11º EXPERIMENTO - Inorgânica (Produção de Alumina)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM 
Instituto de Ciências Exatas - ICE 
Departamento de Química - DQ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11º RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS - AM 
07 DE FEVEREIRO DE 2015 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM 
Instituto de Ciências Exatas - ICE 
Departamento de Química - DQ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRODUÇÃO DE ALUMINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS - AM 
07 DE FEVEREIRO DE 2015 
1. INTRODUÇÃO 
 
Nesta experiência irá ocorrer a transformação de latas vazias de alumínio 
em um composto químico muito útil que é a alumina. Entre várias outras aplica-
ções a alumina é muito utilizada na separação de misturas de substâncias orgâ-
nicas, num processo denominado cromatografia. 
Nas reações químicas, para calcular as quantidades relativas das subs-
tâncias que reagem e que se formam, é necessário entender as relações este-
quiométricas. Podemos citar como exemplo a combustão do gás butano, princi-
pal componente do gás de cozinha, onde são formados dióxido de carbono e 
água, temos: 
 
a. C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) 
b. 2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(l) 
 
A equação (b), mostra que duas moléculas de butano reagem com treze 
moléculas de oxigênio para formar oito moléculas de CO2 e dez moléculas de 
água, ou que dois mols de butano reagem com treze mols de oxigênio para for-
mar oito mols de CO2 e dez mols de água. 
 
Exemplo I: 
Qual a massa de oxigênio necessária para reagir com 29,05 g de butano? 
 
2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(l) 
2 mols 13 mols 
116,2g 416,0g 
 
116,0g de C4H10 reagem com 416,0g de O2 
29,05g X 
 
X = 
(29,05)𝑥(416,0)
116,2
 = 104g de O2 
 
Qual volume que o oxigênio formado ocupa nas CNTP? 
T = 273,15 K ; P = 1,00 atm 
PV = nRT 
 
V = 
𝑛𝑅𝑇
𝑃
= (
104.0
32
)
(0,082𝑥273,15)
𝑡
 = 72,8 l de O2 
 
1.1 Reagente Limitante 
 
Em uma reação química, o reagente que estiver em excesso irá sobrar. E 
o reagente limitante será aquele que for todo consumido, sempre que a reação 
for completa. 
Exemplo II: 
Qual a quantidade máxima de Al(OH)3 que pode ser preparada misturando-se 
26,6g de AlCl3 com 20g de NaOH de acordo com a equação abaixo? 
 
AlCl3(aq) + 3NaOH(aq) → Al(OH)3(aq) + 3NaCl(aq) 
1mol 3mols 1mol 3mols 
134,4g 3(40,0g) 78g 
 
nº de mols de AlCl3 → 
nº de mols de NaOH, → → O NaOH é o reagente limitante, pois para reagir 
completamente com 0,198 mols de AlCl3, seriam necessário 0,594 mols de 
NaOH. 
 
3 mols de NaOH formam 78,0g de Al(OH)3 
0,500 X 
 
X = 
(0,500)𝑥(78,0)
3
 = 13,0g de Al(OH) 
 
 
2. OBJETIVOS 
 Elaborar um processo químico que poderá ser utilizado para transformar 
latas vazias de alumínio em um composto químico de grande utilidade, 
alumina (óxido de alumínio); 
 Efetuar cálculos estequiométricos. 
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
3.1. Materiais 
Tesoura 
Béquer de 150mL 
Béquer de 250mL 
Bastão de vidro 
Kitassato de 500mL 
Óculos de segurança 
Balança 
Funil de Buchner 
Papel filtro 
Chapa de aquecimento 
 
