Lista de exercício - estequiometria alterado

Prévia do material em texto

Estudante:___________________________________________________Turma:______
LISTA DE EXERCÍCIOS – ESTEQUIOMETRIA
1. (Adaptado do Ser Protagonista) Na indústria siderúrgica, o principal componente do minério de ferro (Fe2O3) se converte em ferro de acordo com a reação expressa na Equação 1.
Fe2O3(s) +3 CO(g) → 2 Fe(ℓ) + 3 CO2(g) Equação 1
Baseando-se nestas informações responda justificando:
a. Informe a quantidade de matéria de monóxido de carbono necessária para produzir 20 mol de ferro (Fe).
b. Informe a massa, em gramas, de Fe2O3 necessária para produzir 20 mol de ferro.
c. Considerando que o minério de ferro contem apenas 50% de Fe2O3, informe a massa, em gramas, de minério de ferro necessário para produzir 20 mol de ferro. 
d. Informe o volume ocupado pelo dióxido de carbono quando 20 mol de ferro é formado no processo. Considere que o gás está na condição de idealidade a 1000°C e 1 atm.
2. (Adaptado do Chang) A nitroglicerina (C3H5N3O9) é um explosivo poderoso. A sua decomposição pode ser representada como expresso na Equação1.
4 C3H5N3O9 → 6 N2(g) + 12 CO2(g) + 10 H2O(ℓ) + O2(g) Equação 1
Neste processo, há liberação de grande quantidade de calor e muitas substâncias no estado gasoso. É por causa da súbita formação de gases e expansão do volume do sistema que se produz a explosão. Baseando-se nestas informações, responda justificando:
a. Informe a quantidade máxima de O2, em gramas, que pode ser obtido a partir de 2,00.102 g de nitroglicerina.
b. Sabendo-se que nitroglicerina é liquida a 25°C e 1 atm e que a densidade da mesma, nestas condições, é 1,59 g cm-3, informe o volume (em litros) ocupado pela nitroglicerina na condição citada no item a.
c. Supondo que a reação ocorra nas condições ambiente, 25°C e 1 atm, e que nestas condições os gases obtidos estão na condição de idealidade, informe o volume ocupado pelo gás produzido no sistema, caso 2,00.102 g de nitroglicerina seja consumido no processo.
d. Baseando-se no item a, informe o volume de água que deve ser produzido no sistema. Dado: densidade da água 1g mL-1, a 25°C e 1 atm.
e. Supondo que o recipiente em que ocorre a reação, expressa na Equação 1, tem 1L de capacidade, explique por que nesta condição a quantidade de gás produzido, quando 2,00.102 g de nitroglicerina reage, é suficiente para romper as paredes do referido recipiente. Atenção: Usar a teoria cinético-molecular dos gases e os itens c e d para explicar o fato.
3. (Adaptado do Chang) Industrialmente, o ácido nítrico (HNO3) é produzido pelo processo Ostwald, que pode ser representado pelo seguinte conjunto de equações químicas:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
2NO + O2 → 2NO2
2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
Qual é a massa de NH3 (em gramas) necessária para a obtenção de 1 tonelada (1.106 g) de HNO3 pelo processo descrito anteriormente, supondo que a porcentagem de rendimento seja de 80% em cada uma das etapas? Justifique a resposta.
4. (Adaptado do Chang) A porcentagem em massa do íon hidrogenocarbonato (HCO3-) no Alka-Seltzer é 32,5%. Informe o volume (em mililitros) de dióxido de carbono (CO2) produzido a 37°C e 1,00 atm quando uma pessoa ingere um comprimido de 3,29 g. Justifique a resposta. Atenção: A reação se dá entre HCO3- e H3O+ existente no estômago; considere que o gás está na condição de idealidade.
5. (Adaptado do Chang) Alguns produtos comerciais usados no desentupimento de canos contêm dois componentes: o hidróxido de sódio e o alumínio em pó. Quando a mistura é colocada em um cano entupido, há uma reação, como expresso na Equação 1.
2 NaOH(s) + 2 Aℓ(s) + 6 H2O (ℓ) → Na+(aq) + Aℓ(OH)4(aq) + 3 H2(g) Equação 1
O calor e o hidrogênio gerados na reação, expressa na Equação 1, agitam os sólidos que entopem o cano contribuindo para fundir as obstruções, como a gordura. Baseando-se nestas informações, responda justificando:
a. Supondo que certa quantidade de hidróxido de sódio com alumínio metálico seja adicionada ao cano produzindo 4,24 L de hidrogênio (H2), qual a massa, em gramas, de alumínio e de hidróxido de sódio são consumidos no processo? Considere que o processo ocorre a 25°C e 1 atm.
b. Supondo que na mistura de hidróxido de sódio com alumínio, citada no item a, continha 10 g de hidróxido de sódio e baseando-se na resposta do item a informe qual dos reagentes está em excesso.
c. Use a teoria cinético-molecular para explicar por que o hidrogênio tem a capacidade de agitar os sólidos que entopem o cano.
