QUÍMICA


                                        ESTEQUIOMETRIA
1. INTRODUÇÃO                                            ...
Resolução:                                                      M(O) = 16,0 g/mol.
      A combustão completa do isooctano...
5   (UnB) A transformação do mármore (carbonato                        9   (UnB) A equação química (não balanceada) que
  ...
13 (UnB-PAS-1° Ano). Uma das atividades do                                  e) 96 kg.
   químico, com importantes aplicaçõ...
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04 estequiometria

  1. 1. QUÍMICA ESTEQUIOMETRIA 1. INTRODUÇÃO tidade (reagente limitante). Despreze o reagente em excesso. É o cálculo das quantidades de reagentes e/ou produtos em uma reação química. 4. GRAU DE PUREZA (P) E RENDIMENTO Observe: (R) Nos dois casos, obteremos, no exercício, o e- ocupa V = 22,71 litros quivalente a 100% de pureza ou de rendimento e, a partir disto, estabelecemos uma regra de três, utili- zando a porcentagem dada na questão (de pureza ou 23 1 Mol possui 6,02 x 10 átomos moléculas rendimento). (C.N.T.P.) Entidades elementares íons EXERCÍCIOS RESOLVIDOS pesa massa molar (em gramas) 1 O maior emprego isolado do ácido sulfúrico é observado na indústria de fertilizantes à base de 2. PROCEDIMENTO PARA O CÁLCULO fósforo ou de amônio. O exemplo mais importan- te é a obtenção do “superfosfato”: 1o) Montar a equação química. Ca3(PO4)2 + H2SO4 Ca2H2(PO4)2 + CaSO4 O fósforo (P) é usado no desenvolvimento das 2o) Fazer o balanceamento da equação. raízes. 3o) Montar uma regra de três entre os dados e a [M(Ca)=40,1g/mol; M(P)=31,0g/mol; pergunta do problema. M(O)=16,0g/mol; M(H)=1,0g/mol; M(S)=32,0g/mol]. Exemplo: Calcule a massa de ácido sulfúrico, em tone- Sobre a oxidação do monóxido de carbono e- ladas (t), necessária para reagir com 155150 Kg de quacionada abaixo: Ca3(PO4)2 (fosforita) na produção de “superfosfato”, Dados : considerando a inexistência de excesso de qualquer CO(g) + O2 (g) → CO2 (g) C = 12g / mol. reagente. O = 16g / mol. Resolução: Quantos gramas de CO2 serão obtidos, quando Avaliando a reação percebemos que ela ocorre consumidos 7g de CO? na proporção de 1:1, logo 1 mol de fosforita reage Resolução: com um mol de ácido sulfúrico. A massa molar de fosforita é igual a 310,3g/mol e de ácido sulfúrico é 2º passo: igual a 98 g/ mol. balancear a equação Montando uma regra de três, temos: 1º passo: montar a equação 310,3g de fosforita reagem → 98g de ácido sulfúrico  1 1CO(g) + O (g) 1CO (g) 155150kg de fosforita reagem → X kg de ácido sul-  2 2 2 fúrico 28g de CO 44g de CO 2 7g de CO X X = 49000 kg 3º passo: montar a regra 7g . 44g Logo, a resposta será igual a 49 toneladas. X= = 11g de CO2 de três 28g 2 A combustão completa de isooctano (C8H18) leva 3. REAGENTE LIMITANTE E REAGENTE EM à formação de dióxido de carbono e água. Calcu- EXCESSO le a massa, em kg, de dióxido de carbono lançada Calcula-se primeiro as quantidades que reagem no meio ambiente, na combustão completa de entre si de cada componente. Para isto, estabelece-se 10,0 mols de isooctano. Multiplique o resultado uma regra de três, descobrindo o reagente em exces- encontrado por 10 e despreze a parte decimal, ca- so. so exista. Para resolvermos a questão, trabalharemos Considere os dados: M(C)=12,0g/mol, sempre com o reagente que aparece em menor quan- M(H)=1,0 g/mol e M(O)=16,0 g/mol. Editora Exato 17
