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QUÍMICA I PRÉ-VESTIBULAR 309PROENEM.COM.BR 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES INTRODUÇÃO No dia a dia das indústrias, as reações não são planejadas considerando a quantidade exata de produto que se deseja obter. Na maioria dos casos, como o rendimento não é de 100%, adiciona-se mais reagente do que o necessário para garantir que a quantidade de produto desejada seja de fato produzida. Isso porque, como vimos, as reações não apresentam 100% de rendimento; em uma situação real, sempre ocorrem perdas no processo. Na resolução de problemas envolvendo excesso tratamos todas as reações químicas como ideais, considerando que todo o reagente presente irá reagir completamente. Mas, nas situações reais, em laboratório e indústrias, diversos fatores podem fazer com que a reação não ocorra como o ideal; dentre eles, destacam- se impureza de reagentes, imprecisão de medidas, temperatura e pressão não adequadas, entre outros. Nos laboratórios e indústrias, diversos fatores podem levar as reações químicas a não ocorrerem de forma ideal. Na resolução dos problemas envolvendo excesso, considera- se a situação ideal, ou seja, todo o reagente presente irá ser consumido, gerando a quantidade máxima de produto. Para as reações que apresentam reagentes em excesso, o método de resolução é diferente, sendo necessário identificar o reagente em excesso para não encontrar resultados equivocados. Isso porque, se considerarmos o excesso, obteremos como resultado uma quantidade de produto superior à quantidade realmente obtida. CLASSIFICAÇÃO DOS REAGENTES Quanto aos reagentes, estes podem ser classificados em: • Reagente limitante: é aquele que reage completamente. Sendo assim, ao final da reação, sua quantidade no sistema é igual a zero. • Reagente em excesso: é aquele que não reage por completo, por sua quantidade estar acima da necessária para a reação ocorrer. Sendo assim, ao final da reação, sua quantidade no sistema é maior que zero. MÉTODO DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS ENVOLVENDO EXCESSO Uma maneira de identificar se um problema envolve excesso de reagentes é observar se estão sendo fornecidos os dados de mais de um reagente participante da reação. Sendo este o caso, utiliza-se o seguinte método para resolução do problema: 1. montar a equação química devidamente balanceada; 2. transformar os dados fornecidos em números de mols; 3. montar uma tabela, contendo os estágios “início”, “reação” e “final” onde serão relacionados os dados, em mols, de todas as substâncias participantes da reação. A + B C + D I R E Observe que a tabela apresenta quatro colunas a serem preenchidas com a quantidade em mols referentes aos reagentes A e B e aos produtos C e D. Onde: I início da reação (dado relativos aos reagentes); Como a reação ainda não ocorreu e por isso não há produtos, essa linha só é preenchida para os reagentes. R o quanto de fato reagiu (essa segunda linha obedece a proporção estequiométrica); F final da reação. Nessa linha, os valores obtidos não podem ser menores que zero. Os valores obtidos para os produtos e para o reagente em excesso devem ser maiores que zero, e para o reagente limitante deve ser igual a zero. Exemplo: Determine a massa de sal que pode ser obtida quando 392 g de H2SO4 reagem completamente com 160 g de NaOH. Resolução: Montando-se a equação de neutralização devidamente balanceada, tem-se que: H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O Observe que o problema forneceu dados de dois reagentes, logo, desconfia-se que há de reagente em excesso. Por isso, vamos transformar os dados fornecidos em número de mols: Dadas as massas molares: MM H2SO4 = 98 g/mol MM NaOH = 40 g/mol nH2SO4 = m/mol = 392/98 = 4 mols nNaOH = m/mol = 160/40 = 4 mols H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2H2O PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR310 