6. (Adaptada da Unifesp-SP) Para determinação de carbono e hidrogênio em uma amostra de composto orgânico (constituído de carbono, hidrogênio e oxigênio) há combustão completa da amostra com excesso de oxigênio (O2). Como, neste processo, há formação de dióxido de carbono e água, os mesmos são separados em compartimentos para serem quantificados. Baseando-se nestas informações e sabendo-se que a massa molar e a massa da amostra são, respectivamente, 90 g mol-1 e 180 mg, responda justificando:
a. Supondo que na reação de combustão foram produzidos 36 mg de água e 176 mg de dióxido de carbono informe a quantidade de matéria de oxigênio que reage neste processo.
b. Baseando-se na resposta do item a, informe a fórmula molecular do composto orgânico.
Estudante:___________________________________________________Turma:______
Data:___/___/___
LISTA DE EXERCÍCIOS – ESTEQUIOMETRIA (Parte II)
Q.01. A aspirina, C9H8O4, é obtida pela reação do ácido acetilsalicílico, C7H6O3, com anidrido acético, C4H6O3. A equação que expressa este processo está ilustrado na Equação 1. 
2C7H6O3(aq) + C4H6O3(ℓ) → 2C9H8O4(s) + H2O(ℓ) Equação1
Baseando-se nestas informações responda:
a. Calcule a massa necessária de cada reagente para obter 50,0g de aspirina.
b. Considerando-se que a reação entre 138g de ácido acetilsalicílico com 25,5g de anidrido acético ocorre com rendimento de 60%, calcule a massa de aspirina obtida no processo.
Q.02. O peróxido de bário se decompõe a altas temperaturas de acordo com a equação química a seguir:
2BaO2(s) → 2BaO(s) + O2(g)
Baseando-se nestas informações, calcule o volume de oxigênio liberado, a 27,0°C e 1,00atm, na decomposição térmica de 33,8g de peróxido de bário, BaO2. Dado: Constante universal dos gases: R = 0,082atm.L.mol-1.K-1. Considere que o gás está na condição de idealidade.
Q.03. O esmalte do dente contém o mineral hidroxiapatita, Ca10(PO4)6(OH)2. As bactérias residentes no esmalte do dente produzem um ácido que torna o pH, na superfície do dente, menor que 5. Deste modo, hidroxiapatita reage com o hidrônio (H3O+) formando íons cálcio (Ca2+), dihidrogenofosfato (H2PO4-) e moléculas de água (H2O) resultando na formação de cárie no dente. Baseando-se nestas informações, responda: 
a. Escreva a equação balanceada que expressa a formação de cárie dentária.
b. Admitindo-se que são produzidos 10 mg de íons cálcio, calcule a massa de hidroxiapatita perdida pelo dente.
Q.04. A obtenção de etanol, a partir da fermentação da sacarose (açúcar), pode ser representada pela seguinte equação:
C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2
Admitindo-se que o processo tenha 100% de rendimento e que o etanol seja puro, calcule a massa (em quilogramas) de açúcar necessária para produzir 50 L de etanol, suficiente para encher um tanque de um automóvel. Dados: Densidade do etanol = 0,8g.mL-1; massa molar da sacarose = 342g.mol-1; massa molar do etanol = 46g.mol-1.
Q.05. Na combustão do gás metano (CH4) produz duas outras substâncias na fase gasosa: dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Se 1L de metano for queimado na presença de 10L de oxigênio (O2), qual o volume final da mistura? Considere que todos os volumes (no início e no final do processo) foram medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão e que nestas condições os gases tem comportamento ideal.
Q.06. O clorato de potássio (KCℓO3) pode se decompor, sob aquecimento, como expresso na equação a seguir:
2 KCℓO3(s) → 2KCℓ(s) + 3O2(g)
A decomposição de 2,45g de uma amostra contendo KCℓO3 produziu 0,72g de O2. Considerando que todo KCℓO3 reagiu e que somente esta substância, presente na amostra, produz oxigênio,pode-se afirmar que a amostra contém:
a. 100% de KCℓO3
b. 90% de KCℓO3
c. 75% de KCℓO3
d. 60% de KCℓO3
e. 30% de KCℓO3
Q.07. A hidrazina, N2H4, e o peróxido de hidrogênio, H2O2, reagem como expresso na equação a seguir:
7H2O2 + N2H4 → 2HNO3 + 8H2O
A reação da hidrazina, com 75% de pureza, com peróxido de hidrogênio é suficiente para produzir 3,78Kg de ácido nítrico. Isto corresponde a um rendimento de 80%. Baseando-se nestas informações, responda:
a. Calcule a massa, em gramas, de hidrazina impura usada no processo.
b. Calcule a massa, em gramas, de água formada.
