química-Estequiometria simples-Mol e massa

Prévia do material em texto

Q
u
í.
 
Quí. 
 
Professor: Xandão 
Monitor: João Castro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Q
u
í.
 
Estequiometria simples: 
Mol e massa 
17 
mai 
 
 
RESUMO 
 
 
Esse tópico se relaciona diretamente com o estudo das quantidades de produtos e reagentes em uma reação 
química. 
ingredientes e produtos. Em uma reação química, os reagentes seriam o 
 
Seguindo o raciocínio, cada reação tem sua proporção bem definida e expressa no seu equacionamento. 
 
Veja: 
 
N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 
 
A linguagem química da reação pode ser entendida da seguinte forma: 1 mol de N2 gasoso reage com 3 mol 
de H2 gasoso para formar 2 mol de NH3 gasoso. 
 
Inferências possíveis: 
 
- As proporções da reação são informações valiosas para a resolução de problemas dessa natureza. Algumas 
delas estão expressas abaixo. 
 
1N2:3H2 (leia 1 mol de N2 para cada 3 mol de H2) 
1N2:2NH3 (leia 1 mol de N2 para cada 2 mol de NH3) 
3H2:2NH3 (3 mol de H2 para cada 2 mol de NH3) 
 
 
Logo: 
- Se 2 mol de N2 foram consumidos na reação (reagiram), 6 mol de H2 também reagiram e 4 mol de NH3 foram 
produzidos. 
- Se 1 mol de NH3 foi gerado na reação, 0,5 mol de N2 reagiu com 1,5mol de H2. 
- Se 6 mol de H2 foram consumidos, 9mol de NH3 foram produzidos. 
 
É importante notar que as relações estarão sempre expressas na unidade mol. Por esse motivo, será, na 
maioria das vezes, necessário converter unidades para alcançar os objetivos do problema, que pede, 
usualmente, os resultados em grama ou volume. 
 
Relações para conversão ou como faço para converter de mol para massa ou de massa para 
volume ou de mol para volume, professor? 
 
Dica: você sempre terá um fator de conversão. Por exemplo, de mol para massa será a massa molar da 
substância; de mol para volume será o volume molar; e 
 
Conversões comuns de serem requisitadas em exercícios: 
 
Mol → massa ou massa → mol. Quem é o fator de conversão? A massa molar, que é particular para cada 
substância. Por exemplo, o HCl tem massa molar ~36,5g/mol (significa que cada mol de HCl equivale, ou 
contem, à massa de 36,5g) e a H2O, 18g/mol (cada mol de H2O tem 18g). 
 
Como converter? Basta multiplicar o número de mol pela massa molar da espécie em questão para converter 
de mol para massa. O processo inverso é intuitivo, baste dividir a massa pela massa molar para saber o número 
de mol que aquela massa representa. 
 
 
Q
u
í.
 
Exemplo: 
 
3 mol de H2SO4 ou simplesmente 3H2SO4: 
 
Multiplicando pela massa molar para obter a massa de 3H2SO4: 
 
Massa molar = 2 x massa do H + 1 x massa do S + 4 x massa O = 96g/mol 
 
Dica: a massa dos elementos é facilmente encontrada na tabela periódica (tomar cuidado para não confundir 
com o número atômico). 
 
Assim: 3mol de H2SO4 x 96g/mol = 3 x 96 = 288g 
 
Ou seja, 3mol de H2SO4 (ou somente 3H2SO4) equivalem a 288g de H2SO4. 
 
Vale muito, nessa altura, ressaltar claramente que 288g ou 3mol de H2SO4 são a mesma quantidade expressa 
em unidades diferentes. 
 
Conversão de mol para número de entidades químicas (nome genérico para átomos, íons 
ou moléculas) 
 
Aqui o fator de conversão será o Número de Avogadro, que independe da natureza da substância, e vale 6,02 
x 1023 entidades químicas/mol. Então cada mol de O2 tem 6,02 x 10
23 moléculas de O2; cada mol de O tem 
6,02 x 1023 átomos de O; cada mol de NO3
- tem 6,02 x 1023 íons NO3
-. 
 
