso, estamos interessados em saber sobre os reagentes. Então, fazemos o seguinte:
Massa de METANO:
CH4 (g) => 1 C + 4 H => 1 x 12 + 4 x 1 = 12 + 4 = 16 g por mol.
Massa do CLORO:
4 Cl2 (g) => Cl2 => 2 x 35,5 = 71 g por mol.
Porém precisamos de 4 mols, então a massa total utilizada para realizar a reação é de 284 g.
Agora, precisamos comparar descobrir se as 200 gramas de METANO utilizadas seriam suficientes para reagir com 1,42 kg de CLORO.
Se o METANO for o reagente LIMITANTE, então 200 g dele deve reagir com uma quantidade inferior a 1,42 kg de CLORO. Ou seja, teríamos colocado pouco METANO para fazer a reação.
Vejamos através de uma Regra de Três Simples:
Temos que, pela equação balanceada, 16 g de METANO reagem com 284 gramas de CLORO. Quantas gramas de CLORO reagiriam com 200 g de CARBONO?
Matematicamente temos
16 g CH4 ------------ 284 g de Cl2
200 g CH4 ------------ x g de Cl2
Multiplicando em X e calculando a quantidade de g de CLORO teremos que
16 x = 56 800 => x = 56 800 / 16 => x = 3 550 gramas de CLORO.
O problema diz que foram usadas 1,42 kg de CLORO = 1420 gramas < 3 550 g.
Portanto, o reagente limitante é o CLORO e não o METANO.
CONCLUSÃO: A proposição 0 é FALSA.
1) A soma dos menores coeficientes inteiros para a reação balanceada é 10.
Com a equação balanceada é fácil analisar a proposição 1.
Temos que a soma dos coeficientes é dada por
1 + 4 + 1 + 4 = 10.
CONCLUSÃO: A proposição 1 é VERDADEIRA.
2) A massa de CCl4 obtida será inferior a 0,9 kg.
A massa produzida de CCl4 também pode ser encontrada com uma Regra de Três Simples, porém precisamos descobrir qual a massa produzida na equação balanceada
CCl4 => 1 C + 4 Cl => 1 x 12 + 4 x 35,5 = 12 + 142 = 154 g por mol
Como o reagente limitante é o CLORO, precisamos fazer a Regra de Três associando CLORO com CCl4.
Temos que, pela equação balanceada, 284 g de CLORO reagem com 154 gramas de CCl4. Quantas gramas de CCl4 reagiriam com 1420 g de CLORO?
Matematicamente temos
284 g CH4 ------------ 154 g de CCl4
1420 g CH4 ------------ x g de CCl4
Multiplicando em X e calculando a quantidade de g de CCl4 teremos que
284 x = 218 680 => x = 218 680 / 284 => x = 770 gramas de CCl4.
Portanto, a massa produzida é de 770 g < 900 g = 0,9 kg.
CONCLUSÃO: A proposição 2 é VERDADEIRA.
3) O HCl produzido ocupa mais que 400 L, a 27oC e 1 atm.
Para encontrar o VOLUME de gás HCl produzido, usamos a fórmula da LEI DOS GASES IDEAIS dada por
P x V = n x R x T
Note que R = 0,082 atmLmol-1K-1, ou seja, a TEMPERATURA da constante R refere-se a ° K, e a temperatura da proposição está em º C. Portanto devemos fazer a conversão usando que a relação
°K = °C + 273° => °K = 27° + 273° => °K = 300°
Portanto, a temperatura que devemos usar é K = 300.
Agora, temos todas as informações para substituir na fórmula. Vou apenas organizá-las:
P = 1 atm
V = ? (Queremos descobrir para "confrontar com o valor 400L")
n = número de mols de HCl = 4
R = 0,082 atmLmol-1K-1
T = 300° K
Logo,
P x V = n x R x T => 1 x V = 4 x 0,082 x 300 => V = 98,4 L
O Volume de HCl produzido é de 98,4 L < 400 L.
CONCLUSÃO: A proposição 3 é FALSA.
4) Na reação descrita, o gás cloro é um agente redutor.
Já havíamos concluído esta proposição pela análise da proposição 1.
CONCLUSÃO: A proposição 4 é VERDADEIRA.
Resumindo as CONCLUSÕES:
0 - FALSA.
1 - VERDADEIRA.
2 - VERDADEIRA.
3 - FALSA.
4 - VERDADEIRA.
Temos 3 proposições VERDADEIRAS e 2 proposições FALSAS.
Espero ter sido claro o suficiente.
Abraço Guilherme!