Q.08. A combustão completa do octano, expresso na equação a seguir, pode ser usada como modelo para a queima da gasolina.
2C8H18(ℓ) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(g)
Supondo que esta equação fornece um modelo razoável do processo de combustão real, qual o volume de ar a 1 atm e 25°C deve ser tomado para dentro do motor para queimar 4L de gasolina? Dados: a pressão parcial de oxigênio no ar é de 0,21atm e a densidade do octano líquido, nessa temperatura, é de 0,70g.mL-1.
Q.09. Os foguetes impulsionadores de combustíveis sólidos do ônibus espacial são baseados na reação entre perclorato de amônio e alumínio, como expresso na equação a seguir:
3NH4+CℓO4-(s) + 3Aℓ(s) → Aℓ2O3(s) + AℓCℓ3(g) + 3NO(g) + 6H2O(g)
Se a massa total dos produtos for 1000g, qual a massa de cada um dos reagentes? Considere que a reação ocorre com 90% de rendimento.
ATIVIDADE EXTRA
10. (Adaptada do vestibular da UFBA 2010) Analise a figura e as informações a seguir e responda o que se pede:
O carvão mineral utilizado nas usinas termoelétricas, para a geração de energia, pode conter cerca de 5% de enxofre, em massa, uma quantidade significativa quando comparada ao consumo mundial desse combustível. O enxofre desse carvão, na presença de oxigênio (O2), é convertido a dióxido de enxofre e este processo ocorre com 80% de rendimento. Como o dióxido de enxofre é um dos gases mais poluentes e prejudiciais à saúde, vários processos têm sido desenvolvidos para a remoção de SO2(g) de gases residuais emitidos para a atmosfera, quando carvão e combustíveis derivados de petróleo são queimados. Um desses processos, ilustrado na figura, utiliza óxido de cálcio, CaO(s) — proveniente da decomposição de carbonato de cálcio, CaCO3(s), injetado no forno de usinas termoelétricas — que, ao reagir com SO2(g), produz sulfito de cálcio, CaSO3(s).
· Considerando essas informações e a ilustração do processo de remoção de SO2(g) de gases da combustão de carvão mineral, que contém 5% de enxofre em massa, e admitindo-se que todo SO2(g) reagiu com óxido de cálcio, determine quantas toneladas de carvão mineral, ao serem queimadas, produzem 56,25 milhões de toneladas de sulfito de cálcio anidro e puro. Justifique a resposta.
ATIVIDADE EXTRA
1. (Adaptada do vestibular da UFBA 2009) Analise as informações a seguir e responda o que se pede:
I. Au(s) + 2CN−(aq) + 2H2O(l) + O2(aq) → [Au(CN)2]− (aq) + 4OH−(aq)
II. 2[Au(CN)2]−(aq) + Zn(s) → [Zn(CN)4]2−(aq) + 2Au(s)
O confinamento de rejeitos de usinas mineradoras de ouro em barragens é uma técnica econômica, que utiliza a degradação natural de efluentes como parte integrante do processo de extração de ouro da terra ou da lama do leito de alguns rios. Nesse processo, o ouro reage numa solução de cianeto de sódio, e recuperado posteriormente, utilizando-se zinco, como evidenciam, resumidamente, as equações químicas balanceadas I e II, representadas acima.
Supondo que seja necessário 250g de cianeto de potássio para extrair 80% do ouro presente em uma tonelada de terra, responda justificando:
· Calcule a massa de ouro que foi extraída de uma tonelada de terra
· Calcule a massa, em gramas, de zinco necessária à redução do ouro existente em solução, sob a forma do íon complexo [Au(CN)2]−(aq). 
ATIVIDADE EXTRA
2. (Adaptada do vestibular da UFBA 2006) Considere um cilindro de gás natural de um automóvel, com 100L de gás natural ideal, carregado a 27ºC e 9,0atm, em um posto de combustíveis. Admitindo que a composição, em quantidade de matéria, do gás natural é 80% de metano e 20% de etano, determine o valor da massa da mistura gasosa contida nesse cilindro, expressando o resultado com três algarismos significativos.
