Quimica Feltre - Vol 1-364-366

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Exemplo
Qual é a massa de H2SO4 produzida a partir de 8 toneladas de enxofre?
Resolução:
Nesse tipo de problema é indispensável que:
• todas as equações estejam balanceadas individualmente;
• as substâncias “intermediárias” (no caso SO2 e SO3) sejam canceladas; em certos problemas,
isso obriga a “multiplicar” ou “dividir” uma ou outra equação por números convenientes, que
levem ao cancelamento desejado.
Daí para diante recaímos num cálculo estequiométrico comum, em que a regra de três é estabelecida
em função da equação química que resulta da soma das equações intermediárias.
Da equação-soma
Do problema
S O2 SO2"
SO2 O2 SO3"
SO3 H2O H2SO4"
1
2
O2
3
2
S H2O H2SO4
32 t 98 t
8 t x
x % 24,5 t de H2SO4
" "
Exercício resolvido
48 (Fuvest-SP) Duas das reações que ocorrem na produção do ferro são representadas por:
2 C (s) " O2 (g) 2 CO (g)
Fe2O3 (s) " 3 CO (g) 2 Fe (s) " 3 CO2 (g)
O monóxido de carbono formado na primeira reação é consumido na segunda. Considerando apenas essas duas
etapas do processo, calcule a massa aproximada, em quilogramas, de carvão consumido na produção de 1 tonelada de
ferro (massas atômicas: Fe % 56; C % 12; O % 16).
Resolução
Multiplicando a 1a equação por três e a 2a equação por dois, temos:
6 C " 3 O2 6 CO
2 Fe2O3 " 6 CO 4 Fe " 6 CO2
Equação-soma: 6 C " 3 O2 " 2 Fe2O3 4 Fe " 6 CO2
Note que foi necessário multiplicar a 1a equação por 3 e a 2a por 2 para podermos cancelar o CO que está presente
tanto na 1a como na 2a equação.
6 # 12 kg 4 # 56 kg
x 1.000 kg
x % 321 kg de C
49 (UFF-RJ) Garimpeiros inexperientes, quando encontram pirita, pensam estar diante de
ouro, por isso, a pirita é chamada “ouro dos tolos”.
Entretanto, a pirita não é um mineral sem aplicação. O H2SO4, ácido muito utilizado
nos laboratórios de química, pode ser obtido a partir da pirita por meio do processo:
4 FeS2 " 11 O2 2 Fe2O3 " 8 SO2
2 SO2 " O2 2 SO3
SO3 " H2O H2SO4
Qual é a opção que indica a massa de H2SO4 obtida a partir de 60,0 kg de pirita, com
100% de pureza, por meio do processo equacionado acima?
a) 9,8 kg b) 12,4 kg c) 49,0 kg d) 60,0 kg e) 98,0 kg
V2O5
Amostra de pirita (FeS2).
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EXERCÍCIOS Registre as respostasem seu caderno
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349Capítulo 14 • CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO
50 (PUC-RS) Um dos efeitos da chamada “chuva ácida” causada pelo SO2 (g) lançado na atmosfera é a transformação do
mármore, CaCO3 (s), em gesso, CaSO4 (s), que pode ser representado pelas seguintes equações:
2 SO2 (g) " O2 (g) 2 SO3 (g)
SO3 (g) " H2O (l) H2SO4 (aq)
H2SO4 (aq) " CaCO3 (s) CaSO4 (s) " H2O (l) " CO2 (g)
A quantidade de gesso que pode ser formada, no máximo, pela reação de 44,8 litros de SO2 (g) lançado na atmosfera,
nas CNPT, é:
a) 34 g b) 68 g c) 136 g d) 272 g e) 340 g
51 (PUC-RS) Em 2,8 kg de óxido de cálcio, também conhecido como “cal virgem”, foi adicionada água, formando hidróxido
de cálcio, usado para pintar uma parede. Após a sua aplicação, transformou-se numa camada dura, pela reação química
com gás carbônico existente no ar, formando carbonato de cálcio. A massa de sal obtida é, aproximadamente, igual a:
a) 5,0 kg b) 2,8 kg c) 1,6 kg d) 1,0 kg e) 0,6 kg
52 (Fuvest-SP) Uma instalação petrolífera produz 12,8 kg de SO2 por hora. A liberação desse gás poluente pode ser evitada
usando-se calcário, o qual por decomposição fornece cal, que reage com o SO2 formando CaSO3, de acordo com as equações:
CaCO3 (s) CaO (s) " CO2 (g)
CaO (s) " SO2 (g) CaSO3 (s)
Qual a massa mínima de calcário (em kg), por dia, necessária para eliminar todo o SO2
formado?
Suponha 100% de rendimento para as reações.
a) 128 b) 240 c) 480 d) 720 e) 1.200
53 (Unb-DF) Na seqüência de reações:
Na2O " H2O 2 NaOH
H3PO4 " 3 NaOH Na3PO4 " 3 H2O
Se partirmos de 10 mols de Na2O, obteremos:
a) 10 mols de H2O c)
40
3
mols de Na3PO4 e) 20 mols de Na3PO4
b) 20 mols de H2O d) 15 mols de Na3PO4
Massas molares (g/mol):
CaCO3 ............................... 100
SO2 ....................................... 64
54 (Uerj) Uma das principais causas da poluição atmosférica
é a queima de óleos e carvão, que libera para o ambiente
gases sulfurados. A seqüência reacional abaixo demons-
tra um procedimento moderno de eliminação de anidrido
sulfuroso, que consiste em sua conversão a gesso.
SO2 " H2O H
" " HSO#3
H" " HSO#3 "
1
2
O2 2 H
" " SO4
#2
2 H" " SO4
#2 " Ca(OH)2 CaSO4 # 2 H2O
Gesso
Calcule a massa de gesso, em gramas, que pode ser ob-
tida a partir de 192 g de anidrido sulfuroso, consideran-
do um rendimento de 100% no processo de conversão.
55 (UFPA) Uma das formas de poluição de nossos dias é a
chuva ácida. Ela provoca a destruição de monumentos his-
tóricos, como a Basílica de Nazaré, em Belém, cuja facha-
da é revestida de mármore, através da corrosão provocada
pelo ácido. A origem dessa forma de poluição encontra-se
na queima de derivados de petróleo que contêm impure-
zas como o enxofre, e se processa segundo as reações:
S " O2 SO2
2 SO2 " O2 2 SO3
SO3 " H2O H2SO4
Considerando-se que em 100 L de gasolina encontram-
se 3,2 mg de enxofre, a quantidade (em gramas) de áci-
do sulfúrico formada pela queima desse volume de com-
bustível será de:
a) 98 c) 98 # 10#2 e) 98 # 10#4
b) 98 # 10#1 d) 98 # 10#3
56 (UnB-DF) Um aluno decidiu realizar um projeto de Quí-
mica para sua escola, investigando o teor de iodato de
potássio em uma marca de sal. Uma amostra de massa
igual a 1,0 g do sal de cozinha foi dissolvida em água e o
iodo foi precipitado na forma de iodeto de prata (Agl),
conforme representado pelas seguintes equações:
KIO3 (aq) " 3 H2SO3 (aq) KI (aq) " 3 H2SO4 (aq)
KI (aq) " AgNO3 (aq) AgI (s) " KNO3 (aq)
Sabendo que a massa de iodeto de prata obtida foi de
4,70 # 10#5 g e considerando que M(KIO3) % 214 g/mol
e M(AgI) % 235 g/mol, calcule, em gramas, a massa de
iodato de potássio presente em uma tonelada de sal. Des-
preze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.
57 (Fuvest-SP) O equipamento de proteção conhecido como
airbag, usado em automóveis, contém substâncias que
se transformam, em determinadas condições, liberando
N2 que infla um recipiente de plástico. As equações das
reações envolvidas no processo são:
2 NaN3 2 Na " 3 N2
Azoteto de sódio
10 Na " 2 KNO3 K2O " 5 Na2O " N2
a) Considerando que N2 é gerado nas duas reações,
calcule a massa de azoteto de sódio necessária para
que sejam gerados 80 L de nitrogênio, nas condi-
ções ambientes.
b) Os óxidos formados, em contato com a pele, podem
provocar queimaduras. Escreva a equação da reação
de um desses óxidos com a água contida na pele.
