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Cálculos estequiométricos
Utilizamos o cálculo estequiométrico quando desejamos descobrir a quantidade de determinadas substâncias envolvidas numa reação química, reagentes e/ou produtos. Antes de começar a resolução dos cálculos, devemos seguir alguns passos, como:
➢ Escrever a equação química;
➢ Balancear esta equação, acertando os coeficientes estequiométricos;
➢ Estabelecer as proporções das grandezas envolvidas no problema.
Ex: Qual será a massa, em gramas, de H2O produzida a partir de 8 g de H2?
1° Escrever a reação: 
 H2 + O2 → H2O
2° Balancear a equação:
 2 H2 + O2→ 2 H2O
3° Estabelecer as proporções:
 2 H2  +   O2→  2 H2O 2 H2  +   O2→  2 H2O
 4 g ----  32 g 8 g+   64 g  = 72 g (quantidade de H2O)
 8 g ----  x g x = 64 g
Pureza
Na prática, a maioria dos produtos que participam de um processo químico não são totalmente puros, como é o caso dos materiais utilizados nas indústrias. Ao realizar os cálculos estequiométricos, devemos levar em consideração o grau de pureza das substâncias envolvidas na reação, já que, algumas vezes, é preciso descontar as impurezas, que não participam da reação química.
Ex: 15 g de H2SO4, com 90% de pureza, reage com alumínio para formar Al2 (SO4)3 e H2. Qual será a massa de hidrogênio formada?
Reação balanceada: 2 Al + 3 H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3 H2
Se a pureza do ácido sulfúrico é de 90%, então sua massa corresponde a 15 * (90/100),
que é igual a 13,5 g. Na reação percebemos que 3 mols de H2SO4 (M = 98 g/mol) formam 3 mols de H (M = 2 g/mol), então:
 294 g -------- 6g
 13,5 g ---------- x x = 0,275 g de H.
Rendimento
O rendimento de uma reação química é a relação entre a quantidade realmente obtida de produto e a quantidade teoricamente calculada. Na prática, o rendimento de uma reação química nunca é de 100%. O cálculo para obter o rendimento, expresso em porcentagem, pode ser feito da seguinte forma:
Rendimento = (quantidade de produto real/quantidade teórica) * 100
Ou podemos apenas calcular os valores das substâncias (reagentes e produtos) para uma reação total (100% de aproveitamento), e depois aplicar uma regra de três para relacionar as proporções, encontrando os valores necessários.
Ex: Queimando 40 g de carbono puro, com rendimento de 95%, qual será a massa de dióxido de carbono obtida?
Reação:
C + O2 → CO2
Considerando um rendimento de 100%, temos:
12g de C --------- 44 g de CO2
40 g de C -------- x g de CO2
x = 146,66 g de CO2
Queimando 40 g de carbono puro é obtido 146,66 g de dióxido de carbono, caso o rendimento da reação seja de 100%. Mas a questão é que o rendimento é de 95%, logo:
146,66 g de CO2 --------- 100%
          x g de CO2 ---------- 95%
x = 139,32 g de CO2 
Reagente limitante e em excesso
Quando um problema fornece a quantidade de dois reagentes, provavelmente um deles está em excesso, enquanto o outro é totalmente consumido, sendo denominado reagente limitante.
Para saber qual é o reagente limitante e qual está em excesso, devemos:
➢ Escrever a equação balanceada;
➢ Escolhemos um reagente e calculamos as proporções das grandezas envolvidas, descobrindo as quantidades necessárias para o outro reagente;
➢ Determinamos se o reagente ignorado é o reagente limitante ou em excesso. Se o valor obtido no cálculo das proporções, para o reagente em questão for menor que o valor fornecido no enunciado do problema, significa que o reagente ignorado é o reagente em excesso, sendo o outro (que escolhemos para fazer os cálculos) o limitante. Se o valor obtido nos cálculos para o reagente ignorado, for maior que o valor fornecido no enunciado da questão, significa que ele é o limitante.
➢ A partir daí, utiliza-se o reagente limitante para os cálculos estequiométricos. 
Ex: Qual será a massa de sulfato de sódio (Na2SO4) obtida na reação de 16 g de hidróxido de sódio (NaOH) com 20 g de ácido sulfúrico (H2SO4)?
