22 - Cálculos estequiométricos – Parte V: trabalhando com excessos

Prévia do material em texto

22AULA
Meta da aulaMeta da aula
Cálculos estequiométricos –
Parte V: trabalhando
com excessos
Aplicar as Leis Ponderais e Volumétricas
na solução de problemas envolvendo
reagentes em excesso.
Ao fi nal desta aula, você deve ser capaz de:
 Balancear uma equação química para a
solução de problemas que envolvem cálculos;
 Determinar o reagente em excesso de
determinadas condições reacionais;
ob
jet
ivo
s
Elementos de Química Geral | Cálculos estequiométricos – Parte V: trabalhando com excessos
90 CEDERJ
INTRODUÇÃO  Resolver problemas que envolvem
reagente limitante.
Quando fazemos uma reação química, raramente usamos quantidades 
estequiométricas dos reagentes. Em geral, o reagente mais barato é usado
em quantidade maior que aquela determinada pelos coefi cientes da equação, 
para que se tenha melhor aproveitamento do outro reagente e maior velocidade 
de reação. 
REAGENTE LIMITANTE
Para resolver problemas que envolvem reagentes em excesso, 
temos de, primeiramente, identifi car o reagente limitante, ou seja, aquele 
que, por estar em menor quantidade, vai determinar a quantidade de
produto formado.
Suponha uma reação entre os reagentes A e B, que se passa segundo 
a equação balanceada:
aA + bBÆ cC.
O fator estequiométrico desta reação é dado pela razão molar a/b. 
Ao resolver um problema com reagente limitante, devemos calcular o
número de mols disponíveis de cada um dos reagentes e comparar com
o fator estequiométrico: 
• se a razão [número de mols de A (dado no problema) / número
de mols de B (dado no problema)] for maior que o fator estequiométrico, 
então A está em excesso e B é o reagente limitante;
• se a razão [número de mols de A (dado no problema) / número
de mols de B (dado no problema)] for menor que o fator estequiométrico, 
então B está em excesso e A é o reagente limitante.
Uma vez identifi cado o reagente limitante, continuamos o cálculo
normalmente, lembrando sempre que a quantidade do produto depende
apenas da quantidade do reagente limitante. Vamos resolver alguns 
exemplos para melhor ilustrar essa situação.
Exemplo 1 
Calcule a massa de água obtida quando 3 mol de Fe3O4 e 13 mol 
de H2 são colocados em condições de reagir, de acordo com a reação de 
rendimento 100% :
CEDERJ 91
Fe3O4 + 4 H2→ 3 Fe + 4 H2O
1º passo: determinar o fator estequiométrico com base no ajuste
da equação:
Fator estequiométrico = 1/4 = 0,25.
2º passo: calcular a razão molar dos reagentes Fe3O4 e H2:
Razão molar = 3/13 = 0,23. Como essa razão molar é menor que
o fator estequiométrico, temos que o H2 é o reagente em excesso. Logo,
Fe3O4 é o nosso regente limitante, e é a partir dele que iremos prosseguir
nosso cálculo.
1 mol de Fe3O4 4 mol de H2O x 18g (massa molar da água)
3 mol de Fe3O4 X gramas de H2O
X = 4x 18 x 3 = 216 gramas.
Exemplo 2 
Amônia gasosa pode ser produzida pela seguinte reação:
2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O
Se 112g de óxido de cálcio e 241g de cloreto de amônio forem
misturados, qual é quantidade máxima de amônia produzida?
1º passo: determinar o fator estequiométrico com base no ajuste
da equação:
Fator estequiométrico = 2/1 = 2.
2º passo: calcular a razão molar dos reagentes CaO e NH4Cl:
Como os dados do problema são referentes à massa dos reagentes,
temos de calcular o número de mol de cada uma dessas substâncias.
O cálculo de número de mol pode ser realizado através da expressão
n = massa/ massa molar.
Para o NH4Cl, temos n = 241/53,5 = 4,5.
Para o CaO, temos n = 112/ 56 = 2 mols.
A
U
LA
 
 
 
2
2
Elementos de Química Geral | Cálculos estequiométricos – Parte V: trabalhando com excessos
92 CEDERJ
Assim sendo, a razão molar será 4,5/2 = 2,25. Como esta razão
é maior que o fator estequiométrico, temos que o NH4Cl é o reagente 
em excesso. Logo, CaO é o nosso reagente limitante, e é a partir dele
que iremos prosseguir nosso cálculo:
1 mol CaO 2 mol x 17gramas (massa molar do NH3)
2 mol CaO X gramas de NH3
X = 2 x 2 x 17 = 68 gramas de NH3,
uir nosso
olva agora as atividades propostas a seguir.
1. Nas indústrias petroquímicas, o enxofre pode ser obtido pela equação
2 H2S + SO2Æ 3 S + 2 H2O
Qual é a quantidade máxima de enxofre, em gramas, que pode ser obtida
partindo-se de 5,0 mol de H2S e 2,0 mol de SO2 ?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
_________________________________________________________________
2. 400 gramas de NaOH são adicionados a 700 gramas de HNO3 para 
reagirem, segundo a equação
NaOH + HNO3Æ NaNO3 + H2O
Calcule:
a) A massa do sal obtida;
b) A massa do reagente em excesso.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
ATIVIDADES
CEDERJ 93
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
__________________________________________
CONCLUSÃO
Nesta aula, nós pudemos prever a quantidade de matéria que poderá ser produzida em
uma reação química com reagentes em quantidades diferentes das estequométricas.
ATIVIDADES FINAIS 
1) Duas soluções aquosas são misturadas conforme o esquema abaixo:
Analise a solução fi nal e identifi que a afi rmativa correta:
I- A solução fi nal é neutra, pois não há reagente em excesso.
II- A solução fi nal é ácida, devido a um excesso de 0,6 g de HNO3.
III- A solução fi nal é ácida, devido a um excesso de 0,3 g de HNO3.
IV- A solução fi nal é básica, devido a um excesso de 0,3 g de Ca(OH)2.
2) O metanol, CH3OH, é um combustível utilizado em alguns tipos de carros
4,0g de Ca(OH)2
6,3g de HNO3
A
U
LA
 
 
 
2
2
Elementos de Química Geral | Cálculos estequiométricos – Parte V: trabalhando com excessos
94 CEDERJ
de corrida e pode ser obtido pela reação entre o monóxido de carbono e o 
hidrogênio:
CO(g) + 2 H2(g) Æ CH3OH (l)
Suponhamos que se misturem 336g de CO com 64g de H2. Qual é o reagente 
limitante?
Que massa máxima de metanol pode ser formada? 
____________________________________________________________________________
R E S U M O
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
 Os reagentes utilizados podem ser colocados em quantidades maiores que as
quantidades estequiométricas, para melhor efi ciência da reação.
 No estudo quantitativo das reações, faz-se necessário determinar a massa do reagente
limitante, pois somente através dele podemos efetuar o cálculo estequiométrico.
Atividade 1
1. Reagente em excesso: H2S. Logo, o cálculo deve ser feito pela reagente limitante
SO2.
1 mol de SO2 --------3 mols de S x 32g
RESPOSTAS
CEDERJ 95
2 mols de SO2 -------x gramas de S
Resposta: 192g
Atividade 2
A
U
LA
 
 
 
2
2