3.2. Reagentes 
Água destilada 
Pedaços de alumínio 
NaOH 1,5 M 
HNO3 9M 
 
 3.3. Procedimentos 
Cortou-se uma de forma a obter um retângulo de 6X7 cm, retirando o topo 
e o fundo. Removeu-se com palha de aço a tinta da lata o melhor que puder. 
Pesou-se o retângulo de alumínio com precisão de 0,01 g. Utilizou-se aproxima-
damente de 1 g de alumínio. Anotou-se a massa pesada. Recortou-se a sua 
peça de alumínio em pequenos quadrados de mais ou menos 0,4 cm. 
Colocou-se os pedaços de alumínio num béquer de 150 mL e adicionou-
se aproximadamente 50 mL NaOH. Bolhas de hidrogênio se formarão indicando 
que a reação começou. Colocou-se o béquer sobre a chapa no mínimo. Durante 
a reação, a solução que inicialmente incolor, tornou-se escura. A reação deve 
estar completa em menos de trinta minutos, quando para de borbulhar. Enquanto 
isso, montou-se o aparato para efetuar uma filtração a vácuo ou filtração por 
aspiração, e pôr-se um filtro de papel no funil de porcelana. Ao término, desligou-
se a chapa aquecedora. 
A solução quente deve ser filtrada utilizando o aparato de filtração que 
você montou. Com ajuda de um bastão de vidro, derrame o conteúdo do béquer 
dentro do funil. Todo resíduo escuro deve ficar retido no filtro, deixando o filtrado 
incolor. 
Transfiriu-se o filtrado incolor para um béquer de 250 mL limpo. Enxa-
guou-se o kitassato duas ou três vezes com água destilada utilizando um frasco 
lavador, despejando-a no béquer. Com o auxílio de uma proveta, mediu-se 10,5 
mL de ácido nítrico. HNO3, 9M. Com cuidado, sob agitação adicionou-se lenta-
mente ao béquer. Um precipitado de Al(OH)3 aparecerá. Mostrou-se o béquer 
com precipitado de Al(OH)3 ao seu instrutor. 
O Al(OH)3 é deixado em repouso com a solução por alguns dias ou sema-
nas. Esse processo, denominado de envelhecimento, permite que as partículas 
adquiram a dimensão desejada. O envelhecimento será realizado no laboratório 
de físico-química a diversas temperaturas. Depois será filtrado e aquecido com 
agitação a 380-400º C. essa alumina obtida por vocês será utilizada em vários 
laboratórios. 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Pesou-se 1,083 g de alumínio e adicionou-se 50 mL de solução aquosa 
de Hidróxido de sódio, ao aquecer essa mistura, notou-se a liberação de gás 
hidrogênio e formação de sal duplo, observou-se também que a solução que 
inicialmente era incolor tornou-se escura e no momento que o hidrogênio parou 
de borbulhar a reação estava completa. 
Filtrou-se a solução quente transferiu para o erlenmeyer observando que 
o filtrado apresentou coloração incolor. A reação pode ser demostrada a partir 
da seguinte equação. 
 
2Al(s) + 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + 6H2O(l) → 2Na+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 3H2(g) 
 
Em seguida utilizando a capela, adicionou lentamente 10,5 mL de ácido 
nítrico á solução e simultaneamente agitou o erlenmeyer porque a reação é bas-
tante exotérmica por serem base e ácido forte. Notou-se a formação de precipi-
tado (hidróxido de alumínio), que posteriormente foi dissolvido ao ser levado para 
a chapa de aquecimento formando uma solução incolor. A reação pode ser de-
mostrada a partir da seguinte equação. 
 
2Na+(aq) + 2Al(OH)4-(aq) + 4HNO3(aq) → 2Na+(aq) + 2Al3-(aq) + 4NO-3(aq) + 8H2O(l) 
 
Após um período, no qual as partículas adquiram uma dimensão desejada 
o Al(OH)3 é filtrado e aquecido para que a alumina possa ser obtida. 
 
5. CONCLUSÃO 
 
A utilização de materiais alternativos é uma solução adequada para a vi-
sualização de obtenção de compostos químicos. A partir desse experimento, foi 
possível constatar as relações quantitativas entre os reagentes e produtos de 
uma determinada reação, no caso descrito, é a formação do alúmen a partir do 
alumínio presente na lata. 
Assim, conclui-se que o presente trabalho atingiu o seu objetivo, que era 
o de melhorar a compreensão dos conteúdos que envolvam cálculos químicos, 
por meio de uma atividade experimental que abordasse conceitos estequiomé-
tricos. 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
SHRIVER, D. F. Química inorgânica. Tradução: Faria, R. B. et al. 4. ed. Porto 
Alegre: Bookman, 2008, p. 848. [5]VOGEL, A. I. Química analítica qualitativa. 
Tradução: GIMENO, A. 5 ed. rev. por SVEHLA, G. São Paulo: Mestre Jou, 
1981. p. 665. 
CONSTANTINO, V. R. L.; ARAKI, K.; SILVA, D. O.; OLIVEIRA, W. Preparação 
de compostos de Alumínio a partir da bauxita considerações sobre alguns as-
pectos envolvidos em um experimento didádico. Química Nova, v. 25, n. 3, p. 
490 – 498, 2002. 
Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente/ Peter 
Atkins, Loretta Jones; tradução Ricardo Bicca de Alencastro. – 3. ed. – Porto 
Alegre: Bookman, 2006. 
Química Geral/ John B. Russell; tradução e revisão técnica Márcia Guekezian...| 
et. al. | - 2. ed. – São Paulo: Pearson Makron Books, 1994. Volume I. 
 
7. ANEXOS 
 
7.1 Pré-laboratório 
1. Escreva as equações químicas balanceadas para os itens abaixo: 
a. Flúor, F2, combina com hidrogênio, H2, para formar fluoreto de hidrogênio, HF. 
R = F2 + H2 → 2HF 
 
b. Nitrogênio, N2, combina com hidrogênio, H2, para formar amônia, NH3. 
R = N2 + 3H2 →2NH3 
 
c. Dióxido de enxofre, SO2, combina com oxigênio, O2, para produzir trióxido 
de enxofre, SO3. 
R = 2SO2 + 2O2 → 2SO3 
 
d. Quando carbonato de amônio, (NH4)2CO3 é aquecido (∆), ele se decom-
põe para formar amônia, NH3, dióxido de carbono, CO2 e água. 
R = 2(NH4)2CO3 2NH3 + 2CO2 + 2H2O 
e. Etano, C2H6, reage com oxigênio (reação de combustão) para produzir 
dióxido de carbono e água. 
R = 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 18H2O 
 
f. Octano, C8H18, reage com oxigênio para produzir dióxido de carbono e 
água. 
R = 2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O 
 
g. Álcool etílico, C2H5OH, reage com oxigênio para produzir dióxido de car-
bono e água. 
R = C2H5OH + 3O2→ 2CO2 + 3H2O 
 
h. Quando o óxido de mercúrio(II), HgO (sólido), é aquecido ele se decom-
põe produzindo mercúrio (líquido) e oxigênio (gás). 
R = 2HgO(s) Mg2(l) + O2(g) 
 
2. Que massa de Na3PO4 pode ser preparada pela reação de 2,6g de H3PO4 
com um excesso de NaOH? 
H3PO4(aq) + 3NaOH(aq)→ Na3PO4(aq) + 3H2O(l) 
2,6g x 
98g 164g 
X = 4,35g 
 
3. Utilizando as equações químicas mostradas no procedimento, determine a 
massa de [Al(OH)4]- e a massa de Al(OH)3 obtida a partir de 2,12g de alumí-
nio. 
Reações do Al com hidróxido de NaOH: 
2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H2O(l) → 2Na+(aq) + 2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(g) 
2,12g x 
54g 190g 
x = 7,46g 
 
Adição de HNO3: 
[Al(OH)4]-(aq)+ H+(aq) → Al(OH)3(s) + H2O(l) 
3,73g x 
95g 78g 
x= 3,06g de Al(OH)3 
 
7.2 Questionário 
1. Baseado nas equações das reações do processo de obtenção de alumina a 
partir de alumínio, determine a massa de [Al(OH)4]- e a massa de Al(OH)3 
obtida a partir da massa de alumínio que você pesou m = 1,0203g → m = 
1,02g 
Reações do Al com NaOH: 
2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H2O(l) → 2Na+(aq) + 2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(g) 
1,02g x 
54g 190g 
x = 3,6g de [Al(OH)4]- 
 
Adição de HNO3: 
[Al(OH)4]-(aq) + H+(aq) → Al(OH)3(s) + H2O(l) 
1,79g x 
95g 78g 
x= 1,4g de Al(OH)3 
 
2. O hidróxido de alumínio, Al(OH)3 será desidratado para formar óxido de alu-
mínio, Al2O3, que é a alumina, segundo a equação: 
2Al(OH)3(s) → Al2O3(s) + 3H2O(l) 
 
Determine a massa de alumina (Al2O3) que deverá ser produzida a partir da 
massa de hidróxido de alumínio (Al(OH)3) que você obteve. 
 
2Al(OH)3(s)→ Al2O3(s) + 3H2O(l) 
1,47g x 
156g 102g 
x = 0,9g de Al2O3 
 
3. Na questão anterior, qual a massa de NaOH necessária? 
2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H2O(l) → 2Na+(aq) + 2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(g) 
1,02g X 
 54g 190g 
X = 1,5g 
 
4. Qual a massa de HNO3 necessária? 
NaAl(OH)4(aq) + HNO3(aq) → NaNO3(aq) + Al(OH)3(s) + H2O(l) 
x 1,47g 
77g 78g 
x = 1,4g de HNO3 
 
5. Se fosse utilizado KOH no lugar de NaOH, qual a massa de KOH necessária? 
2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O(l) → 2Na+(aq) + 2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(g) 
1,02g x 
54g 112g 
x = 2,1g de KOH 
 
6. Se fosse utilizado H2SO4 no lugar do HNO3, qual a massa de H2SO4 neces-
sária? 
NaAl(OH)4(aq) + H2SO4(aq) → NaNO3(aq) + Al(OH)3(s) + H2O(l) 
x 1,47g 
98g 78g 
x = 1,8g de H2SO4