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QUÍMICA I PRÉ-VESTIBULAR 407SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 22 ESTEQUIOMETRIA: PUREZA E REAÇÕES CONSECUTIVAS ESTEQUIOMETRIA ENVOLVENDO REAGENTES IMPUROS Em alguns casos envolvendo estequiometria, pode ocorrer de um ou mais reagentes apresentarem impurezas. As impurezas seriam traços de outras substâncias, e estas não participam da reação. Por não participarem da reação, a primeira providência a se tomar em um problema envolvendo reagentes impuros é calcular a quantidade de amostra pura, que é aquela que irá reagir. Caso esse passo não seja tomado, obtém-se números equivocados de produto. Em alguns dos casos envolvendo impurezas, tem-se como informação o grau de pureza do reagente, que indica a porcentagem de amostra que de fato reage (ou seja, que está pura). SOLUCIONANDO PROBLEMAS ESTEQUIOMÉTRICOS ENVOLVENDO PUREZA Para resolução de problemas envolvendo pureza, utiliza-se o mesmo método estudado para o caso geral. A diferente é que o cálculo da quantidade de amostra pura que irá reagir deve ser feito antes da resolução da regra de três. Assim, deve-se: 1. determinar a quantidade de amostra pura (quantidade que irá, de fato, reagir); 2. utilizar as mesmas etapas do caso geral. Há casos onde a resolução do problema se dará de maneira inversa, sendo a pureza determinada ao final. • Quando se deseja obter a massa de produto formado conhecendo a pureza da amostra Exemplo: A partir da decomposição de 180 g de calcário (CaCO3) com 90% de pureza, determine a massa de CO2 produzida. Resolução: 1. Primeiro, deve-se calcular a quantidade de CaCO3 que realmente reage, ou seja, a quantidade de amostra pura: 180 g ___ 100% x ___ 90 % x = 162 g de CaCO3 puro Observando-se o resultado obtido, percebe-se que, das 180 g iniciais, apenas 162 g correspondem a CaCO3, sendo a diferença (18 g) referente a impurezas. 2. Agora que se conhece a quantidade de CaCO3 que realmente irá reagir, monta-se a regra de três, utilizando as etapas do caso geral: CaCO3 → CaO + CO2 1 mol CaCO3 ___ 1 mol CO2 100 g ___ 44 g 162 g ___ y y = 71,28 g de CO2 • Quando se deseja obter o grau de pureza, conhecendo-se a quantidade de produto formado Exemplo: Ao se queimar 18 g de uma amostra de carvão (C) foram produzidos 13,2 g de CO2. Determine a massa de amostra pura desse carvão. Resolução: 1 C + 1 O2 → 1CO2 1 mol C ___ 1 mol CO2 12 g ___ 44 g x ___ 13,2 g x = 3,6 g de C Observe que a massa de 13,2 g foi obtida. Logo, é um dado confiável, ao contrário das 18 g de carvão, uma vez que esse valor representa a massa de carbono acrescida da massa das impurezas impurezas. A partir da regra de três, obteve-se a quantidade de carbono que realmente estava presente na amostra. Assim: 18 g ___ 100% 3,6 g ___ P P = 20% ESTEQUIOMETRIA ENVOLVENDO REAÇÕES CONSECUTIVAS Nos tipos de problemas envolvendo mais de uma reação química, precisa-se considerar todas as etapas antes de iniciar a resolução. Um dos métodos utilizados para se resolver um problema envolvendo reações consecutivas envolve as seguintes etapas: 1. montar a equação global; 2. utilizar as etapas do caso geral. Há casos onde a resolução do problema se dará de maneira inversa, sendo a pureza determinada ao final. Exemplo: As reações abaixo