QUÍMICA

Editora Exato 17

ESTEQUIOMETRIA 1. INTRODUÇÃO

É o cálculo das quantidades de reagentes e/ou produtos em uma reação química. Observe:

1 Mol(C.N.T.P.)

ocupa

possui

pesa

V = 22,71 litros

massa molar(em gramas)

6,02 x 10Entidades elementares

23 átomosmoléculasíons

2. PROCEDIMENTO PARA O CÁLCULO

1o) Montar a equação química. 2o) Fazer o balanceamento da equação. 3o) Montar uma regra de três entre os dados e a

pergunta do problema. Exemplo:

Sobre a oxidação do monóxido de carbono e-quacionada abaixo:

2 2CO(g) O (g) CO (g)+ →

Dados :

C 12g/mol.

O 16g/mol.

=

=

Quantos gramas de CO2 serão obtidos, quando consumidos 7g de CO? Resolução:

1CO +1

2(g) (g) (g)

2 2

2

1COO

1º passo:montar a equação

2º passo:balancear a equação

3º passo:montar a regra

de três

28g de CO

7g de CO2

44g de CO

X

X=7g . 44g

28g= 11g de CO

3. REAGENTE LIMITANTE E REAGENTE EM

EXCESSO

Calcula-se primeiro as quantidades que reagem entre si de cada componente. Para isto, estabelece-se uma regra de três, descobrindo o reagente em exces-so.

Para resolvermos a questão, trabalharemos sempre com o reagente que aparece em menor quan-

tidade (reagente limitante). Despreze o reagente em excesso.

4. GRAU DE PUREZA (P) E RENDIMENTO

(R)

Nos dois casos, obteremos, no exercício, o e-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 rendimento).

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

1 O maior emprego isolado do ácido sulfúrico é observado na indústria de fertilizantes à base de fósforo ou de amônio. O exemplo mais importan-te é a obtenção do “superfosfato”: Ca3(PO4)2 + H2SO4 � Ca2H2(PO4)2 + CaSO4

O fósforo (P) é usado no desenvolvimento das raízes.

[M(Ca)=40,1g/mol; M(P)=31,0g/mol; M(O)=16,0g/mol; M(H)=1,0g/mol; M(S)=32,0g/mol].

Calcule a massa de ácido sulfúrico, em tone-ladas (t), necessária para reagir com 155150 Kg de Ca3(PO4)2 (fosforita) na produção de “superfosfato”, considerando a inexistência de excesso de qualquer reagente.

Resolução: Avaliando a reação percebemos que ela ocorre

na proporção de 1:1, logo 1 mol de fosforita reage com um mol de ácido sulfúrico. A massa molar de fosforita é igual a 310,3g/mol e de ácido sulfúrico é igual a 98 g/ mol.

Montando uma regra de três, temos:

310,3g de fosforita →reagem 98g de ácido sulfúrico

155150kg de fosforita →reagem X kg de ácido sul-

fúrico

X = 49000 kg Logo, a resposta será igual a 49 toneladas.

2 A combustão completa de isooctano (C8H18) leva à formação de dióxido de carbono e água. Calcu-le a massa, em kg, de dióxido de carbono lançada no meio ambiente, na combustão completa de 10,0 mols de isooctano. Multiplique o resultado encontrado por 10 e despreze a parte decimal, ca-so exista.

Considere os dados: M(C)=12,0g/mol, M(H)=1,0 g/mol e M(O)=16,0 g/mol.

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Resolução: A combustão completa do isooctano é repre-

sentada por: C8H18 + 12,5 O2 → 8 CO2 + 9 H2O. Desta forma, 1 mol de isooctano produz 8 mols

de CO2, como a massa molar do CO2 é igual a 44 g/mol, temos a seguinte relação:

1 mol de isooctano →produz 352 g de gás carbôni-

co

10 mols de isooctano →produzirá X mols de gás

carbônico

X = 3520g de gás carbônico

Logo o valor em kg será igual a 3,52.

EXERCÍCIOS DE SALA

1 (UnB) Os relâmpagos ocasionam a quebra de moléculas do gás nitrogênio, possibilitando que átomos deste elemento possam ser fixados a ou-tros elementos. A fixação de átomos de nitrogê-nio a átomos de oxigênio forma o óxido de nitrogênio, de acordo com a equação química (não balanceada)

N2(g) + O2(g) → NO(g)

O óxido de nitrogênio é então levado para o solo pelas chuvas, fertilizando-o. Algo em torno de 1 (um) quilograma de NO é produzido por cada re-lâmpago.

Massas molares: � M (N) = 14,0 g/mol. � M (O) = 16,00 g/mol.

Com essas informações, julgue os itens a seguir: 1111 Pela equação acima, para cada mol de nitrogê-

nio são produzidos 2 (dois) mols de óxido de nitrogênio.

2222 Com 65g inicial de N2 será formado 120g de NO.

3333 Nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), em cada mol de nitrogênio serão obtidos 22,71 litros de óxido de nitrogê-nio.

