MÓDULO III/2002 - QUÍMICA INORGÂNICA- Cálculos Estequiométricos

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

As leis ponderais (Lei de Lavoisier e Lei de Proust) podem nos informar as quantidades desconhecidas de um dos participantes da reação.

O estudo que permite efetuar esses cálculos de quantidades em reações químicas denomina-se estequiometria (do grego stoicheion (elemento) e metrein (medir)).

Nosso estudo será na forma de exemplos, conforme se segue:

EXEMPLO 1: Seja a reação de obtenção do SO2 a partir do enxofre e oxigênio. Sabe-se que 32g de enxofre reagem completamente com 32g de oxigênio, para formar 64g de SO2. Calcule a massa de enxofre que reage com 0,97g de oxigênio.

1º PASSO : Escrever a reação balanceada.S + O2 SO2

2º PASSO : Relacionar a equação ao número de mols, massa molar, quantidade de espécies químicas.

S + O2 SO21 mol de S 1 mol de O2 1 mol de SO2

32g 32g 64g6,02.1023

moléculas de S

6,02.1023 moléculas de

O2

6,02.1023 moléculas de

SO2

3º PASSO : Relacionar o que já se sabe (valores do 2º passo) com os dados do problema.

S O2 Por regra de três simples

gSgO

gSgOX 97,0

32

32.97,0

2

2

32g 32g

X 0,97g

A massa de 0,97g de enxofre reage completamente com 0,97g de oxigênio

EXEMPLO 2: Calcule quantos mols de H2SO4 são necessários para reagir com 18 mols de NaOH.

1º PASSO : Escrever a reação balanceada.H2SO

4+

2 NaOH

2 Na2SO4

+ H2O

2º PASSO : Relacionar a equação ao número de mols, massa molar, quantidade de espécies químicas.

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O1 mol de

H2SO4

2 mol de NaOH

2 mol de Na2SO4

2 mols de H2O

98g 80g 142g 36g

6,02.1023 moléc. De

H2SO4

12,04.1023 fórm. De NaOH

6,02.1023 fórm. de Na2SO4

12,04.102

3 moléc. De

H2O

3º PASSO : Relacionar o que já se sabe (valores do 2º passo) com os dados do problema.

H2SO4

NaOH Por regra de três simples

4242

42 92

18.1SOmolH

SOmolH

molsNaOHSOmolHX 1 mol 2

mols

X 18 mols

São necessários 9mols de H2SO4 para reagirem com 18mols de NaOH.

EXEMPLO 3: Calcule a massa de CO2 necessária para reagir com 4 mols de CaO.

1º PASSO : Escrever a reação balanceada.CaO + CO2 CaCO3

2º PASSO : Relacionar a equação ao número de mols, massa molar, quantidade de espécies químicas.

CaO + CO2 CaCO31 mol de

S1 mol de

O2

1 mol de SO2

56g 44g 100g6,02.1023 fórm. De

CaO

6,02.1023

moléc. de CO2

6,02.1023 fórm. de CaCO3

3º PASSO : Relacionar o que já se sabe (valores do 2º passo) com os dados do problema.

CaO CO2 Por regra de três simples

22 176

1

4.44gCO

molCaO

molsCaOgCOX

1mol 44g4mol

s X

São necessários 176g de CO2 para reagirem com 4 mols de CaO.

EXEMPLO 4: Calcule a quantidade de fórmulas mínimas de CaO necessária para neutralizar completamente 9,8g de H2SO4.

1º PASSO : Escrever a reação balanceada.CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O

2º PASSO : Relacionar a equação ao número de mols, massa molar, quantidade de espécies químicas.

CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O1 mol de

CaO1 mol de

H2SO4

1 mol de CaSO4

1 mol de H2O

56g 98g 136g 18g6,02.1023 fórm. de

CaO

6,02.1023 moléc.. de

H2SO4

6,02.1023 fórm. de

CaSO4

6,02.1023 moléc. de

H2O

3º PASSO : Relacionar o que já se sabe (valores do 2º passo) com os dados do problema.