ocorrem na formação da chuva ácida: S(s) + O 2(g) →SO2(g) SO2(g) + ½ O2(g)→SO3(g) SO3(g) + H2O()→H2SO4(aq) Partindo-se de 320 g de S(s) determine o número de mols de ácido sulfúrico produzido. Resolução: 1. Encontrar a equação global somando-se as três equações, e “cortar” as substâncias iguais que aparecem em lados opostos, respeitando as devidas quantidades em mol. PRÉ-VESTIBULAR408 QUÍMICA I 22 ESTEQUIOMETRIA: PUREZA E REAÇÕES CONSECUTIVAS SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO ( )(s) 2 gS O SO+ → 2(g) SO 2(g)2 )g( ½ O SO+ → 3(g) SO ( ) ( ) ( ) ( ) 3 g 2 2l 4 aq 2 2s ( )2 g l 4 a) ( )q( H O H SO S 3 / 2 O H O H SO + + + → 2. Observando a equação global obtida, pode-se perceber que a mesma se encontra balanceada. Logo, pode-se passar para a resolução conforme as etapas para o caso geral: Dados: massa molar S = 32 g/mol 1 mol S ___ 1 mol H2SO4 32 g ___ 1 mol 320 g ___ n n = 10 mols de H2SO4 Porém, uma outra maneira de solucionar problemas estequiométricos envolvendo reações consecutivas é, após o balanceamento, garantir que toda substância que é produzida em uma etapa e utilizada na etapa seguinte apresenta o mesmo coeficiente estequiométrico. Dessa forma, elimina-se a necessidade de fazer a equação global antes de resolver o problema. 01. A floculação é uma das fases do tratamento de águas de abastecimento público e consiste na adição de óxido de cálcio e sulfato de alumínio à água. As reações correspondentes são as que seguem: CaO + H2O → Ca(OH)2 3Ca(OH)2 + A2(SO4)3 → 2A(OH)3 + 3CaSO4 Se os reagentes estiverem em proporções estequiométricas, cada 28 g de óxido de cálcio originarão de sulfato de cálcio: Dados: Massas molares: Ca = 40 g/mol; O = 16 g/mol; H = 1 g/mol; A = 27 g/mol; S = 32 g/mol. a) 204 g b) 68 g c) 28 g d) 56 g e) 84 g Resolução: B CaO + H2O → Ca(OH)2 3 Ca(OH)2 + A2(SO4)3 → 2 A(OH)3 + 3 CaSO4 Como o Ca(OH)2 produzido na primeira etapa está sendo utilizado na segunda etapa como reagente com coeficiente igual a 3, deve-se multiplicar a primeira reação por 3. Fazendo isso, garante-se que o que está sendo produzido na primeira reação está sendo utilizado na segunda. Importante frisar que todas as substâncias, reagentes e produtos, devem ser multiplicados igualmente, de maneira a conservar a proporção estequiométrica: 3 CaO + 3 H2O → 3 Ca(OH)2 (x3) 3 Ca(OH)2 + A2(SO4)3 → 2 A(OH)3 + 3 CaSO4 O problema fornece um dado sobre o óxido de cálcio e pergunta a quantidade de sulfato de cálcio, CaSO4, formada. Assim, tem- se que: 3 mol CaO ___ 3 mol CaSO4 Sabendo que a massa molar do CaO é igual a 56 g/mol e a massa de CaSO4 é igual a 136 g/mol, e simplificando as proporções em mol, fica-se com: 1 mol CaO ___ 1 mol CaSO4 56 g ____ 136 g 28 g ____ m → m = 68 g EXERCÍCIO RESOLVIDO PROTREINO EXERCÍCIOS 01. Colocou-se para reagir 100 g de carbonato de cálcio, segundo a reação a seguir: CaCO3 → CaO + CO2 Determine a pureza da amostra, sabendo que apenas 45 g de carbonato reagiram completamente. 02. S + O 2 → SO2 2 SO 2 + O2 → 2 SO3 SO 3 + H2O → H2SO4 Calcule a massa de enxofre, em quilogramas, necessária para produzir uma tonelada de ácido sulfúrico. 03. 2 HC (aq) + CaCO 3(s) → CaC2(s) + H2O(v) + CO2(g) Determine a massa da amostra impura de carbonato de cálcio, considerando uma pureza de 75%, necessária para reagir completamente com 14,6 g de ácido clorídrico. 04. CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 3 Ca(OH) 2 + A2(SO4)3 → 2 A(OH)3 + 3 CaSO4 Determine a massa de sulfato de cálcio formada a partir do consumo completo de 28 g de óxido de cálcio. 05. 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 +6 SiO2 +10 C → P4 +6 CaSiO3 +10 CO Calcule a massa de fósforo produzida a partir de 31 g de fosfato de cálcio com 80% de pureza. PROPOSTOS EXERCÍCIOS 01. (MACKENZIE) A reação de ustulação da pirita (FeS2) pode ser representada pela equação a seguir: 22(s) 2(g) 3(s) 2(g)4 FeS 11O Fe O 8 SO+ → + Considerando que o processo de ustulação ocorra nas CNTP, é correto afirmar que o volume de SO2 produzido na reação de 600 g de pirita que apresente 50% de pureza é de Dados: 1 2massa molar(g mo )FeS 120 −⋅ = a) 56,0 L b) 112,0 L c) 168,0L d) 224,0 L e) 280,0 L PRÉ-VESTIBULAR 22 ESTEQUIOMETRIA: PUREZA E REAÇÕES CONSECUTIVAS 409 QUÍMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 02. (UFRGS) Nas tecnologias de energias renováveis, estudos têm sido realizados com tintas fotovoltaicas contendo nanopartículas de dióxido de titânio, TiO2. Essas tintas são capazes de transformar a energia luminosa em energia elétrica. O dióxido de titânio natural pode ser obtido da ilmenita, um óxido natural de ferro e titânio minerado a partir das areias depraia. A reação de obtenção do dióxido de titânio, a partir da ilmenita, é representada pela reação abaixo já ajustada. 3 2 3 2 22FeTiO 4HC C 2FeC 2TiO 2H O+ + → + + A massa de dióxido de titânio que pode ser obtida, a partir de uma tonelada de areia bruta com 5% de ilmenita, é, aproximadamente, (Dados: 12TiO 80g mol −= ⋅ e 13FeTiO 152g mol −= ⋅ ) a) 16 kg b) 26,3 kg c) 52,6 kg d) 105,2 kg e) 210,4 kg 03. (MACKENZIE) A calcita é um mineral encontrado na forma de cristais e em uma grande variedade de formas, como também nas estalactites e estalagmites. É o principal constituinte dos calcários e mármores, ocorrendo também em conchas e rochas sedimentares. Pelo fato de ser composta por CaCO3, a calcita reage facilmente com HC, formando cloreto de cálcio, gás carbônico e água. Considerando que uma amostra de 10 g de calcita, extraída de uma caverna, ao reagir com quantidade suficiente de HC produziu 1,792 L de gás carbônico, medido nas CNTP, é correto afirmar que, essa amostra apresentava um teor de CaCO3 da ordem de Dado: massa molar (g/mol) CaCO3 = 100 a) 75% b) 80% c) 85% d) 90% e) 95% 04. (ENEM) 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 12 g/mol, 16 g/mo, 32 g / 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 05. (UERJ) Durante a Segunda Guerra Mundial, um cientista dissolveu duas medalhas de ouro para evitar que fossem confiscadas pelo exército nazista. Posteriormente, o ouro foi recuperado e as medalhas novamente confeccionadas. As equações balanceadas a seguir representam os processos de dissolução e de recuperação das medalhas. Dissolução: 2(s) 3(aq) (aq) 4(aq) ( ) 2(g)Au 3 HNO 4 HC HAuC 3 H O 3 NO+ + → + + Recuperação: 23(aq) 4(aq) ( ) 4(aq) (aq) (s)3 NaHSO 2 HAuC 3 H O 3 NaHSO 8 HC 2 Au+ + → + + Admita que foram consumidos 252 g de HNO3 para a completa dissolução das medalhas. Nesse caso, a massa, de NaHSO3, em gramas, necessária para a recuperação de todo o ouro corresponde a: Dados: H 1; N 14; O 16; Na 23; S 32.