Questão 42

UFPR 2021

Química

(UFPR - 2021 - 1ª FASE) A perovskita CH₃NH₃PbI₃ é um material que, pelas suas propriedades fotovoltaicas, é considerado promissor para geração de eletricidade a partir da luz solar. O composto foi sintetizado em três etapas, descritas pelas equações químicas a seguir.

$Pb(NO_{3})_{2} + 2KI ightarrow PbI_{2} + 2KNO_{3}$

$CH_{3}NH_{2} + HI ightarrow CH_{3}NH_{3}I$

$PbI_{2} + CH_{3} NH_{3}I ightarrow CH_{3}NH_{3}PbI_{3}$

Os seguintes reagentes foram empregados na síntese: 0,6 mol de Pb(NO₃)₂; 0,8 mol de KI; 0,7 mol de CH₃NH₂; e 0,8 mol de HI. Nessas condições, qual será a quantidade máxima da perovskita CH₃NH₃PbI₃ produzida?

0,4 mol

0,6 mol.

0,7 mol.

0,8 mol.

1,0 mol

Gabarito:

0,4 mol

Resolução:

Montando a reação global:

$Pb(NO_{3})_{2} + 2KI ightarrow {color{Red} PbI_{2}} + 2KNO_{3}$

$CH_{3}NH_{2} + HI ightarrow {color{Blue} CH_{3}NH_{3}I}$

${color{Red} PbI_{2} }+{color{Blue} CH_{3} NH_{3}I } ightarrow CH_{3}NH_{3}PbI_{3}$

$R.G.:Pb(NO_3)_2+KI+CH_3NH_3+HI ightarrow 2KNO_2+CH_3NH_3PbI_3$

Agora vamos fazer a estequiometria da reação e os cálculos com os valores fornecidos:

$egin{matrix} &Pb(NO_3)_2&+&KI&+&CH_3NH_3&+&HI& ightarrow &2KNO_2&+&CH_3NH_3PbI_3 \& 1;mol&&2;mol&&1;mol&&1;mol&&2;mol&&1;mol\Dados:&0,6;mol&&0,8;mol&&0,7;mol&&0,8;mol&&-&&x end{matrix}$

Tomando o KI como referência, se temos 0,8 mol de KI, pela estequiometria da reação teríamos os seguintes valores:

$egin{matrix} &Pb(NO_3)_2&+&KI&+&CH_3NH_3&+&HI& ightarrow &2KNO_2&+&CH_3NH_3PbI_3 \& 1;mol&&2;mol&&1;mol&&1;mol&&2;mol&&1;mol\ ext{Usando KI}:&{color{DarkBlue} 0,4;mol}&&0,8;mol&&{color{DarkBlue} 0,4;mol}&&{color{DarkBlue} 0,4;mol}&&-&&x end{matrix}$

Podemos concluir então que o KI é o reagente limitante e os outros são os reagentes em excesso. Com base nisso, usamos portanto o KI como base para os cálculos, encontramos então x = 0,4 mol.

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