(Dados: volume molar de gás nas condições ambien-
tes: 25 L/mol; massa molar do NaN3: 65 g/mol.)
Massas atômicas:
S % 32; O % 16;
H % 1
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostasem seu caderno
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3.2. Quando são dadas as quantidades de dois (ou mais) reagentes
Analise a seguinte situação: se, para montar um carro, são necessários 5 pneus (4 mais 1 de reserva)
e 1 volante, quantos carros poderemos montar com 315 pneus e 95 volantes?
5 pneus 1 carro
315 pneus x
x % 315 9 5 ⇒ x % 63 carros
Considerando que cada carro precisa de apenas 1 volante, serão necessários apenas 63 volantes para
montar o número de carros que calculamos acima — sobrando, portanto, 32 volantes (95 # 63 % 32).
Concluímos assim que, na questão proposta, existem volantes “em excesso” (ou pneus “em falta”).
Podemos ainda dizer que o número de pneus constitui o fator limitante em nossa linha de montagem.
Com as reações químicas acontece algo semelhante. Vamos considerar o seguinte exemplo: mistu-
ram-se 147 g de ácidosulfúrico e 100 g de hidróxido de sódio para que reajam segundo a equação
H2SO4 " 2 NaOH Na2SO4 " 2 H2O (massas atômicas: H % 1; O % 16; Na % 23; S % 32). Pede-
se calcular:
a) a massa de sulfato de sódio formada;
b) a massa do reagente que sobra (em excesso) após a reação.
Vamos calcular inicialmente a massa de NaOH que reagiria com os 147 g de H2SO4 mencionados
no enunciado do problema:
H2SO4 " 2 NaOH Na2SO4 " 2 H2O
Isso é impossível, pois o enunciado do problema informa que temos apenas 100 g de NaOH.
Dizemos então que, neste problema, o H2SO4 é o reagente em excesso, pois seus 147 g “precisariam”
de 120 g de NaOH para reagir completamente — mas nós só temos 100 g de NaOH.
Vamos, agora, “inverter” o cálculo, isto é, determinar a massa de H2SO4 que reage com os 100 g
de NaOH dados no enunciado do problema:
H2SO4 " 2 NaOH Na2SO4 " 2 H2O
98 g 2 # 40 g
y 100 g
y % 122,5 g de H2SO4
Agora isso é possível, e significa que os 100 g de NaOH dados no problema reagem com 122,5 g
de H2SO4. Como temos 147 g de H2SO4, sobrarão ainda 24,5 g de H2SO4 (147 # 122,5 % 24,5), o que
responde à pergunta (b) do problema.
Ao contrário do H2SO4 que, neste problema, é o reagente em excesso, dizemos que o NaOH é o
reagente em falta, ou melhor, o reagente limitante da reação, pois o NaOH será o primeiro reagente
a acabar ou se esgotar, pondo assim um ponto final na reação e determinando as quantidades de
produtos que poderão ser formados.
De fato, podemos calcular:
98 g 2 # 40 g
147 g x
x % 120 g de NaOH
Isso responde à pergunta (a) do problema. Veja que o cálculo foi feito a partir dos 100 g de NaOH
(reagente limitante), mas nunca poderia ter sido feito a partir dos 147 g de H2SO4 (reagente em
excesso), pois chegaríamos a um resultado falso — note que os 147 g de H2SO4 não podem reagir
integralmente, por falta de NaOH.
Reagente em
excesso
Reagente
limitante
H2SO4 " 2 NaOH Na2SO4 " 2 H2O
2 # 40 g 142 g
100 g z
z % 177,5 de Na2SO4
Capitulo 14b-QF1-PNLEM 29/5/05, 21:14350