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ESTEQUIOMETRIA - EXERCÍCIOS 1. Quantos gramas de água são produzidos na oxidação de 1 g de glicose, C6H12O6? C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O Dados: C6H12O6 = 180 g mol −1; H2O = 18 g mol −1 Resposta: 0,6 g 2. A decomposição de KClO3 geralmente é usada para produzir pequenas quantidades de O2 no laboratório de acordo com a equação abaixo: 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 Qual a quantidade máxima de O2 que pode ser obtido a partir de 24,5 g de KClO3? Dados: KClO3 = 122,5 g mol −1; O2 = 32 g mol −1 Resposta: 9,6 g 3. O hidróxido de lítio reage com o dióxido de carbono para formar carbonato de lítio e água. Quantos gramas de dióxido de carbono podem ser absorvidos por 3,6 g de hidróxido de lítio? 2 LiOH + CO2 Li2CO3 + H2O Dados: LiOH = 24 g mol−1; CO2 = 44 g mol −1 Resposta: 3,3 g 4. Que massa de O2 deve ser consumida na combustão de 3,3 g de propano, C3H8? C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O Dados: C3H8 = 44 g mol −1; O2 = 32 g mol −1 Resposta: 12 g 5. Uma solução contendo 9,84 g de Na3PO4 é misturada com uma solução contendo 15,69 g de Ba(NO3)2. Quantos gramas de Ba3(PO4)2 podem ser formados? 2 Na3PO4 + 3 Ba(NO3)2 Ba3(PO4)2 + 6 NaNO3 Se foram obtidos apenas 11,809 g de Ba3(PO4)2, qual o rendimento da reação? Dados: Na3PO4 = 164 g mol −1; Ba(NO3)2 = 261,5 g mol −1; Ba3(PO4)2 = 602,5 g mol −1 Resposta: a) 12,05 g; b) 98% 6. Hidreto de cálcio reage com água para formar hidróxido de cálcio e gás hidrogênio. a) Escreva a equação química balanceada para a reação Resposta: CaH2 + 2 H2O Ca(OH)2 + 2 H2 b) Quantos gramas de hidreto de cálcio são necessários para formar 6,0 g de hidrogênio? Dados: CaH2 = 42 g mol −1; H2 = 2 g mol −1 Resposta: 63 g 7. Deseja-se preparar 100 g de acetileno, C2H2, através da reação: CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2 Quantos gramas de CaC2 (carbeto de cálcio) de H2O são necessários? Resposta: CaC2 = 246,15 g; H2O = 138,46 g 8. A efervecência produzida quando um comprimido de antiácido é dissolvido em água deve-se a reação entre o bicarbonato de sódio (NaHCO3) e o ácido cítrico (H3C6H5O7). 3 NaHCO3 + H3C6H5O7 Na3C6H5O7 + 3 CO2 + 3 H2O Em determinado experimento 6,3 g de bicarbonato de sódio com 90 % de pureza e 5,5 g de ácido cítrico com 95 % de pureza são deixados reagir: Dados: NaHCO3 = 84 g mol −1; H3C6H5O7 = 192 g mol −1; CO2 = 44 g mol −1 a) Qual é o reagente limitante? Resposta: NaHCO3 b) Quantos gramas de CO2 são formados? Resposta: 2,97 g c) Quantos gramas de reagente em excesso sobram depois que o reagente limitante é completamente consumido? Resposta: 0,905 g 9. Lítio e nitrogênio reagem para formar nitreto de lítio 6 Li + N2 2 Li3N Se 5,0 g de cada reagente reage levando a um rendimento de 90 %, quantos gramas de nitreto de lítio são obtidos da reação? Dados: Li = 7 g mol−1; N2 = 28 g mol −1; Li3N = 35 g mol −1 Resposta: 7,5 g 10. A obtenção do etanol, a partir da sacarose (açúcar) por fermentação, pode ser representada pela equação química abaixo: C12H22O11 + H2O 4 C2H5OH + 4 CO2 Admitindo que a cana de açúcar produza 25 % de garapa e que a garapa tenha apenas 20 % de sacarose e supondo que o rendimento do processo de obtenção do etanol seja de 68,4 %, quantas toneladas de cana de açúcar serão necessárias para produzir um volume de 46 litros de etanol, o suficiente para encher um tanque de combustível de um automóvel? Dados: C12H22O11 = 342 g mol −1; C2H5OH = 46 g mol −1; densidade do etanol = 0,8 kg/L Resposta: 2 toneladas 11. Sob apropriadas condições, octano, C8H18, queima em oxigênio para formar dióxido de carbono e água. Se 12 g de octano e 50 g de oxigênio são misturados e reagem, qual reagente está em excesso? De quanto será esse excesso? Dados: C8H18 = 114 g mol −1, O2 = 32 g mol −1 Resposta: Oxigênio está 7,9 g em excesso. 