CaO H2SO4

Por regra de três simples

OfórmulasCaSOgH

OfórmulasCaSOgHX 22

42

2342 10.02,6

98

10.02,6.8,9

OfórmulasCaSOgH

OfórmulasCaSOgHX 22

42

2342 10.02,6

98

10.02,6.8,9

6,02.1023

fórm. CaO

98g

X 9,8gSão necessárias 6,02.1022 fórmulas de CaO para

reagirem com 9,8g de H2SO4.

Os cálculos estequiométricas também pode ser feitos em função do volume de gases nas mesmas condições de temperatura e de pressão. Para um gás a 0ºC e sob pressão de 1atm (CNTP - condições normais de temperatura e pressão) sempre encontraremos 1 mols de moléculas desse gás no recipiente ocupando um espaço (volume) de 22,4 litros. Portanto, 22,4L é conhecido como VOLUME MOLAR. Os coeficientes estequiométricos também podem indicar relações entre volumes ocupados pelos gases nas mesmas condições de temperatura e pressão, nesse caso usamos "V" para indicar a quantidade em volume dos gases envolvidos na reação.

EXEMPLO 5: Qual o volume de gás amônia (em Litros) que se obtém quando 9,0L de gás hidrogênio reagem com nitrogênio nas mesmas condições de P e T?.

1º PASSO : Escrever a reação balanceada.

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

2º PASSO : Relacionar a equação ao número de mols, massa molar, quantidade de espécies químicas e volumes.

N2(g) + 3 H2(g) 2

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NH3(g)1 mol de N2

3 mol de H2

2 mol de NH3

28g 6g 34g6,02.102

3 moléc.. de N2

18,06.1023

moléc. De H2

12,04.1023 moléc. De

NH3

1 V 3 V 2 V

3º PASSO : Relacionar o que já se sabe (valores do 2º passo) com os dados do problema.

H2 NH3 Por regra de três simples

32

32 63

2.0,9NH

VH

VNHHX

3 V 2 V

9,0L X

Com 9,0L de hidrogênio, obtém-se 6L de NH3.

EXERCÍCIOS

1. (Cefet-PR) Em uma das etapas de tratamento da água ocorre a adsorção de partículas em uma massa gelatinosa constituída de hidróxido de alumínio. Esta substância é preparada pela adição de Ca(OH)2 e Al2(OH)3 à água contida em tanques de tratamento. O número de mols de Al2(SO4)3 que devem reagir com suficiente Ca(OH)2 para formar 10 mols de hidróxido de alumínio é:

a) 1.b) 2.c) 3.d) 4.e) 5.

2. (U. Católica de Salvador-BA) Na reação de óxido de alumínio com ácido sulfúrico forma-se sulfato de alumínio., Al2(SO4)3. Para obter-se 3mols deste sulfato, quantos mols de ácido são necessários?

a) 3.b) 6.c) 9.d) 12.e) 15.

3. (U. Católica de Salvador-BA) Considere a informação: cal viva + água cal hidratada (hidróxido de cálcio). A quantidade de cal hidratada formada pela reação de água com 2,0 mols de cal viva é:

a) 1,0mol.b) 1,5mol.c) 2,0mol.d) 2,5mol.e) 3,0mol.

4. (F. Belas Artes-SP) Para formar um mol de óxido de alumínio a partir do alumínio puro, segundo a reação: 4 Al + 3 O2 2 Al2O3, a massa necessária, em gramas, de oxigênio é de: (Dado: O = 16u)

a) 96.b) 24.c) 12.d) 48.e) 16.

5. (Osec-SP) Pode-se considerar que 1 (um) litro de gasolina contém 7 mols de octano (C8H18). Que quantidade de dióxido de carbono é liberada na atmosfera quando seu automóvel consome 40 litros de gasolina? (resposta em quilogramas) C8H18 + 25/2 O2 8 CO2 + 9 H2O.

a) 100kg.b) 56kg.c) 25kg.d) 110kg.e) 90kg.

