Estequiometria: cálculo de quantidades em reações químicas

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REVISÃO DE QUÍMICA
ESTEQUIOMETRIA
ESTEQUIMETRIA COMUM
	 O tipo mais comum de exercícios consiste em dar a “ quantidade” de um dos participantes da reação e pedir “ as quantidades” dos outros. Essas “quantidades” podem estar expressas em massa, em volume, em número de mol, em número de moléculas, átomos, etc.
Exemplo: Reação entre o gás nitrogênio (N2) e o gás hidrogênio (H2) para formar gás amônia (NH3).
 _____ N2(g) +________ H2(g)  _____ NH3 (g)
	Em gramas
	28g
	3(2g)
	2(17g)
	Em mol
	1mol
	3 mol
	2 mol
	Em moléculas
	6,02.1023 moléculas
	3(6,02.1023 moléculas)
	2(6,02.1023 moléculas)
	Em volume(litros)
	22,4L ou 22,7L
	3(22,4L)
	2(22,4 L)
 Os valores da tabela acima servem como ponto de partida para que as outras relações quantitativas sejam estabelecidas.
REGRAS BÁSICAS:
1º passo: Devemos fazer o balanceamento da reação química em estudo.
2º passo: Após o balanceamento, os coeficientes obtidos indicam o número de mols necessário de cada substância, para que seja possível tal reação, fornecendo assim, a proporção de reagente e produto;
3º passo; As relações entre reagentes utilizados e produtos obtidos (geralmente regra de três) poderão ser feitas entre suas quantidades, ou seja, massa, volume, número de mols, de átomos ou moléculas de cada um deles.
 EXEMPLO Nº 1:
 (ACAFE) No TEXTO 02, que trata da Neutralização da Culpa, é descrito: “entre todos os poluentes da atmosfera, o principal alvo da neutralização é o dióxido de carbono (CO2), gás responsável por impedir a dissipação para o espaço das ondas de calor resultantes da reflexão da luz do sol sobre a superfície do planeta”.Atendendo ao Protocolo de Kyoto, uma das tecnologias empregadas na redução dos teores deste gás está baseada na seguinte reação:
CaO(s) +CO2(g)  CaCO3(s)
Se um determinado dispositivo contém 5600kg de CaO(s), a massa de CO2(g), em kg, que pode ser
removida através desse dispositivo é:
 4400 B) 5600 c) 72 D) 7200 E) 100
EXEMPLO Nº2 :
 Nas estações de tratamento de água, eliminam-se as impurezas sólidas em suspensão através do arraste por flóculos de hidróxido de alumínio, produzidos na reação representada por 
 Al2(SO4)3 +3 Ca(OH)22 Al(OH)3 + 3 CaSO4
Para tratar 1,0x106m3 de água foram adicionadas 17 toneladas de Al2SO4. Qual a massa de Ca(OH)2 necessária para reagir completamente com esse sal? 
a) 150 quilogramas. 
b) 300 quilogramas. 
c) 1,0 tonelada. 
d) 11 toneladas. 
e) 30 toneladas.
ESTEQUIOMETRIA COM SUBSTÂNCIAS IMPURAS
 	Em princípio nenhuma substância apresenta-se totalmente pura nem mesmo após sucessivos processos de separação. Nestes casos, pode-se chegar a purezas da ordem de até 99,95% mas nunca 100%. Quando uma determinada substância é pesada deve-se estar ciente da presença , em maior ou menor proporção , de outras substâncias. O grau de pureza representa o percentual de massa de uma substância em relação à massa total de certa amostra. Quando não houver referência de pureza das substâncias participantes , considera-se para o cálculo 100%. 
	Quando conhecemos o grau de pureza da amostra em relação às substâncias participantes, basta estabelecer uma proporcionalidade (regra de três) para se estabelecer a quantidade efetiva da substância empregada na reação ,após novamente aplica-se o mesmo processo com a proporção da amostra pura.
EXEMPLOS Nº3:
 Uma amostra de 300g de magnésio com 80% de pureza reage com oxigênio, produzindo óxido de magnésio. Determine a massa de óxido de magnésio produzida ( massas molares) Mg=24g/mol; MgO=40g/mol)
 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)
EXEMPLO Nº4
 Para neutralizar uma amostra pesando 200g de NaOH com 80% de pureza, utiliza-se ácido sulfúrico segundo a reação, não balanceada:
 H2SO4 + NaOH →Na2SO4 +H2O
Qual a massa de sulfato de sódio formada?