ATIVIDADE EXTRA
3. (Adaptada do vestibular da UFBA 2009) Analise as informações a seguir e responda o que se pede:
I. Au(s) + 2CN−(aq) + 2H2O(l) + O2(aq) → [Au(CN)2]− (aq) + 4OH−(aq)
II. 2[Au(CN)2]−(aq) + Zn(s) → [Zn(CN)4]2−(aq) + 2Au(s)
O confinamento de rejeitos de usinas mineradoras de ouro em barragens é uma técnica econômica, que utiliza a degradação natural de efluentes como parte integrante do processo de extração de ouro da terra ou da lama do leito de alguns rios. Nesse processo, o ouro reage numa solução de cianeto de sódio, e recuperado posteriormente, utilizando-se zinco, como evidenciam, resumidamente, as equações químicas balanceadas I e II, representadas acima.
Supondo que seja necessário 250g de cianeto de potássio para extrair todo o ouro presente em uma tonelada de terra, responda justificando:
· Calcule a massa de ouro que foi extraída de uma tonelada de terra
· Calcule a massa, em gramas, de ouro obtido a partir da reação representada em II. Considere que o processo representado em II ocorre com 80% de rendimento. 
ATIVIDADE EXTRA
4. (Adaptada do vestibular da UFBA 2007) A decomposição da azida de sódio, NaN3(s), é usada para inflar airbag — equipamento de segurança utilizado em automóveis. Ao se decompor completamente, durante uma colisão, essa substância libera gás nitrogênio, N2(g), que provoca a expansão imediata do airbag, de acordo com a reação representada pela equação química não-balanceada:
NaN3(s) → Na(s) + N2(g)
Considerando essas informações, balanceie, com os menores coeficientes estequiométricos inteiros, a equação de decomposição da azida de sódio e determine a massa aproximada, em gramas, dessa substância, necessária para inflar completamente, com nitrogênio, um airbag de 50L a 27°C e a 1,14atm (considere que a reação ocorre com 85% de rendimento). Justificar a resposta.
ATIVIDADE EXTRA
5. A obtenção de etanol, a partir da fermentação da sacarose (açúcar), pode ser representada pela seguinte equação:
C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2
Admitindo-se que o rendimento do processo é 75% em massa, calcule a massa (em quilogramas) de açúcar necessária para produzir 50 L de etanol, suficiente para encher um tanque de um automóvel. Dados: Densidade do etanol = 0,8g.mL-1; massa molar da sacarose = 342g.mol-1; massa molar do etanol = 46g.mol-1. Justificar todo o procedimento adotado.
ATIVIDADE EXTRA
6. Uma amostra de certa mistura de carbonato de magnésio e carbonato de cálcio é tratada com excesso de ácido clorídrico. A reação resultante produz 1,72 L de gás dióxido de carbono a 28°C e 743 torr de pressão. Calcule a quantidade de matéria de carbonato que reagiu neste processo. Justifique a resposta.
Avaliar as duas condições: gás na condição de idealidade e fora da referida condição.
a = 3,59 L2 atm/mol2; b = 0,0427 L/mol
ATIVIDADE EXTRA
7. Amônia, NH3(g), e cloreto de hidrogênio, HCl(g), para formar cloreto de amônio sólido, NH4Cl(s). 
Dois frascos de 2,00 L a 25°C são conectados por uma torneira, como mostrado na ilustração. Um frasco contém 5,00 g de NH3(g) e o outro contém 5,00 g de HCl(g). Quando a torneira é aberta, os gases reagem até um deles ser completamente consumido. (a) Qual gás permanecerá no sistema depois que a reação se completar? (b) Qual a pressão final do sistema depois que a reação se completar? (desprezar o volume do cloreto de amônio formado). Justificar as respostas. Assumir que antes e após a reação os gases se encontram na condição de idealidade.
ATIVIDADE EXTRA
8. O pentafluoreto de iodo gasoso, IF5, pode ser preparado pela reação de iodo sólido e flúor gasoso. Adicionam-se a um frasco de 5,00L contendo 10,0 g de I2 e 10,0 g de F2 e a reação se prossegue até 100% de rendimento. Depois de a reação se completar, a temperatura no frasco é 125 °C. (a) Qual é a pressão parcialde IF5 no frasco? (b) Qual é a fração em quantidade de matéria de IF5 no frasco? Justificar as respostas.
ATIVIDADE EXTRA
9. Grandes quantidades de gás nitrogênio são usadas na fabricação de amônia, principalmente para o uso como fertilizantes. Suponha que 120,00 kg de N2(g) está estocado em um cilindro de 1.100,0 L a 280°C. Responda Justificando:
(a) Calcule a pressão do gás supondo o comportamento do gás ideal.
(b) Calcule a pressão do gás considerando a condição real.
(c) Neste caso, qual o fator que se destaca mais, a correção no volume ou nas interações atrativas?
a = 1,39 L2 atm/mol2; b = 0,0391 L/mol
0 | Página
7 | Página
Professora: Denise Santos de Sá