= = = = = a) 104 b) 126 c) 208 d) 252 06. (MACKENZIE) A produção industrial do ácido sulfúrico é realizada a partir do enxofre, extraído de jazidas localizadas normalmente em zonas vulcânicas. O enxofre extraído é queimado ao ar atmosférico produzindo o anidrido sulfuroso (etapa I). Após essa reação, o anidrido sulfuroso é oxidado a anidrido sulfúrico, em alta temperatura e presença de um catalisador adequado (etapa II). Em seguida, o anidrido sulfúrico é borbulhado em água, formando o ácido sulfúrico (etapa III). As reações referentes a cada uma das etapas do processo encontram-se abaixo equacionadas: Etapa I: 2(s) 2(g) (g)S O SO+ → Etapa II: 2(g) 2(g) 3(g)2 SO O 2 SO+ → Etapa III: 2 23(g) ( ) 4( )SO H O H SO+ → Desse modo, ao serem extraídos 200,0 kg de enxofre com 80% de pureza de uma jazida, considerando-se que o rendimento global do processo seja de 90%, a massa máxima de ácido sulfúrico que pode ser produzida será de Dados: massas molares (g/mol): H = 1, O = 16 e S = 32. a) 612,5 kg. b) 551,2 kg. c) 490,0 kg. d) 441,0 kg. e) 200,0 kg. 07. (ENEM) 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 (97g/mol); O2 (32g/mol); ZnO (81 g/mol); SO2 (64g/mol); CO (28g/mol); CO2 (44g/mol) e Zn (65g/mol). Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfalerita? f) 25 g) 33 h) 40 i) 50 j) 54 08. (MACKENZIE) A partir de um minério denominado galena, rico em sulfeto de chumbo II (PbS), pode-se obter o metal chumbo em escala industrial, por meio das reações representadas pelas equações de oxirredução a seguir, cujos coeficientes estequiométricos encontram-se já ajustados: (s) 2(g) (s) 2(g) (s) (g) (s) 2(g) 3PbS O PbO SO 2 PbO CO Pb CO + → + + → + Considerando-se uma amostra de 717 kg desse minério que possua 90% de sulfeto de chumbo II, sendo submetida a um processo que apresente 80% de rendimento global, a massa a ser obtida de chumbo será de, aproximadamente, Dados: massas molares (g·mol-1) S = 32 e Pb = 207 a) 621 kg b) 559 kg c) 447 kg d) 425 kg e) 382 kg PRÉ-VESTIBULAR410 QUÍMICA I 22 ESTEQUIOMETRIA: PUREZA E REAÇÕES CONSECUTIVAS SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 09. (PUCSP) Uma amostra de 2,00 g formada por uma liga metálica contendo os metais cobre e prata foi completamente dissolvida em ácido nítrico concentrado. À solução aquosa resultante foi adicionada solução aquosa de NaC em excesso. O precipitado formado foi filtrado e após seco, obteve-se 1,44 g de sólido. A partir desse experimento pode-se concluir que o teor de prata na liga metálica é de a) 34 % b) 43 % c) 54 % d) 67 % e) 72 % 10. (ENEM) Em setembro de 1998, cerca de 10.000 toneladas de ácido sulfúrico (H2SO4) foram derramadas pelo navio Bahamas no litoral do Rio Grande do Sul. Para minimizar o impacto ambiental de um desastre desse tipo, é preciso neutralizar a acidez resultante. Para isso pode-se, por exemplo, lançar calcário, minério rico em carbonato de cálcio (CaCO3), na região atingida. A equação química que representa a neutralização do H2SO4 por CaCO3, com a proporção aproximada entre as massas dessas substâncias é: Pode-se avaliar o esforço de mobilização que deveria ser empreendido para enfrentar tal situação, estimando a quantidade de caminhões necessária para carregar o material neutralizante. Para transportar certo calcário que tem 80% de CaCO3, esse número de caminhões, cada um com carga de 30 toneladas, seria próximo de a) 100. b) 200. c) 300. d) 400. e) 500. 11. (MACKENZIE) O manganês utilizado na indústria siderúrgica na fabricação de ferroligas é obtido em um processo, cujo rendimento global apresenta 60%, no qual a pirolusita (MnO2), com pureza de 43,5%, é tratada com carvão coque e ar atmosférico, formando o monóxido de manganês. Em uma segunda etapa, o manganês contido no monóxido continua sendo reduzido, formando, por fim, o manganês metálico, de acordo com as equações abaixo: 2(s) (s) 2(g) (s) 2(g) (s) (s) (s) 2(g) 1MnO C O MnO CO 2 2 MnO C 2 Mn CO + + → + + → + Considerando as informações anteriores, como também as duas etapas do processo, afirma-se que a massa de manganês formada, a partir de 8 toneladas de pirolusita, é igual a Dados: massas molares (g·mol-1) O = 16 e Mn = 55 a) 5,06 · 106 g b) 3,03 · 106 g c) 2,20 · 106 g d) 1,32 · 106 g e) 1,06 · 106 g 12. (UFRGS) A fermentação alcoólica é um processo biológico no qual açúcares como a sacarose, conforme reação abaixo, são convertidos em energia celular, com produção de etanol e dióxido de carbono como resíduos metabólicos. 12 22 11 2 3 2 2C H OH O 4 CH CH OH 4 CO+ → + A quantidade, em g, de açúcar necessária para preparar 1L de aguardente, contendo 46% em massa de etanol, é aproximadamente Dados: C = 12; H = 1; O = 16 a) 46 b) 171 c) 342 d) 855 e) 1710 13. (PUCPR) Ustulação é a queima de sulfetos, compostos normalmente metálicos, ocorrendo em fornos especiais com passagem contínua de corrente de ar quente. A ustulação de um sulfeto, cujo ânion provém de um metal de baixa reatividade química, dá origem ao respectivo metal, com desprendimento de gás. É um processo utilizado para a obtenção de metais como chumbo, cobre e prata, por exemplo. Uma importante ustulação é a envolvida na produção do ácido sulfúrico concentrado através da queima de minérios de enxofre, na presença de corrente de ar, com a presença da pirita (FeS2(s)). A seguir, temos as etapas envolvidas na reação química não balanceada. Analisando o texto e a reação, assinale a alternativa CORRETA. 22(s) 2(g) 3(s) 2(g) 2(g) 2(g) 3(g) 2 23(g) ( ) 4( ) FeS O Fe O SO SO O SO SO H O H SO + → + + → + → Dados: Fe = 56; S = 32. a) O íon ferro, presente na pirita, possui subnível mais energético 3d4. b) O trióxido de enxofre, presente na reação e também na chuva ácida, pode ser denominado de anidrido sulfuroso. c) O ácido sulfúrico possui caráter covalente, sendo totalmente insolúvel em água. d) Considerando-se os metais nobres mencionados no texto, seria impossível armazenar um artefato confeccionado com o metal prata em uma solução de ácido sulfúrico. e) Utilizando-se 1 kg de pirita, será obtido 1388,33 gg de ácido sulfúrico, com um rendimento de 85%. 14. (UCS) O óxido de titânio (IV) é um dos principais pigmentos de coloração branca utilizado pelas indústrias de tintas. Esse pigmento apresenta alta durabilidade, além de oferecer alta retenção do brilho, aliada a uma boa dispersão. Por isso, é importante que haja um método eficiente que seja capaz de quantificar esse óxido em tintas, de modo a assegurar a qualidade das mesmas. Um dos métodos utilizados para realizar essa quantificação consiste em reagir o TiO2, presente na amostra de tinta, com trifluoreto de bromo, de acordo com a equação química representada abaixo. 3 TiO2(s) + 4 BrF3(l) → 3 TiF4(s) + 2 Br(l) + 3 O2(g) Nessa reação, o gás oxigênio formado pode ser facilmente recolhido e sua massa determinada. Supondo que nessa determinação, 2,38 g de uma amostra de tinta libere 0,14 g de O2, pode-se concluir que o percentual de TiO2 na amostra é de aproximadamente Dados: Ti = 48; O = 16. a) 0,14. b) 0,42. c) 2,38. d) 7,14. e) 14,70. 15. (ENEM PPL) 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 (FeS2), Apesar do engano, a pirita não é descartada, pois é utilizada na produção do ácido sulfúrico, que ocorre com rendimento global de 90% conforme as equações 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 2,0 kg de ouro de tolo? a) 0,33 b) 0,41 c) 2,6 d) 2,9 e) 3,3 PRÉ-VESTIBULAR 22 ESTEQUIOMETRIA: PUREZA E REAÇÕES CONSECUTIVAS 411 QUÍMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 16. (Enem) O ferro pode ser obtido a partir da hematita, minério rico em óxido de ferro, pela reação com carvão e oxigênio. A tabela a seguir apresenta dados da análise de minério de ferro (hematita) obtido de várias regiões da Serra de Carajás. Minério da região Teor de enxofre (S)/% em massa Teor de ferro (Fe)/% em massa Teor de sílica (SiO2)/% em massa 1 0,019 63,5 0,97 2 0,020 68,1 0,47 3 0,003 67,6 0,61 Fonte: ABREU, S. F. Recursos minerais do Brasil. Vol. 2. São Paulo: Edusp, 1973 No processo de produção do ferro, a sílica é removida do minério por reação com calcário (CaCO3). Sabe-se, teoricamente (cálculo estequiométrico), que são necessários 100g de calcário para reagir com 60g de sílica. Dessa forma, pode-se prever que, para a remoção de toda a sílica presente em 200 toneladas do minério na região 1, a massa de calcário necessária é, aproximadamente, em toneladas, igual a: a) 1,9. b) 3,2. c) 5,1. d) 6,4. e) 8,0. 17. (PUCPR) O airbag é um equipamento de segurança na forma de bolsas infláveis que protege os ocupantes de veículos em caso de acidente e tem como princípio fundamental reações químicas. Esse dispositivo é constituído de pastilhas contendo azida de sódio e nitrato de potássio, que são acionadas quando a unidade de controle eletrônico envia um sinal elétrico para o ignitor do gerador de gás. A reação de decomposição da azida de sódio (NaN3) ocorre a 300 ºC e é instantânea, mais rápida que um piscar de olhos, cerca de 20 milésimos de segundo, e desencadeia a formação de sódio metálico e nitrogênio molecular, que rapidamente inflam o balão do airbag. O nitrogênio formado na reação é um gás inerte, não traz nenhum dano à saúde, mas o sódio metálico é indesejável. Como é muito reativo, acaba se combinando com o nitrato de potássio, formando mais nitrogênio gasoso e óxidos de sódio e potássio, segundo as reações a seguir: 3 2NaN Na N→ + 3 2 2 2Na KNO K O Na O N+ → + + Considerando uma pastilha de 150 g de azida de sódio com 90% de pureza, o volume aproximado de gás nitrogênio produzido nas condições ambientes é de: Dados: Volume molar de gás nas condições ambientes = 25 /mol e massa molar do NaN3 = 65g/mol a) 60 b) 75 c) 79 d) 83 e) 90 18. (PUCCAMP) Muitos resíduos industriais podem ser utilizados