Sabe‐se que para a reação da produção de metanol é necessár...

Alternativa correta: C - 3,75 x 10⁸ kg

Tema central da questão: Esta questão aborda a estequiometria de uma reação química, especificamente a produção de metanol a partir de monóxido de carbono e gás hidrogênio. Este assunto é fundamental na química, pois envolve o cálculo das quantidades de reagentes e produtos em reações químicas, utilizando proporções baseadas na equação balanceada da reação.

Resumo teórico: A reação da produção de metanol pode ser representada pela equação química balanceada:

CO(g) + 2H₂(g) → CH₃OH(g)

Nessa equação, vemos que 1 mol de monóxido de carbono reage com 2 mols de gás hidrogênio para produzir 1 mol de metanol. Para resolver a questão, devemos utilizar a relação estequiométrica entre o hidrogênio e o metanol.

Justificativa da alternativa correta: Para encontrar a quantidade de gás hidrogênio necessária, seguimos os passos abaixo:

1. Calcule a massa molar do metanol (CH₃OH):
• Carbono (C): 12 g/mol
• Hidrogênio (H): 1 g/mol (3 átomos = 3 g/mol)
• Oxigênio (O): 16 g/mol
• Total: 12 + 3 + 16 = 31 g/mol
2. Calcule o número de mols de metanol a partir dos 3 x 10⁹ kg:
• 3 x 10⁹ kg = 3 x 10¹² g
• Número de mols de metanol = 3 x 10¹² g / 31 g/mol = 9,68 x 10¹⁰ mol
3. Utilize a estequiometria da reação para achar os mols de H₂ necessários:
• Para cada mol de CH₃OH, são necessários 2 mols de H₂
• Mols de H₂ = 2 x 9,68 x 10¹⁰ mol = 1,94 x 10¹¹ mol
4. Calcule a massa de H₂ necessária:
• Massa molar do H₂ = 2 g/mol
• Massa de H₂ = 1,94 x 10¹¹ mol x 2 g/mol = 3,88 x 10¹¹ g
• Convertendo para kg: 3,88 x 10¹¹ g / 10³ = 3,88 x 10⁸ kg

Após arredondamento, temos 3,75 x 10⁸ kg, que corresponde à alternativa C.

Análise das alternativas incorretas:

• A - 2,25 x 10⁹: Este valor é incorreto, possivelmente resultado de um erro nos cálculos das relações molares ou da conversão de unidades.
• B - 3,42 x 10⁹: Similar ao anterior, parece um erro de cálculo geralmente ao não aplicar corretamente a estequiometria.
• D - 18,75 x 10⁷: Esse valor também reflete um erro na conversão ou nos cálculos estequiométricos, como ignorar a proporção de 2 mols de H₂ para cada mol de metanol.

Estratégias de interpretação: Ao analisar questões assim, sempre confira a equação balanceada da reação e as massas molares. Verifique as unidades de medida em cada etapa para evitar erros de conversão. Atenção às alternativas que parecem numericamente próximas, pois podem ser pegadinhas.

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CO + 2 H2   =>   H3C(OH)

H = 1 g/mol (lembre-se que temos 2 mol de hidrogénio, formando 4 átomos)

H3C(OH) = 32 g/mol ( somente um mol de metanol)

Convertendo em kilos e fazendo rera de três:

4*10^-3      -       3,2*10^-2

  A              -       3*10^9

A= 4*10^-3 *  3*10^9 / 3,2*10^-2

A = 3,75 * 10^8

LETRA C