31/1/2011

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

1) DEFINIÇÃO

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Pra que o cálculo proporcional esteja devidamente

acertado se faz necessário o balanceamento da reação

química em questão.

BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES QUÍMICAS

DEFINIÇÃO

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Uma das maneiras de balancear uma equação química é usar o Método das Tentativas, ao qual sugerimos a seguinte seqüência:

1º) Ajustar os átomos dos metais; 2º) Ajustar os átomos dos ametais; 3º) Ajustar os átomos de hidrogênio; 4º) Ajustar os átomos de oxigênio. Exemplo:

Balancear a equação química:

Aℓ(OH)3 + H2S → Aℓ2S3 + H2O

OBS: MÉTODO DA OXI-REDUÇÃO

Como nas reações de óxido-redução ocorre transferência de elétrons, para fazer o balanceamento devemos igualar o número de elétrons perdidos e recebidos. Para isso, devemos inicialmente determinar

o número de elétrons perdidos ou recebidos para cada espécie química, que corresponde à variação do Nox (ΔNox).

Ex1: Observe a reação abaixo:

A seguir devemos igualar o número de elétrons:

Esses números de átomos correspondem aos coeficientes dessas espécies; a partir deles determinamos os coeficientes das outras espécies, obtendo a equação balanceada:

EX2: Observe a reação abaixo:

Inicialmente determinaremos a variação de nox e

veremos a substância que contém os elementos

afetados.

Todo o manganês (Mn) presente no KMnO4 sofreu

redução, originando o MnCl2:

O cloro presente no HCl originou KCl, MnCl2 e Cl2, mas

somente uma parte dos seus átomos oxidou-se,

originando o Cl2, que é a parte que nos interessa:

A seguir, determinamos os coeficientes para cada espécie em que houve variação do Nox, sabendo que isso pode ser feito simplesmente atribuindo o ΔNox de uma espécie como coeficiente da outra espécie. Assim,

temos:

ALUNO(A)

PROF. DÊNIS

Feito o correto balanceamento da equação química;

Todo problema de cálculo estequiométrico está

baseado na proporção em mols dos participantes da

reação, seguindo a Lei de Proust ou Lei das Proporções

Constantes ("Numa reação química existe uma

proporção constante entre as quantidades de

reagentes e produtos”). Isso nos permite utilizar a

regra de três simples para efetuar os cálculos.

2) PROCEDIMENTO PARA RESOLVER EXERCÍCIOS

DE CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO

A) Escrever a equação da reação química;

B) Acertar os coeficientes (fazer o balanceamento =

igualar o número de átomos);

C) Obter a PROPORÇÃO EM MOLS através dos

coeficientes estequiométricos.

LEMBRE-SE DE QUE:

Exemplo1:

Exemplo 2:

Quantos mols de nitrogênio são necessários para

produzir 10 mols de amônia?

N2 (g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

3) RENDIMENTO DE UMA REAÇÃO

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EX:

OBS: PARA REAÇÕES COM O RENDIMENTO DE 100%,

TODO O REAGENTE SE TRANSFORMARÁ EM PRODUTO.

4) REAGENTE LIMITANTE E EM EXCESSO

Quando misturamos dois reagentes que não estão em

proporção estequiométrica, um deles será consumido

totalmente, sendo denominado reagente LIMITANTE. O

outro reagente, do qual restará certa quantidade sem

reagir, será denominado reagente em EXCESSO.

Exemplo 3:

Foram misturados 40 g de hidrogênio (H2) com 40 g

de oxigênio (O2), com a finalidade de produzir água,

segundo a equação:

Determine:

a) o reagente limitante;

b) a massa do produto formado;

c) a massa do reagente em excesso.

EXERCÍCIOS

_______________Questão 01_______________

A combustão completa do metano (CH4) produz

dióxido de carbono (CO2) e água. A alternativa que

representa o número de mol de CO2 produzido na

combustão de 0,3 mol de CH4 é:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

a) 1,2. d) 0,3

b) 0,6. e) 1,5

c) 0,9.

_______________Questão 02_______________

Dada a reação não-balanceada:

Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2,

calcule:

a) o número de mol de átomos de zinco que reagem

completamente com 20 mol de moléculas de ácido

clorídrico.

b) o número de mol de gás hidrogênio que se forma a

partir de 6 mols de ácido clorídrico.

