Química 11 ano Reagente limitante

1. Química
11
Maria Isabel da Rocha
Couto
Departamento de Ciências Experimentais
ESDR
1.1.2 Reagente limitante e
reagente em excesso

2. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
REAGENTE LIMITANTE - Reagente que apresenta a menor quantidade de matéria em relação à
proporção estequiométrica e que limita a quantidade de produto formado.
REAGENTE EM EXCESSO - Reagente cuja quantidade estequiométrica numa mistura reacional é
superior à quantidade estequiométrica do reagente limitante.
• Nas reações químicas nem sempre as quantidades dos reagentes se encontram nas
quantidades e proporções estequiométricas previstas na equação química.
• Um dos reagente limitará a quantidade de produto que se poderá formar – o reagente
limitante.
Reagente limitante

3. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
A combustão do carbono pode ser representada pela equação química:
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
Pela leitura da equação sabe-se que cada mole de carbono reage com uma mole de oxigénio.
A proporção estequiométrica é 1 mol C : 1 mol O2
As proporções estequiométricas são aquelas que correspondem aos coeficientes
estequiométricos da equação química.

4. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
Admitamos que a reação ocorre até se esgotar pelo menos um dos reagentes, ou seja, que
a reação é completa.
Se adicionarmos 4 mol de C e 4 mol de O2, quando a reação terminar não sobrará nenhum
dos reagentes.
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
-4 -4
0 0 4
+4
Reagiram 4 moles de carbono e de oxigénio (-4)
Formaram-se 4 moles de dióxido de carbono (+4)

5. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
Se adicionarmos 4 mol de C e 12 mol de O2, quando a reação terminar…
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
Reagiram 4 moles de carbono e de oxigénio (-4)
Formaram-se 4 moles de dióxido de carbono (+4)
sobra oxigénio.
O carbono é totalmente consumido, condicionando a quantidade de dióxido de
carbono, CO2, que é obtida no final: diz-se que o C (s) é o reagente limitante.
O oxigénio existe em quantidade superior à necessária para reagir com todo o carbono
disponível: diz-se que o O2 (g) é o reagente em excesso.
-4 -4
0 8 4
+4

6. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
Uma vez identificado o reagente limitante, é possível determinar:
• a quantidade de matéria em excesso dos outros reagentes, pela
diferença entre a quantidade de matéria inicial e a quantidade de
matéria estequiométrica necessária para consumir todo o reagente
limitante.
• a quantidade de matéria máxima de produto que pode ser formado, a
partir da razão molar.

7. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
O reagente limitante é aquele que apresentar menor quociente entre a quantidade de
matéria (número de moles) inicial e o respetivo coeficiente estequiométrico.
2 C2H2 (g) + 5 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 2 H2O (g)
Na reação de combustão do acetileno estudada
300 mol C2H2
2 mol
= 150 >
700 mol O2
5 mol
= 140
Reagente
limitante
Reagente em
excesso
O cálculo da quantidade de produtos da reação faz-se sempre a partir do reagente
limitante.

8. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
Genericamente:
a A + b B → c C
O reagente limitante de uma reação química é o que está presente em menor
quantidade relativa, ou seja, é o que apresenta um menor quociente entre a sua
quantidade de matéria e o respetivo coeficiente estequiométrico.
(A) (B)
se
n n
a b

→ A é o reagente limitante e B será o reagente em excesso
(B) (A)
se
n n
b a

→ B é o reagente limitante e A será o reagente em excesso

9. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
A reação de combustão do metano pode ser descrita pela seguinte equação química:
Considere que inicialmente existiam 3,56 mol de metano e 5,49 mol de oxigénio no reator.
1. Identifique o reagente limitante.
1 mol C:2 mol O2
3,56 mol CH4
1 mol
= 3,56 >
5,49 mol O2
2 mol
= 2,745
O reagente limitante é o oxigénio, porque é o que apresenta a menor quantidade
estequiométrica.

10. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
2. Calcule a quantidade de matéria de reagente que não foi consumido.
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
Considere que inicialmente existiam 3,56 mol de metano e 5,49 mol de oxigénio no reator.
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4
2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2
=
3,56 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4
𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2
n 𝑂2=
3,56 ×2
1
= 7,12 𝑚𝑜𝑙 ou 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2
3,56 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2
ou Estequiometricamente: 𝑛 𝑂2 = 2n(C𝐻4) ↔ 𝑛 𝑂2 = 2 × 3,56 = 7,12 𝑚𝑜𝑙
I) Cálculo da quantidade de reagente em excesso que reage
II) Cálculo da quantidade de reagente em excesso que não foi consumido
𝑛 𝑂2 = 7,12 − 5,49 = 1,63 𝑚𝑜𝑙

11. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
A ureia é produzida industrialmente a partir do dióxido de carbono, CO2, e do amoníaco,
NH3, de acordo com a equação química seguinte:
CO2(g) + 2 NH3(g)  (NH2)2CO(s) + H2O(g)
Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH3 com 1200 g de CO2. Determine:
a) o reagente limitante.
b) a massa máxima de ureia que pode ser obtida.
c) a quantidade de matéria de reagente em excesso que ficou por reagir.
Questões

12. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
CO2(g) + 2 NH3(g)  (NH2)2CO(s) + H2O(g)
Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH3 com 1200 g de CO2. Determine:
a) o reagente limitante.
i) Determinar a quantidade de matéria de cada um dos reagentes:
M(CO2) = 44,01 g mol-1 M(NH3) = 17,04 g mol-1
m = n M  n(CO2) =  n(CO2) = 27,27 mol
m = n M  n(NH3) =  n(NH3) = 36,4 mol
ii) Determinar a quantidade estequiométrica de cada um dos reagentes
n(CO2) =
27,27
1
= 27,27 𝑚𝑜𝑙 n(NH3) =
36,4
2
= 18,2 𝑚𝑜𝑙
iii) Identificar o reagente limitante
NH3, porque está em menor quantidade estequiométrica
Questões (Resolução)
1200
44,01
620
17,04

13. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
CO2(g) + 2 NH3(g)  (NH2)2CO(s) + H2O(g)
Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH3 com 1200 g de CO2. Determine:
b) a massa máxima de ureia que pode ser obtida.
i) Determinar a quantidade de matéria de ureia:
Como: 2 mol NH3 : 1 mol (NH2)2CO, então:
ii) Determinar a massa de ureia:
M[(NH2)2CO] = 60,07 g mol-1
m = n M  m[(NH2)2CO] = 18,2  60,07 = 1,09  103 g
Questões (Resolução)
   
2 3 2
2 2
1 1
NH CO (NH ) NH CO = 36,4 18,2 mol
2 2
n n n
   
   
   

14. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
CO2(g) + 2 NH3(g)  (NH2)2CO(s) + H2O(g)
Em condições apropriadas, misturaram-se 620 g de NH3 com 1200 g de CO2. Determine:
c) a quantidade de matéria de reagente em excesso que ficou por reagir.
A quantidade de matéria de dióxido de carbono que fica por reagir pode ser calculada pela diferença entre a
quantidade de matéria inicial e a quantidade de matéria estequiométrica necessária para esgotar o reagente
limitante:
n(CO2)excesso = n(CO2)inicial  n(CO2)reagiu  n(CO2)excesso = 27,27  18,2  n(CO2)excesso = 9,1 mol
Questões (Resolução)

15. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
Considere a reação de formação de dióxido de nitrogénio (NO2)
a partir do monóxido de nitrogénio e oxigénio:
2 NO(g) + O2(g)  2 NO2(g)
1. Considerando que o monóxido de nitrogénio e o oxigénio foram colocados para reagir em quantidades
reais proporcionais às da figura, selecione a afirmação correta.
(A) O NO é o reagente limitante, obtendo-se uma quantidade de NO2 igual à quantidade de NO.
(B) O NO é o reagente em excesso, obtendo-se uma quantidade de NO2 igual ao dobro da quantidade de O2.
(C) O O2 é o reagente limitante, obtendo-se uma quantidade de NO2 igual à quantidade de NO.
(D) O O2 é o reagente em excesso, obtendo-se uma quantidade de NO2 igual ao dobro da quantidade de O2.
Questões (Resolução)

16. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
Considere a reação de formação de dióxido de nitrogénio (NO2)
a partir do monóxido de nitrogénio e oxigénio:
2 NO(g) + O2(g)  2 NO2(g)
2. Se 0,207 mol de monóxido de nitrogénio forem misturados com 0,125 mol de oxigénio, qual será
o volume máximo de dióxido de nitrogénio obtido em condições PTN?
i) Determinar o reagente limitante:
Como: 2 mol NO : 1 mol O2
Então:
n(NO) = 2 n(O2)
n(NO) = 2  0,125 = 0,250 mol
O monóxido de nitrogénio é o reagente limitante porque a quantidade de matéria existente desta substância
é inferior à quantidade de matéria estequiométrica necessária para reagir completamente com o oxigénio.
Questões (Resolução)

17. 1.1.2 Reagente limitante e reagente em excesso
Considere a reação de formação de dióxido de nitrogénio (NO2)
a partir do monóxido de nitrogénio e oxigénio:
2 NO(g) + O2(g)  2 NO2(g)
2. Se 0,207 mol de monóxido de nitrogénio forem misturados com 0,125 mol de oxigénio, qual será
o volume máximo de dióxido de nitrogénio obtido em condições PTN?
ii) Determinar a quantidade de matéria de dióxido de nitrogénio:
Como: 2 mol NO : 2 mol NO2
Então:
n(NO) = n(NO2)
n(NO2) = 0,207 mol
ii) Determinar o volume de dióxido de nitrogénio:
V = n Vm
V = 0,207  22,4 = 4,64 dm3
Questões (Resolução)