Aula 2 - Cálculo Estequiométrico

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Aula 2 
 Cálculo Estequiométrico 
Prof. Roni Marques 
roni.marques@ufv.br 
 
mailto:roni.marques@ufv.br
Introdução 
 
A estequiometria é o estudo e o cálculo das relações quantitativas de 
reagentes e produtos em reações químicas, envolvendo todos os aspectos 
de composição e ração. 
Nesta aula iremos abordar aspectos quantitativos envolvendo substâncias 
químicas em reações. 
 
Os coeficientes e o número de mols 
 
As reações químicas nos mostram a proporção numérica das moléculas, 
segundo a qual as substâncias reagem e se formam. 
Os coeficientes de uma equação podem ser interpretados em número de 
moléculas e também em número de mols, dependendo do que nos for 
interessante. 
𝟏 𝑁2 + 𝟑 𝐻2 → 𝟐 𝑁𝐻3 
1 molécula ou 1 mol de 𝑁2 
3 moléculas ou 3 mols de 𝐻2 
2 moléculas ou 2 mols de 𝑁𝐻3 
Introdução 
 
Para efetuar o cálculo estequiométrico, é preciso seguir algumas regras 
fundamentais, a saber: 
 
1º)- Escrever a equação química mencionada no problema. 
 
2º)- Balancear ou acertar os coeficientes dessa equação (lembre-se de 
que os coeficientes indicam a proporção em mols existente entre os 
participantes da reação). 
 
3º)- Estabelecer uma regra de três entre o dado e a pergunta do problema, 
obedecendo aos coeficientes da equação, que poderá ser escrita em massa, 
volume, ou em mols, conforme a conveniência do problema. 
 
Vamos ver agora, casos gerais e os casos particulares de cálculo 
estequiométrico. 
Casos Gerais de Cálculo Estequiométrico 
 
1- Quando o dado e a pergunta do problema são expressos em massa. 
 
1.1 (UFAC) Utilizando 148 g de hidróxido de cálcio 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2, calcule a massa 
obtida de 𝐶𝑎𝐶𝑙2, segundo a equação não-balanceada abaixo. 
𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 → 𝐶𝑎𝐶𝑙2(𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂 
 
 
 
1.2 O minério blenda (ZnS) foi fortemente aquecido na presença de oxigênio, 
produzindo óxido de zinco e anidrido sulfuroso. Calcule a massa de anidrido 
sulfuroso, em gramas, que poderá ser obtida por uma indústria de fabricação 
de ácido sulfúrico a partir de 24 kg de oxigênio. 
Consulte as massas atômicas na Tabela Periódica. 
Resposta: 32 kg de anidrido 
Casos Gerais de Cálculo Estequiométrico 
 
2- Quando o dado é expresso em massa e a pergunta em volume (ou 
vice-versa) 
CNTP: 0ºC e 1,0 atm de pressão. Volume molar dos gases = 22,4 L 
2.1 (UFRN) Recentemente a indústria automobilística desenvolveu o airbag, 
um balão que infla rapidamente para diminuir o impacto do passageiro com 
as partes internas do veículo. Em caso de colisão a reação química principal 
a ocorrer dentro do balão está ilustrada abaixo. Calcule a massa de azida de 
sódio necessária para produzir gás suficiente que ocupe um balão de 74 
litros de volume, a uma temperatura de 27ºC e 1,0 atm de pressão. 
𝑁𝑎𝑁3(𝑠) → 𝑁𝑎(𝑠) + 𝑁2(𝑔) 
 
2.2 (UFJF) Sabendo-se que, nas CNTP, 1 mol de qualquer gás ocupa um 
volume igual a 22,4 L, calcular a massa, em gramas, de gás carbônico que 
se obtém, quando se provoca a combustão completa de 5,6 L do gás metano 
nas CNTP. 
Resposta: 11 g de gás carbônico. 
Casos Gerais de Cálculo Estequiométrico 
 
3- Quando o dado é expresso em massa e a pergunta em mols (ou vice-
versa) 
 
3.1 (UFMG) Um ser humano adulto sedentário libera, ao respirar, em média, 
0,880 mol de 𝐶𝑂2 por hora. A massa de 𝐶𝑂2 pode ser calculada medindo-se a 
quantidade de 𝐵𝑎𝐶𝑂3(𝑠) produzida pela reação: 
𝐵𝑎𝐶𝑂3 𝑎𝑞 + 𝐶𝑂2(𝑔) → 𝐵𝑎𝐶𝑂3(𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) 
Suponha que a liberação de 𝐶𝑂2(𝑔) seja uniforme nos períodos de sono e de 
vigília. Calcular a massa de carbonato de bário que seria formada pela 
reação do hidróxido de bário com o 𝐶𝑂2(𝑔), produzido durante 30 minutos. 
 