12. Misturam-se 147 g de ácido sulfúrico e 100 g de hidróxido de sódio para que reajam segundo a equação: H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O Qual a massa de sulfato de sódio formada e a do reagente em excesso após a reação? Dados: H2SO4 = 98 g mol −1, NaOH = 40 g mol−1, Na2SO4 = 142 g mol −1 Resposta: 177,5 g de Na2SO4 produzido e 24,5 g de H2SO4 em excesso. 13. Uma amostra de calcita, contendo 80% de carbonato de cálcio, sofre decomposição quando submetida a aquecimento, segundo a equação: CaCO3 → CaO + CO2 Qual a massa de óxido de cálcio obtida a partir da decomposição térmica de 800 g de calcita? Dados: CaCO3 = 100 g mol −1, CaO = 56 g mol−1 Resposta: 358,4 g de CaO. 14. O gás hilariante (N2O) pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrato de amônio segundo a equação: NH4NO3 → N2O + 2H2O Calcule a pureza do reagente se, em um experimento, obtivermos apenas 2,0 g do gás hilariante a partir de 4,0 g do sal. Dados: NH4NO3 = 80 g mol −1, N2O = 44 g mol −1 Resposta: 90,9 % 15. A equação da ustulação da pirita (FeS2) é: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Calcule a massa de óxido de ferro obtida a partir de 300 kg de pirita que apresenta 20 % de impurezas considerando um rendimento da reação de 90%. Dados: FeS2 = 120 g mol −1, Fe2O3 = 159,7 g mol −1 Resposta: 143,73 kg. 16. O processo de obtenção industrial do ferro a partir da hematita (Fe2O3) pode ser representado pela equação: Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO Admitindo-se um rendimento de 86% na reação, calcule a quantidade de ferro produzida utilizando-se 4,8 toneladas de minério com 97 % de pureza. Dados: Fe2O3 = 159,7 g mol −1, Fe = 55,85 g mol−1 Resposta: 2,8 toneladas. 17. Uma massa de 32,76 g de zinco metálico com 85% de pureza reage com uma solução concentrada de hidróxido de sódio produzindo 55,0 g de zincato de sódio (Na2ZnO2) segundo equação abaixo: Zn + NaOH → Na2ZnO2 + H2 Qual o rendimento da reação? Dados: Zn = 65,4 g mol−1, Na2ZnO2 = 143,5 g mol −1 Resposta: 90% 18. Um carvão em particular contém 2,5% de enxofre em massa. Quando esse carvão é queimado, o enxofre é convertido em dióxido de enxofre. O dióxido de enxofre reage com oxido de cálcio para formar sulfito de cálcio de acordo com as equações abaixo: S + O2 → SO2 SO2 + CaO → CaSO3 Se o carvão é queimado em uma usina termelétrica que usa duas mil toneladas de carvão por dia, qual é a produção diária de sulfito de cálcio? Resposta: 19. Soluções de amônia são utilizadas com frequência em produtos de limpeza doméstica. A amônia pode ser preparada por inúmeras formas. Dentre elas: CaO + 2NH4Cl → CaCl2 + H2O + 2NH3 Partindo-se de 224g de CaO e 450g NH4Cl obtiveram-se 102 g de NH3. Calcule o rendimento da reação. Dados: CaO = 56 g mol−1, NH4Cl = 53,5 g mol −1, NH3 = 17 g mol −1 Resposta: 75% 20. Uma massa de 24 g de uma mistura de gases (H2 e CO) queima completamente produzindo 112 g de produtos (H2O e CO2) segundo equações abaixo: 2H2 + O2 → 2H2O 2CO + O2 → 2CO2 Calcule a porcentagem em massa de H2 e CO na mistura inicial. Dados: H = 1 g mol−1, C = 12 g mol−1, O = 16 g mol−1 Resposta: H2 = 41,66 %, CO = 58,33 % 21. Uma amostra de 1 kg de calcário contém 90% de CaCO3, 5% de MgCO3 e 5% de SiO2. O calcário é aquecido a 850 oC ocorrendo as reações abaixo:CaCO3 → CaO + CO2 MgCO3 → MgO + CO2 SiO2 → inalterado (não ocorre reação) Calcule a massa da mistura obtida (CaO + MgO + SiO2). Dados: Ca = 40 g mol−1; Mg = 24,3 g mol−1; C = 12 g mol−1; O = 16 g mol−1 Resposta: 577,9 g 22. Uma massa de 300 mg de uma mistura de cloreto de sódio e cloreto de potássio produz pela adição de excesso de solução de nitrato de prata 720 mg de cloreto de prata segundo as equações abaixo: NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3 KCl + AgNO3 → AgCl + KNO3 Qual é a porcentagem em massa da mistura inicial? Dados: NaCl = 58,5 g mol−1, KCl = 74,5 g mol−1, AgCl = 143,5 g mol−1 Resposta: NaCl = 89,94 %, KCl = 10,06% 23. 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 g do produto, são analisadas com H2SO4, sendo as massas de ácido consumidas na neutralização, respectivamente: Amostra H2SO4(g) I 4,98 II 4,63 III 4,52 Do resultado da análise acima mostre através de cálculos qual ou quais amostras foram aprovadas. Resposta: Apenas a amostra I 24. Uma massa de 39,2 g de uma mistura de carbono e enxofre (na proporção de 3:5, em mols, respectivamente) queima completamente (rendimento 100%). Qual a massa total dos produtos formados? C + O2 → CO2 S + O2 → SO2 Dados: C = 12 g mol−1, O = 16 g mol−1, S = 32 g mol−1 Resposta: m = 90,4 g 25. Em um experimento, 10 g de uma liga de latão, constituída por Cu e Zn, foram tratados com uma solução de HCl. O cobre não reagiu, mas o zinco reagiu de acordo com a reação abaixo: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 Após o ataque por HCl, a massa do sólido remanescente, filtrado e seco, era igual a 7,8 g. Com base nesses dados, calcule a porcentagem em massa de zinco na liga. Resposta: Zn = 22% 26. A redução do óxido de zinco por alumínio metálico é conhecida por aluminotermia, processo que tem como produto final o zinco metálico e o óxido de alumínio correspondente. Qual a massa de zinco produzido a partir de 972 kg de óxido de zinco com 50% de pureza? Considere que o processo tenha 50% de rendimento. Dados: Zn = 65, Al = 27, O = 16 g mol−1 Resposta: 195 kg 27. Uma amostra pesando 5,0 g de uma liga especial usada na fuselagem de aviões, contendo alumínio, magnésio e cobre, foi tratada com álcali para dissolver o alumínio e reduziu seu peso para 2,0 g. Esse resíduo de 2,0 g, quando tratado com ácido clorídrico para dissolver o magnésio, reduziu-se a 0,5 g de cobre. Determine a porcentagem em massa dos metais nessa liga especial. Resposta: Al = 60%, Mg = 30%, Cu = 10% 28. Uma indústria solicitou a um laboratório uma determinada quantidade da substância trifluoreto de fósforo puro para ser utilizada como matéria prima na produção de um dos seus principais produtos. Para atender ao pedido os técnicos do laboratório realizaram quatro experiências, utilizando fósforo e flúor puros, que combinados em condições adequadas, formaram o trifluoreto de fósforo. Experiência Massa dos reagentes (g) Fósforo Flúor I 31,0 19,0 II 15,5 28,5 III 9,3 19,0 IV 10,0 30,0 Considerando 100% de rendimento, demonstre através de cálculos qual experiência atende a especificação solicitada pela indústria. Resposta: Experiência 2 29. O manganês ocorre na natureza sob a forma de óxidos, principalmente o dióxido, a partir do qual pode-se obter o metal. Neste caso, utiliza-se um redutor que pode ser o carbono produzindo monóxido de carbono, ou então o alumínio produzindo óxido de alumínio. Admitindo-se que em ambos os casos o rendimento seja 100% para obter a mesma massa de manganês, calcule a quantidade de mols de carbono utilizado em relação à quantidade de mols de alumínio. Resposta: Carbono = 1,5 vezes maior que o alumínio. 