RELAÇÃO ENTRE A MASSA DOS ÁTOMOS (parte VIII)

Prévia do material em texto

PROFESSOR LUÍS HENRIQUE 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
1º. A produção laboratorial de oxigênio gasoso é realizada por decomposição térmica do 
clorato de potássio (KClO3). Considerando que a decomposição é completa, calcule quantos 
gramas de O2 gasoso podem ser obtidos a partir de 46 g de KClO3. (Os produtos são KCl e 
O2). 
Resolução: para a resolução precisamos escrever a equação química à qual a pergunta se refere, 
então: 
 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 
Encontrada a equação química representante, agora podemos realizar os cálculos necessários. 
MMKClO3 = 39,098 + 35,45 + 15,999(3) 
MMKClO3 = 122,545 g/mol 
MMO2 = 15,999(2) 
MMO2 = 31,998 g/mol 
 
2 x 122,545 g de KClO3 ----------- 3 x 31,998 g de O2 
46 g de KClO3 ---------------------- x 
X = 18,01 g de O2 
2º. Defina reagente limitante e reagente em excesso. Qual é a importância do reagente 
limitante na previsão da quantidade de produto obtida em uma reação? Pode haver um 
reagente limitante se a reação possui apenas um reagente? 
Resolução: como o próprio nome já diz, um reagente limitante será aquele que irá limitar a reação 
química, ou seja, aquele que fará com que a minha reação “termine”. Assim o reagente limitante 
será aquele que irá determinar a quantidade do produto final e aquele que é completamente 
consumido na reação. Já um reagente em excesso, são todos aqueles que restam nos reagentes da 
reação, onde pode ocorrer até mesmo a produção de algum precipitado. 
PROFESSOR LUÍS HENRIQUE 
 
 
O reagente limitante é importante porque é com ele pelo qual determinamos a quantidade do produto 
formado. Não temos um reagente limitante, pois a maioria das reações que possuem apenas um 
reagente são aquelas em que ocorre a decomposição da mesma por temperatura ou outros fatores e 
não precisa de uma determinada quantidade de outro reagente. 
3º. Dê um exemplo do dia a dia que ilustre o conceito de reagente limitante. 
Resolução: um exemplo simples pelo qual podemos citar é o de uma fábrica de motocicletas onde 
cada precisa de 2 pneus. Mas para isso a empresa disponibiliza um total de 9 quadros de motocicletas 
para 10 pneus, quando todas forem montadas termos a produção completa apenas de 8 motocicletas, 
pois temos um limite de apenas 2 pneus para montagem, sendo assim sobrará 1 pneu, então temos 
que o reagente limitante é o quadro da motocicleta que acabou primeiro e o reagente em excesso o 
pneu pois é aquele que ficara sobrando para terminar a montagem. 
4º. O óxido nítrico (NO) reage com oxigênio gasoso para formar (NO2), um gás castanho-
escuro: 
2 NO(g) + O2(g)  2 NO2(g) 
Em uma dada experiência 0,886 mol de NO é misturado com 0,503 mols de O2. Calcule qual 
dos dois reagentes é o reagente limitante. Calcule também o número de mols de NO2 
produzido. 
Resolução: primeiro verificamos se a equação química está devidamente balanceada e para 
resolução utilizaremos apenas os índices de mols fornecidos. 
 
 
Temos que o nosso reagente limitante é o oxigênio, pois o mesmo é fornecido em menor quantidade, 
pois a reação de 0,886 mol de NO produz apenas 0,443 mol de O2, sendo assim o mesmo será 
consumido mais rapidamente. Temos como reagente em excesso o NO, onde com 0,503 mol de O2 
produzimos mais de 1 mol de NO, mais do que foi estabelecido na reação. Agora para saber a 
quantidade de mols do produto, relacionamos o mesmo com o nosso reagente limitante, no caso o 
oxigênio. 
 
 
2 mols de NO ----- 1 mol de O2 
0,886 mols de NO-------- x 
X = 0,443 mol de O2 
2 mols de NO ----- 1 mol de O2 
X ------------------ 0,503 mol de O2 
X = 1,006 mol de NO 
1 mol de O2 ----- 2 mols de NO2 
0,445 mol de O2 ----- x 
X = 0,89 mols de NO2 
PROFESSOR LUÍS HENRIQUE 
 
 
 
5º. A amônia e o ácido sulfúrico reagem para formar sulfato de amônio. (a) Escreva uma 
equação para a reação. (b) Determine a massa inicial (em g) de cada reagente se forem 
produzidos 20,3 g de sulfato de amônio e 5,89 g de ácido sulfúrico não reagirem. 
Resolução: (a) 2 NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4 
(b) calculando a massa molar de cada substância: 
MMNH3 = 14,007 + 1,008(3) 
MMNH3 = 17,031 g/mol 
 
MMH2SO4 = 1,008(2) + 32,06 + 15,999(4) 
MMH2SO4 = 98,072 g/mol 
 
MM(NH4)2SO4 = 14,007(2) + 1,008(8) + 32,06 + 15,999(4) 
MM(NH4)2SO4 = 28,014 + 8,064 + 32,06 + 63,996 
MM(NH4)2SO4 = 132,134 g/mol 
 
 
 
 
 
 
 