Exemplos: 
 
3 mol de H2SO4 apresentam quantos mol de moléculas do ácido, quantos átomos de H e quantos de O. 
 
3 mol de H2SO4 x 6 x 10
23 moléculas de H2SO4/mol = 18 x 10
23 = 1,8 x 1024 moléculas de H2SO4. 
 
Cada molécula de H2SO4, porém, apresenta 2 átomos de H/molécula e 4 átomos de O/molécula. Assim, 
calculamos os átomos de O e H. 
 
H: 1,8 x 1024 moléculas de H2SO4 x 2 moléculas de H/molécula de H2SO4 = 3,6 x 10
24 átomos de H. 
 
O: (4 átomos de O/molécula de H2SO4) x 1,8 x 10
24 moléculas de H2SO4 = 7,2 x 10
24 átomos de O. 
 
Exercício relacionando massa com massa de duas substâncias em uma reação 
 
Você concorda com o que segue? 2 mol de NaOH reage com 1 mol de H2SO4 produzindo, 
concomitantemente, 1 mol de sal e um de H2O? Se pensou sim, está correta(o) 
 
2NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) 
 
Calcule a massa produzida de sal ao serem neutralizados 160g de NaOH. 
 
2SO4 
 
80g ---------------152g 
160g ---------------xg 
 
x = 304g de Na2SO4 
 
Exercício com relação massa-volume 
 
C2H6O(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(v) 
 
 
 
Q
u
í.
 
69g de álcool foram consumidos no deslocamento de um veículo total flex. Calcule o volume de gás 
carbônico produzido nesse processo. 
 
Resolução: Via regra de três: Se 46g (1mol de C2H6O) produz 44,8L (= 2CO2) de CO2(g), 69g produzem xL de 
CO2. 
 
46 -------- 44,8 
69 -------- x 
 
x = 67,2L de CO2 
 
Relação mol-mol: 
 
Com a mesma equação acima, indique quantos mol de H2O são produzidas se 2CO2 for também produzido. 
 
Resolução: Quando 2 mol de CO2 são produzidos, sabemos que concomitantemente 3 de H2O também são. 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Fosgênio, COCl2, é um gás venenoso. Quando inalado, reage com a água nos pulmões para produzir 
ácido clorídrico (HCl), que causa graves danos pulmonares, levando, finalmente, à morte: por causa 
disso, já foi até usado como gás de guerra. A equação química dessa reação é: 
COCl2 + H2O CO2 + 2 HCl 
Se uma pessoa inalar 198 mg de fosgênio, a massa de ácido clorídrico, em gramas, que se forma nos 
pulmões, é igual a: 
a) 1,09 . 10-1 
b) 1,46 . 10-1 
c) 2,92 . 10-1 
d) 3,65 . 10-2 
e) 7,30 . 10-2 
 
2. A massa de dióxido de carbono liberada na queima de 80 g de metano, quando utilizado como 
combustível, é: (Dado: massas molares, em g/mol: H = 1, C = 12, O = 16). 
Reação: CH4 + 2 O2 → 2 H2O + CO2 
 
a) 22 g 
b) 44 g 
c) 80 g 
d) 120 g 
e) 220 g 
 
3. Em países de clima desfavorável ao cultivo de cana-de-açúcar, o etanol é sintetizado através da reação 
de eteno com vapor de água, a alta temperatura e alta pressão. No Brasil, por outro lado, estima-se 
que 42 bilhões de litros de etanol (4,2.1010 L) poderiam ser produzidos anualmente a partir da cana-de-
açúcar. 
 
a) Determine quantas toneladas de eteno seriam necessárias para sintetizar igual volume de etanol, 
supondo 100% de eficiência. (Dados: massas molares, em g/mol: eteno = 28, etanol = 46; densidade 
do etanol = 800 g/L) 
b) Para percorrer uma distância de 100 km, um automóvel consome 12,5 L de etanol (217,4 mols). 
Supondo combustão completa, calcule o número de mols de dióxido de carbono liberado para a 
atmosfera nesse percurso. 
 
