6ª Lista de Exercícios - Cálculos Químicos

Prévia do material em texto

5ª Lista de Exercícios – Cálculos Químicos 
1. Um produto secundário de um processo industrial consiste em uma mistura de sulfato de sódio 
(Na2SO4) e hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3). 
Para determinar a composição da mistura, uma amostra de 8.00 g foi aquecida até que se 
alcançasse massa constante. A reação durante o aquecimento foi completa. Nessas condições, o 
hidrogenocarbonato de sódio sofre decomposição de acordo com a reação 
2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) 
e o sulfato de sódio permanece inalterado. A massa da amostra após o aquecimento foi 6,02 g. 
Informe por meio de cálculos: 
a) o percentual de CO2na mistura dos produtos gasosos. 
b) a massa de CO2 existente no item anterior. 
c) a massa de NaHCO3 que sofreu decomposição. 
d) a percentagem de NaHCO3, na amostra. 
 
2. Na indústria, a amônia é obtida pelo processo denominado Haber-Bosh, pela reação entre o 
nitrogênio e o hidrogênio na presença de um catalisador apropriado, conforme mostra a reação não 
balanceada: 
N2(g) + H2(g) → NH3(g) 
Com base nessas informações, considerando um rendimento de 100% e sabendo que as massas 
molares desses compostos são: N2 = 28 g/mol, H2 = 2 g/mol, NH3 = 17 g/mol, calcular: 
a) a massa de amônia produzida reagindo-se 7 g de nitrogênio com 3 g de hidrogênio. 
b) Nas condições descritas no item a, existe reagente em excesso? Se existir, qual a massa em 
excesso desse reagente? 
 
3. Garimpeiros inexperientes, quando encontram pirita, pensam estar diante de ouro: por isso, a pirita 
é chamada "ouro dos tolos". Entretanto, a pirita não é um mineral sem aplicação. O H2SO4, ácido 
muito utilizado nos laboratórios de química, pode ser obtido a partir da pirita por meio do processo: 
 
Calcular a massa de H2SO4 obtida a partir de 400,0 kg de pirita, com 60% de pureza, por meio do 
processo equacionado acima, que possui rendimento de 90%. 
 
4. Um caminhão-tanque derramou 4,9 toneladas de ácido sulfúrico numa estrada. Para que esse 
ácido não atinja uma lagoa próxima ao local do acidente e para amenizar os danos ecológicos, 
jogou-se barrilha (50%) sobre o ácido sulfúrico derramado (barrilha=Na2CO3). Qual a massa de 
barrilha (50%) necessária para neutralizar todo o ácido derramado? 
 
5. O ácido fosfórico, H3PO4, pode ser produzido a partir da reação entre a fluoroapatita, Ca5(PO4)3F, e 
o ácido sulfúrico, H2SO4, de acordo com a seguinte equação química: 
 
Ca3(PO4)2F (s) + 5 H2SO4 (l) → 3 H3PO4 (l) + 5 CaSO4 (s) + HF (g) 
 
Considere a reação completa entre 50,45 g de fluoroapatita com 98,12 g de ácido sulfúrico. 
a) Qual é o reagente limitante da reação? 
b) Determine a quantidade máxima de ácido fosfórico produzida. 
 
6. Uma fábrica de produtos químicos possui um reator que, para uma dada operação, necessita ser 
alimentado com solução de ácido sulfúrico contendo 175 kg de H2SO4. A solução aquosa de ácido 
sulfúrico usada no processo tem 35,0 % em massa de H2SO4 e densidade igual a 1,25 g mL-1, a 25 
°C. 
A esse respeito, pede-se: 
a) o volume da solução disponível que contenha exatamente aquela massa de H2SO4 necessária 
para alimentar o reator; 
b) a quantidade de matéria, em mols, em 175 kg de H2SO4; 
c) o número de oxidação do enxofre no ácido sulfúrico; 
d) a equação da reação de neutralização total do ácido sulfúrico com o hidróxido de sódio. 
 
 
7. As provas do campeonato mundial de Fórmula 1 têm sido um laboratório de desenvolvimento de 
novas peças, motores e parâmetros aerodinâmicos que equiparão os veículos de rua em um futuro 
próximo. Em uma etapa desse campeonato, que é disputada em São Paulo no autódromo de 
Interlagos, esses veículos de competição consomem, aproximadamente, 200 litros de gasolina 
cada um. 
 
Considerando a gasolina como se fosse constituída apenas por 2-metil-heptano, com densidade de 
0,75 g/mL, responda: 
a) Qual é a equação química balanceada que representa a queima completa do combustível? 
b) Qual é a quantidade de gás poluente, em gramas, que será produzida na combustão de 200 
litros de gasolina? 
c) O que ocorrerá com os produtos da reação de combustão, se o motor do veículo estiver 
desregulado e com excessivo consumo de gasolina? 
 
8. A prata é um elemento muito utilizado nas indústrias de fotografia e imagem 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 representa o tratamento de um resíduo líquido que contém 
íons de prata (Ag+) e de sulfato (SO42-) em meio aquoso. 
 
a) Escreva as equações das reações, devidamente balanceadas, da formação do cloreto de prata e 
do óxido de prata. 
b) No tratamento de um resíduo aquoso que continha 15,6 g de sulfato de prata, foram obtidos 8,7 
g de óxido de prata. Calcule o rendimento em Ag2O deste processo. 
 
9. A pirolusita é um minério do qual se obtém o metal manganês (Mn), muito utilizado em diversos 
tipos de aços resistentes. O principal componente da pirolusita é o dióxido de manganês (MnO2). 
Para se obter o manganês metálico com elevada pureza, utiliza-se a aluminotermia, processo no 
qual o óxido reage com o alumínio metálico, segundo a equação: 
 
3 MnO2(s) + 4 Al(s) → 2 Al2O3(s) + 3 Mn(s) 
 
Considerando que determinado lote de pirolusita apresenta teor de 80% de dióxido de manganês 
(MnO2), calcular a massa mínima de pirolusita necessária para se obter 1,10 t de manganês 
metálico. Mn=55 e O=16. 
 
10. A reação, não balanceada entre alumínio pulverizado e óxido de ferro (III), 
Al + Fe2O3 →Al2O3 + Fe 
Fe libera tanto calor que produz ferro derretido. Trata-se de um processo que e aproveitado na 
construção de ferrovias, para soldar trilhos de aço. 
A partir 400Kg de hematita, 80% puro em Fe2O3, calcular: 
Dados: Fe = 56 g/mol; Al = 27 g/mol; O = 16,0 g/mol 
a. A massa mínima de alumínio necessária para reagir com todo minério. 
b. A massa de ferro produzida, se o processo tem um rendimento de 90%.