Quantos litros de água podem ser produzidos com 34 gramas de gás oxigênio e 6,0 gramas de hidrogênio nas CNTP?
A equação química balanceada para a reação de oxigênio e hidrogênio para formar água é:
$$2H_2 + O_2 → 2H_2O$$
A partir da equação, podemos ver que 2 moles de hidrogênio reagem com 1 mol de oxigênio para produzir 2 moles de água.
Primeiro, precisamos converter as massas dadas de oxigênio e hidrogênio em moles:
$$n_{O_2} =\frac{34 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} =1,0625 \text{ mol}$$
$$n_{H_2} =\frac{6,0 \text{ g}}{2 \text{ g/mol}} =3,0 \text{ mol}$$
Comparando a proporção molar de oxigênio e hidrogênio com a proporção estequiométrica, podemos ver que o hidrogênio está em excesso. Portanto, usaremos o oxigênio como reagente limitante para calcular a quantidade de água produzida.
$$n_{H_2O} =2n_{O_2} =2 \vezes 1,0625 \text{ mol} =2,125 \text{ mol}$$
Agora, podemos converter os mols de água em litros usando a lei dos gases ideais nas CNTP (temperatura e pressão padrão):
$$PV =nRT$$
Nas CNTP, a temperatura é 273 K e a pressão é 1 atm. A constante do gás ideal é R =0,08206 L atm/mol K.
$$V_{H_2O} =\frac{n_{H_2O}RT}{P} =\frac{2,125 \text{ mol} \times 0,08206 \text{ L atm/mol K} \times 273 \text{ K}} {1\text{atm}}$$
$$V_{H_2O} =48,6\text{L}$$
Portanto, 34 gramas de gás oxigênio e 6,0 gramas de hidrogênio nas CNTP podem produzir 48,6 litros de água.