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QUÍMICA

MÓDULO 20CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO

Professor Edson Cruz

INTRODUÇÃOAgora que já sabemos os pré-requisitos para o entendimento do cálculoestequiométrico, podemos defini-lo como "o método matemático pelo qualcalculam-se quantidades de substâncias envolvidas em uma reação química,baseando-se nas leis ponderais e volumétricas" .

Essas quantidades podem ser calculadas em:

massa

número de mols

volume

número de moléculas

número de átomos

1. RESUMO DAS PRINCIPAIS LEIS PONDERAIS

A. Qual será a quantidade de carbono necessária para reagir completamente com350g de SiO2?

Como a proporção em que eles reagem é 60:24, podemos realizar uma regra detrês e descobrir a quantidade de carbono necessária para tal massa de óxido:

Portanto, 140 g é a massa de carbono necessária pra reagir completamente com

350 g de SiO2, ou seja, qualquer quantidade acima desse valor se tornará

um excesso que não participará da reação.

B. Qual será a quantidade de silício formado caso 350 g de SiO2 reajamcompletamente com 140 g de C?

Esse valor pode ser calculado de duas formas:

• Sabemos que, para cada 60 g de SiO2 consumidos na reação, desde quehaja carbono suficiente, formam-se 28 g de silício.

60 g de SiO2 quando reagem, formam 28 g de Si

• Sabemos, também, que, para cada 24 g de carbono consumidos nareação, desde que haja SiO2 suficiente, formam-se os mesmos 28g.

Observe que, nesses exemplos, fizemos relações referentes às massas dassubstâncias participantes, ou seja, massa de reagente com massa dereagente ou massa de reagente com massa de produto. Será que a Lei deProust se aplica a qualquer grandeza? A resposta é sim. Desde que sejamrespeitadas as proporções fixas e definidas.

2. BASES DO CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICOOs coeficientes de uma reação química corretamente balanceada indicam aproporção de cada substância que reage e que é produzida. Essa proporção podeser tomada em massa, número de mols, número de moléculas ou íons-fórmula ouainda em volume para substâncias na fase gasosa.

Esses dados nos permitem prever teoricamente a quantidade de reagentes quedevem ser utilizados numa reação química e a quantidade de produtos que serãoobtidos em condições determinadas.

Essas informações são a base do cálculo estequiométrico e de todos osprocedimentos feitos num laboratório ou numa indústria química.

Massa molar do

elemento= 1 mol de átomos = 6,023 . 1023 átomos

= 22,4 L

(gás nas CNTP)

Massa molar da

substância= 1 mol de moléculas = 6,023 . 1023 moléculas

= 22,4 L

(gás nas CNTP)

ou íons-fórmula ou íons-fórmula

Regras Gerais Estabelecidas

1º Escrever a equação química na questão.

2º Acertar os coeficientes dessa equação (lembre-se que os coeficientesindicam a proporção em moles existentes entre os participantes dareação).

3º Estabelecer uma regra de três entre os dados e a pergunta da questão,obedecendo aos coeficientes da equação, que poderá ser escrita emmassa, ou volume, ou em moles, etc, de acordo com as necessidadesda questão.

EXEMPLOS GERAISUma determinada indústria produz óxido de cálcio a partir de

calcário. Supondo que essa indústria disponha de 8000 kg de calcário,com 95% depureza em carbonato de cálcio, e quer obter óxido de cálcio por decomposiçãotérmica desse calcário.

Qual será a massa, em kg, de óxido de cálcio obtida considerando para o processoum rendimento de 100%?

a) 4480

b) 4256

c) 3280

d) 3550

e) 5100

3 2CaCO CaO CO

RESOLUÇÃO COMENTADAO CaCO3 do calcário por decomposição térmica, produz CaO e CO2,conforme a equação:

CaCO2 CaO + CO2

Vamos ver, então, qual a massa de CaCO3 nos 8000 kg de calcário:

100 kg de calcário ——— 95 kg CaCO3

8000 gk de calcário ——— m

m = 8000 x 95 + 100 = 7600 kg

RESOLUÇÃO COMENTADACalculemos, agora, a massa de CaO: sabe-se que as massas molecularesdo CaCO3 e CaO são, respectivamente, 100 u.m.s. e 56 u.m.s.

3 2CaCO CaO CO

100 kg 56 kg

7600 kg m

m 7600 x 56 100 4256 kg

(UFSM-RS) O ácido fosfórico, usado em refrigerantes do tipo“cola” é possível causador da osteoporose, pode ser formado a partir daequação não-balanceada:

Partindo-se de 62 g de Ca3(PO4)2, e usando-se quantidade suficiente deH2SO4, qual, em gramas, a massa aproximada de H3PO4 obtida?

a) 19

b) 25

c) 39

d) 45

e) 51

3 4 2 2 4 3 4 4Ca (PO ) H SO H PO CaSO

RESOLUÇÃO COMENTADAInicialmente devemos acertar os coeficientes da equação:

3 4 2 2 4 3 4 4

3 4

Ca (PO ) 3H SO 2H PO 3CaSO

310 g 2 98g

x 39,2 g de H PO

62 g x

(FUVEST) Nas estações de tratamento de água, eliminam-seas impurezas sólidas em suspensão através do arraste por flóculos dehidróxido de alumínio produzidos na reação representada por:

Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4

Para tratar 1,0 . 106 m3 de água foram adicionadas 17 t de Al2(SO4)3.

Qual a massa de Ca(OH)2 necessária para reagir completamente com esse sal?

(Dados: MAl2(SO4)3 = 342 g/mol; MCa(OH)2 = 74 g/mol)

RESOLUÇÃO COMENTADADa equação balanceada, temos:

(PUC) A combustão completa do metanol pode serrepresentada pela equação balanceada:

Quando se utilizam 5,0 mols de metanol nesta reação, quantos mols deCO2 são produzidos?

3 (l) 2(g) 2(g) 2 (l)CH OH 3 2O CO 2H O

RESOLUÇÃO COMENTADADa equação balanceada, temos:

3 2

2

3

1 mol CH OH : 1 mol COx 5 mol CO

5 mol CH OH : x

(UNIRIO) Forma-se o solvente tetracloreto de carbono pelareação:

Nessa reação, quantos gramas de cloro são necessários para reagir comum mol de metano?

(Dado: Cl = 35,5 u)

4 2 4CH 4Cl CCl 4HCl

RESOLUÇÃO COMENTADADa equação balanceada, temos: