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CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO RELAÇÕES BÁSICAS RELAÇÃO 1 – RELAÇÃO MASSA versus MASSA 1. (Enem PPL 2018) 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: 2 (s) (s) 2 3(s) (s)Ag S A A S Ag+ → + Dados da massa molar dos elementos 1(g mol ) : Ag 108; S 32.− = = UCKO, D. A. Química para as ciências da saúde: uma introdução à química geral, orgânica e biológica. São Paulo: Manole, 1995 (adaptado). Utilizando o processo descrito, a massa de prata metálica que será regenerada na superfície de um objeto que contém 2,48 g de 2Ag S é a) 0,54 g. b) 1,08 g. c) 1,91g. d) 2,16 g. e) 3,82 g. 2. (Enem PPL 2018 – ADAPTADA) Pesquisadores desenvolveram uma nova e mais eficiente rota sintética para produzir a substância atorvastatina, empregada para reduzir os níveis de colesterol. Segundo os autores, com base nessa descoberta, a síntese da atorvastatina cálcica 66 68 2 4 10(CaC H F N O , massa molar igual a 1152 g mol ) é realizada a partir do éster 4-metil-3- oxopentanoato de metila 7 12 3(C H O , massa molar igual a g 144 ). mol Unicamp descobre nova rota para produzir medicamento mais vendido no mundo. Disponível em: www.unicamp.com.br. Acesso em: 26 out. 2015 (adaptado). Considere um rendimento de 100%, a síntese de atorvastatina cálcica a partir desse éster (4-metil-3- oxopentanoato de metila), na proporção de 1:1. Simplificadamente, o processo é ilustrado na figura. Considerando o processo descrito, a massa, em gramas, de atorvastatina cálcica obtida a partir de 100 g do éster é mais próxima de a) 20. b) 29. c) 800. d) 202. e) 231. 3. (Enem PPL 2016) As emissões de dióxido de carbono 2(CO ) por veículos são dependentes da constituição de cada tipo de combustível. Sabe-se que é possível determinar a quantidade emitida de 2CO , a partir das massas molares do carbono e do oxigênio, iguais a 12 g mol e 16 g mol, respectivamente. Em uma viagem de férias, um indivíduo percorreu 600 km em um veículo que consome um litro de gasolina a cada 15 km de percurso. Considerando que o conteúdo de carbono em um litro dessa gasolina é igual a 0,6 kg, a massa de 2CO emitida pelo veículo no ambiente, durante a viagem de férias descrita, é igual a a) 24 kg. b) 33 kg. c) 40 kg. d) 88 kg. e) 147 kg. 4. (Enem PPL 2016) Climatério é o nome de um estágio no processo de amadurecimento de determinados frutos, caracterizado pelo aumento do nível da respiração celular e do gás etileno 2 4(C H ). Como consequência, há o escurecimento do fruto, o que representa a perda de muitas toneladas de alimentos a cada ano. É possível prolongar a vida de um fruto climatérico pela eliminação do etileno produzido. Na indústria, utiliza-se o permanganato de potássio 4(KMnO ) para oxidar o etileno a etilenoglicol 2 2(HOCH CH OH), sendo o processo representado de forma simplificada na equação: 2 KMnO4 + 3 C2H4 + 4 H2O → 2 MnO2 + 3 HOCH2CH2OH + 2 KOH O processo de amadurecimento começa quando a concentração de etileno no ar está em cerca de 1,0 mg de 2 4C H por kg de ar. As massas molares dos elementos H, C, O, K e Mn são, respectivamente, iguais a 1g mol, 12 g mol, 16 g mol, 39 g mol e 55 g mol. A fim de diminuir essas perdas, sem desperdício de reagentes, a massa mínima de 4KMnO por kg de ar é mais próxima de a) 0,7 mg. b) 1,0 mg. c) 3,8 mg. d) 5,6 mg. e) 8,5 mg. RELAÇÃO 2 – RELAÇÃO MASSA versus MOL 5. (Enem PPL 2015 – ADAPTADA) O cobre presente nos fios elétricos e instrumentos musicais é obtido a partir da ustulação do minério calcosita 2(Cu S). Durante esse processo, ocorre o aquecimento desse sulfeto na presença de oxigênio, de forma que o cobre fique “livre” e o enxofre se combine com o 2O produzindo 2SO , conforme a equação química: 2 2 2Cu S(s) O (g) 2Cu( ) SO (g) + ⎯⎯→ + As massas molares dos elementos Cu e S são, respectivamente, iguais a 63,5 g mol e 32 g mol. CANTO, E. L. Minerais, minérios, metais: de onde vêm? Para onde vão? São Paulo: Moderna, 1996 (adaptado). Considerando que se queira obter 16 mols do metal em uma reação cujo rendimento é de 100% a massa, em gramas, de Cu2S necessária para obtenção do cobre é igual a a) 955. b) 1018. c) 1590. d) 2035. e) 1272. 6. (Enem PPL 2014 – ADAPTADA) O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, 2Cu S(s), de massa molar 159g mol. Por meio da reação a seguir é possível obtê-lo na forma metálica. 2 2 2Cu S(s) O (g) 2Cu(s) SO (g),+ → + A quantidade de matéria de cobre metálico (Cu) produzida a partir de uma 79,5 kg de calcocita com 100% de pureza é a) 31,0 10 mol. b) 25,0 10 mol. c) 01,0 10 mol. d) 15,0 10 mol.− e) 34,0 10 mol.− 7. (Enem PPL 2012 – ADAPTADA) Pesquisadores conseguiram produzir grafita magnética por um processo inédito em forno com atmosfera controlada e em temperaturas elevadas. No forno são colocados grafita comercial em pó e óxido metálico, tal como CuO. Nessas condições, o óxido é reduzido e ocorre a oxidação da grafita, com a introdução de pequenos defeitos, dando origem à propriedade magnética do material. VASCONCELOS, Y. “Um imã diferente”. Disponível em: http://revistapesquisafapesp.com.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado) Considerando o processo descrito com um rendimento de 100%, 8 g de CuO produzirão uma quantidade de Cu, em mols, igual a C(graf.) + 2 CuO(s) → CO2(g) + 2 Cu(s) Dados: Massa molar em g/mol: C = 12; O = 16; Cu = 64 a) 0,05 mol b) 0,07 mol c) 0,09 mol d) 0,10 mol e) 0,15 mol 8. (UECE – ADAPTADA) Futuramente o titânio será mais utilizado na aviação, principalmente na construção de aviões supersônicos, por oferecer grandes vantagens, no que diz respeito a sua elevada temperatura de fusão (1670°C), visto que o atrito do ar contra as paredes metálicas tende a elevar a temperatura de todo o corpo das aeronaves. A obtenção do titânio pode ser representada pela equação não balanceada: TiCl4(s) + Mg(s) → Ti(s) + MgCl2(s) A quantidade de matéria, em mols, de átomos de magnésio (Mg) consumidos quando 114 g de tetracloreto de titânio (TiCl4) reagem totalmente é Dados (g ∙ mol−1): Ti = 48; Cl = 35,5 a) 2,4 mols de Mg b) 1,2 mols de Mg c) 4,8 mols de Mg d) 3,6 mols de Mg RELAÇÃO 3 – RELAÇÃO MOL versus MOL 9. (UECE – ADAPTADA) Pilhas de Ni-Cd são muito utilizadas em eletrodomésticos caseiros, como em rádios portáteis, controles remotos, telefones sem fio e aparelhos de barbear. A reação de oxirredução desse tipo de pilha é: Partindo-se de mol de 0,80 mol de H2O, qual a quantidade de matéria total, em mol, de produtos obtida? a) 0,4 mol de produtos b) 0,8 mol de produtos c) 0,9 mol de produtos d) 0,5 mol de produtos 10. (UEMA – ADAPTADA) Os clorofluorcarbonos (CFCs) são usados extensivamente em aerossóis, ar- condicionado, refrigeradores e solventes de limpeza. Os dois principais tipos de CFCs são o triclorofluorcarbono (CFCl3) ou CFC-11 e diclorodifluormetano (CF2Cl2) ou CFC-12. O triclorofluorcarbono é usado em aerossóis, enquanto o diclorodifluormetano é tipicamente usado em refrigeradores. Partindo-se de 0,04 mol de F2(g), qual a quantidade de matéria, em mols, de CF2Cl2(g) obtida na reação? a) 0,01 mol b) 0,03 mol c) 0,05 mol d) 0,07 mol e) 0,02 mol 11. (IEVASPI – ADAPTADA)Genericamente, a combustão completa para alcanos (fórmula geral CnH2n+2) é dada por: Sendo assim, para a combustão completa de 0,60 mol de 2,3-dimetilpentano, podemos afirmar, corretamente, que a quantidade de matéria, em mols, de O2 consumida nessa reação é igual a: a) 6,6 mol b) 2,4 mol c) 7,2 mol d) 9,1 mol e) 3,2 mol 12. (UESPI – ADAPTADA) Na atmosfera artificial dos submarinos e espaçonaves, o gás carbônico gerado pela tripulação deve ser removido do ar, e o oxigênio precisa ser recuperado. Com isso em mente, grupos de projetistas de submarinos investigaram o uso do superóxido de potássio, KO2, como purificador de ar, uma vez que essa substância reage com CO2 e libera oxigênio, como mostra a equação química abaixo: 4 KO2(s) + 2 CO2(g) → 2 K2CO3(s) + 3 O2(g) Partindo se de 0,01 mol de KO2, quantos mols de O2 são liberados? a) 2,7∙10-3 b) 7,5∙10-3 c) 4,8∙10-7 d) 5,3∙10-2 e) 6,3∙10-3 RELAÇÃO 4 – CÁLCULOS ENVOLVENDO A CONSTANTE DE AVOGADRO 13. (UESPI – ADAPTADA) O estanho (Sn) é um metal caro que é conhecido desde a Antiguidade. Não é muito resistente ao impacto, mas é resistente à corrosão. Seu principal uso acontece na deposição eletrolítica, porém é utilizado também na produção de ligas tais como o bronze (com o cobre) e o peltre (com antimônio e cobre). O estanho ocorre principalmente como o mineral cassiterita, SnO2, e é obtido pela reação com carbono a 1.200 ºC: 2 2SnO (s) C(s) Sn( ) CO (g)+ → + Sabendo-se que a massa molar do SnO2 é igual a 151 g∙mol-1 e que a constante de Avogadro é 6,0∙1023, determine o número de átomos de Sn que são produzidos a partir de 12,08 g de SnO2. a) 4,8∙1022 b) 2,4∙1024 c) 1,0∙1024 d) 4,8∙1024 e) 5,6∙1021 14. (Enem – ADAPTADA) 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. Um hambúrguer ecológico? É pra já! Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado). Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade de moléculas 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); constante de Avogadro (6,0∙1023). C4H10(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) a) 6,8∙1024 b) 1,2∙1024 c) 3,4∙1024 d) 3,4∙1026 e) 3,4∙1023 15. (UFPE) Nas usinas siderúrgicas, a obtenção de ferro metálico a partir da hematita envolve a seguinte reação (já balanceada): Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g) Percebe-se desta reação que o CO2 é liberado para a atmosfera, podendo ter um impacto ambiental grave relacionado com o efeito estufa. Qual o número de moléculas de CO2 liberadas na atmosfera, quando 0,2 mol de óxido de ferro (III) (Fe2O3) é consumido na reação? Número de Avogadro igual a 6,0∙1023 mol-1. a) 6,0∙1023 b) 2,4∙1023 c) 1,2∙1023 d) 3,6∙1023 e) 1,8∙1023 16. (UEMA – ADAPTADA) 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 balanceada que ocorre é: 3Ag2S(s) + 2Aℓ(s) → 1Aℓ2S3(s) + 6Ag(s) Dados: massa molar dos elementos (g∙mol-1): Ag = 108; S = 32; constante de Avogadro = 6,02∙10²³ mol-1 Utilizando o processo descrito, determine o número de átomos de prata metálica (Ag) regenerada na superfície de um objeto que contém 2,48 g de Ag2S. a) 1,2 x 10²³ b) 3,4 x 10¹¹ c) 6,3 x 12²³ d) 1,7 x 10²¹ e) 1,2 x 10²² RELAÇÃO 5 – CASOS ENVOLVENDO VOLUME DE GASES IDEAIS CONDIÇÕES NORMAIS DE TEMPERATURA E PRESSÃO (CNTP) ATENÇÃO: os valores da temperatura e pressão nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) estão descritos abaixo. T = 0 ºC ou 273 K P = 1 atm Volume molar: 22,4 L∙mol-1 19. (UVA – ADAPTADA) Considere que a reação de cobre metálico com ácido nítrico diluído produz, nas CNTP, um volume gasoso de 179,2 litros de óxido de nitrogênio II (NO), água e nitrato de cobre II. 3 Cu + 8 HNO3 → 2 NO + 4 H2O + 3 Cu(NO3)2 Nesse caso, qual a massa de cobre (Cu) consumida na reação? Dada a massa atômica de cobre = 64 u a) 768 g b) 209 g c) 275 g d) 540 g 20. A hemoglobina é uma proteína de elevada massa molar, responsável pelo transporte de oxigênio na corrente sanguínea. Esse transporte pode ser representado pela equação química abaixo, em que HB corresponde à hemoglobina. 2 2 4HB 4 O HB(O )+ → Em um experimento, constatou-se que 1g de hemoglobina é capaz de transportar 42,24 10 L− de oxigênio molecular com comportamento ideal, nas CNTP. A massa molar, em g mol, da hemoglobina utilizada no experimento é igual a a) 51 10 b) 52 10 c) 53 10 d) 54 10 GABARITO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D C D C E A A B B E 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 A B D C D E A C A B CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO RELAÇÕES ESPECIAIS PARTE 1 – REAGENTE IMPURO 1. (Enem PPL 2021) A presença de substâncias ricas em enxofre em áreas de mineração provoca preocupantes impactos ambientais. Um exemplo dessas substâncias é a pirita (FeS2), que, em contato com o oxigênio atmosférico, reage formando uma solução aquosa ferruginosa, conhecida como drenagem ácida de minas, segundo a equação química: 2(s) 2(g) 2 ( ) 2 4 3(aq) 2 4(aq)4 FeS 15 O 2 H O 2 Fe (SO ) 2 H SO+ + ⎯⎯→ + Em situações críticas, nas quais a concentração do ácido sulfúrico atinge 9,8 g/L, o pH alcança valores menores que 1,0. Uma forma de reduzir o impacto da drenagem ácida de minas é tratá-la com calcário (CaCO3). Considere que uma amostra comercial de calcário, com pureza igual a 50% em massa, foi disponibilizada para o tratamento. FIGUEIREDO, B. R. Minérios e ambientes. Campinas: Unicamp, 2000 (adaptado). Qual é a massa de calcário, em gramas, necessária para neutralizar um litro de drenagem ácida de minas, em seu estado crítico, sabendo-se que as massas molares do CaCO3 e do H2SO4 são iguais a 100 g/mol e 98 g/mol, respectivamente? a) 0,2 b) 5,0 c) 10,0 d) 20,0 e) 200,0 2. (Enem PPL 2020) O carvão é um combustível que tem várias substâncias em sua composição. Em razão disso, quando é representada sua queima com o oxigênio (massa molar 116 g mol ),− simplifica-se elaborando apenas a combustão completa do carbono (massa molar 112 g mol ).− De acordo com o conteúdo médio de carbono fixo, o carvão é classificado em vários tipos, com destaque para o antracito, que apresenta, em média, 90% de carbono. Esse elevado conteúdo favorece energeticamente a combustão, no entanto, libera maior quantidade de gás que provoca efeito estufa. Supondo a queima completa de 100 g de carvão antracito, a massa de gás liberada na atmosfera é, em grama, mais próxima de a) 90,0. b) 210,0. c) 233,3. d) 330,0. e) 366,7. 3. (Enem PPL 2012 - Adaptada) Pesquisadores conseguiram produzir grafita magnética por um processo inédito em forno com atmosfera controlada e em temperaturas elevadas. No forno são colocados grafita comercial em pó e óxido metálico, tal como CuO. Nessas condições, o óxido é reduzido e ocorre a oxidação da grafita, com a introdução de pequenos defeitos, dando origem à propriedade magnética do material. VASCONCELOS, Y. “Um imã diferente”. Disponívelem: http://revistapesquisafapesp.com.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado) Considerando o processo descrito com um rendimento de 100%, 60 mg de carbono (C) com 80% de pureza produzirão uma massa de CO2, em mg, igual a Dados: Massa molar em g/mol: C = 12; O = 16; Cu = 64 a) 176 mg. b) 280 mg. c) 370 mg. d) 440 mg. e) 550 mg. 4. (Enem PPL 2014) O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, 2Cu S(s), de massa molar 159g mol. Por meio da reação 2 2 2Cu S(s) O (g) 2Cu(s) SO (g),+ → + é possível obtê-lo na forma metálica. A quantidade de matéria de cobre metálico produzida a partir de uma tonelada de calcocita com 7,95% (m m) de pureza é a) 31,0 10 mol. b) 25,0 10 mol. c) 01,0 10 mol. d) 15,0 10 mol.