 
 
Q
u
í.
 
 
4. Fazendo reagir ácido clorídrico com carbonato de cálcio, foram obtidos 3,1 L de gás, medidos a 37°C 
e à pressão de 0,82 atm. Qual a massa de carbonato de cálcio que reagiu? (Dados: R = 0,082 atm.L.mol
1 .K 1 ; C = 12 ; O = 16 ; Ca = 40.) 
 
5. A cal viva, CaO, é um material utilizado no preparo de argamassas para construção civil, em pinturas 
de baixo custo para muros (caiação), bem como em jardinagem. Ao preparar o material para pintura 
de caules de árvores, um jardineiro misturou, sob agitação, 28 kg de CaO com água em excesso, 
realizando uma reação química. A reação da cal viva com água resulta na formação da cal extinta, 
hidróxido de cálcio. A quantidade máxima de cal extinta obtida, em kg, foi de 
a) 28 
b) 37 
c) 57 
d) 64 
e) 74 
 
6. O óxido de alumínio (Al2O3) é utilizado como antiácido. Sabendo-se que a reação que ocorre no 
estômago é 
Al2O3 + 6 HCl3 --> 2 AlCl3 + 3 H2O 
 
a massa desse óxido que reage com 0,25 mol de ácido será 
a) 3,25g 
b) 4,25g 
c) 5,35g 
d) 6,55g 
e) 7,45g 
 
7. O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas com coque, na 
presença de sílica. Considere a reação: 
 
 
e determine quantos gramas defósforo elementar são produzidos a a partir de 31,0 g de fosfato de 
cálcio. (Dados massas molares (g/mol) P = 31,0; Ca3(PO4)2 = 310,0) 
a) 3,10 g 
b) 6,20 g 
c) 12,40 g 
d) 32,00 g 
e) 62,00 g 
 
 
8. O titânio metálico é mais forte e mais leve que o aço, propriedades que conferem a este metal e suas 
ligas aplicações nobres nas indústrias aeronáutica e naval. É extraído do mineral ilmenita, formado por 
óxido de titânio (IV) e óxido de ferro (II). O FeO é removido por separação magnética. A 900°C, TiO2 é 
aquecido com coque, C(s) e gás cloro, produzindo tetracloreto de titânio e dióxido de carbono. O 
4 líquido a 1000-1150°C é reduzido a titânio metálico após tratamento com magnésio metálico. 
a) Escrev 4 e do Ti metálico. 
b) Calcule quantas toneladas de Ti metálico (massa molar 48 g/mol) podem ser produzidas a partir de 
2,0 toneladas de TiO2. 
 
 
9. O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas com coque, na 
presença de sílica. Considere a reação 
 
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 +10C 4 + 6CaSiO3 +10CO 
 
 
 
Q
u
í.
 
e determine quantos gramas de fósforo elementar são produzidos a a partir de 31,0 g de fosfato de 
cálcio. (Dados massas molares (g/mol) P = 31,0; Ca3(PO4)2 = 310,0) 
 a) 3,10 g 
b) 6,20 g 
c) 12,40 g 
d) 32,00 g 
e) 62,00 g 
 
10. Quando se coleta sangue para análises laboratoriais, utiliza-se como agente anticoagulante o citrato 
de sódio (Na3C6H5O7). Para obtê-lo, faz-se a reação entre ácido cítrico (C6H8O7) e o hidróxido de sódio 
(NaOH). 
 
Calcule a massa de ácido cítrico consumida para se obter 8 mols de citrato de sódio. (Dados: H = 1 ; C 
= 12 ; O = 16.) 
 