REAGENTE EM EXCESSO E LIMITANTE
 	 Quando ocorre uma mistura de dois reagentes que não se encontram em proporções estequiométricas , um deles será consumido totalmente, sendo denominado reagente limitante. O outro reagente restará uma determinada quantidade sem reagir, denominado reagente em excesso.
ETAPAS A SEGUIR:
 1) Considere um dos reagentes como limitante, determine a quantidade de produto formado para este reagente.
Repita o procedimento para com o outro reagente.
A menor quantidade de produto formado corresponde ao reagente limitante e indica a quantidade real de produto obtido.
Deve-se repetir o processo com a menor quantidade de produto formado, para obter a quantidade do reagente em excesso e a quantidade real necessária para reagir.
EXEMPLO Nº5
 O carbonato de sódio, empregado na fabricação de vidro, é preparado a partir de carbonato de cálcio e cloreto de sódio: CaCO3+ 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2
Colocando-se para reagir 1000g de CaCO3 e 585g de NaCl, a massa obtida do carbonato de sódio em gramas é:
a) Quem é o reagente limitante?
b) Quem e o reagente em excesso?
c) Qual a quantidade em excesso?
RENDIMENTO DE UMA REAÇÃO 
O rendimento de uma reação representa a proporção efetiva de conversão dos reagentes em produtos. Em problemas onde for conhecido o rendimento da reação, basta realizar o cálculo supondo inicialmente um rendimento de 100%
	Em problemas onde for desconhecido o rendimento da reação, evidentemente sua determinação se constituirá no objetivo do problema. Neste caso, o enunciado apresentará a quantidade utilizada de um dos reagentes e a quantidade efetiva de um dos produtos obtidos.
PASSOS:
Verificam-se os coeficientes estequiométricos.
Determina-se inicialmente o que será obtido, caso a conversão fosse total (100%).
Estabelece uma proporcionalidade direta (regra de três) para determinar o rendimento que irá corresponder à quantidade de produto efetivamente obtido.
EXEMPLO Nº6
 (UPF) 15,0 g de pirita (FeS2) de 80% de pureza são submetidos à ustulação. A reação, não ajustada, deste processo é FeS2(s) + O2(g)  Fe2O3(s) + SO2(g). O rendimento da reação é de 75%. Nessas condições, o volume de SO2(g) obtido nas CNTP é: Considerar: Massas Atômicas: Fe = 56; O = 16; S = 32. Volume Molar nas CNTP: 22,7 L 
a) 1,70 L b) 3,40 L c) 4,54 L d) 2,27 L e) 4,25 L 
EXEMPLO Nº7:
 (UFRGS) A decomposição térmica de meio mol de clorato de potássio segundo a equação:
KCl O3(s) KCl (s) + 3/2 O2(g) produziu 8,4 litros de oxigênio nas CNTP, o rendimento da reação foi de:
100% b) 820% c) 50% d) 40% e) 20
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ATIVIDADES�
QUESTÃO 1
(UPF) Uma amostra contendo 4,50 g de carbonato de magnésio foi tratada por ácido clorídrico, obtendo-se 1032 mL de gás carbônico, medidos nas condições normais de temperatura e pressão.
MgCO3(s) + HCl(aq) CO2(g) + MgCl2(aq) + H2O(l)
O rendimento da reação foi:
a) 80%
b) 86%
c) 83%
d) 93%
e) 90%
QUESTÃO 2
(UPF) Um estudante de química deseja extrair o ouro contido em 68,5 g de cloreto de ouro III di-hidratado, AuCl3.2H2O, através da eletrólise de solução aquosa do sal. Qual é a massa de ouro obtida após a redução de todo o metal contido na amostra?
Dados: massas molares: AuCl3.2H2O = 342,5 g/mol; Au =200,0 g/mol
a) 34, 1 g
b) 40, 0 g
c) 45, 9 g
d) 28, 5 g
e) 105, 6 g
QUESTÃO 3
(UPF)Efetuando-se, em laboratório, a reação entre 10 g de alumínio e 225 g de cloro, obtêm-se, no máximo,
a) 20,0 g de cloreto de alumínio.
b) 63,0 g de cloreto de alumínio.
c) 23,0 g de cloreto de alumínio.
d) 49,5 g de cloreto de alumínio.e) 53,5 g de cloreto de alumínio.