− e) 34,0 10 mol.− 5. (Enem PPL 2021) 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 2 3 2(Fe O H O), uma substância marrom insolúvel, produto da oxidação do ferro metálico, que ocorre segundo a equação química: (s) 2(g) 2 ( ) 2 3 2 (s) 3 2 Fe O H O Fe O H O 2 + + ⎯⎯→ 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 PARTE 2 – RENDIMENTO REACIONAL INFERIOR A 100% 6. (Enem 2021) A obtenção de etanol utilizando a cana- de-açúcar envolve a fermentação dos monossacarídeos formadores da sacarose contida no melaço. Um desses formadores é a glicose (C6H12O6), cuja fermentação produz cerca de 50 g de etanol a partir de 100 g de glicose, conforme a equação química descrita. Fermentação alcoólica 6 12 6 3 2 2C H O 2 CH CH OH 2 CO⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ + Em uma condição específica de fermentação, obtém-se 80% de conversão em etanol que, após sua purificação, apresenta densidade igual a 0,80 g/mL. O melaço utilizado apresentou 50 kg de monossacarídeos na forma de glicose. O volume de etanol, em litro, obtido nesse processo é mais próximo de a) 16. b) 20. c) 25. d) 64. e) 100. 7. (Enem PPL 2018 - Adaptada) Pesquisadores desenvolveram uma nova e mais eficiente rota sintética para produzir a substância atorvastatina, empregada para reduzir os níveis de colesterol. Segundo os autores, com base nessa descoberta, a síntese da atorvastatina cálcica 66 68 2 4 10(CaC H F N O , massa molar igual a 1.154 g mol) é realizada a partir do éster 4- metil-3-oxopentanoato de metila 7 12 3(C H O , massa molar igual a 144 g mol). Unicamp descobre nova rota para produzir medicamento mais vendido no mundo. Disponível em: www.unicamp.com.br. Acesso em: 26 out. 2015 (adaptado). Considere o rendimento global de 40% na síntese de atorvastatina cálcica a partir desse éster, na proporção de 1:1. Simplificadamente, o processo é ilustrado na figura Considerando o processo descrito, a massa, em grama, de atorvastatina cálcica obtida a partir de 288 g do éster é mais próxima de a) 760. b) 890. c) 923. d) 1054. e) 1075. 8. (Enem PPL 2018 - Adaptada) 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: 2 (s) (s) 2 3(s) (s)Ag S A A S Ag+ → + Dados da massa molar dos elementos 1(g mol ) :− Ag 108; S 32.= = UCKO, D. A. Química para as ciências da saúde: uma introdução à química geral, orgânica e biológica. São Paulo: Manole, 1995 (adaptado). Utilizando o processo descrito com 80% de rendimento, a massa aproximada de prata metálica regenerada na superfície de um objeto que contenha 7,44 g de 2Ag S, será a) 0,54 g. b) 1,08 g. c) 1,91g. d) 2,16 g. e) 5,18 g. 9. (Enem 2018 - Adaptada) Por meio de reações químicas que envolvem carboidratos, lipídeos e proteínas, nossas células obtêm energia e produzem gás carbônico e água. A oxidação da glicose no organismo humano libera energia, conforme ilustra a equação química, sendo que aproximadamente 40% dela é disponibilizada para atividade muscular. C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(ℓ) ΔCH = −2.800 kJ Considere as massas molares (em 1g mol ) :− H 1; C 12; O 16.= = = LIMA, L. M.; FRAGA, C. A. M.; BARREIRO, E. J. Química na saúde. São Paulo: Sociedade Brasileira de Química, 2010 (adaptado). Na oxidação de 1,0 grama de glicose com um rendimento de 80%, a energia obtida para atividade muscular, em quilojoule, é mais próxima de a) 6,20. b) 4,98. c) 70,00. d) 622,20. e) 1.120,00. 