Texto 8 Estequiometria reação química

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Texto 8 - ESTEQUIOMETRIA DE REAÇÃO QUÍMICA – APLICAÇÕES DE CÁLCULO 
ESTEQUIOMÉTRICO 
 
Estequiometria de reação 
 - A interpretação quantitativa das reações químicas é a parte da química chamada de 
estequiometria de reação; 
- O emprego do cálculo estequiométrico no dia-a-dia está presente na atividade de laboratório 
(cálculo de resultados de ensaios) e na indústria química (ex. cálculo de rendimentos em reações 
químicas); 
- Não há mudança na massa total quando uma reação ocorre em um recipiente selado. A 
observação de que a massa total é constante durante uma reação química é chamada de lei de 
conservação das massas; 
- A massa molar de um elemento é a massa por mol de seus átomos; a massa molar de um 
composto molecular é a massa por mol de suas moléculas, a massa molar de um composto iônico 
é a massa por mol de suas fórmulas unitárias. A unidade de massa molar em todos os casos é 
gramas por mol (g·mol-1); 
- Para medir 1 mol de átomos de um elemento, medimos uma massa igual a massa molar do 
elemento em gramas. Por exemplo, para medir 1 mol de Fe (de massa molar 55,85 g·mol-1), 
medimos 55,85 g de ferro. 
massa de ferro = 1 mol x 55,85 g·mol-1 = 55,85 g 
massa de ferro = número de mols x massa molar 
 
- A constante de Avogadro é uma constante com unidades, não um número puro: 
1 mol de objetos representa 6,0221 x 1023 daqueles objetos 
 
 Uma equação química balanceada estabelece a equivalência química entre os reagentes e os 
produtos. Um coeficiente estequiométrico em uma reação química informa sobre o número relativo 
de mols de uma substância que reage ou que é produzida. Então, os coeficientes estequiométricos 
em: 
 2 Mg + O2 2 MgO 
 
2 mols de Mg reagem, então 1 mol de O2 são consumidos e 2 mols de MgO são produzidos. 
2 mols Mg = 1 mol O2 o sinal = é lido como “é quimicamente equivalente a”, e estas expressões 
são chamadas de relações estequiométricas. 
 
 As relações estequiométricas numa equação química são independentes da unidade escolhida 
(íon, mol, gramas, miligramas, átomos, moléculas, toneladas) 
 
 4 Al + 3 O2 2 Al2O3 
4 mols de átomos de Al reagem com 3 mols de moléculas de oxigênio produzem 2 mols de óxido 
de alumínio 
 
 Conhecida a quantidade de uma espécie envolvida na reação química, é possível calcular a(s) 
quantidade(s) da(s) outras espécies. 
 
3.1 Montagem dos cálculos estequiométricos 
 
1 - Escrever a equação química balanceada 
2 - Montar uma regra de três 
 Reagentes Produtos 
Equação química 2 CO + O2 2CO2 
Nº de mols 2 1 2 
Massa (g) 2 x 28 g 1 x 32 g 2 x 44 g 
Massa total 88 g 88 g 
 
- Observe que a proporção entre os números de moles é 2:1:2 
2 
 
 
- Os coeficientes indicam sempre uma proporção entre números de moles; 
- Os número de moles envolvidos podem ser expressos em massa (grama), número de moléculas 
(1 mol = 6,02 x 1023 moléculas) ou em volume ( 1 mol de qualquer gás ocupa 22,4 L, nas CNTP). 
 
3. 1. 1 Exemplos 
1 - O carbonato de cálcio sólido é atacado por uma solução de ácido sulfúrico concentrado e 
quente segundo a equação química: 
 CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2O + CO2 
Admitindo-se que tenham sido usados 8,0 g do sal: 
a) quantos mols de H2SO4 foram consumidos? Resp. 0,08 mol 
b) quantos gramas de H2SO4 foram consumidos? Resp. 7,84 g 
c) quantos mols de CO2 se formaram? Resp. 0,08 mol 
d) quantos gramas de CO2 se formaram? Resp. 3,52 g 
e) qual o volume de CO2 liberado nas CNTP? Resp. 1,79 L 
 
2 - A decomposição do clorato de potássio ocorre segundo a equação: 
 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 
Partindo-se de 12,25 g do sal, qual a massa de KCl formada? Resp. 7,45 g 
 
3 - Na reação: 
 BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2 NaCl 
houve precipitação de 23,23 g de BaSO4. Qual a massa do BaCl2 de partida? 
 