2 (UnB) Nas receitas para fazer bolos, é muito uti-lizado um fermento chamado sal bicarbonato de amônia, também chamado de carbonato ácido de 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.

� M(O) = 16,0 g/mol. � M(H) = 1,0 g/mol. Reação fornecida: NH4 HCO3(s) → CO2(g) + NH3(g) + H2O(g)

3 (UnB) O carbonato de sódio (Na2CO3), usado na fabricação de vidro, é encontrado na natureza em quantidades mínimas. Ele, entretanto, pode ser obtido através de produtos naturais muito abun-dantes: o carbonato de cálcio (CaCO3, mármore) e o cloreto de sódio (NaCl, sal de cozinha). A e-quação abaixo fornece a obtenção do carbonato de sódio:

CaCO3 + 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2 Massas molares: � M(Ca) = 40,0 g/mol. � M(O) = 16,0 g/mol. � M(Cl) = 35,5 g/mol. � M(Na) = 23,0 g/mol. � M(C) = 12,0 g/mol.

A partir destas informações, julgue os itens que se seguem: 1111 A reação química acima é de deslocamento

simples. 2222 A partir de 400g de CaCO3 serão obtidos 4

(quatro) mols de Na2CO3. 3333 Para cada mol de NaCl serão obtidos 3,01 x

1023 moléculas de Na2CO3.

4 (UnB) A reação de combustão de um dos com-ponentes do gás de cozinha, o gás butano, pode ser representada pela seguinte equação química não-balanceada:

C4H10(g) + O2(g) � CO2(g) + H2O(l) Sabendo que o volume molar de um gás ideal nas CNTP é 22,71 L/mol e que M(C) = 12 g/mol, M(O) = 16 g/mol e M(H) = 1 g/mol, julgue os i-tens que se seguem: 1111 De acordo com a lei das proporções definidas,

dobrando-se as massas dos gases butano e oxi-gênio, as massas de gás carbônico e de água diminuirão na mesma proporção.

2222 São necessários 13 mols de gás oxigênio para reagir com 2 mols de gás butano.

3333 A queima de 58 g de butano produzirá 90 g de água.

4444 Nas CNTP, para produzir 45,42 L de gás car-bônico são necessários 116 g de gás butano.

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5 (UnB) A transformação do mármore (carbonato de cálcio) em gesso (sulfato de cálcio), sob a ação da chuva ácida (solução aquosa de ácido sulfúri-co), é dada por uma equação química que tem como produtos, além do sulfato de cálcio, a água e o gás dióxido de carbono. Admitindo que os re-agentes sejam consumidos totalmente, calcule a massa em gramas de sulfato de cálcio, formada quando 50 gramas de carbonato de cálcio reagem com 49 gramas de ácido sulfúrico. CaCO (s) H SO (aq) CaSO (s) H O( ) CO (g)

3 2 4 4 2 2+ → + +l

Dados: Massas molares (M): M (Ca) = 40g / mol

M (C) = 12 g / mol. M (O) = 16 g / mol.

M (H) = 1gg / mol. M (S) = 32 g / mol.

6 (CATÓLICA) O hidróxido de alumínio (Al(OH)3) é utilizado como medicamento à aci-dez estomacal (azia), provocada pelo excesso de ácido clorídrico (HCl) produzido pelo estômago. Sabendo-se que uma dose do medicamento con-tém 3,2g de Al(OH)3, determine o número de mols de HCl neutralizados no estômago.

Dados: massa molar do Al(OH)3 = 78g/mol.

7 A equação química SO2(g) + 2H2S(g) → 2H2O(L) + 3S(s) representa a reação de formação do enxofre a partir de gases vulcânicos. Para produzir um depósito de enxofre de 4,8 x 106 Kg, são necessários quantos mols de SO2(g) ? Massas molares:

� M(S) = 32,0 g/mol. � M(O) = 16,0 g/mol. Divida a sua resposta por 107.

8 (CEUB-2°/98) 7,0 g de nitrogênio reagem com quantidade suficiente de hidrogênio produzindo amônia, segundo a equação química não balance-ada:

N2(g) + H2(g) � NH3(g) A massa de amônia produzida nesta reação será: Dados: N - 14 u e H - 1 u. a) 34 g. b) 17 g. c) 15 g. d) 7,5 g. e) 8,5 g.

9 (UnB) A equação química (não balanceada) que descreve a reação de formação da amônia (NH3), a partir das substâncias simples nitrogênio e hi-drogênio, é:

N2(g) + H2(g) � NH3(g) Calcule a quantidade de N2(g) (em gramas) que se-

rá consumida na obtenção de 170g NH3(g). Massas molares: M(N) = 14 g/mol.

M(H) = 1 g/mol.