novamente no processo produtivo. Por exemplo, resíduos de mármore possuem um potencial de uso nos processos de fabricação de aços, devido à sua composição química, como mostra os resultados da análise desse material. Constituinte CaCO3 MgCO3 SiO2 % em massa 59,7 37,2 2,5 Nesses processos, o CaCO3 calcinado produz o CaO, usado para a dessulfuração do ferro gusa. A massa, em kg, de CaO produzida quando se utiliza 1,0 kg de resíduos de mármore é de, aproximadamente, Dados: Massas molares: C = 12; O = 16; Ca = 40. a) 0,2. b) 0,4. c) 0,1. d) 0,3. e) 0,5. 19. (ENEM PPL) No Brasil, os postos de combustíveis comercializavam uma gasolina com cerca de 22% de álcool anidro. Na queima de 1 litro desse combustível são liberados cerce de 2 kg de CO2 na atmosfera. O plantio de árvores pode atenuar os efeitos dessa emissão de CO2. A quantidade de carbono fixada por uma árvore corresponde a aproximadamente 50% de sua biomassa seca, e para cada 12 g de carbono fixados, 44g de CO2 são retirados da atmosfera. No Brasil, o plantio de eucalipto (Eucalyptus grandis) é bem difundido, sendo que após 11 anos essa árvore pode ter a massa de 106 kg, dos quais 29 kg são água. Um única árvore de Eucalyptus grandis, com as características descritas, é capaz de fixar a quantidade de CO2 liberada na queima de um volume dessa gasolina mais próximo de a) 19 L b) 39 L c) 71 L d) 97 L e) 141 L 20. (ENEM PPL) O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, Cu2S(s), de massa molar 159 g/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) s1,0 · 103 mol. b) 5,0 · 102 mol. c) 1,0 · 100 mol. d) 5,0 · 10-1 mol. e) 4,0 · 10-3 mol. APROFUNDAMENTO EXERCÍCIOS DE 01. (UERJ) Em um processo industrial, a salmoura, uma solução aquosa com alta concentração de cloreto de sódio, é purificada para posteriormente ser submetida à eletrólise com eletrodos inertes. Nesse processo, ilustrado abaixo, formam-se três produtos de maior valoragregado: os gases H2 e Cl2 e o composto iônico NaOH. 2 NaC + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2 Determine o número de mols da substância Cl2 produzida a partir de 360 kg de salmoura que contém 65%, em massa, de cloreto de sódio. Admita uma eficiência de 80% no processo. Dados: Na = 23; C = 35,5. PRÉ-VESTIBULAR412 QUÍMICA I 22 ESTEQUIOMETRIA: PUREZA E REAÇÕES CONSECUTIVAS SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 02. (UNESP) A regeneração do ácido sulfúrico (H2SO4) em geral não é economicamente vantajosa, mas é uma imposição das leis ambientais. Nessa regeneração, normalmente se utiliza o ácido proveniente de sínteses orgânicas, que está diluído e contaminado. (Mariana de Mattos V. M. Souza. Processos inorgânicos, 2012. Adaptado.) O processo de regeneração é feito em três etapas principais: Etapa I 2 24(aq, diluído) 2(g) (g) 2(g) 1H SO SO H O O ; H 202 kJ mol 2 → + + ∆ = + Etapa II 2(g) 2(g) 3(g) 1SO O SO ; H 99 kJ mol 2 + → ∆ = − Etapa III 2 23(g) (g) 4( )SO H O H SO ; reação exotérmica+ → Calcule a massa mínima de SO3(g) que deve reagir completamente com água para obtenção de 98 g de H2SO4(l) na etapa III. Dados: H 1; S 32; O 16.