6. (F. Santo André-SP) Considere a reação: H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O. A massa de sulfato de sódio, Na2SO4, produzida com 5 mols de água é: (Massas atômicas: H = 1u, Na = 23u, S = 32u, O = 16u)

a) 355g.b) 200g.c) 39,4g.d) 19,7g.e) 2,5g.

7. Pode-se obter 72g de água, ao reagir:a) 1,2.1023 moléculas de H2 com 2,0mols de O2.b) 2,4.1023 moléculas de H2 com 32g de O2.c) 3,6.1024 moléculas de H2 com 64g de O2.d) 2,4.1024 moléculas de H2 com 2,0mols de O2.

e) 8,0g de H2 com 2,4.1023 moléculas de O2.

8. (U. São Francisco-SP) A chuva ácida que cai em certas regiões danifica as estátuas de mármore (CaCO3). Considerando-se que a chuva ácida contenha ácido sulfúrico (H2SO4), a reação que ocorre é: CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2O + CO2. Considerando-se que a chuva ataca por dia 1 grama de mármore, podemos afirmar que são desprendidos diariamente: (Dados: massa molar: CaCO3 = 100g, volume molar do gás nas CNTP = 22,4L)

a) 0,01mol de CO2.b) 0,01mol de CO2.c) 22,4L de CO2nas CNTP.d) 2,24L de CO2 nas CNTP.e) 44g de CO2.

9. (U. S. Judas Tadeu-SP) A sacarose (C12H22O11) é um alimento extremamente importante para os animais (racionais e irracionais), pois o metabolismo dos açúcares envolve reações exotérmicas que são as principais fontes de energia para o trabalho químico, mecânico e elétrico das células. O metabolismo de acuares, durante a respiração, leva à formação de CO2 e H2O. C12H22O11 + O2 CO2

+ H2O. Uma pessoa que ingere uma colher das de chá (5cm3) de sacarose precisa de quantos litros de oxigênio (CNTP) para transformar todo o carboidrato em energia? (Dadas as massas atômicas: H = 1u, C = 12u, O = 16u; densidade do açúcar branco = 1,6g/mL)

a) 0,524L.b) 6,28L.c) 3,56L.d) 22,4L.e) 11,2L.

10. (Cesgranrio-RJ) O H2S reage com o SO2, segundo a reação: 2 H2S + SO2 3 S + 2 H2O. Assinale, entre as opções abaixo, aquela que indica o número máximo de mols que pode ser formado quando se faz reagir 5 mols de H2S com 2 mols de SO2:

a) 3.b) 4.c) 6.d) 7,5.e) 15.

11. (Mackenzie-SP) Na reação equacionada: X + Y XY, a razão entre as massas de X e Y é de 0,5. Ao se adicionar 30,0g de X a 90,0g de Y, obtêm-se 90,0g de produto XY. Pode-se dizer que:

a) há excesso de 30,0g de Y.b) a Lei de Lavoisier não foi obedecida.c) A Lei de Proust não foi obedecida.d) Há excesso de 15,0 de X.e) Reagiram 20,0g de X e 70,0g de Y.

12. (Vunesp-SP) Considere a reação em fase gasosa: N2 + 3H2 2NH3. Fazendo-se reagir 4L de N2 com 9L de H2 em condições de pressão e temperatura constantes, pode-se afirmar que:

a) os reagentes estão em quantidades estequiométricas.

b) O N2 está em excesso.c) Após o término da reação, os reagentes serão

totalmente convertidos em amônia.d) A reação se processa com aumento do volume

total.e) Após o término da reação, serão formados 8L de

NH3.

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13. (Fesp-SP) Uma amostra de 200g de CaCO3 impuro, com 90% de pureza, reage com excesso de HCl, conforme a equação de reação: CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O. A massa de água formada e a massa de CO2 formado serão: (Dados: Ca = 40, C = 12, O = 16, H = 1, Cl =35,5)

a) 88g de CO2 e 36g de H2O.b) 88g de CO2 e 32,4g de H2O.c) 79,2g de CO2 e 32,4g de H2O.d) 88g de CO2 e 40g de H2O.e) 97,8g de CO2 e 40g de H2O.

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