2NaOH + H2SO4→Na2SO4 + H2O
Para descobrir o reagente limitante e em excesso, ignoramos um deles e fazemos o cálculo em função de outro:
2NaOH  + H2SO4  →   Na2SO4 + H2O
   80 g  -------------98 g
   16 g ----------   x x = 19,6 g
19,6 g de ácido sulfúrico reagem com 16 g de hidróxido de sódio, o que significa que o reagente em excesso é o H2SO4, que se encontra em maior quantidade do que a obtida no cálculo das proporções. Desta forma, o reagente limitante é o NaOH. Trabalhando com o valor do reagente que será totalmente consumido na reação (NaOH):
2 NaOH  + H2SO4   →   Na2SO4 + H2O
   80 g          98 g              142 g
   16 g         19,6 g                x g
 80 g -------- 142 g
16 g --------- x g
x = 28,40 g é a massa obtida de sulfato de sódio.
Exercícios sobre pureza
1. (UFPR-PR) Na reação de 5 g de sódio com água, houve desprendimento de 2,415 L de hidrogênio nas CNTP. Qual é o grau de pureza do sódio? (Dados: Na = 23; O = 16; H = 1; volume molar nas CNTP = 22,4 L/mol).
2. (UFRGS-RS) O gás hilariante, N2O(g), pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrato de amônio, NH4NO3(s), conforme mostra a reação a seguir:
NH4NO3(s) → N2O(g) + 2 H2O(ℓ)
Se de 4,0 g do NH4NO3(s) obtivemos 2,0 g de gás hilariante, podemos prever que a pureza do sal é de ordem:
a) 100% b) 90% c) 75% d) 50% e) 20%
3. (Cesgranrio-RJ) Uma indústria adquire hidróxido de sódio impuro como matéria-prima para o seu processo. Segundo as normas da empresa, devem ser recusadas as remessas com teor de NaOH inferior a 80%. Três amostras designadas por I, II e III, contendo cada uma 5 gramas do produto são analisadas com H2SO4, sendo as massas de ácido consumidas na neutralização indicadas na tabela abaixo:
Do resultado da análise depreende-se que a(s) amostra(s) aprovada(s) foi (foram):
a) I. b) II. c) III. d) I e a II. e) II e a III.
4. Uma das formas de produção da amônia é a partir da reação entre a cal viva (óxido de cálcio) e o cloreto de amônio. Veja essa reação a seguir:
CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2 NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s)
10,5 g de uma amostra de cal viva foram colocados para reagir com excesso de cloreto de amônio e foram produzidos 5,1 g de amônia. Qual é o grau de pureza em óxido de cálcio dessa amostra de cal viva usada?
a) 60% b) 73% c) 80% d) 90% e) 125%
5. O dióxido de titânio é um pó branco, sendo o pigmento mais utilizado no mundo em tintas para superfícies metálicas e em plásticos. Ele apresenta muitas vantagens, como alta durabilidade e resistência ao calor. Esse composto passa por análises de pureza, e uma delas consiste em reagir uma amostra sua com trifluoreto de bromo com a formação de oxigênio como um dos produtos, como mostra a reação logo mais abaixo. A massa de oxigênio produzida é determinada e, com isso, pode-se verificar a pureza do dióxido de titânio.
3 TiO2(s) + 4 BrF3(l) → 3 TiF4(s) + 2 Br2(l) + 3 O2(g)
50 g de uma amostra de dióxido de titânio foram analisados dessa forma, tendo sido produzidos 14 g de gás oxigênio. Qual é a porcentagem, em massa, de dióxido de titânio nessa amostra? (Dadas as massas molares em g/mol: Ti = 47,88; O = 16; Br = 79,9; F = 19).
a) 60% b) 70% c) 80% d) 90% e) 100%
Exercícios sobre rendimento
6. (Cesgranrio-RJ) Em um processo de obtenção de ferro a partir da hematita (Fe2O3(s)), considere a equação não balanceada:
Fe2O3(s) + C(s) → Fe(s) + CO(g)
Utilizando-se 4,8 t de minério e admitindo-se um rendimento de 80% na reação, a quantidade de ferro produzida será de:
a) 2688 kg b) 3360 kg c) 1344 t d) 2688 t e) 3360 t
7. O calcário é um minério constituído principalmente de carbonato de cálcio (CaCO3). Quando esse minério é aquecido, são produzidos cal viva (óxido de cálcio) e dióxido de carbono. Se forem produzidos52,5 g de gás carbônico a partir de 128,19 g de carbonato de cálcio, qual será o rendimento aproximado dessa reação?