3.2 (UFRRJ) Considere a reação: 𝑍𝑛(𝑠) + 𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 𝑍𝑛𝐶𝑙2 𝑎𝑞 + 𝐻2(𝑔) 
a) Faça o balanceamento da referida reação. 
b) Sabendo-se que 73 g do ácido clorídrico reagem completamente, calcule 
o número de mols do cloreto de zinco formado. 
Resposta: 1 mol 
Casos Gerais de Cálculo Estequiométrico 
 
4- Quando o dado é expresso em massa e a pergunta em número de 
partículas (ou vice-versa) 
 
4.1 (UFPE) Nas usinas siderúrgicas, a obtenção de ferro metálico a partir da 
hematita envolve a seguinte reação (não-balanceada): 
𝐹𝑒2𝑂3(𝑠) + 𝐶𝑂(𝑔) → 𝐹𝑒(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) 
Percebe-se dessa reação que o 𝐶𝑂2(𝑔)é liberado para a atmosfera, podendo 
ter um impacto ambiental grave relacionado com o efeito estufa. Qual é o 
número de moléculas de 𝐶𝑂2(𝑔) liberadas na atmosfera, quando um mol de 
óxido de ferro (III) é consumido na reação? 
 
4.2 (UFF) Em relação à produção de fosfato de sódio por meio da reação do 
ácido fosfórico com um excesso de hidróxido de sódio, pede-se: 
a) A equação balanceada da reação; 
b) A quantidade, em gramas, de fosfato de sódio produzido ao se utilizar 
2,5.1023 moléculas de ácido fosfórico. 
 
Resposta: 68,3 g 
 
Casos Gerais de Cálculo Estequiométrico 
 
5- Quando o dado e a pergunta do problema são ambos em volume 
 
5.1 Um volume de 15 L de hidrogênio, medido a 15ºC e 720 mmHg, reage 
completamente com cloro. Qual é o volume de gás clorídrico produzido na 
mesma temperatura e pressão? 
 
5.2 (Mackenzie) Calcule os volumes de gás nitrogênio e de gás oxigênio 
necessários para a síntese de 8 L de pentóxido de dinitrogênio, considerando 
que todos os gases estão nas mesmas condições de temperatura e pressão. 
2 𝑁2 + 5 𝑂2 → 2 𝑁2𝑂5 
 
Resposta: 8 L de nitrogênio 
20 L de oxigênio 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
1- Quando aparecem reações consecutivas 
 
5.1 (Fuvest) Duas reações que ocorrem na produção de ferro são 
representadas por: 
2 𝐶(𝑠) + 𝑂2(𝑔) → 2 𝐶𝑂(𝑔) 
𝐹𝑒2𝑂3 𝑠 + 3 𝐶𝑂 𝑔 → 2 𝐹𝑒 𝑠 + 2 𝐶𝑂2(𝑔) 
O monóxido de carbono formado na primeira reação é consumido na 
segunda. Considerando apenas essas duas etapas do processo, calcule a 
massa, apropriada, em kg, de carvão consumido na produção de 1 tonelada 
de ferro. 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
2- Quando são dadas as quantidades de dois (ou mais) reagentes 
 
REAGENTE EM EXCESSO 
 
-Quando em um exercício numérico forem fornecidas as quantidades de dois 
reagentes, é necessário verificar se as mesmas estão na proporção indicada 
na equação balanceada da reação. 
-No caso negativo haverá excesso de um dos reagentes. Nesse caso é 
preciso descobrir qual o reagente que não está em excesso (reagente 
limitante) e calcular as quantidades dos produtos em função da quantidade 
deste reagente limitante. 
 
Consideremos a seguir, alguns exemplos: 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
2- Quando são dadas as quantidades de dois (ou mais) reagentes 
 
2.1 Misturam-se 147 g de ácido sulfúrico e 100 g de hidróxido de sódio para 
que reajam segundo a equação 𝐻2𝑆𝑂4 + 2 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝑁𝑎2𝑆𝑂4 + 2 𝐻2𝑂 
Dados de massas atômicas: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32. 
Pede-se calcular: 
a) A massa de sulfato de sódio formada; 
b) A massa do reagente que sobra (em excesso) após a reação. 
 
2.2 (Cesgranrio) O 𝐻2𝑆 reage com o 𝑆𝑂2 segundo a reação: 
2 𝐻2𝑆 + 𝑆𝑂2 → 3 𝑆 + 2 𝐻2𝑂 
Qual o número máximo de mols de S que pode ser formado quando se faz 
reagirem 5 mols de 𝐻2𝑆 com 2 mols de 𝑆𝑂2? 
Resposta: 6 mols 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
3- Quando os reagentes são substâncias impuras 
 
GRAU DE PUREZA 
 
Nos trabalhos realizados até aqui não se fez referência ao grau de pureza 
das substâncias envolvidas nas reações. Essas substâncias, portanto, foram 
consideradas como sendo 100% puras, ou seja, com um grau de pureza 
igual a 100%. Na prática, entretanto, raramente trabalha-se com substâncias 
100% puras. 
 