30. A prata é um elemento muito utilizado nas indústrias de fotografia e seu descarte no meio ambiente representa risco para organismos aquáticos e terrestres. Por ser um dos metais com risco de escassez na natureza, apresenta um alto valor agregado. Nesses aspectos, a recuperação da prata de resíduos industriais e de laboratórios associa a mitigação do impacto ambiental à econômica. O fluxograma abaixo representa o tratamento de um resíduo líquido que contém íons de prata (Ag+) e nitrato (NO3 −) em meio aquoso. No tratamento de um resíduo aquoso que contenha 17 g de nitrato de prata foram obtidos 8,7 g de óxido de prata. Calcule o rendimento desse processo. Resposta: Rendimento = 75 % 31. Considere a reação: 2Al(s) + 3Cl2(g) → 2AlCl3(s) Deixa-se reagir uma mistura de 1,5 mol de alumínio e 3 mols de cloro gasoso. a) Qual é o reagente limitante? b) Qual a quantidade de matéria de cloreto de alumínio formada? c) Qual a quantidade de matéria do reagente em excesso que sobra ao final da reação? Resposta: a) Al; b) 1,5 mol; c) 0,75 mol de Cl2 32. A aspirina (C9H8O4) é produzida a partir do ácido salicílico (C7H6O3) e anidrido acético (C4H6O3) segundo equação: C7H6O3 + C4H6O3 → C9H8O4 + CH3COOH a) Qual a quantidade de ácido salicílico necessária para produzir 150 kg de aspirina supondo que todo o ácido salicílico é convertido em aspirina? b) Qual a quantidade de ácido salicílico necessária se apenas 80% do ácido salicílico fosse convertido em aspirina? c) Qual a quantidade produzida de aspirina se 185 kg de ácido salicílico reagem com 125 kg de anidrido acético? d) Se a situação descrita no item (c) produz 182 kg de aspirina, qual é o rendimento da reação? Resposta: Resíduo aquoso AgCl(s) Ag2O Filtrado NaOH(aq) Filtrado NaCl(aq) Δ 33. Imagine que você busque maneiras de melhorar o processo pelo qual o minério de ferro contendo Fe2O3 é convertido em ferro. Em seus testes você realizou a seguinte reação em pequena escala: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 a) Se você começa com 150 g de Fe2O3 como reagente limitante, qual a quantidade máxima de ferro que poderia ser obtida? b) Se a quantidade de ferro obtida fosse 87,9 g, qual o rendimento da reação? Resposta: a) 105 g de Ferro; b) Rendimento = 83,7% 34. O hidróxido de sódio reage com o dióxido de carbono de acordo com a equação abaixo: 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O Qual é o reagente limitante quando 1,7 mol de NaOH reage com 1,0 mol de CO2? Qual a quantidade de matéria produzida de Na2CO3? Qual a quantidade de matéria do reagente em excesso que sobra após a reação se completar? Resposta: Reagente limitante = NaOH; 0,85 mol de Na2CO3; 0,15 mol de CO2 35. Uma das etapas do processo industrial para converter amônia em ácido nítrico é a conversão de NH3 em NO segundo equação: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O Em determinado experimento, 9 g de NH3 reage com 15 g de O2. a) Quem é o reagente limitante? b) Qual a massa de NO formado? c) Qual a massa do reagente em excesso que sobra após o consumo completo do reagente limitante? Resposta: 36. As soluções de carbonato de sódio e nitrato de prata reagem para formar carbonato