_______________Questão 03_______________

Quantos gramas de H2 são liberados na reação

completa de 1 mol de cálcio metálico com ácido

clorídrico? (Dado: H2 = 2 g/mol)

Ca + 2 HCl → CaCl2 + H2

a) 1. d) 4.

b) 2. e) 5.

c) 3.

_______________Questão 04_______________

Dada a equação química não-balanceada:

Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O

A massa de carbonato de sódio que reage

completamente com 0,25 mol de ácido clorídrico

é: (Dado: Na2CO3 = 106 g · mol–1)

A) 6,62 g. C) 13,25 g. E) 20,75 g.

B) 26,50 g. D) 10,37 g.

_______________Questão 05_______________

Uma vela de parafina queima-se, no ar ambiente, para

formar água e dióxido de carbono. A parafina é

composta por moléculas de vários tamanhos, mas

utilizaremos para ela a fórmula C25H52. Tal reação

representa-se pela equação:

C25H52 + O2 → H2O + CO2

a) Equilibre a reação.

b) Quantos mol de oxigênio são necessários

para queimar um mol de parafina?

c) Quanto pesa esse oxigênio?

(massas molares: H = 1 g/mol; C = 12 g/mol;

O = 16 g/mol)

_______________Questão 06_______________

O gás resultante da combustão de 160 g de enxofre

reage completamente em NaOH. Calcule a massa de

Na2SO3 obtido. (massas molares: S = 32 g/mol;

Na2SO3 = 126 g/mol)

S + O2 → SO2

SO2 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O

_______________Questão 07_______________

O menor coeficiente inteiro do cloreto de sódio (NaCl)

na equação a seguir é: ...Al2(SO4)3 + ...NaCl → ...AlCl3 + ...Na2SO4

a) 2 c) 6 e) 1 b) 4 d) 8

_______________Questão 08_______________

Através da reação de combustão da amônia (NH3), podemos obter o óxido nítrico (NO). Essa reação pode ser representada pela seguinte equação química não balanceada:

NH3 + O2 → NO + H2O Após o balanceamento da equação, a soma de todos os coeficientes mínimos e inteiros das espécies químicas envolvidas é igual a: a) 9 c) 15 b) 13 d) 19

_______________Questão 09_______________

O hidrogênio é o elemento mais abundante na nossa galáxia, ocorrendo, principalmente na superfície solar,

como H2 e, nos oceanos, lagos e gelos, como H2O. É um importante agente redutor, usado industrialmente nas hidrogenações catalíticas. O hidrogênio pode ser

obtido através de vários processos, entre eles:

Para balancear corretamente as equações, o coeficiente da molécula de hidrogênio em cada reação

é, respectivamente: a) 1 - 2 - 14. d) 1 - 1 - 38. b) 2 - 1 - 38. e) 1 - 2 - 19.

c) 2 - 1 - 19.

_______________Questão 10_______________

O óxido de alumínio (Aℓ2O3) é utilizado como

antiácido. A reação que ocorre no estômago é:

xAℓ2O3 + yHCℓ → zAℓCℓ3 + wH2O

Os coeficientes x, y, z e w são, respectivamente: a) 1, 2, 3 e 6 b) 1, 6, 2 e 3 c) 2, 3, 1 e 6

d) 2, 4, 4 e 3 e) 4, 2, 1 e 6

_______________Questão 11_______________

O carbeto de silício (SiC) possui uma estrutura idêntica à do diamante e, por isso, apresenta elevada dureza, sendo utilizado, por exemplo, na confecção de esmeril

para afiar facas e no corte de vidros. Uma forma de obtenção do carbeto de silício dá-se por meio da reação de aquecimento de coque com areia, conforme expressa a equação a seguir:

3 C + SiC + SiO2 → SiC + 2 CO

A massa de carbeto de silício, em kg, que se forma a partir da utilização de 1 kg de carbono presente no coque é, aproximadamente:

a) 0,33. d) 1,44. b) 0,78. e) 3,33. c) 1,11.