 
 
 
 
 
 
Amostra de calcário de pureza 90% 
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3- Quando os reagentes são substâncias impuras 
 
3.1 (UFRN) Uma amostra de calcita, contendo 80% de carbonato de cálcio,sofre decomposição térmica quando submetida a aquecimento, segundo a 
equação abaixo: 
𝐶𝑎𝐶𝑂3 → 𝐶𝑎𝑂 + 𝐶𝑂2 
Qual a massa de óxido de cálcio obtida a partir da queima de 800 g de 
calcita? 
 
3.2 Deseja-se obter 180 L de dióxido de carbono, medidos nas CNTP, pela 
calcinação de um calcário de 90% de pureza. Qual é a massa de calcário 
necessária? 
Dados de massas atômicas: C = 12; O = 16; Ca = 40 
 
Resposta: 892,85 g de calcário impuro 
 
 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
4- Quando o rendimento da reação não é total 
 
RENDIMENTO DE UMA REAÇÃO 
 
Quando num exercício de cálculo estequiométrico não se faz referência ao 
rendimento da reação química (como em todos os exercícios que estudamos 
até agora), supõe-se que ele seja 100%. Se o rendimento for mencionado, 
corrigem-se as quantidades dos produtos obtidos na reação. 
O rendimento de uma reação química, na prática, é sempre menor que 
100%, devido a vários motivos: 
-Impureza das substâncias; 
-Condições inadequadas de temperatura e pressão; 
-Falhas Humanas. 
 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
4- Quando o rendimento da reação não é total 
 
4.1 (ENEM 2017) O ácido acetilsalicílico, AAS (180 g/mol), é sintetizado a 
partir do ácido salicílico (138 g/mol) com anidrido acético, usando-se ácido 
sulfúrico como catalisador, conforme a equação química: 
𝐶7𝐻6𝑂3 + 𝐶4𝐻6𝑂3 → 𝐶9𝐻8𝑂4 + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 
Após a síntese, o AAS é purificado e o rendimento final é de 
aproximadamente 50%. Devido às suas propriedades farmacológicas 
(antitérmico, analgésico, anti-inflamatório e antitrombótico), o AAS é utilizado 
como medicamento na forma de comprimidos, nos quais se emprega 
tipicamente a massa de 500 mg dessa substância. 
Uma indústria farmacêutica pretende fabricar um lote de 900 mil 
comprimidos, de acordo com as especificações do texto. Qual é massa de 
ácido salicílico, em kg, que deve ser empregada para esse fim? 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
4- Quando o rendimento da reação não é total 
 
4.2 (ENEM 2016) A minimização do tempo e custo de uma reação química, 
bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracterizam a eficiência de 
um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar ao 
consumidor mais baratos. Um dos parâmetros que mede a eficiência de uma 
reação química é seu rendimento molar (R, em %), definido como: 
𝑅 = 
𝑛𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜
𝑛𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
x 100 
Em que n corresponde ao número de mols. O metanol pode ser obtido pela 
reação entre o brometo de metila e hidróxido de sódio, conforme a equação 
química: 
𝐶𝐻3Br + NaOH → 𝐶𝐻3OH + NaBr 
Calcule o rendimento molar da reação, em que 32 g de metanol foram 
obtidos a partir de 142,5 g de brometo de metila e 80 g de hidróxido de sódio. 
Dados massas molares: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Br = 80. 
Resposta: 67% 
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5- Quando há participação do ar nas reações químicas 
 
COMPOSIÇÃO DO AR ATMOSFÉRICO 
 
Para efeito de cálculo, costuma-se considerar que o ar tem aproximadamente 
21% de 𝑶𝟐 e 79% de 𝑵𝟐 (juntamente com outros gases). 
Dos compostos do ar, somente oxigênio costuma participar das reações, 
provocando combustões (queimas), ustulações (oxidações de sulfetos 
metáicos) e outras oxidações em geral. 
O nitrogênio (e muito menos os gases nobres) não reage, daí o motivo de o 
mesmo ser chamado de gás inerte. 
Casos Particulares de Cálculo Estequiométrico 
 
5- Quando há participação do ar nas reações químicas 
 
5.1 Um volume de 56 L de metano é completamente queimado no ar, 
produzindo gás carbônico e água. Suponha todas as substâncias no estado 
gasoso e nas mesmas condições de temperatura e pressão. 
Adote como composição volumétrica do ar: 20% de 𝑂2 e 80% de 𝑁2 
a) Qual o volume de ar necessário à combustão? 
b) Qual o volume total dos gases no final da reação? 
 
5.2 (Fuvest) A combustão completa de 16 mols de magnésio metálico foi 
realizada utilizando-se 50 mols de uma mistura gasosa contendo : 20% de 
𝑂2, 78% de 𝑁2 e 2% de argônio (% em mols). 
a) Escreva a equação química que representa essa combustão. 
b) Calcule a porcentagem em mols de 𝑂2 na mistura gasosa, após a 
combustão. 
Resposta: 4,8%