4 - Na decomposição da água oxigenada obtém-se água, segundo a equação: 
 2 H2O2 2 H2O + O2 
Na decomposição de 60 g de H2O2 quantas gramas de água se formam? 
 
3. 1. 2 Exemplos de aplicações práticas de estequiometria 
1 – Os projetistas de um ônibus espacial precisam conhecer quanto oxigênio a célula a 
combustível pode consumir em um dado período de tempo e precisam conhecer a massa de água 
que pode ser produzida durante uma missão. 
Quanta água é formada quando 0,25 mols de oxigênio reagem com hidrogênio na célula 
combustível de um ônibus espacial? 
 
2 – O óxido de ferro III presente no minério de ferro, é reduzido com monóxido de carbono em um 
alto forno produzindo ferro e liberando dióxido de carbono. 
Fe2O3 + 3 CO 2Fe + 3 CO2 
a) Qual a massa de ferro que pode ser obtida pela redução de 10,0 kg de óxido de ferro III? m = 
7,0 x 103 g Fe 
b) Qual a massa de carbono coque que deve alimentar o alto forno? 2C + O2  CO m = 3,55 g 
c) Qual o volume que deve ser tratado do gás liberado no alto forno? 
 
3 – a) Que massa de alumínio é necessária para reduzir 10,0 kg de óxido de cromo III para 
produzir cromo metálico (e óxido de alumínio)? m = 3,55 kg 
2 Al + Cr2O3 Al2O3 + 2 Cr 
 
4 – O camelo armazena a gordura triestearina, C57H110O6, em sua corcova. Assim como uma fonte 
de energia, a gordura é também uma fonte de água pois, quando é usada, ocorre a reação: 
2 C57H110O6(s) + 163 O2(g) → 114 CO2(g) + 110 H2O(l) 
a) Qual massa de água pode ser obtida de 2,5 kg desta gordura? 
b) Que massa de oxigênio é necessária para oxidar 2,5 g de triestearina? 
 
5 - Quantos moles de clorato de potássio são necessários para a produção de 33,6 litros de 
oxigênio (CNTP) na decomposição térmica do clorato de potássio? 
 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2 
Resp. número de moles volume (CNTP) 
3 
 
 
2 moles → 3 x 22,4 L 
x moles → 33,6 L 
Resp.: 1 mol de KClO3 
 
 
6 - São colocadas para reagir entre si, as massas de 1,00 g de sódio metálico e 1,00 g de cloro 
gasoso. Considere que o rendimento da reação é 100%. São dadas as massas molares, em g/mol: 
Na = 23,0 e Cl = 35,5. A afirmação correta é: 
 
a) Há excesso de 0,153 g de sódio metálico. 
b) Há excesso de 0,352 g de sódio metálico. 
c) Há excesso de 0,282 g de cloro gasoso. 
d) Há excesso de 0,153 g de cloro gasoso. 
e) Nenhum dos dois elementos está em excesso. 
Resp. b 
 
7 - 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 equação: 
 
 2 C6H5Cl + C2HCl3O → C14H9Cl5 + H2O 
 clorobenzeno cloral DDT 
 
Partindo-se de uma tonelada (1 t) de clorobenzeno e admitindo-se rendimento de 80%, a massa de 
DDT produzida é igual a: Resp. 1,260 t 
 
8 - O nitrogênio pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrito de amônio. 
 NH4NO2 N2 + 2 H2O 
 
a) Calcule o volume de nitrogênio obtido, nas condições normais de pressão e de temperatura, 
pela decomposição de 12,8g de nitrito de amônio, supondo que o rendimento da reação seja de 
80% (em massa). 
(massas atômicas: H = 1,0; N = 14,0; O = 16,0) 
 NH4NO2 N2 + 2 H2O 
 1 mol 1 mol 
 