6º. O propano (C3H8) é um componente do gás natural utilizado para cozinhar ou aquecer 
ambientes. (a) Faça o balanceamento da seguinte equação, que representa a combustão do 
propano no ar: 
C3H8 + O2  CO2 + H2O 
2 x 17,031 g de NH3 ----- 132,134 g de (NH4)2SO4 
X ------------------------------ 20,3 g de (NH4)2SO4 
X = 5,233 g de NH3 
98,072 g de H2SO4 ----- 132,134 g de (NH4)2SO4 
X ------------------------------ 20,3 g de (NH4)2SO4 
X = 15,066 g de H2SO4 
Como 5,89 g de H2SO4 não reagiram então 
significa que será o excesso de ácido sulfúrico 
restante na reação, que poderá resultar em um 
precipitado ou não. Então teremos 15,066 + 
5,89 g = 21 g de H2SO4 
PROFESSOR LUÍS HENRIQUE 
 
 
(b) Quantos gramas de dióxido de carbono são produzidos pela combustão de 3,65 mols de 
propano? Considere que o oxigênio é o reagente em excesso nesta reação. 
Resolução: (a) C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O 
(b) Considerando que o C3H8 é o reagente limitante da nossa reação. 
MMC3H8 = 12,011 (3) + 1,008(8) 
MMC3H8 = 44,097 g/mol 
MMCO2 = 12,011 + 15,999(2) 
MMCO2 = 44,009 g/mol 
 
 
 
7º. Considere a reação 
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O 
Se 0,86 mol de MnO2 reagir com 48,2 g de HCl, qual será o reagente consumido em primeiro 
lugar? Quantos gramas de Cl2 são produzidos? 
Resolução: considerando a equação química dada, observamos se a mesma está devidamente 
balanceada. Feito isso poderemos começar a efetuar os nossos cálculos. 
O primeiro ponto pedido é descobrir o nosso reagente limitante: 
MMMnO2 = 54,938 + 15,999 (2) 
MMMnO2 = 86,936 g/mol 
MMHCl = 1,008 + 35,45 
MMHCl = 36,458 g/mol 
 
 
 
1 mol de C3H8 ----- 44,097 g 
3,65 mol de C3H8 --- x 
X = 160,95405 g 
44,097 de C3H8 ----- 3 x 44,009 g de CO2 
160,94405 de C3H8 --- x 
X = 481,8686 g de CO2 
1 mol de MnO2 ----- 4 mols de HCl 
0,86 mol de MnO2 ---- x 
X = 3,44 mols de HCl 
Observamos através do calculo que para cada 1 mol de 
MnO2 precisamos de 4 mols de HCl, então seguindo o 
mesmo raciocínio temos que para cada 0,86 
precisamos de 3,44 mol de HCl. 
PROFESSOR LUÍS HENRIQUE 
 
 
Então agora temos: 
 
 
 
 
 
Com esses dados agora podemos descobrir quantas gramas de cloro serão produzidas no final da 
reação: 
 
 
 
 
 
8º. Porque o rendimento teórico de uma reação é determinado apenas pela quantidade do 
reagente limitante? 
Resolução: Por que ele é quem vai determinar quando a minha reação química terá fim, pois ele será 
consumido em primeiro lugar, e com isso a reação não terá mais continuidade. 
9º. Porque o rendimento real é quase sempre menor do que o rendimento teórico? 
Resolução: Por que em reações temos que considerar alguns fatores como o tipo de reação química, 
se ela é reversível ou não e se a mesma possui um reagente limitante, com isso, a mesma não terá 
um rendimento de 100 %. 
10º. O fluoreto de hidrogênio é utilizado na fabricação de fréons (que destroem o ozônio na 
estratosfera) e na produção de alumínio metálico. O modo de preparação é descrito pela 
reação 
CaF2 + H2SO4  CaSO4 + 2 HF 
n = 𝑚𝑚
𝑀𝑀𝑀𝑀
 
n = 48,2
36,458
 
n = 1,32 mols de HCl 
Nessa equação química temos apenas 1,32 mol de HCl, muito menos 
do que realmente precisaríamos para reagir, então temos que o nosso 
reagente limitante é o HCl. 
4 mol de HCl ----- 1 mol de Cl 
1,32 mol de HCl ---- x 
X = 0,33 mol de Cl 
 
n = 𝑚𝑚
𝑀𝑀𝑀𝑀
 
0,33 = 𝑚𝑚
70,9
 
m = 23,397 g de Cl2 
Lembrando que foi utilizada a massa molar de 
70,9 porque temos 2 átomos de cloro. 
 
PROFESSOR LUÍS HENRIQUE 
 
 
Em um determinado processo, 6,00 kg de CaF2 são tratadoscom um excesso de H2SO4, 
originando 2,86 kg de HF. Calcule o rendimento de HF. 
Resolução: MMCaF2 = 40,078 + 18,998(2) 
MMCaF2 = 78,074 g/mol 
MMHF = 1,008 + 18,998 
MMHF = 20,006 g/mol 
 
 
 
 
 
 
78,074 g de CaF2 ------- 20,006 x 2 g de HF 
6000 g de CaF2 --------- x 
X = 3074,92 g de HF 
Com esse cálculo obtemos o rendimento teórico da reação, ou seja, se ela tivesse ocorrido 100% 
com o consumo de todos os reagentes. Mas como foi informado da questão, temos que a 
produção de HF foi bem menor devido alguns fatores que podem ocorrer durante uma reação, 
então rendimento da nossa reação será da seguinte forma: 
X = 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟
𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑟𝑟ó𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟
 x 100 
X = 2,86 𝑘𝑘𝑘𝑘
3,07492 𝑘𝑘𝑘𝑘
 x 100 
X = 0,930 x 100 
X = 93 %