QUÍMICA I 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES I 4 mol 4 mol 0 0 R E Repare que a primeira linha foi preenchida a partir dos dados fornecidos pelo enunciado da questão. Como a proporção é de um mol de H2SO4 para dois mols de NaOH, ou seja, 1:2, tem-se que a base irá reagir completamente, enquanto, dos 4 mols de ácido, apenas 2 irão de fato reagir.. Assim, tem-se que: Reagente limitante: NaOH Reagente em excesso: H2SO4 Na segunda linha da tabela, coloca-se a quantidade de cada reagente, respeitando a proporção estequiométrica entre eles (1:2). Já na terceira, coloca-se a quantidade de reagente que não reagiu (em excesso) e a quantidade de produto formada, também respeitando-se a proporção estequiométrica: H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O H2SO4 NaOH Na2SO4 H2O I 4 mols 4 mols 0 0 R –2 –4 +2 +4 E 2 mols 0 2 mols 4 mols A quantidade de reagente em excesso que restou ao final da reação é calculada subtraindo-se a quantidade inicial da quantidade que reagiu. Repare que na segunda linha da tabela o sinal de menos ( - ) indica que o reagente foi consumido, enquanto o sinal de mais ( + ) indica que o reagente foi formado. Com o quadro devidamente preenchido, pode-se calcular a quantidade, atenta-se para o solicitado na questão. Pedia-se a quantidade de sal formada, ou seja, a quantidade de Na2SO4 produzida. Convertendo o número de mols de Na2SO4 para massa, tem-se que: 1 mol de Na2SO4 ____ 142g 2 mols de Na2SO4 ____ x x = 284g de Na2SO4 01. 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 de S 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 Resolução: Considerando a proporção entre os reagentes como 2:1, nota- se que o reagente H2S está em excesso: 2 H2S + SO2 3 S + 2 H2O I 5 2 0 0 R 4 2 - - F 1 0 6 4 Logo, são formados 6 mol de S. EXERCÍCIO RESOLVIDO PROTREINO EXERCÍCIOS 01. Calcule a massa de cloreto de alumínio produzida a partir da reação entre 8 mol de ácido clorídrico e 4 mol de hidróxido de alumínio. HC + A(OH)3 → AC3 + H2O 02. 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O Determine a massa, em gramas, de água a ser obtida a partir da mistura de 10 g de butano com 10 g de oxigênio. 03. Aponte o reagente e a quantidade de massa, em gramas, que permanecerá sem reagir após misturar-se 40 g de ácido sulfúrico com 40 g de hidróxido de sódio. 04. Determine a massa de cloreto de alumínio, em gramas, obtida a partir da reação entre 4 g de cloro e 2,7 g de alumínio. 05. Dada a reação não balanceada a seguir: SO2(g) + O2(g) → SO3(g) Calcule a massa de enxofre, em quilogramas, obtida a partir da reação entre 128 g de dióxido de enxofre. PROPOSTOS EXERCÍCIOS 01. Em uma reação entre ácido sulfúrico e hidróxido de sódio, foram misturados 122,5 g de ácido sulfúrico e 130 g de NaOH. Segue a equação não balanceada: 2 2 24(aq) (aq) 4(s) ( )H SO NaOH Na SO H O+ → + Qual o reagente limitante e a massa de NaOH consumida, respectivamente? Dados: H 1; S 32; O 16; Na 23.= = = = a) NaOH e 50 g b) NaOH e 100 g c) H2SO4 e 50 g d) H2SO4 e 100 g e) H2SO4 e 150 g 02. (UFRGS) A hidrazina (N2H4) é usada como combustível para foguetes e pode ser obtida a partir da reação entre cloramina e amônia, apresentada abaixo. NH2C + NH3 → N2H4 + HC Assinale a alternativa que apresenta a massa de hidrazina que pode ser obtida pela reação de 10,0 g de cloramina com 10,0 g de amônia. Dados: N = 14; H = 1; C = 35,5. a) 5,0 g b) 6,21 g c) 10,0 g d) 20,0 g e) 32,08 g PRÉ-VESTIBULAR PROENEM.COM.BR 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES 311 QUÍMICA I 03. (PUCMG) O sulfato de zinco pode ser obtido por meio da reação exotérmica entre óxido de zinco e o ácido sulfúrico concentrado. A equação química dessa reação está apresentada abaixo. ZnO(aq) + H2SO4() → ZnSO4(aq) + H2O() Reagindo-se 100 kg de óxido de zinco com 50 kg de ácido sulfúrico concentrado e considerando-se um rendimento de 100%,a massa de