QUESTÃO 4
(UPF) A cebola é um bulbo que, ao ser cortado, desprende SO2 que, em contato com o ar, transforma-se em SO3. Este gás, em contato com a água dos olhos, gera o ácido sulfúrico, causando ardor e, conseqüentemente, as lágrimas. Estas reações estão representadas abaixo:
SO2 + 1/2O2  SO3
SO3 + H2OH2SO4
Supondo que a cebola possua 0,1 mol de SO2 e o sistema esteja nas CNTP, o volume de ácido sulfúrico produzido é, em litros:
a) 2,24
b) 4,48
c) 44,8
d) 22,4
e) 2,4
QUESTÃO 5
(UPF) Sabendo-se que o ouro 18 quilates contém 75% (em massa) de ouro e que o cobre e a prata completam os 100% restantes, a massa de ouro em uma aliança de ouro 18 quilates que pesa 2,0g é:
a) 1,0g. b) 0,5g. c) 1,5g. d) 1,2g. e) 0,75g.
QUESTÃO 6
(UPF) Resíduos industriais que contêm sulfetos não devem ser jogados nos rios. Podem-se tratar esses resíduos com peróxido de hidrogênio (H2O2), que oxida os sulfetos de sódio a sulfatos e se reduz a água. Para oxidar 117 kg de sulfeto de sódio, Na2S, contidos em dado resíduo, são necessários _____kg de peróxido de hidrogênio.
a) 25 b) 51 c) 102 d) 204 e) 306
QUESTÃO 7
(UPF) Muitos medicamentos usados como antiácidos contêm hidróxido de alumínio como um de seus principais componentes. Um determinado antiácido contém 30 g de Al(OH)3 em cada litro de medicamento. Qual será o volume apropriado de antiácido, para neutralização total, que deverá ser ingerido por um paciente que, através de seu suco gástrico, receba 0,30 mol de HCl por dia em seu estômago? Considere que a neutralização do ácido clorídrico pelo antiácido ocorra de acordo com a reação:
Al(OH)3 + 3 HCl  AlCl3 + 3 H2O
a) 445 mL
b) 260 mL
c) 780 mL
d) 80 mL
e) 40 mL
QUESTÃO 8
 (UFRGS) O acetileno, gás utilizado em maçaricos, pode ser obtido a partir do carbeto de cálcio (carbureto) de acordo com a equação: 
CaC2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2 
Utilizando-se 1 kg de carbureto com 36% de impurezas, o volume de acetileno obtido, nas CNTP, em litros, é: 
0,224 (b) 2,24 (c) 26 (d) 224 (e) 260
QUESTÃO 9
(UFRGS) A equação abaixo mostra a produção de gás sulfúrico a partir de gás sulfuroso. Mantendo-se as condições de temperatura e pressão, qual o volume de gás oxigênio, em litros, que reage com gás sulfuroso para produzir 5 litros de gás sulfúrico? 
SO2 + ½ O2 SO3 
(a) 0,5 (b) 2,5 (c) 5 (d) 11,2 (e) 22,4
QUESTÃO 10
(UFRGS) O dióxido de nitrogênio contribui para a formação de chuva ácida, como resultado de sua reação com água na atmosfera, de acordo com a equação abaixo.
3NO2 +H2O 2HNO3 + NO
Na reação entre 2,76g de NO2 e 0,54g de água , ocorre:
 excesso de 0,18g de água
Produção de 1,26g de ácido nítrico
formação de 0,90g de óxido nítrico ,NO.
 Formação de uma massa total de produtos (HNO3+ NO) igual a 3,30g.
Consumo de 1,38g de dióxido de nitrogênio
GABARITO ATIVIDADES
1-B,2-B,3-D,4-A,5-C,6-D,7-B,8- D,9- B ,10-A .
 GABARITO EXEMPLOS:
	1
	A
	2
	D
	3
	400g
	4
	284g
	5
	NaC; b) CaCO3; c)500g 
	6
	B
	7
	C
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
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