10. (Enem 2017 - Adaptada) O ácido acetilsalicílico, AAS (massa molar igual a 180 g mol), é sintetizado a partir da reação do ácido salicílico (massa molar igual a 138 g mol) com anidrido acético, usando-se ácido sulfúrico como catalisador, conforme a equação química: Após a síntese verifica-se que o rendimento final é de aproximadamente 69%. Devido às suas propriedades farmacológicas (antitérmico, analgésico, anti- inflamatório, antitrombótico), o AAS é utilizado como medicamento na forma de comprimidos. Uma indústria farmacêutica pretende fabricar, experimentalmente, um lote de 750 mil comprimidos que contenham 1500 mg de AAS de acordo com as especificações do texto. Qual é a massa de ácido salicílico, em kg, que deve ser empregada? a) 1250 b) 1380 c) 1510 d) 1658 e) 2070 11. (Enem 2016 - Adaptada) A minimização do tempo e custo de uma reação química, bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracterizam a eficiência de um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar ao consumidor mais baratos. O metanol pode ser obtido pela reação entre brometo de metila e hidróxido de sódio, conforme a equação química: 3 3CH Br NaOH CH OH NaBr+ → + As massas molares (em g mol) desses alimentos são: H 1; C 12; O 16; Na 23; Br 80.= = = = = O rendimento molar da reação, em que 32 g de metanol foram obtidos a partir de 161,5 g de brometo de metila e 80 g de hidróxido de sódio, é mais próximo de a) 22%. b) 40%. c) 59%. d) 67%. e) 75%. 12. (Enem PPL 2015) O cobre presente nos fios elétricos e instrumentos musicais é obtido a partir da ustulação do minério calcosita 2(Cu S). Durante esse processo, ocorre o aquecimento desse sulfeto na presença de oxigênio, de forma que o cobre fique “livre” e o enxofre se combine com o 2O produzindo 2SO , conforme a equação química: 2 2 2Cu S(s) O (g) 2Cu( ) SO (g) + ⎯⎯→ + As massas molares dos elementos Cu e S são, respectivamente, iguais a 63,5 g mol e 32 g mol. CANTO, E. L. Minerais, minérios, metais: de onde vêm?, para onde vão? São Paulo: Moderna, 1996 (adaptado). Considerando que se queira obter 16 mols do metal em uma reação cujo rendimento é de 80%, a massa, em gramas, do minério necessária para obtenção do cobre é igual a a) 955. b) 1.018. c) 1.590. d) 2.035. e) 3.180. PARTE 3 – REAÇÕES CONSECUTIVAS 13. (Enem PPL 2019 - Adaptada) Na busca por ouro, os garimpeiros se confundem facilmente entre o ouro verdadeiro e o chamado ouro de tolo, que tem em sua composição 90% de um minério chamado pirita 2(FeS ). Apesar do engano, a pirita não é descartada, pois é utilizada na produção do ácido sulfúrico, que ocorre com rendimento global de 80%, conforme asequações químicas apresentadas. Considere as massas molares: 2FeS (120 g mol), 2O (32 g mol), 2 3Fe O (160 g mol), 2SO (64 g mol), 3SO (80 g mol), 2H O (18 g mol), 2 4H SO (98 g mol). 2 2 2 3 2 2 2 3 3 2 2 4 4 FeS 11O 2 Fe O 8 SO 2 SO O 2 SO SO H O H SO + → + + → + → Qual é o valor mais próximo da massa de ácido sulfúrico, em quilograma, que será produzida a partir de 4,0 kg de ouro de tolo? a) 0,33 b) 4,7 c) 6,6 d) 7,9 e) 8,3 14. (Enem 2015) Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas: 2 2 2 2 ZnS 3 O 2 ZnO 2 SO ZnO CO Zn CO + → + + → + Considere as massas molares: ZnS (97 g mol); 2O (32 g mol); ZnO (81g mol); 2SO (64 g mol); CO (28 g mol); 2CO (44 g mol); e Zn (65 g mol). Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfalerita? a) 25 b) 33 c) 40 d) 50 e) 54 15. (Enem 2014) Grandes fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as indústrias de extração de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e a consequente formação da chuva ácida, o gás pode ser lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme mostrado na equação (1). 