sulfato de zinco produzida será aproximadamente: Dados: Zn = 65,4; O = 16; H = 1; S = 32. a) 150 kg b) 82,3 kg c) 41,5 kg d) 50 kg 04. (PUCRJ) O sulfeto de zinco pode ser preparado, em laboratório, pelo aquecimento de uma mistura de zinco (Zn) e enxofre (S). Uma massa de 13 g de zinco foi aquecida com 32 g de enxofre. A alternativa que indica a quantidade máxima de ZnS, em mol, que pode ser formada na reação é: a) 0,10 b) 0,20 c) 0,40 d) ,50 e) 1,0 05. (PUCMG) Um químico chamado Fritz Haber, em 1918, recebeu o prêmio Nobel de Química pela síntese da amônia por meio de seus respectivos elementos, ou seja, partindo-se dos gases Nitrogênio e Hidrogênio. Com a finalidade de produzir NH3 gasoso, um pesquisador, empregando a proposta feita por Haber, fez o uso de 200 L de N2, medidos em CNTP (273,15 K e 1 atm) e de 200 L medidos a 373 K e 1 atm de H2. A quantidade, em gramas, de amônia produzida foi de aproximadamente: Dados: 0,08 atm⋅L⋅mol-1⋅K-1. a) 346 g b) 146,38 g c) 350,64 g d) 74 g 06. (UFRGS) Observe a reação abaixo que ilustra a síntese do paracetamol. Foi realizada uma síntese de paracetamol usando 218 g de p-aminofenol e 102 g de anidrido acético. Considerando que, para cada comprimido, são necessários 500 mg de paracetamol, qual a quantidade máxima de comprimidos que pode ser obtida? a) 204. b) 218. c) 302. d) 422. e) 640. 07. O tetróxido de triferro, conhecido como magnetita, material que forma o ímã natural, presenta na areia de algumas praias, em bacterias, abelhas, pombos, cupins e até sem seres humanos, pode obtido pelo menos teoricamente, pela seguinte reação: Ferro solido+agua=tetróxido de triferro+hidrogênio Considerando essa reação, assinale a opção que completa corretamente as lacunas do seguinte enunciado: ''Quando reagirem 32,6g de Fe com 20g de água, serão produzidos_____ mol de tetróxidos de triferro e o reagente limitante será______.'' Dados: Fe=56; O=16; H=1 a) 0,1 ;água b) 0,2 ;água c) 0,1; ferro d) 0,2; ferro 08. (PUCMG) A liga de estanho e chumbo (Sn-Pb) é empregada como solda metálica. Para a obtenção de estanho, é necessário extraí-lo da natureza. Uma fonte natural de estanho é o minério cassiterita. A equação química de redução da cassiterita, não balanceada, a estanho metálico é apresentada abaixo. SnO2(s) + C(s) → Sn(s) + CO(g) Reagindo-se 50 kg de carbono com 25 kg de minério cassiterita (100% de pureza) e considerando-se um rendimento de 100%, a massa de estanho produzida será aproximadamente: a) 12,5 kg b) 19,7 kg c) 25 kg d) 50 kg 09. (ENEM PPL) O bisfenol-A é um composto que serve de matéria- prima para a fabricação de polímeros utilizados em embalagens plásticas de alimentos, em mamadeiras e no revestimento interno de latas. Esse composto está sendo banido em diversos países, incluindo o Brasil, principalmente por ser um mimetizador de estrógenos (hormônios) que, atuando como tal no organismo, pode causar infertilidade na vida adulta. O bisfenol-A (massa molar igual a 228 g/mol) é preparado pela condensação da propanona (massa molar igual a 58 g/mol) com fenol (massa molar igual a 94 g/mol), em meio ácido, conforme apresentado na equação química. PASTORE, M. Anvisa proíbe mamadeiras com bisfenol-A no Brasil. Folha de S. Paulo, 15 set. 2011 (adaptado) Considerando que, ao reagir 580 g de propanona com 3760 g de fenol, obteve-se 1,14 kg de bisfenol-A, de acordo com a reação descrita, o rendimento real do processo foi de a) 0,025% b) 0,05% c) 12,5% d) 25% e) 50% PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR312 QUÍMICA I 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES 10. (UDESC) Um processo industrial muito importante usado para melhorar propriedades físicas, mecânicas e térmicas da borracha é o da vulcanização. Uma das variações existentes desse processo é a vulcanização a frio, em que o composto S2C2 é usado como fonte de átomos de enxofre, que formam “pontes” entre as cadeias poliméricas