64g → 22,4 L (CNTP) 
12,8g → x 
x = 4,48 L 
 
100% → 4,48 L 
80 % → x 
x = 3,58 L 
 
9 - O acetileno, substância de grande aplicação, é um gás menos denso do que o ar, empregado 
especialmente como combustível, uma vez que, quando queima em atmosfera de oxigênio puro, 
fornece uma chama azul de elevada temperatura. O processo industrial de obtenção de acetileno 
pode serdemonstrado pela equação: CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 
Sabendo-se que 100g de carbeto de cálcio reagem com quantidade suficiente de água para a 
obtenção de 24,6g de acetileno, qual o rendimento porcentual dessa reação? Resp. 60% 
Dados: H = 1 g, C = 12 g, O = 16 g e Ca = 40 g 
 
10 - Fazendo-se reagir 3,4 g de NH3 com quantidade suficiente de O2, segundo a reação 4NH3 + 
3O2 → 2N2 + 6H2O, obteve-se 2,1 g de N2. O rendimento dessa reação foi aproximadamente: 
4 
 
 
Dados: massas molares em g/mol: H = 1,0; N = 14,0; O = 16. Resp. 75% 
 
3. 2 Cálculo estequiométrico - Casos Especiais 
 
3. 2. 1 Cálculo estequiométrico - Reagente impuro 
 
 CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2O + CO2 
 
Partindo de 8,0 g de CaCO3 com 80% de pureza, qual a massa de CaSO4 formada? 
# A porcentagem de pureza indica a quantidade de substância pura em cada 100 gramas da 
substância impura: 
 100 g da substância impura --------- 80 g de substância pura 
 8,0 g de CaCO3 impuro --------- x g de CaCO3 puro 
massa de CaCO3 que reage = 0,8 x 8,0 g = 6,4 g de CaCO3 puro 
 
Os cálculos prosseguem como visto anteriormente, partindo de 6,4 g de CaCO3 puro. 
Resposta: 8,7 g de CaSO4 
 
 
 
3. 2. 2 Cálculo estequiométrico - Rendimento inferior a 100 % 
 Nos cálculos anteriores supomos que a reação era sempre completa. na realidade, isso 
raramente ocorre, seja porque há perdas por evaporação, seja porque parte dos reagente fica em 
equilíbrio com os produtos, nas reações reversíveis. 
 Salicilato de metila (óleo de gaulteria) pode ser preparado a partir de ácido salicílico e 
metanol. A reação pode ser formulada como: 
 
 C7H6O3 + CH4O C8H8O3 + H2O 
estequiometria 1 mol 1 mol 
 138,0 g 152,0 g 
Numa determinada experiência, 276,0 g de ácido salicílico produziram salicilato de metila com 71 
% de rendimento. Qual a massa de salicilato de metila obtida? 
 
 138,0 g C7H6O3 152,0 g C8H8O3 
 276,0 g C7H6O3 x = 304,0 g C8H8O3 (100 %) 
 
 # O rendimento porcentual indica a quantidade realmente obtida em cada 100 g, em relação ao 
que seria teoricamente obtido. 
 
 100 % rendimento ----------- 304,0 g C8H8O3 
 71 % rendimento ----------- x = 215,8 g C8H8O3 
 
Onde estudar: 
Para complementar este assunto, consultar: 
SLABAUGH, W. H.; PARSONS, T. D., Química Geral, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos. 
Capítulo 3 - Fórmulas químicas, 3.8 e 3.9 exercícios resolvidos de estequiometria 
RUSSEL, J., Química Geral, São Paulo: McGraw-Hill do Brasil. 
Capítulo 3 - Estequiometria de fórmulas - Estequiometria de reações - Vários exemplos 
ROSENBERG, J. J., 611 Problemas Resolvidos 735 Problemas Propostos, São Paulo: 
McGraw-Hill do Brasil. Capítulo 2