a) 70% b) 80% c) 84% d) 93% e) 94%
8. A reação entre o sulfato de cobre II e a amônia origina o composto Cu(NH3)4SO4:
CuSO4(aq)+ 4 NH3(g) → Cu(NH3)4SO4(aq)
Determine o rendimento aproximado do processo quando são obtidos 31,5 g de Cu(NH3)4SO4(aq) a partir de 25 g de sulfato de cobre II com excesso de amônia.
a) 59% b) 68% c) 73% d) 80% e) 88%
9. (Unirio-RJ) Soluções de amônia são utilizadas com frequência em produtos de limpeza doméstica. A amônia pode ser preparada por inúmeras formas. Dentre elas:
CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s)
Partindo-se de 224 g de CaO(s), obtiveram-se 102 g de NH3. O rendimento percentual da reação foi de: (Dados em g/mol: H = 1; N = 14; O = 16, Cl= 35,5; Ca = 40).
a) 100 b) 90 c) 80 d) 75 e) 70
10. (UNESP-SP) O inseticida DDT (massa molar = 354,5 g/mol) é fabricado a partir de clorobenzeno (massa molar = 112,5 g/mol) e cloral, de acordo com a equação: 
Partindo-se de uma tonelada (1 t) de clorobenzeno e admitindo-se rendimento de 80%, a massa de DDT produzida é igual a: 
a) 1,575 t b) 1,260 t c) 800,0 kg d) 354,5 kg e) 160,0 kg
Exercícios sobre limitante e em excesso
11. (Fuvest-SP) Qual a quantidade máxima de carbonato de cálcio que pode ser preparada a partir da mistura de 2 mols de carbonato de sódio e 3 mols de cloreto de cálcio? (Dado: massa de um mol de carbonato de cálcio = 100 g.) 
a) 100 g b) 200 g c) 300 g d) 400 g e) 500 g
12. (Mackenzie-SP) Conforme a reação abaixo equacionada:
misturam-se 11,7g de cloreto de sódio e 34 g de nitrato de prata, resultando em 1 litro, após adição de água. A massa que se obtém do precipitado branco vale: (Dados: Ag = 108; Na = 23 ; Cℓ = 35,5 ; O = 16 ; N = 14.) 
a) 2,87 g b) 28,7 g c) 17,0 g d) 45,7 g e) 34,0 g
13. (UFAL) A combustão incompleta de combustíveis fósseis produz monóxido de carbono(CO), um gás tóxico que, quando inalado, penetra nos pulmões, reduzindo a capacidade do sangue de transportar oxigênio através do corpo, pois o complexo formado com a hemoglobina é mais estável que o formado com o oxigênio. Admitindo que a reação: 2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)
é completa, qual a quantidade de matéria de oxigênio presente no final da reação quando 9,0 mols de monóxido de carbono reagem com 6,0 mols de oxigênio em um recipiente fechado? (Dados: C = 12 e O = 16).
a) 2,0 b) 3,0 c) 4,5 d) 6,0 e) 1,5
14. (UFV-MG) O gás de cozinha é formado principalmente pelos gases butano e propano. A reação que ocorre no queimador do fogão é a combustão destes gases. A equação a seguir representa a combustão do butano. 
A massa de água que pode ser obtida a partir da mistura de 10g de butano com 10g de oxigênio é: 
a) 20 g b) 4,3 g c) 3,1 g d) 15,5 g e) 10 g
15. (UFPE-PE) Considere a reação de produção do metanol (álcool metílico): 
Se 48,0 g de H2(g) são adicionados a 140 g de CO(g), e o rendimento da reação é 100%, pede-se: 
a) a massa do reagente em excesso que resta no final; 
b) a massa de álcool metílico obtida. (Dados: H = 1; C = 12; O = 16)
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