  2. 2. Resolução: M(O) = 16,0 g/mol. A combustão completa do isooctano é repre- M(H) = 1,0 g/mol. sentada por: C8H18 + 12,5 O2 → 8 CO2 + 9 H2O. Reação fornecida: Desta forma, 1 mol de isooctano produz 8 mols NH4 HCO3(s) → CO2(g) + NH3(g) + H2O(g) de CO2, como a massa molar do CO2 é igual a 44 g/mol, temos a seguinte relação: produz 3 (UnB) O carbonato de sódio (Na2CO3), usado na 1 mol de isooctano  → 352 g de gás carbôni-  fabricação de vidro, é encontrado na natureza em co quantidades mínimas. Ele, entretanto, pode ser produzirá 10 mols de isooctano   → X mols de gás  obtido através de produtos naturais muito abun- carbônico dantes: o carbonato de cálcio (CaCO3, mármore) e o cloreto de sódio (NaCl, sal de cozinha). A e- X = 3520g de gás carbônico quação abaixo fornece a obtenção do carbonato de sódio: Logo o valor em kg será igual a 3,52. CaCO3 + 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2 Massas molares: M(Ca) = 40,0 g/mol. EXERCÍCIOS DE SALA M(O) = 16,0 g/mol. M(Cl) = 35,5 g/mol. 1 (UnB) Os relâmpagos ocasionam a quebra de M(Na) = 23,0 g/mol. moléculas do gás nitrogênio, possibilitando que M(C) = 12,0 g/mol. átomos deste elemento possam ser fixados a ou- A partir destas informações, julgue os itens que se tros elementos. A fixação de átomos de nitrogê- seguem: nio a átomos de oxigênio forma o óxido de 1 A reação química acima é de deslocamento nitrogênio, de acordo com a equação química simples. (não balanceada) 2 A partir de 400g de CaCO3 serão obtidos 4 N2(g) + O2(g) → NO(g) (quatro) mols de Na2CO3. 3 Para cada mol de NaCl serão obtidos 3,01 x O óxido de nitrogênio é então levado para o solo 1023 moléculas de Na2CO3. pelas chuvas, fertilizando-o. Algo em torno de 1 (um) quilograma de NO é produzido por cada re- lâmpago. 4 (UnB) A reação de combustão de um dos com- Massas molares: ponentes do gás de cozinha, o gás butano, pode M (N) = 14,0 g/mol. ser representada pela seguinte equação química M (O) = 16,00 g/mol. não-balanceada: Com essas informações, julgue os itens a seguir: C4H10(g) + O2(g) ¡ CO2(g) + H2O(l) 1 Pela equação acima, para cada mol de nitrogê- Sabendo que o volume molar de um gás ideal nas nio são produzidos 2 (dois) mols de óxido de CNTP é 22,71 L/mol e que M(C) = 12 g/mol, nitrogênio. M(O) = 16 g/mol e M(H) = 1 g/mol, julgue os i- 2 Com 65g inicial de N2 será formado 120g de tens que se seguem: NO. 1 De acordo com a lei das proporções definidas, 3 Nas Condições Normais de Temperatura e dobrando-se as massas dos gases butano e oxi- Pressão (CNTP), em cada mol de nitrogênio gênio, as massas de gás carbônico e de água serão obtidos 22,71 litros de óxido de nitrogê- diminuirão na mesma proporção. nio. 2 São necessários 13 mols de gás oxigênio para reagir com 2 mols de gás butano. 3 A queima de 58 g de butano produzirá 90 g de 2 (UnB) Nas receitas para fazer bolos, é muito uti- água. lizado um fermento chamado sal bicarbonato de 4 Nas CNTP, para produzir 45,42 L de gás car- amônia, também chamado de carbonato ácido de bônico são necessários 116 g de gás butano. amônia. Quando aquecido, esse sal decompõe em gás carbônico, amônia e água. Partindo-se de 158g de fermento que apresenta 50% de pureza em carbonato ácido de amônia, calcule a massa (em gramas) de gás carbônico obtida. Massas molares: M(N) = 14,0g/mol. M(C) = 12,0 g/mol. Editora Exato 18
