Cálculo Estequiométrico -ENEM

Regras gerais para o cálculo estequiométrico
	Na resolução de exercícios de cálculo estequiométrico devemos adotar o seguinte procedimento:
1º ) Escrever a equação química;
2º ) Balancear a equação química;
3º ) Estabelecer uma regra de três com base na pergunta do problema,obedecendo os coeficientes estequiométricos da equação.
Como exemplo, podemos citar a reação de formação da amônia:
N2(g) + H2(g) → NH3(g)
Balanceando a equação, ficamos com:
1N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Estabelecida a proporção em mols, podemos realizar vários cálculos, envolvendo os reagentes e/ou produtos da reação, combinando as relações de várias formas.Veja:
A leitura do enunciado de exercícios deve ser feita com muita atenção a fim de identificar quais são os dados fornecidos e o que é pedido. A interpretação dos problemas é de fundamental importância na resolução dos exercícios de cálculo estequiométrico. A partir das proporções estabelecidas no quadro, para a reação de formação da amônia, podemos realizar inúmeros cálculos envolvendo as quantidades de reagente e/ ou produtos. Vejamos alguns exemplos:
1º exemplo:Qual a quantidade de matéria(número de mol) de amônia,obtida pela reação total de 7,5 mol de gás hidrogênio?Dados:N=14u;H=1u.
De acordo com a proporção da equação temos:
2º exemplo:Qual a massa de nitrogênio,necessária para produzir 59,5g de gás amônia?De acordo com a proporção da equação temos:
3º exemplo:Quantos litros de amônia nas CNTP,são obtidos pela reação total de 90 litros de gás hidrogênio,com gás nitrogênio suficiente?De acordo com a proporção da equação temos:
4º exemplo:Qual o número de moléculas de gás nitrogênio,necessárias para produzir 7,5.1023 moléculas de gás amônia?De acordo com a proporção da equação temos:
As grandezas quantidade de matéria, massa molar, volume molar e a constante de Avogadro, podem ser relacionadas entre si de forma direta, nas regras de três nos exercícios de cálculo estequiométrico. Basta lembrar que:
1 mol de átomos <=> massa molar(g.mol-1) <=> volume molar CNTP(22,4L) <=> 6,02.1023 átomos
Como exemplo, vamos considerar a reação balanceada de combustão do butano, C4H10, principal componente do gás de cozinha:
C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(g)
5º exemplo:Qual a massa de água,produzida na combustão completa de 5 mol de butano?Dados:C=12u;H=1u;O=16u.De acordo com a proporção da equação temos:
6º exemplo: Considerando que a reação de combustão do butano, foi realizada nas CNTP, calcule a quantidade de matéria de butano, necessária para produzir 112 L de gás carbônico.De acordo com a proporção da equação temos:
7º exemplo:Qual o volume de gás carbônico nas CNTP,produzido na combustão de 203 g de butano?De acordo com a proporção da equação temos:
8º exemplo:Qual o volume de gás oxigênio consumido na combustão completa do gás butano,de modo a produzir 15.1023 moléculas de água,nas CNTP?De acordo com a proporção da equação temos:
9º exemplo: Qual o volume de gás oxigênio consumido na combustão completa do gás butano, de modo a produzir 50L de dióxido de carbono, considerando que todos os participantes da reação estão nas mesmas condições de temperatura e pressão?
De acordo com a Lei de Gay-Lussac, nas mesmas condições de temperatura e pressão, os coeficientes estequiométricos das substâncias gasosas de uma reação correspondem à proporção volumétrica na qual são consumidas e formadas.Sendo assim ,temos:
Exercícios propostos
1. (Enem) Um marceneiro esqueceu um pacote de pregos ao relento, expostos à umidade do ar e à chuva. Com isso, os pregos de ferro, que tinham a massa de 5,6 g cada, acabaram cobertos por uma camada espessa de ferrugem uma substância marrom insolúvel, produto da oxidação do ferro metálico, que ocorre segundo a equação química:
Considere as massas molares (g/mol): H = 1; O = 16; Fe = 56.
Qual foi a massa de ferrugem produzida ao se oxidar a metade (50%) de um prego? 
a) 4,45 g b) 8,90 g c) 17,80 g d) 72,00 g e) 144,00 g 
 