da borracha inicial. O composto S2C2 pode ser produzido pela reação entre enxofre fundido com gás cloro, cuja reação é representada pela equação (não balanceada): xS8() + yC2(g) → zS2C2() Com relação à equação, assinale a alternativa correta. a) A massa mínima de gás cloro necessária para reagir completamente com 128 g de S8() é de 142 g. b) Os coeficiente x, y e z são, respectivamente, 1, 2 e 4 c) S8 é uma das formas isotópicas com que o átomo de enxofre se apresenta na natureza. d) Essa reação de oxirredução se processa com variação do estado de oxidação dos átomos de enxofre de 0 para +2 e o cloro de 0 para -2. e) Misturando-se 200 g de S8() com 284 g de gás cloro obtém-se, no máximo, uma massa de 540 g de S2C2. 11. (ESPCEX (AMAN)) O fosgênio é um gás extremamente venenoso, tendo sido usado em combates durante a Primeira Guerra Mundial como agente químico de guerra. É assim chamado porque foi primeiro preparado pela ação da luz do sol em uma mistura dos gases monóxido de carbono (CO) e cloro (C2), conforme a equação balanceada da reação descrita a seguir: CO(g) + C2(g) → COC2(g) Em um reator foram dispostos 560 g de monóxido de carbono e 355 g de cloro. Admitindo-se a reação entre o monóxido de carbono e o cloro com rendimento de 100% da reação e as limitações de reagentes, a massa de fosgênio produzida é de Dados: massas atômicas: C = 12u; C = 35u; O = 16u a) 228 g b) 497 g c) 654 g d) 832 g e) 928 g 12. (MACKENZIE) Usado em plásticos, bisfenol-A pode alterar comportamento humano O bisfenol-A é empregado amplamente por indústrias do mundo todo para a fabricação de plásticos e resinas. Além das mamadeiras, os produtos que contêm bisfenol-A incluem resinas dentárias, lentes de contato, CDs e DVDs e o revestimento interno de latas de refrigerante ou outras bebidas. O grande problema da molécula e de seus derivados é o fato de organismos de vertebrados “interpretarem” essas substâncias como hormônios sexuais, implicando em ampla gama de problemas ligados à overdose de bisfenol-A. O bisfenol-A é preparado pela condensação, catalisada por um ácido, da propanona com fenol, descrita abaixo. Tipicamente, um grande excesso de fenol costuma ser usado para garantir a condensação completa. Considerando a equação química dada e supondo um rendimento total do processo, ao reagirem 1160 g de propanona com 7520 g de fenol, a massa obtida do bisfenol-A, será de Dados: Massas molares (g/mol) propanona = 58, fenol = 94 e bisfenol-A = 228. a) 2,28 kg. b) 4,56 kg. c) 9,12 kg. d) 8,04 kg. e) 13,02 kg. 13. (UPE-SSA) A remoção de impurezas contidas na água turva da piscina de um condomínio deve ser realizada com adição de sulfato de alumínio, seguida pela adição de hidróxido de cálcio. Com isso, forma-se uma substância gelatinosa que se deposita no fundo do tanque, com todas as impurezas. A reação química é descrita pela equação: A2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 3CaSO4 + 2A(OH)3 Para limpar essa piscina, o condomínio utiliza 500 g de sulfato de alumínio e 500 g de hidróxido de cálcio. Qual o reagente limitante da reação e quanto de hidróxido de alumínio é formado? Dados de massas molares: H = 1 g/mol; O = 16 g/mol; A = 27 g/ mol; S = 32 g/mol; Ca = 40 g/mol a) Hidróxido de cálcio; 228 g de A(OH)3 b) Hidróxido de cálcio; 351,3 g de A(OH)3 c) Sulfato de cálcio; 500 g de A(OH)3 d) Sulfato de alumínio; 228 g de A(OH)3 e) Sulfato de alumínio; 351,3 g de A(OH)3 14. (UFG) As pérolas contêm, majoritariamente, entre diversas outras substâncias, carbonato de cálcio (CaCO3). Para obtenção de uma pérola artificial composta exclusivamente de CaCO3, um analista, inicialmente, misturou 22 g de CO2 e 40 g de CaO. Dadas as massas atômicas: C = 12; O = 16 e Ca = 40. Nesse sentido, conclui-se que o reagente limitante e a massa em excesso presente nessa reação são, respectivamente, a) CO2 e 22 g b) CaO e 10 g c) CO2 e 12 g d) CaO e 20 g e) CO2 e 8 g 