Alternativa A - 4 mols de H₂O
Resolução da Questão
Para resolver este problema de estequiometria, precisamos seguir três etapas principais: balancear a equação química, identificar o reagente limitante e calcular a quantidade do produto formado.
1. Balanceamento da Equação Química
A equação fornecida está desbalanceada:
H_2(g) + O_2(g) \rightarrow H_2O(g)
Para que a Lei da Conservação das Massas seja respeitada (número de átomos igual nos dois lados), devemos ajustar os coeficientes:
- Há 2 átomos de Oxigênio no reagente (O_2) e apenas 1 no produto (H_2O). Colocamos um 2 antes da água: H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O.
- Agora temos 4 átomos de Hidrogênio no produto ($2 \times 2$) e apenas 2 no reagente (H_2). Colocamos um 2 antes do hidrogênio: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.
Equação Balanceada:
2H_2(g) + 1O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g)
Isso nos diz que a proporção é: 2 mols de $H_2$ reagem com 1 mol de $O_2$ para produzir 2 mols de $H_2O$.
2. Identificação do Reagente Limitante
Temos as quantidades iniciais:
- 5 mols de $H_2$
- 2 mols de $O_2$
Vamos verificar quem se acaba primeiro (reagente limitante) comparando com a proporção da equação (2:1):
- Se usarmos todo o **O_2$** (2 mols), precisamos de $2 \times 2 = 4 mols de H_2. Como temos 5 mols de H_2, sobra 1 mol. Logo, o H_2 está em excesso.
- Portanto, o O_2 é o reagente limitante, pois ele define quanto produto pode ser formado.
3. Cálculo da Quantidade de Produto
A produção de água depende exclusivamente do reagente limitante (O_2).
Pela relação estequiométrica:
1 \text{ mol de } O_2 \Rightarrow 2 \text{ mols de } H_2O
Multiplicando pela quantidade disponível de O_2 (2 mols):
2 \text{ mols de } O_2 \times 2 = 4 \text{ mols de } H_2O
Análise dos Dados
| Substância | Quantidade Inicial | Proporção (Eq.) | Status |
|---|
| $H_2$ | 5 mols | 2 | Em excesso |
| $O_2$ | 2 mols | 1 | Limitante |
| $H_2O$ | 0 mols | 2 | Produzido |
- Reagente Limitante: O_2 (determina a quantidade máxima de produto).
- Relação Estequiométrica: 1 mol de O_2 gera 2 mols de H_2O.
- Cálculo Final: $2 \text{ mols } O_2 \times 2 = 4 \text{ mols } H_2O$.
Conclusão
Considerando o reagente limitante (O_2), a quantidade final de água (H_2O) produzida será de 4 mols. Isso corresponde à primeira opção apresentada.
Alternativa A.