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EXERCÍCIOS RESOLVIDOS ESTEQUIOMETRIA Questão 1 (2010-1) Um volume de 50,0 mL de tetracloreto de silício, SiCl4, cuja densidade é 1,48 g mL -1 , reage com excesso de gás sulfídrico, H2S, formando um composto de fórmula HSSiCl3 e cloreto de hidrogênio, HCl, conforme a reação: SiCl4(l) + H2S(g) → HSSiCl3(l) + HCl(g) O cloreto de hidrogênio formado é dissolvido em água. A solução obtida é neutralizada com 32,0 mL de solução 13,8% em massa de NaOH, cuja densidade é 1,16 g mL -1 . Calcule o rendimento percentual da reação. Resolução: m(SiCl4) = 1,48 g mL -1 x 50,0 mL = 74,0 g n(SiCl4) = 74 g /170 g mol -1 = 0,435 mol Como 1 mol de SiCl4 vai formar 1 mol de HCl, a quantidade máxima de HCl que poderá ser obtida é de 0,435 mol. Cálculo da massa de NaOH: m(solução) = 1,16 g mL -1 x 32,0 mL = 37,12 g 13,8 g NaOH ---- 100 g de solução X ---- 37,12 g X = 5,12 g NaOH n(NaOH) = 5,12 g/40 g mol -1 = 0,128 mol Como 1 mol de NaOH vai reagir com 1 mol de HCl, a quantidade de HCl obtida na reação é de 0,128 mol. Calculo do rendimento: 0,435 mol ---- 100% 0,128 mol ---- X X = 29,4 %. Questão 2 (2010-2) Uma amostra pesando 1,2680 g do carbonato de um metal M de fórmula MCO3, reage com 100,00 mL de H2SO4 0,1083 mol L -1 , segundo a reação 1. O gás CO2(g) é removido e o excesso de H2SO4 é neutralizado com 71,02 mL de uma solução de NaOH cuja concentração é de 0,1241 mol L -1 (reação 2). H2SO4(aq)+ MCO3(s) → MSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g) reação 1 H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + 2 H2O(l) reação 2 Calcule a massa molar do metal M e o identifique. Resolução: Quantidade, em mol, de H2SO4 em excesso: mol10 x 4,41 NaOH mol 2 SOH de mol 1 x mL 1000 NaoH de mol 0,1241 x NaOH de mL 71,02 342 −= Quantidade inicial de H2SO4, em mol: mol 10 x 10,83 L mol 0,1083 x L 0,100 3−= 3 342 MCO de mol, em ,quantidade MCO com tricamenteestequiome reagiu queSOH de quantidade = 10,83 x 10 -3 mol – 4,41 x 10 -3 mol = 6,42 x 10 -3 mol MM CO3 = 60,0092 g mol -1 1- 3MCO mol 197,51g mol6,42x10 1,2680g MM 3 == − 197,51 – 60,00 = 137,51 g mol -1 é o Bário Questão 3 (2011-1) Um pequeno pedaço de zinco é totalmente dissolvido em 50,00 mL de uma solução 1,035 mol L -1 de HCl. Quando a reação termina, a concentração de HCl nos 50,00 mL de solução é 0,812 mol L -1 . Calcule a massa do pedaço de zinco dissolvido. Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) Resolução: (1,035 mol L -1 x 0,050 L) = 0,05175 mol HCl (inicial) (0,812 mol L -1 x 0,050 L) = 0,04060 mol HCl (final) ∆n = 1,115 x 10 -2 mol 1 Zn 2 HCl x 1,115 x 10 -2 n(Zn) = 5,58 x 10 -3 mol m = 5,58 x 10 -3 x 65,38 = 0,3624 g Questão 4 (2011-2) A descoberta da cisplatina (cis-diamminodicloroplatina, ou cis-DDP) no início de 1960 gerou uma enorme quantidade de pesquisa visando o entendimento do mecanismo da droga na destruição das células cancerosas no corpo humano. A Figura abaixo mostra a estrutura do cis-DDP. Atualmente o cis-DDP é mundialmente conhecido como um agente anticancerígeno usado no tratamento de tumores. Pode ser produzido pela reação entre o tetracloroplatinato(II) de potássio e a amônia, de acordo