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ESTEQUIOMETRIA II 1 Revisando... Estequiometria: corresponde aos cálculos de massa, de mol e de volume das substâncias de uma reação química, com base na proporção dada pelos coeficientes da equação. Balanceamento de reações: igualar a quantidade dos átomos dos elementos nos reagentes e nos produtos. Reagente em excesso: aquele que está em uma quantidade estequiométrica superior a dos demais reagentes e, portanto, não é completamente consumido. Reagente limitante: é aquele que limita a quantidade de produto que pode ser produzido na reação, ou seja, quando ele é totalmente consumido, a reação para, mesmo tendo ainda outros reagentes. Revisando... Revisando... Cálculo mol-mol: Revisando... Cálculo com massas: Revisando... Cálculo com volume: conversão volume ↔ mol. Uso da equação de estado de um gás ideal: PV = nRT Volume molar: é o espaço ocupado, em litros, por 1 mol de qualquer matéria no estado gasoso e em determinadas condições de temperatura e pressão. CNTP (1 atm, 0°C): Vmolar = 22,4 L/mol; CATP (1 atm, 25°C): Vmolar = 24,5 L/mol. Pureza Pureza: determinação matemática do teor ou grau (porcentagem) da substância de interesse para uma reação química, a partir de uma amostra de matéria-prima. Impureza: parte da massa da matéria-prima que é formada por outras substâncias que não participam da reação química de interesse. Obtenção da pureza: reação química para verificar a massa de produto obtida (I), aplicação da lei de Proust e de cálculo estequiométrico para obtenção da massa de reagente que deveria ter sido utilizada para formar a massa obtida (II), regra de três para determinação do grau de pureza (III). massa qualquer utilizada do reagente ---------- 100% de pureza massa real do reagente ---------- x O resultado desse cálculo fornece o grau de pureza exato da matéria-prima utilizada, bem como seu grau de impureza. Para calcular o grau de impureza, basta realizar uma subtração simples: grau de impureza = 100% – grau de pureza Pureza 1.) Uma das formas de produção da amônia é a partir da reação entre a cal viva (óxido de cálcio) e o cloreto de amônio. Veja essa reação a seguir: CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2 NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s) Sabe-se que 10,5 g de uma amostra de cal viva foram colocados para reagir com excesso de cloreto de amônio e foram produzidos 5,1 g de amônia. Qual é o grau de pureza em óxido de cálcio dessa amostra de cal viva usada? a.) 60% b.) 73% c.) 80% d.) 90% e.) 125% Pureza 2.) (UFRGS-RS) O gás hilariante, N2O(g), pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrato de amônio, NH4NO3(s), conforme mostra a reação a seguir: NH4NO3(s) → N2O(g) + 2 H2O(ℓ) Se de 4,0 g do NH4NO3(s) obtivemos 2,0 g de gás hilariante, podemos prever que a pureza do sal é de ordem: a.) 100% b.) 90% c.) 75% d.) 50% e.) 20% Pureza 3.) O dióxido de titânio é um pó branco, sendo o pigmento mais utilizado no mundo em tintas para superfícies metálicas e em plásticos. Ele apresenta muitas vantagens, como alta durabilidade e resistência ao calor. Esse composto passa por análises de pureza, e uma delas consiste em reagir uma amostra sua com trifluoreto de bromo com a formação de oxigênio como um dos produtos, como mostra a reação logo mais abaixo. A massa de oxigênio produzida é determinada e, com isso, pode-se verificar a pureza do dióxido de titânio. 3 TiO2(s) + 4 BrF3(l) → 3 TiF4(s) + 2 Br2(l) + 3 O2(g) Sabe-se que 50 g de uma amostra de dióxido de titânio foram analisados dessa forma, tendo sido produzidos 14 g de gás oxigênio. Qual é a porcentagem, em massa, de dióxido de titânio nessa amostra? (Dadas as massas molares em g/mol: Ti = 47,88; O = 16; Br = 79,9; F = 19). a.) 60% b.) 70% c.) 80% d.) 90% e.) 100% Pureza 3.) Reação química: 3 TiO2(s) + 4 BrF3(l) → 3 TiF4(s) + 2 Br2(l) + 3 O2(g) Sabe-se que 50 g de uma amostra de dióxido de titânio foram analisados dessa forma, tendo sido produzidos 14 g de gás oxigênio. Qual é a porcentagem, em massa, de dióxido de titânio nessa amostra? (Dadas as massas molares em g/mol: Ti = 47,88; O = 16; Br = 79,9; F = 19). a.) 60% b.) 70% c.) 80% d.) 90% e.) 100% Rendimento Rendimento: razão entre o produto realmente obtido e a quantidade que teoricamente seria obtida, de acordo com a equação química correspondente. Na maioria das reações químicas realizadas na prática em indústrias e em laboratórios, a quantidade de produto obtido é menor que a quantidade esperada teoricamente. Isso quer dizer que o rendimento da reação não é igual a 100%, pois a massa total dos reagentes não foi completamente convertida em produtos. Obtenção de rendimento: calcular o rendimento teórico (I), verificar se há reagente em excesso e reagente limitante (II) e relacionar o rendimento teórico com o rendimento percentual (III). Rendimento 4.) (Cesgranrio-RJ) Em um processo de obtenção de ferro a partir da hematita (Fe2O3(s)), considere a equação não balanceada: Fe2O3(s) + C(s) → Fe(s) + CO(g) Utilizando-se 4,8 t de minério e admitindo-se um rendimento de 80% na reação, a quantidade de ferro produzida será de: a.) 2688 kg b.) 3360 kg c.) 1344 t d.) 2688 t e.) 3360 t Rendimento 5.) O calcário é um minério constituído principalmente de carbonato de cálcio (CaCO3). Quando esse minério é aquecido, são produzidos cal viva (óxido de cálcio) e dióxido de carbono. Se forem produzidos 52,5 g de gás carbônico a partir de 128,19 g de carbonato de cálcio, qual será o rendimento aproximado dessa reação? a.) 70% b.) 80% c.) 84% d.) 93% e.) 94% Rendimento 6.) A reação entre o sulfato de cobre II e a amônia origina o composto Cu(NH3)4SO4: CuSO4(aq)+ 4 NH3(g) → Cu(NH3)4SO4(aq) Determine o rendimento aproximado do processo quando são obtidos 31,5 g de Cu(NH3)4SO4(aq) a partir de 25 g de sulfato de cobre II com excesso de amônia. a.) 59% b.) 68% c.) 73% d.) 80% e.) 88% Rendimento 6.) A reação entre o sulfato de cobre II e a amônia origina o composto Cu(NH3)4SO4: CuSO4(aq)+ 4 NH3(g) → Cu(NH3)4SO4(aq) Determine o rendimento aproximado do processo quando são obtidos 31,5 g de Cu(NH3)4SO4(aq) a partir de 25 g de sulfato de cobre II com excesso de amônia. a.) 59% b.) 68% c.) 73% d.) 80% e.) 88% 2 CuFeS2(l) + 4 O2(g) → 2 FeO(l) + Cu2S(l) + 3 SO2(g) Cu2S(l) + O2(g) → 2 Cu(l) + SO2(g)
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