3(s) 2(g) 3(s) 2(g)CaCO SO CaSO CO (1)+ → + Por sua vez, o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a obtenção do sulfato de cálcio, como mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas. 3(s) 2(g) 4(s)2 CaSO O 2 CaSO (2)+ → As massas molares dos elementos carbono, oxigênio, enxofre e cálcio são iguais a 12g / mol, 16g / mol, 32g / mol e 40g / mol, respectivamente. BAIRD, C. Química ambiental. Porto Alegre: Bookman. 2002 (adaptado). Considerando um rendimento de 90% no processo, a massa de gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de a) 64. b) 108. c) 122. d) 136. e) 245. PARTE 4 – REAGENTE EM EXCESSO 16. A remoção de sulfeto de hidrogênio presente em amostras de biogás é essencial, já que ele é altamente corrosivo para tubulações metálicas. A queima desse 2H S também é muito prejudicial ao meio ambiente, pois leva à formação de dióxido de enxofre. Um estudo de 2014 sugere que a remoção do 2H S pode ser realizada pelo uso de esponjas de óxido de ferro, que reage com esse gás, mas pode ser regenerado. Segundo o estudo, no dispositivo utilizado, 1,00 kg de óxido de ferro foi capaz de remover entre 0,200 e 0,716 kg de sulfeto de hidrogênio. Considere que apenas a reação abaixo equacionada esteja ocorrendo nessa remoção. 2 3(s) 2 (g) 2 3(g) 2 ( )Fe O 3 H S Fe S 3 H O+ → + A partir desses dados, pode-se afirmar que, na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo, Massas molares 1(g mol ) :− Fe 56, H 1, O 16= = = e S 32.= a) restaram cerca de 33% de óxido de ferro para reagir, tomando por base a estequiometria da equação química fornecida. b) restaram cerca de 67% de óxido de ferro para reagir, tomando por base a estequiometria da equação química fornecida. c) foi removida uma quantidade maior de 2H S que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida. d) as quantidades reagiram na proporção estequiométrica da equação química fornecida. 17. O ácido iodídrico, utilizado na higienização de instrumentos médicos, dentre outras aplicações, é produzido a partir da seguinte reação química: 2 2 4 22 I N H 4 HI N+ → + Em um processo de produção industrial, ao adicionar 254 kg de 2I e 80 kg de 2 4N H , verifica-se o consumo completo do reagente limitante. A massa de reagente em excesso, que não foi consumida, em quilogramas, tem valor igual a: Dados: I = 127; N = 14; H = 1. a) 16 b) 32 c) 64 d) 72 18. O carbeto de alumínio 4 3(A C ) pode ser preparado empregando-se o carbono na forma de grafeno e o alumínio em pó. A reação ocorre de acordo com a equação: (s) (s) 4 3(s)4 A 3 C A C+ → Em um processo de produção de carbeto de alumínio, foram misturados, em condições adequadas, 9 mol de alumínio e 9 mol de carbono. O reagente limitante e a quantidade máxima de carbeto de alumínio que pode ser formada nesse processo de produção são: a) alumínio e 2,25 mol. b) carbono e 3 mol. c) carbono e 2,25 mol. d) carbono e 6,75 mol. e) alumínio e 4 mol. 19. Considere a seguinte reação: (s) (aq) 2(aq) 2(g)Zn 2 HC ZnC H+ → + A massa de 2(g)H produzida, quando 6.0 g de Zn reage com 25.0 mL de (aq)HC 6.0 M, é de: Dados: H 1; C 35,5; Zn 65,4.= = = a) 0.15 g b) 0.18 g c) 0.30 g d) 0.75 g e) 0.90 g 20. O tetróxido de triferro, conhecido como magnetita, matéria prima do ímã natural, encontrado na areia da praia, nos pombos, nas abelhas e nos cupins, é obtido, pelo menos teoricamente, a partir da reação do ferro com a água, que também produz gás hidrogênio. Considerando que em um laboratório de química foram misturados 0,3 mol de ferro e 0,56 mol de água, é correto afirmar que a) o reagente limitante é a água e a produção de tetróxido de triferro é de aproximadamente 0,10 mol. b) o reagente em excesso é a água e a produção de tetróxido de ferro é de aproximadamente 0,20 mol. c) o reagente limitante é o ferro e a produção