  3. 3. 5 (UnB) A transformação do mármore (carbonato 9 (UnB) A equação química (não balanceada) que de cálcio) em gesso (sulfato de cálcio), sob a ação descreve a reação de formação da amônia (NH3), da chuva ácida (solução aquosa de ácido sulfúri- a partir das substâncias simples nitrogênio e hi- co), é dada por uma equação química que tem drogênio, é: como produtos, além do sulfato de cálcio, a água N2(g) + H2(g) NH3(g) e o gás dióxido de carbono. Admitindo que os re- Calcule a quantidade de N2(g) (em gramas) que se- agentes sejam consumidos totalmente, calcule a rá consumida na obtenção de 170g NH3(g). massa em gramas de sulfato de cálcio, formada Massas molares: M(N) = 14 g/mol. quando 50 gramas de carbonato de cálcio reagem M(H) = 1 g/mol. com 49 gramas de ácido sulfúrico. CaCO3 (s) + H2 SO 4 (aq) → CaSO 4 (s) + H2O( l ) + CO2 (g) 10 (FUVEST) Nas indústrias petroquímicas, o en- Dados: Massas molares (M): M (Ca) = xofre pode ser obtido pela reação: 2H2S + SO2 40g / mol 3S + 2H2O M (C) = 12 g / mol. Qual a quantidade máxima de enxofre, em gra- M (O) = 16 g / mol. mas, que pode ser obtida, partindo-se de 5,0 mols M (H) = 1gg / mol. de H2S e 2,0 mols de SO2 ? Indique os cálculos. M (S) = 32 g / mol. Massa atômica do S = 32,1. 6 (CATÓLICA) O hidróxido de alumínio 11 (Cesgranrio) Um funileiro usa um maçarico de (Al(OH)3) é utilizado como medicamento à aci- acetileno para soldar uma panela. O gás acetileno dez estomacal (azia), provocada pelo excesso de é obtido na hora, através da seguinte reação quí- ácido clorídrico (HCl) produzido pelo estômago. mica: Sabendo-se que uma dose do medicamento con- Dados: M(Ca)=40g/mol tém 3,2g de Al(OH)3, determine o número de M(C) = 12g/mol mols de HCl neutralizados no estômago. CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 Dados: massa molar do Al(OH)3 = 78g/mol. Qual a massa aproximada de carbureto de cálcio (CaC2) que será necessária para obter 12,31 L de acetileno (C2H2) a 1 atm e 27°C? 7 A equação química SO2(g) + 2H2S(g) → a) 64 g. 2H2O(L) + 3S(s) representa a reação de formação b) 16 g. do enxofre a partir de gases vulcânicos. Para c) 3,2 g. produzir um depósito de enxofre de 4,8 x 106 d) 32 g. Kg, são necessários quantos mols de SO2(g) ? e) 6,4 g. Massas molares: M(S) = 32,0 g/mol. M(O) = 16,0 g/mol. 12 (ESPEM-SP) O hipoclorito de sódio tem propri- Divida a sua resposta por 107. edades bactericida e alvejante, sendo utilizado para cloração de piscinas, e é vendido no merca- do consumidor, em solução, como Água Sanitá- 8 (CEUB-2°/98) 7,0 g de nitrogênio reagem com ria, Cândida, Q-bôa, etc. quantidade suficiente de hidrogênio produzindo Para fabricá-lo, reage-se gás cloro com soda amônia, segundo a equação química não balance- cáustica: ada: Cl2 + 2NaOH NaCl + NaCIO + H2O N2(g) + H2(g) NH3(g) A massa de soda cáustica, necessária para obter A massa de amônia produzida nesta reação será: 149 kg de hipoclorito de sódio, é: Dados: N - 14 u e H - 1 u. Dados: M(Na) = 23 g/mol a) 34 g. M(O)=16g/mol b) 17 g. MCl)=35,5 g/mol c) 15 g. d) 7,5 g. a) 40 kg. e) 8,5 g. b) 80 kg. c) 120 kg. d) 160 kg. e) 200 kg. Editora Exato 19