15. (UFG) O gás hidrogênio pode ser produzido em laboratório a partir dareação química entre zinco metálico e ácido clorídrico, conforme esquema e equação química não balanceada apresentados a seguir. Zn + 2HC → H2 + ZnC2 Dados: dHC ≅ 1,2 g/mL R = 0,082 atm⋅L⋅mol-1⋅K-1 PRÉ-VESTIBULAR PROENEM.COM.BR 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES 313 QUÍMICA I O volume de hidrogênio produzido, a 1 atm e 0 ºC, pela reação de 6,5 g de Zn com 100 mL de HC é, aproximadamente, igual a: Dado: Zn = 65,4 a) 1,1 L b) 2,2 L c) 22,4 L d) 30,7 L e) 36,8 L 16. (UERN) A evolução dos motores dos automóveis tornou incompatível ao uso do carburador, sendo substituído pelos sistemas de injeção eletrônica, que proporcionam melhor desempenho do motor, menor consumo de combustível e redução no índice de emissão de poluentes. A injeção eletrônica é um sistema de alimentação de combustível e gerenciamento eletrônico do motor de um automóvel. Esse sistema permite um controle eficiente da mistura ar-combustível, o mais próximo da proporção ideal. No consumo de 48 g de gasolina (C8H18) com 100 g de oxigênio (O2), pode-se concluir que a) há gasolina em excesso. b) há oxigênio em excesso. c) na combustão completa há formação do CO. d) há formação de 5 mols de água. 17. (FUVEST) Uma estudante de Química realizou o seguinte experimento: pesou um tubo de ensaio vazio, colocou nele um pouco de NaHCO3(s) e pesou novamente. Em seguida, adicionou ao tubo de ensaio excesso de solução aquosa de HC, o que provocou a reação química representada por NaHCO3(s) + HC(aq) → NaC(aq) + CO2(g) + H2O() Após a reação ter-se completado, a estudante aqueceu o sistema cuidadosamente, até que restasse apenas um sólido seco no tubo de ensaio. Deixou o sistema resfriar até a temperatura ambiente e o pesou novamente. A estudante anotou os resultados desse experimento em seu caderno, juntamente com dados obtidos consultando um manual de Química: A estudante desejava determinar a massa de I. HC que não reagiu; II. NaC que se formou; III. CO2 que se formou. Considerando as anotações feitas pela estudante, é possível determinar a massa de a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. 18. (UNICAMP) Um importante fator natural que contribui para a formação de óxidos de nitrogênio na atmosfera são os relâmpagos. Considere um espaço determinado da atmosfera em que haja 20% em massa de oxigênio e 80% de nitrogênio, e que numa tempestade haja apenas formação de dióxido de nitrogênio. Supondo-se que a reação seja completa, consumindo todo o reagente limitante, pode- se concluir que, ao final do processo, a composição percentual em massa da atmosfera naquele espaço determinado será aproximadamente igual a Dados: Equação da reação: 2 2 21 N O NO2 + → Massas molares em g⋅mol-1: N2 = 28, O2 = 32 e NO2 = 46. a) 29% de dióxido de nitrogênio e 71% de nitrogênio. b) 40% de dióxido de nitrogênio e 60% de nitrogênio. c) 60% de dióxido de nitrogênio e 40% de nitrogênio. d) 71% de dióxido de nitrogênio e 29% de nitrogênio. 19. (FUVEST) Nas mesmas condições de pressão e temperatura, 50 L de gás propano (C3H8) e 250 L de ar foram colocados em um reator, ao qual foi fornecida energia apenas suficiente para iniciar a reação de combustão. Após algum tempo, não mais se observou a liberação de calor, o que indicou que a reação havia-se encerrado. Com base nessas observações experimentais, três afirmações foram feitas: I. Se tivesse ocorrido apenas combustão incompleta, restaria propano no reator. II. Para que todo o propano reagisse, considerando a combustão completa, seriam necessários, no mínimo, 750 L de ar. III. É provável que, nessa combustão, tenha se formado fuligem. Está correto apenas o que se afirma em Note e adote: - Composição aproximada do ar em volume: 80% de N2 e 20% de O2. a) I. b) III. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 20. (UNICAMP) A calda bordalesa é uma das formulações mais antigas e mais eficazes que se conhece. Ela foi descoberta na França no final do século XIX, quase por acaso, por um agricultor que aplicava água de cal nos cachos de uva para evitar que fossem roubados; a cal promovia uma mudança na aparência e no sabor das uvas. O agricultor logo percebeu que as plantas assim tratadas estavam livres de antracnose. Estudando-se o caso, descobriu- se que o efeito estava associado ao fato de a água de cal ter sido preparada em tachos de cobre. Atualmente, para preparar a calda bordalesa, coloca-se o sulfato de cobre em um pano de algodão que é mergulhado em um vasilhame plástico com água morna. Paralelamente, coloca-se cal em um balde e adiciona-se água aos poucos. Após quatro horas, adiciona-se aos poucos, e mexendo sempre, a solução de sulfato de cobre à água de cal. (Adaptado de Gervásio Paulus, André Muller e Luiz Barcellos, Agroecologia aplicada: práticas e métodos para uma agricultura de base ecológica. Porto Alegre: EMATER-RS, 2000, p. 86.) Na preparação da calda bordalesa são usados 100 g de sulfato de cobre (II) pentaidratado e 100 g de hidróxido de cálcio (cal extinta). Para uma reação estequiométrica entre os íons cobre e hidroxila, há um excesso de aproximadamente Dados de massas molares em g⋅mol-1: sulfato de cobre (II) pentaidratado = 250; hidróxido de cálcio = 74. a) 1,9 mol de hidroxila. b) 2,3 mol de hidroxila. c) 2,5 mol de cobre. d) 3,4 mol de cobre. PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR314 QUÍMICA I 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES APROFUNDAMENTO EXERCÍCIOS DE 01. (UEMA) Sabe-se que um processo químico é exaustivamente testado em laboratório antes de ser implantado na indústria, envolvendo cálculos, em que são aplicadas as leis ponderais e volumétricas, dentre as quais, cita-se a lei das proporções constantes (Lei de Proust). Havendo excesso de reagente numa reação, deve-se retirá-lo para poder trabalhar com a proporção exata. Considere que 1 mol de benzeno reage com 1 mol de bromo, formando dois produtos, um haleto orgânico e um ácido. Para a reação entre 50 g de benzeno e 100 g de bromo, a) Haverá obediência à Lei de Proust? Justifique sua resposta por meio de cálculos. Dados: C(z = 12), H(z = 1) e Br(z = 80). b) Calcule a massa, do haleto orgânico, obtida em conformidade à Lei de Proust. 02. (UFG) Um químico misturou 1,00 g de estanho metálico (Sn) com 2,00 g de iodo (I2) sólido. Em seguida, observou-se a formação de um sólido alaranjado com fórmula SnxIy. Considerando a seguinte equação química Sn(s) = 2I2(s) → SnxIy(s) e que o excesso de Sn coletado foi de 0,53 g, determine os índices x e y para obter a fórmula empírica do composto formado. 03. (UERJ - ADAPTADA) O bicarbonato de sódio (NaHCO3) é um sal que, ao ser hidrolisado, forma uma solução alcalina. Por conta dessa característica, costuma ser utilizado para aliviar incômodos decorrentes de acidez estomacal. Em sua ação, esse composto neutraliza o ácido clorídrico do suco gástrico, conforme representado pela equação química: NaHCO3 + HC → NaC + H2O + CO2 Admita que 252 mg de NaHCO3 foram adicionados a 2⋅10 -3 mol de HC, acarretando o consumo completo de um desses reagentes. Calcule a massa de reagente, em gramas, que não foi consumida na reação de neutralização. Dados: Na = 23; H = 1; C = 12; O = 16. 04. (FUVEST) Para estudar a variação de temperatura associada à reação entre Zn(s) e Cu 2+ (aq), foram realizados alguns experimentos independentes, nos quais diferentes quantidades de Zn(s) foram adicionadas a 100 mL de diferentes soluções aquosas de CuSO4. A temperatura máxima (Tf) de cada mistura, obtida após a reação entre as substâncias, foi registrada conforme a tabela: Experimento Quantidade de matéria de Zn(s) (mol) Quantidade de matéria de Cu2+(aq) (mol) Quantidade de matéria total* (mol) Tf (°C) 1 0 1,0 1,0 25,0 2 0,2 0,8 1,0 26,9 3 0,7 0,3 1,0 27,9 4 X Y 1,0 T4 *Quantidade de matéria total = soma das quantidades de matéria iniciais de Zn(s) e Cu2+(aq). a) Escreva a equaçãoquímica balanceada que representa a transformação investigada. b) Qual é o reagente limitante no experimento 3? Explique. c) No experimento 4, quais deveriam ser os valores de X e Y para que a temperatura T4 seja a maior possível? Justifique sua resposta. 