de tetróxido de triferro é de aproximadamente 0,10 mol. d) o reagente em excesso é o ferro e a produção de tetróxido de triferro é de aproximadamente 0,20 mol. PARTE 5 – CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS ENVOLVENDO GASES 21. (Ime 2022) Uma amostra de 390 g de sulfito de cálcio com 25% de impurezas, em massa, é atacada por ácido clorídrico concentrado em um meio reacional a 2 atm e 300 K. Considere comportamento ideal de gases. Dados: - Massa molar do enxofre 132 g mol ;−= - Massa molar do cálcio 140 g mol ;−= e - Massa molar do oxigênio 116 g mol .−= - 2 1R 8,2 10 atm L (mol K)− −= Pode-se afirmar que o volume, em litros, de anidrido sulforoso obtido pelo consumo completo do sulfito é: a) 22,4 b) 30,0 c) 40,0 d) 54,6 e) 72,8 22. (Espcex (Aman) 2021) O oxalato de cálcio é oxidado por permanganato de potássio em meio ácido. A equação não balanceada dessa reação é representada a seguir: 2 4 4 2 4 4 2 4 2 2 2CaC O KMnO H SO CaSO K SO MnO H O CO+ + → + + + + A soma dos coeficientes da equação da reação corretamente balanceada (menores números inteiros) e o volume de 2CO liberado quando se faz reagir 384 g de oxalato de cálcio por reação completa, na condição ambiente (25 C e 1atm), são, respectivamente Dados: Volume molar nas condições ambiente de temperatura e pressão (25 C e 1atm) : 124,5 L mol ;− Constante universal dos gases 1 1R 0,082 L mol K .− −= Massas molares: Ca 40; C 12; O 16.= = = a) 25 e 168 L. b) 22 e 202 L. c) 25 e 147 L. d) 25 e 344 L. e) 22 e 98 L. 23. (Ufpr 2021) Para manter uma atmosfera saudável em ambientes totalmente fechados, como espaçonaves ou submarinos, faz-se necessária a remoção do gás carbônico expirado. O peróxido de lítio 2 2(Li O ) tem vantagens para tal aplicação, pois, além de absorver o 2CO , libera oxigênio gasoso 2(O), conforme mostra a equação química a seguir: 2 2(s) 2(g) 2 3(s) 2(g)2 Li O 2 CO 2 Li CO O+ → + Se 88 L de gás carbônico forem absorvidos pelo peróxido de lítio, qual será o volume de oxigênio liberado? a) 11 L. b) 22 L. c) 44 L. d) 88 L. e) 176 L. 24. (Unesp 2021) Um professor de química fez uma demonstração em que produziu hidrogênio gasoso 2(H ) pela reação, a quente, de ácido clorídrico (HC ) com 6,75 g de alumínio sólido (A ) sob forma de folhas amassadas. A equação que representa essa reação é: (s) (aq) 3(aq) 2(g) 3 A 3 HC A C H 2 + → + Considere que o hidrogênio seja um gás ideal, que a massa molar do alumínio seja 27 g mol e que 3 31L 10 m .−= Adote para a constante universal do gases o valor R 8 J (mol K).= Supondo que todo o gás hidrogênio produzido nessa reação seja armazenado a uma temperatura constante de 27 C em um recipiente rígido de volume 10 L, a quantidade de hidrogênio produzida nessas condições ficaria submetida a uma pressão de a) 4 26 10 N m . b) 4 28 10 N m . c) 4 25 10 N m . d) 4 29 10 N m . e) 4 24 10 N m . 25. (Famerp 2021) O oxigênio é o produto gasoso da reação de decomposição do clorato de potássio 3(KC O ), de acordo com a equação: 3 22 KC O 2 KC 3O→ + Considerando a constante universal dos gases igual a 1 10,082 atm L mol K ,− − o volume de gás oxigênio produzido na decomposição de 0,5 mol de clorato de potássio a 1atm e 400 K é igual a a) 32,8 L. b) 24,6 L. c) 49,2 L. d) 67,2 L. e) 98,4 L. GABARITO PARTE 1 – Pureza 1 2 3 4 5 ---- ---- ---- D D A A A ---- ---- ---- PARTE 2 – Rendimento ---- 6 7 8 9 10 11 12 ---- C C E B A C C PARTE 3 – Reações consecutivas 13 14 15 ---- ---- ---- ---- ---- B C C ---- ---- ---- ---- ---- PARTE 4 – Reagente em excesso 16 17 18 19 20 ---- ---- ---- C C A A C ---- ---- ---- PARTE 5 – Cálculo com gases 21 22 23 24 25 ---- ---- ---- B C C D B ---- ---- ---- ANOTAÇÕES