QUESTÃO CONTEXTO 
 
 
Sabendo que o nosso sal de cozinha é principalmente feito de cloreto de sódio (NaCl). E dado que a 
produção de NaCl poder ser feita através da reação: 
NaOH + HCl → NaCl + H2O 
Partindo de 220g de NaOH e quantidades suficientes de HCl quantos mols de sal serão produzidos? Qual a 
massa de água que será formada? 
 
 
 
 
 
Q
u
í.
 
 
 
GABARITO 
 
 
Exercícios 
 
1. b 
COCl2 + H2O CO2 + 2 HCl 
1 mol de COCl2 : 2 mols de HCl 
99g:73g 
0,198g:Xg 
X=0,146g 
 
2. e 
CH4 + 2 O2 → 2 H2O + CO2 
Perceba que a proporção estequiométrica do metano para o dióxido de carbono é de 1:1. Sabendo que 
massa molar do metano é 16g e com isso produzimos 44g de dióxido de carbono, com 80g de metano 
conseguimos produzir (regra de três) 220g de dióxido de carbono 
 
3. a) 4,2.1010 L etanol x 800 g etanol/1 L etanol x 1 ton etanol/106 g etanol = 3,36.107 toneladas de etanol 
Cálculo massa eteno 
H2C=CH2 + H2 3C-CH2OH 
 
 1 mol de H2C=CH2 ------- 1 mol de H3C-CH2OH 
28 g de H2C=CH2 ---------- 46 g de H3C-CH2OH 
x ton de H2C=CH2 --------- 3,36.10
7 ton de H3C-CH2OH 
x = 2,0.107 ton 
 
b) 
C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O 
 
1 mol de C2H5OH ------------- 2 mols de CO2 
1 mol de C2H5OH ------------- 2 mols de CO2 
217,4 mols de C2H5OH ------- x = 434,8 mols 
 
4. 
 
 
 
 
 
Q
u
í.
 
 
5. b 
CaO + H2O → Ca(OH)2 
1mol -- 1mol 
56g -- 74g 
28000g - xg 
 
X= 37000g ou 37Kg 
 
6. b 
 
Pela reação percebemos que a proporção estequiométrica do óxido de alumínio para o ácido é de 1 mol: 
6 mol. Sabendo que serão utilizados apenas 0,25 mol do ácido, por regra de três achamos que será 
consumido 0,042 mol de Al2O3. Sabendo que 1 mol tem um massa de 102g, 0,042 mol terá uma massa de 
4,25g. 
 
7. b 
Pela estequiometria percebemos que a relação entre o fosfato de cálcio é o fósforo elementar é de 2:1. 
Então 
 
 2 1 
2x 310g 124g 
 31g - x 
 
X=6,2g 
 
8. 
 
 
9. b 
Simplificando a reação para visualização: 
 2 Ca3(PO4)2 .... -- ... P4 
2x310g -- 124g 
 31g -- x 
X=6,2g 
 
10. Pela reação percebemos que a proporção molar é de 1:1. Com isso sabemos que com 192g de C6H8O7 se 
obtém 1 mol de Na3 C6H5O7. Para achar a massa para a produção de 8 mols basta multiplicar 192 por 8, 
chegando em um resultado de 1536g. 
 
Questão Contexto 
 
Sabendo que a massa molar do NaOH é 40 g/mol, NaCl é 58,5g/mol e da água é 18g/mol: 
A proporção estequiométrica é de 1:1:1:1. 
Se 1 mol de NaOH está para 1 mol de NaCl 
 40g - 58,5g 
 220g - x 
 
 
 
Q
u
í.
 
X = 321,75g 
 
Se 1 mol de NaCl 58,5g 
 Y mols - 321,75g 
Y = 5,5 mols de NaCl 
 
Se 1 mol de NaOH está para 1 mol de H2O 
40g - 18g 
 220g - w 
W = 99g de água.