= = = 03. (UNESP) A hidrazina, substância com fórmula molecular N2,H4, é um líquido bastante reativo na forma pura. Na forma de seu monoidrato, N2,H4 · H2O, a hidrazina é bem menos reativa que na forma pura e, por isso, de manipulação mais fácil. Devido às suas propriedades físicas e químicas, além de sua utilização em vários processos industriais, a hidrazina também é utilizada como combustível de foguetes e naves espaciais, e em células de combustível. A atuação da hidrazina como propelente de foguetes envolve a seguinte sequência de reações, iniciada com o emprego de um catalisador adequado, que rapidamente eleva a temperatura do sistema acima de 800°C: 2 4 3 2( ) (g) (g) 2 4 3 2( ) (g) (g) (g)2 3 N H 4 NH N N H 4 NH 3 N 8 H → + + → + Dados: Massas molares, em g. mol–1: N = 14,0; H = 1,0 Volume molar (CNTP) = 22,4 L Calcule a massa de H2 e o volume total dos gases formados, medido nas CNTP, gerados pela decomposição estequiométrica de 1,0 g de N2H4() 04. (UNESP) A malaquita é um mineral cuja composição é dada pela fórmula Cu2(OH)2CO3. Por aquecimento a seco, a malaquita produz óxido de cobre (II), um sólido preto, além de água e dióxido de carbono, ambos no estado gasoso. O óxido de cobre (II), por sua vez, reage com solução aquosa de ácido sulfúrico, originando uma solução aquosa azul de sulfato de cobre (II). Por evaporação da água, formam-se cristais azuis de CuSO4·5H2O. Escreva a equação química do aquecimento a seco da malaquita produzindo óxido de cobre(II), água e dióxido de carbono e, em seguida, a equação química da reação do óxido de cobre(II) com a solução aquosa de ácido sulfúrico. Admitindo rendimento de 100%, calcule a massa de sulfato de cobre penta-hidratado obtida a partir de 22,1 g de malaquita. Dados: Cu 63,5; O 16; H 1; C 12; S 32.= = = = = 05. (FUVEST) A hortênsia (Hydrangea macrophylla) produz flores azuis quando cultivada em solo de pH<5. Quando o pH do solo é maior do que 5, as flores tornam-se rosadas. Um jardineiro recebeu uma encomenda de hortênsias rosadas. Ele dispõe de um jardim plano, com as formas e dimensões descritas na figura abaixo, e cujo solo apresenta pH = 4. Para obter um solo adequado à produção de flores rosadas, o jardineiro deverá adicionar uniformemente 300 g de calcário dolomítico por m² de terreno. a) Calcule a massa, em quilogramas, de calcário dolomítico necessária para a correção do solo do jardim. O calcário dolomítico é uma mistura de carbonato de cálcio e carbonato de magnésio. Ao adquirir um pacote desse produto, o jardineiro observou que, no rótulo, sua composição estava expressa na forma das porcentagens, em massa, dos óxidos de cálcio e de magnésio que poderiam ser obtidos a partir dos correspondentes carbonatos contidos no calcário dolomítico. b) Calcule a porcentagem, em massa, de carbonato de magnésio presente no calcário dolomítico adquirido pelo jardineiro. GABARITO EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. B 02. B 03. B 04. C 05. C 06. D 07. C 08. C 09. C 10. D 11. D 12. D 13. E 14. E 15. C 16. B 17. D 18. D 19. C 20. A EXERCÍCIOS DE APROFUNDAMENTO 01. n = 1600 mols 02. m = 80 g 03. mH2 = 0,125 g Vtotal = 2,10 L 04. 2 2 3 2 2 2 2 23(s) (s) (g) 2(g) Cu (OH) CO CuO H O CO Balanceando : Cu (OH) CO 2CuO 1H O 1CO ∆ ∆ → + + → + + Equação química da reação do óxido de cobre (II) com a solução aquosa de ácido sulfúrico: 2 2(s) 4(aq) 4(aq) ( )CuO H SO CuSO H O+ → + m = 49,9 g 05. a) m = 3000 g = 3 kg b) P = 42% ANOTAÇÕES