_______________Questão 12_______________

Fosgênio, COCl2, é um gás venenoso. Quando inalado, reage com a água nos pulmões para produzir ácido clorídrico (HCl), que causa graves danos pulmonares, levando, finalmente, à morte: por causa disso, já foi até usado como gás de guerra. A equação química dessa reação é:

COCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl Se uma pessoa inalar 198 mg de fosgênio, a massa de ácido clorídrico, em gramas, que se forma nos pulmões, é igual a:

a) 1,09 . 10-1. d) 3,65 . 10-2. b) 1,46 . 10-1. e) 7,30 . 10-2. c) 2,92 . 10-1.

_______________Questão 13_______________

O óxido de alumínio (Al2O3) é utilizado como

antiácido. Sabendo-se que a reação que ocorre no

estômago é:

1 Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O A massa desse óxido que reage com 0,25 mol de ácido será:

a) 3, 25 g. d) 6, 55 g. b) 4, 25 g. e) 7, 45 g. c) 5, 35 g.

_______________Questão 14_______________

Atualmente, sistemas de purificação de emissões poluidoras estão sendo exigidos por lei em um número cada vez maior de países. O controle das emissões de dióxido de enxofre gasoso, provenientes da queima de carvão que contem enxofre, pode ser feito pela reação desse gás com uma suspensão de hidróxido de cálcio

em água, sendo formado um produto não poluidor do ar. A queima do enxofre e a reação do dióxido de enxofre com o hidróxido de cálcio, bem como as massas de algumas das substâncias envolvidas nessas reações, podem ser assim representadas: enxofre (32g) + oxigênio (32g) => dióxido de enxofre

(64g) dióxido de enxofre (64g) + hidróxido de cálcio (74g) => produto não poluidor Dessa forma, para absorver todo o dióxido de enxofre produzido pela queima de uma tonelada de carvão (contendo 1% de enxofre), é suficiente a utilização de uma massa de hidróxido de cálcio de,

aproximadamente, a) 23 Kg d) 74 Kg

b) 43 Kg e) 138 Kg c) 64 Kg

_______________Questão 15_______________

Determinada Estação trata cerca de 30.000 litros de água por segundo. Para evitar riscos de fluorose, a concentração máxima de fluoretos nessa água não deve exceder a cerca de 1,5 miligrama por litro de água. A quantidade máxima dessa espécie química que

pode ser utilizada com segurança, no volume de água tratada em uma hora, nessa estação, é: a) 1,5 Kg d) 4,5 Kg b) 96 Kg e) 124 Kg c) 162 Kg

_______________Questão 16_______________

No processo de produção do ferro, a sílica é removida do minério por reação com calcário (CaCO3). Sabe-se, teoricamente (cálculo estequiométrico), que são necessários 100 g de calcário para reagir com 60 g de

sílica.Dessa forma, pode-se prever que, para a remoção de toda a sílica presente em 200 toneladas do minério na região 1, a massa de calcário necessária é, aproximadamente, em toneladas, igual a: a) 1,9. c) 3,2. e) 5,1. b) 6,4 d) 8,0 c) 3,2.

_______________Questão 17_______________

Em siderurgia, uma das reações é dada pela equação química: CO(g) + FeO(s) → Fe(l) + CO2(g)

Admita que a amostra de FeO tenha 60% em massa de pureza. Nestas condições, para cada mol de ferro produzido, a massa de FeO impuro necessária será:

(massas atômicas: Fe = 56, O = 16) a) 120 g. d) 43 g. b) 72 g. e) 56 g. c) 60 g.

_______________Questão 18_______________

Para obtermos 17,6 g de gás carbônico (CO2) pela queima total de um carvão com 60% de pureza, necessitaremos de uma amostra de carvão com massa igual a: (massas atômicas: C = 12, O = 16) a) 2,4 g. c) 8,0 g. e) 17,6 g.

b) 4,8 g. d) 16,0 g.

_______________Questão 19_______________

Qual a quantidade máxima, em gramas, de carbonato

de cálcio que pode ser preparada misturando-se 2 mol de carbonato de sódio com 3 mol de cloreto de cálcio, segundo a equação:

Na2CO3(aq) + CaCl2(aq) CaCO3(aq) + NaCl(aq)

(massas atômicas: Na = 23, C = 12, O = 16, Ca = 40, Cl = 35,5)