  4. 4. 13 (UnB-PAS-1° Ano). Uma das atividades do e) 96 kg. químico, com importantes aplicações nas demais áreas do conhecimento humano, consiste em de- terminar a quantidade de uma substância necessá- 15 (FUVEST-SP) O equipamento de proteção co- ria para reagir com outra. Um médico, quando nhecido como air bag, usado em automóveis, receita certo medicamento, deve calcular a quan- contém substâncias que se transformam, em de- tidade de substância ativa do medicamento que terminadas condições, liberando N2, que infla um reagirá com as substâncias do organismo do paci- recipiente de plástico. ente. Para realizar seus cálculos, o médico pode As equações das reações envolvidas no processo tomar como base as relações estequiométricas en- são: tre as substâncias reagentes. Com relação aos 2NaN3 2Na + 3N2 princípios da estequiometria, envolvidos nos cál- azoteto de sódio culos do médico, julgue os itens a seguir: 10Na + 2KNO3 K2O + 5Na2O + N2 1 Para tais cálculos, é necessário balancear a e- a) Considerando que N2 é gerado nas duas rea- quação química; o que significa considerar ções, calcule a massa de azoteto de sódio ne- que, na reação química, embora haja transfor- cessária para que sejam gerados 80 L de mação, há conservação de átomos. nitrogênio, nas condições ambientes. 2 Os cálculos estequiométricos poderão ser fei- b) Os óxidos formados, em contato com a pele, tos com base na massa molar da substância a- podem provocar queimadura. Escreva a equa- tiva, determinada experimentalmente, e com ção da reação de um desses óxidos com a água base em resultados da lei das proporções, defi- contida na pele. nidas para a reação em questão, ainda que não (Dados: volume molar do gás nas condições am- se tenha conhecimento preciso da estrutura bientes = 25 L/moI; massa molar do NaN3 = química daquela substância. 65 g/mol). 3 Cálculos de medicação que se baseiam na es- GABARITO tequiometria pressupõem o conhecimento de técnicas específicas de contagem de moléculas Exercícios uma a uma. 1 C, E, E 14 (UERJ) "O químico francês Antoine Laurent de 2 44g Lavoisier ficaria surpreso se conhecesse o muni- 3 E, C, C cípio de Resende, a 160 quilômetros do Rio. É lá, às margens da Via Dutra, que moradores, empre- 4 E, C, C, E sários e o poder público seguem à risca a máxima 5 68g do cientista que revolucionou o século XVIII, ao provar que, na natureza, tudo se transforma. Gra- 6 0,12 ças a uma campanha que já reúne boa parte da 7 5 população, Resende é forte concorrente ao título de capital nacional da reciclagem. Ao mesmo 8 E tempo em que diminui a quantidade de lixo joga- 9 140g do no aterro sanitário, a comunidade faz sucata 10 192,6g virar objeto de consumo. Nada se perde." (Revista Domingo, 11 jul. 1993). 11 D Assim, com base na equação: 2Al2O3(s) 4Al(s) + 302(g) 12 D e supondo-se um rendimento de 100% no proces- 13 C, C, E so, a massa de alumínio que pode ser obtida na re- ciclagem de 255 kg de sucata, contendo 80% de 14 D Al2O3 em massa, é: 15 a) 104g Dados: M(Al) = 27 g/mol. b) K2O + H2O 2KOH M(O) = 16 g/mol. Na2O + H2O 2NaOH M(H) = 1 g/mol. M(S) = 32 g/mol. a) 540 kg. b) 270 kg. c) 135 kg. d) 108 kg. Editora Exato 20

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