05. (PUCSP) Gases Letais Na Segunda Guerra Mundial, poucas práticas chocaram tanto o mundo quanto a construção de câmaras de gás para extermínio de prisioneiros. Inicialmente, o gás letal utilizado era o monóxido de carbono proveniente dos escapamentos de veículos movidos a óleo diesel. Posteriormente, substituíram o monóxido de carbono pelo gás cianídrico emanado do pesticida Zyklon B. O contato com ar possibilita a vaporização do ácido cianídrico (HCN) a partir do pesticida. Dados sobre o HCN são apresentados no quadro a seguir. Nome Fórmula Temperatura de fusão Temperatura de Ebulição Solubilidade em água Gás cianídrico, cianeto de hidrogênio ou ácido cianídrico HCN -13 ºC 26 ºC Completamente miscível O HCN é um gás letal que tem elevada afinidade por ferro. Isso explica o fato de que, ao ser inalado, compete com o oxigênio molecular pela ligação com a hemoglobina. Além disso, após ser transportado pela corrente sanguínea às células do corpo, esse gás se liga ao ferro presente nos citocromos, o que bloqueia a cadeia respiratória. Quando aspirado em grandes quantidades, a morte da vítima sobrevém em 6 a 8 minutos por parada respiratória e cardíaca. O ácido cianídrico também foi utilizado como um dos métodos de execução da pena de morte nos Estados Unidos da América. Nas décadas de 1950 e 1960, na Califórnia, cápsulas de cianeto de potássio (KCN) eram adicionadas a soluções aquosas ácidas, desprendendo o gás cianídrico (HCN) que ocasionava a morte do condenado. Esse método não é mais aplicado nesse país desde 1999. Com base em seus conhecimentos de química, responda: a) Represente a fórmula estrutural do HCN, respeitando a sua geometria molecular. Identifique a interação intermolecular presente no líquido cianeto de hidrogênio e explique por que essa substância apresenta temperatura de ebulição menor do que a da água. b) Equacione a reação entre o cianeto de potássio (KCN) e uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4). São adicionados 7,8 g de KCN a 250 m de uma solução aquosa de ácido sulfúrico de concentração 0,2 mol/. Há excesso de algum dos reagentes na situação descrita? Se houver, calcule a quantidade, em mol, da substância em excesso. Determine a massa máxima de ácido cianídrico produzida nessa situação. Considere: Massas molares: HCN = 27 g/mol; KCN = 65 g/mol; H2SO4 = 98 g/mol. PRÉ-VESTIBULAR PROENEM.COM.BR 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES 315 QUÍMICA I GABARITO EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. D 02. B 03. B 04. B 05. D 06. C 07. D 08. B 09. E 10. A 11. B 12. B 13. D 14. C 15. B 16. A 17. D 18. A 19. D 20. A EXERCÍCIOS DE APROFUNDAMENTO 01. a) Lei de Proust não será obedecida para 50 g de benzeno, uma vez que há 1,25 g de excesso de reagente. b) m = 98,125 g 02. g x = 1; y = 4; Fórmula: SnI4 03. m = = 8,4 x 10-2 g 04. a) Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4(aq) b) Há excesso de 0,4 mol de sulfato de cobre. c) A temperatura T4 será a maior possível quando X = Y = 0,5 mol, uma vez que o número de mol é igual a 1,0 e não há excesso de reagente. 05. a) Geometria linear: H – C ≡ N A molécula do ácido cianídrico apresenta ligações intermoleculares do tipo dipolo permanente-dipolo permanente, que menos intensas que as ligações de hidrogênio presentes na água. Por essa razão, apresenta menor ponto de ebulição. b) KCN + H2SO4 → K2SO4 + HCN; m = 2,7 g de HCN ANOTAÇÕES ANOTAÇÕES PRÉ-VESTIBULARPROENEM.COM.BR316 QUÍMICA I 24 ESTEQUIOMETRIA: EXCESSO DE REAGENTES ANOTAÇÕES
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