de prata sólido e uma solução de nitrato de sódio. Uma solução contendo 13 g de carbonato de sódio é misturada com uma solução contendo 14 g de nitrato de prata. Qual a massa de carbonato de sódio, nitrato de prata, carbonato de prata e nitrato de sódio estão presentes ao final da reação?Resposta: 37. As soluções de ácido sulfúrico e acetato de chumbo(II) reagem para formar sulfato de chumbo(II) sólido e uma solução de ácido acético. Se 15 g de ácido sulfúrico e 15 g de acetato de chumbo(II) são misturados, calcule a massa de ácido sulfúrico, acetato de chumbo(II), sulfato de chumbo(II) e ácido acético presentes na mistura ao final da reação. Resposta: 38. Uma indústria química usa energia elétrica para decompor soluções aquosas de NaCl para produzir Cl2, H2 e NaOH segundo a equação: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 Se a indústria produz 1500 toneladas de cloro gasoso por dia, quais as quantidades produzidas de H2 e NaOH considerando um rendimento da reação de 100%? Resposta: H2 = 1500 toneladas; NaOH = 3000 toneladas 39. Quando os hidrocarbonetos são queimados em uma quantidade limitada de ar, forma-se tanto CO quanto CO2. Quando 0,45 g de um hidrocarboneto em particular foi queimado ao ar foram produzidos 0,467 g de CO, 0,733 g de CO2 e 0,45 g de H2O. a) Quantos gramas de O2 foram usados na reação? b) Quantos gramas de O2 seriam necessários para combustão completa? Resposta: 40. Uma mistura contendo KClO3, K2CO3, KHCO3 e KCl foi aquecida produzindo os gases CO2, O2 e H2O de acordo com as seguintes equações: 2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g) 2KHCO3(s) → K2O(s) + H2O(g) + 2CO2(g) K2CO3(s) → K2O(s) + CO2(g) O KCl não reage sob essas condições de reação. Se 100 g da mistura de sais produzem 1,8 g de H2O, 13,2 g de CO2 e 4 g de O2, qual a porcentagem em massa dos sais na mistura original? Resposta: 41. Quando uma mistura de 10 g de acetileno (C2H2) e 10 g de oxigênio (O2) entra em combustão são produzidos CO2 e H2O de acordo com a equação: C2H2 + O2 → CO2 + H2O a) Quem é o reagente limitante? b) Quantos gramas de C2H2, O2, CO2 e H2O estão presentes após o final da reação? Resposta: 42. Se um automóvel roda 125 mi com um consumo de 19,5 mi/gal, quantos quilogramas de CO2 são produzidos? Suponha que a gasolina é composta apenas de octano (C8H18) cuja densidade é 690 g/L. 2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O Dados: 1 gal = xxxL, C = 12 gmol−1, H = 1 gmol−1, O = 16 gmol−1 Resposta: 43. Um método usado pela Agência de Proteção Ambiental Norte-Americana (EPA) para determinar a concentração de ozônio no ar é passar uma amostra de ar por um borbulhador contendo iodeto de sódio que remove o ozônio de acordo com a seguinte reação: O3(g) + 2NaI(aq) + H2O(l) → O2(g) + I2(aq) + 2NaOH(aq) a) Qual a quantidade de matéria de iodeto de sódio necessária para remover 3,8x10−5 mol de O3? b) Quantos gramas de iodeto de sódio são necessários para remover 0,55 mg de O3? Dados: O3 = 48 gmol −1, NaI = 150 gmol−1 Resposta: 44. Quando o gás sulfeto de hidrogênio é borbulhado em uma solução de hidróxido de sódio, a reação forma sulfeto de sódio e água. Quantos gramas de sulfeto de sódio são formados se 2 g de sulfeto de hidrogênio são borbulhados em uma solução contendo 2 g de hidróxido de sódio, supondo que o sulfeto de sódio é produzido com 92% de rendimento? Dados: H2S = 34 gmol −1, NaOH = 40 gmol−1, Na2S = 78 gmol −1, H2O = 18 gmol −1 Resposta:
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