10 (FUVEST) Nas indústrias petroquímicas, o en-xofre pode ser obtido pela reação: 2H2S + SO2 � 3S + 2H2O

Qual a quantidade máxima de enxofre, em gra-mas, que pode ser obtida, partindo-se de 5,0 mols de H2S e 2,0 mols de SO2 ? Indique os cálculos.

Massa atômica do S = 32,1.

11 (Cesgranrio) Um funileiro usa um maçarico de acetileno para soldar uma panela. O gás acetileno é obtido na hora, através da seguinte reação quí-mica: Dados: M(Ca)=40g/mol M(C) = 12g/mol

CaC2 + 2H2O � Ca(OH)2 + C2H2 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? a) 64 g. b) 16 g. c) 3,2 g. d) 32 g. e) 6,4 g.

12 (ESPEM-SP) O hipoclorito de sódio tem propri-edades bactericida e alvejante, sendo utilizado para cloração de piscinas, e é vendido no merca-do consumidor, em solução, como Água Sanitá-ria, Cândida, Q-bôa, etc.

Para fabricá-lo, reage-se gás cloro com soda cáustica:

Cl2 + 2NaOH � NaCl + NaCIO + H2O A massa de soda cáustica, necessária para obter 149 kg de hipoclorito de sódio, é: Dados: M(Na) = 23 g/mol M(O)=16g/mol MCl)=35,5 g/mol a) 40 kg. b) 80 kg. c) 120 kg. d) 160 kg. e) 200 kg.

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13 (UnB-PAS-1° Ano). Uma das atividades do químico, com importantes aplicações nas demais áreas do conhecimento humano, consiste em de-terminar a quantidade de uma substância necessá-ria para reagir com outra. Um médico, quando receita certo medicamento, deve calcular a quan-tidade de substância ativa do medicamento que reagirá com as substâncias do organismo do paci-ente. Para realizar seus cálculos, o médico pode tomar como base as relações estequiométricas en-tre as substâncias reagentes. Com relação aos princípios da estequiometria, envolvidos nos cál-culos do médico, julgue os itens a seguir: 1111 Para tais cálculos, é necessário balancear a e-

quação química; o que significa considerar que, na reação química, embora haja transfor-mação, há conservação de átomos.

2222 Os cálculos estequiométricos poderão ser fei-tos com base na massa molar da substância a-tiva, determinada experimentalmente, e com base em resultados da lei das proporções, defi-nidas para a reação em questão, ainda que não se tenha conhecimento preciso da estrutura química daquela substância.

3333 Cálculos de medicação que se baseiam na es-tequiometria pressupõem o conhecimento de técnicas específicas de contagem de moléculas uma a uma.

14 (UERJ) "O químico francês Antoine Laurent de Lavoisier ficaria surpreso se conhecesse o muni-cípio de Resende, a 160 quilômetros do Rio. É lá, às margens da Via Dutra, que moradores, empre-sários e o poder público seguem à risca a máxima do cientista que revolucionou o século XVIII, ao provar que, na natureza, tudo se transforma. Gra-ças a uma campanha que já reúne boa parte da população, Resende é forte concorrente ao título de capital nacional da reciclagem. Ao mesmo tempo em que diminui a quantidade de lixo joga-do no aterro sanitário, a comunidade faz sucata virar objeto de consumo. Nada se perde."

(Revista Domingo, 11 jul. 1993). Assim, com base na equação:

2Al2O3(s) � 4Al(s) + 302(g) e supondo-se um rendimento de 100% no proces-so, a massa de alumínio que pode ser obtida na re-ciclagem de 255 kg de sucata, contendo 80% de Al2O3 em massa, é: Dados: M(Al) = 27 g/mol. M(O) = 16 g/mol. M(H) = 1 g/mol. M(S) = 32 g/mol. a) 540 kg. b) 270 kg. c) 135 kg. d) 108 kg.

e) 96 kg.

15 (FUVEST-SP) O equipamento de proteção co-nhecido como air bag, usado em automóveis, contém substâncias que se transformam, em de-terminadas condições, liberando N2, que infla um recipiente de plástico. As equações das reações envolvidas no processo

são: 2NaN3 � 2Na + 3N2 azoteto de sódio 10Na + 2KNO3 � K2O + 5Na2O + N2 a) Considerando que N2 é gerado nas duas rea-

ções, calcule a massa de azoteto de sódio ne-cessária para que sejam gerados 80 L de nitrogênio, nas condições ambientes.

b) Os óxidos formados, em contato com a pele, podem provocar queimadura. Escreva a equa-ção da reação de um desses óxidos com a água contida na pele.

(Dados: volume molar do gás nas condições am-bientes = 25 L/moI; massa molar do NaN3 = 65 g/mol).

GABARITO

Exercícios

1 C, E, E

2 44g

3 E, C, C

4 E, C, C, E

5 68g

6 0,12

7 5

8 E

9 140g

10 192,6g

11 D

12 D

13 C, C, E

14 D

15 a) 104g b) K2O + H2O � 2KOH Na2O + H2O � 2NaOH