2. (Enem) Objetos de prata sofrem escurecimento devido à sua reação com enxofre. Estes materiais recuperam seu brilho característico quando envoltos por papel alumínio e mergulhados em um recipiente contendo água quente e sal de cozinha.A reação não balanceada que ocorre é:
Dados da massa molar dos elementos 
Utilizando o processo descrito, a massa de prata metálica que será regenerada na superfície de um objeto que contém de é 
a) b) c) d) e) 
 
3. (Enem PPL) As emissões de dióxido de carbono por veículos são dependentes da constituição de cada tipo de combustível. Sabe-se que é possível determinar a quantidade emitida de a partir das massas molares do carbono e do oxigênio, iguais a e respectivamente. Em uma viagem de férias, um indivíduo percorreu em um veículo que consome um litro de gasolina a cada de percurso. Considerando que o conteúdo de carbono em um litro dessa gasolina é igual a a massa de emitida pelo veículo no ambiente, durante a viagem de férias descrita, é igual a 
a) b) c) d) e) 
 
4. (Enem) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha. Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de
Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol) 
a) 0,25 kg. b) 0,33 kg. c) 1,0 kg. d) 1,3 kg. e) 3,0 kg. 
 
5. (Enem) O flúor é usado de forma ampla na prevenção de cáries. Por reagir com a hidroxiapatita presente nos esmaltes dos dentes, o flúor forma a fluorapatita um mineral mais resistente ao ataque ácido decorrente da ação de bactérias específicas presentes nos açúcares das placas que aderem aos dentes.A reação de dissolução da hidroxiapatita é:
Dados: Massas molares em 
Supondo-se que o esmalte dentário seja constituído exclusivamente por hidroxiapatita, o ataque ácido que dissolve completamente desse material ocasiona a formação de, aproximadamente, 
a) de íons totais. b) de íons totais. 
c) de íons totais. d) de íons totais. 
e) de íons totais. 
 
Gabarito
1: [A] 2: [D] 3: [D] 4: [B] 5: [D]
Casos especiais de cálculo estequiométrico
	Existem alguns casos especiais de estequiometria, que exigem alguns cuidados durante as operações matemáticas. Os principais são:
· Rendimento 
· Grau de pureza
· Reagente em excesso
· Reações sucessivas
Rendimento(R)
	O rendimento de uma reação pode ser calculado da seguinte forma:
R= 
	O rendimento é mais bem compreendido em termos porcentuais, calculado da seguinte forma:
R% = R.100
Ex: Uma massa de 160 kg de Fe2O3 reage com quantidade suficiente de carbono, formando 100 kg de ferro. Qual o rendimento da reação?
Fe2O3 + 3C → 3CO + 2Fe
De acordo com a proporção da equação temos:
X = = 112 kg de Fe
Agora, devemos fazer o cálculo do rendimento porcentual:
X 89,3%
Grau de pureza
 	A porcentagem da substância de interesse na massa total da amostra é denominada grau de pureza(p), que pode ser determinado por uma simples regra de três:
Nos exercícios de estequiometria, as impurezas não devem ser consideradas nos cálculos matemáticos, ou seja, elas devem ser descontadas. 
Ex: Um químico quer obter 90L de CO2 nas CNTP, pela decomposição de um calcário com 80% de pureza de CaCO3. Qual é a massa de calcário que o químico necessita?Dados:Ca = 40u; C = 12u;O = 16u.
CaCO3(s) CO2(g) + CaO(s)
De acordo com a proporção da equação temos:
X = = 401,78g de CaCO3
Como o grau de pureza do calcário é de 80%, devemos utilizar no início da reação uma quantidade maior de calcário, pois da quantidade inicial, apenas 80% é aproveitada, ou seja, forma o produto de interesse. Sendo assim,