com a reação 1 abaixo: Reação 1: K2PtCl4(s) + 2 NH3(aq) → Pt(NH3)2Cl2(s) +2 KCl(aq) a) Calcule a massa de cis-DDP, em grama, que pode ser obtida pela reação de 0,240 mol de K2PtCl4 com 0,588 mol de NH3. b) Calcule o rendimento percentual quando 1,71 g de K2PtCl4 e 0,161 g de NH3 produzem 1,08 g de cis-DDP. Um volume de 100 mL de K2PtCl4, x mol L -1 reage com 100 mL de NH3(aq) 0,50 mol L -1 . A solução aquosa de NH3 restante é separada e reage estequiometricamente com 150 mL de uma solução aquosa de HCl 0,20 mol L -1 (reação 2). Reação 2: NH3(aq) + HCl(aq) → NH4Cl(aq) c) Calcule a concentração inicial, x, em mol L -1 , do reagente K2PtCl4. d) Calcule a massa de cis-DDP produzida, considerando-se rendimento de 90%. Resolução: a) 0,24 mol K2PtCl4 : 0,48 mol NH3 Logo, há excesso de 0,108 mol NH3 São formados 0,24 mol Cisplatina ≡ 72,0 g b) n K2PtCl4 → n = 3 1012,4 1,415 71,1 − = x n NH3 → n = 3 1047,9 17 161,0 − = x 4,12 x 10 -3 mol K2PtCl4 : 8,24 mol x 10 -3 NH3 Logo são formados teoricamente 4,12 x 10 -3 mol de cisplatina que corresponde a 1,26 g 100% rendimento 1,26 g X 1,08 g X = 85,5 % c) 1 mol K2PtCl4 : 2 mol NH3 0,1X Y (1) n NH3 em excesso: 0,15 x 0,2 = 3,0 x 10 -2 n NH3 inicial : 0,50 x 0,1 = 5,0 x 10 -2 n NH3 que reage : 2,0 x 10 -2 = Y substituindo o valor de Y em (1), tem-se: 2 x 0,1 X = 2,0 x 10-2 x 1 e X = 0,1 mol L-1 d) n cisplatina produzidos: 10 -2 x 0,9 mol massa cisplatina = 300 x 0,9 x 10 -2 = 2,7 g Questão 5 (2012-1) O etanol, C2H6O, pode ser obtido a partir da sacarose, C12H22O11, contida em matérias primas como a cana de açúcar, segundo a reação abaixo: C12H22O11(s) + H2O(l) → 4C2H6O(l) + 4CO2(g) A cana de açúcar contém 20% em massa de sacarose. Para a produção de etanol foi utilizado 2190 g de cana de açúcar e 30 mL de água. a) Defina reagente limitante e indique o reagente limitante da reação nas condições acima descritas. b) Qual é a quantidade máxima de etanol (em mol) que pode ser produzida? c) Defina rendimento percentual de reação e calcule-o para a reação do problema quando são produzidos 167 g de etanol. Dado: densidade da água = 1,0 g mL -1 . Resolução: a) Reagente limitante é aquele que está presente em menor “quantidade” (em proporção estequiométrica) na reação. C12H22O11(s) + H2O(l) → 4C2H6O(l) + 4CO2(g) Cana contém sacarose (20%) 100 kg cana 20 kg sacarose 2190 kg X X = 438 kg 1 mol sacarose 342 g X 438000g X = 1,281 x 10 3 30 L H2O (d = 1g mL -1 ) 1 g água 0,001L X - 30L X = 30000 g MM(H2O) = 18 g mol -1 Temos 1,666 x 10 3 mol H2O A proporção estequiométrica é 1 sacarose: 1 água Como temos 1,28 x 10 3 mol de sacarose e 1,666 x 10 3 de água, a SACAROSE é o limitante, pois, está presente em quantidade inferior à necessária pela estequiométrica, para reagir com toda água. b) 1,28 x 10 3 mol de sacarose X 1 mol sacarose 4 mol etanol X = 5124 mol c) Rendimento percentual é dado pela formula 100 x teórico valor alexperiment valor , sendo, portanto a razão entre o valor obtido em um experimento dividido pelo valor que seria esperado pela estequiométrica da reação, multiplicado por cem. Teórico = 5124 mol de etanol Rendimento = 71%x100 5124 3630 =
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