Lista de Rendimento (Com Resolução)

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IFSP – INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SÃO PAULO - CAMPUS CUBATÃO
CURSO: ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO 
DISCIPLINA: QUÍMICA TEÓRICA
PROFESSORA: ANA PAULA
1- Reagiu-se completamente 2 g de gás hidrogênio (H2) com 16 g de gás oxigênio (O2), produzindo 14,214 g de água (H2O). Calcule o rendimento real dessa reação. (Dados: Massas molares: H2 = 2 g/mol; O2 = 32 g/mol; H2O = 18 g/mol).
Resolução:
I) Para iniciar a resolução temos de escrever a reação química de forma balanceada para saber qual é o rendimento teórico dessa reação:
2 H2 + 1 O2 → 2 H2O
Sendo assim temos:
2 mol (H2) 1 mol (O2) 2 mol(H2O)
Assim podemos multiplicar o número de moléculas pela Massa Molar:
 2 . 2g 1 . 32g 2 . 18 g
4 g 32 g 36 g
Teoricamente, 4 g de H2 reagiram com 32 g de O2, produzindo 36 g de H2O. Usando os valores dados no exercício, fazemos uma regra de três simples e descobrimos o rendimento teórico.
II) É importante verificar se algum dos reagentes é limitante da reação, porque se ele acabar, a reação irá parar, independentemente da quantidade em excesso que ainda tenha do outro reagente. Para sabermos disso, basta determinar a quantidade de produto que seria formada por cada um dos reagentes separadamente:
- Para o H2:
4 g de H2 ------ 36 g de H2­O
2 g de H2 ------ x
x = (2 g . 36 g) /4g = 18 g de água
- Para o O2:
32 g de H2 ------ 36 g de H2­O
16 g de H2 ------ y
y = (16 g . 36 g) / 32g = 18 g de água
Como deu a mesma quantidade de água produzida para os dois, eles reagem proporcionalmente e não há reagente em excesso nem reagente limitante.
III) Agora, basta relacionar o rendimento teórico (18 g de água) com o rendimento real obtido na reação, que foi dado no enunciado (14g de água):
18 g de água ----------- 100%
14,4 g de água -------- z
z = (14,4 g . 100%)/ 18g
z = 80%
O rendimento dessa reação foi igual a 80%.
2- Numa reação de produção da amônia (NH3), reagiram-se 360 g de gás hidrogênio (H2) e uma quantidade suficiente de gás nitrogênio (N2), gerando um rendimento de 20%. Qual foi a massa de amônia obtida? (Dados: Massas molares: H2 = 2 g/mol; N2 = 28 g/mol; NH3 = 17 g/mol).
Resolução:
I) Para iniciar a resolução temos de escrever a reação química de forma balanceada para saber qual é o rendimento teórico dessa reação:
1 N2 + 3 H2 → 2 NH3
1 mol 3 mol 2 mol
↓ ↓ ↓
1 . 28 g 3 . 2 g 2 . 17 g
28 g 6 g 34 g
II) Utilizando como referência o gás hidrogênio, cuja massa utilizada na reação foi dada no exercício:
6 g de H2 ------ 34 g de NH3
360 g de H2 ------ x
x = (360 g . 34 g) / 6g = 2040 g de NH3
III) Utilizando o rendimento percentual e o rendimento teórico temos:
2040 g de NH3 ----------- 100%
Y g de NH3 ----------- 20%
Y = (2040 g . 20%) / 100%
x = 408 g de NH3
A reação de 360g de gás hidrogênio com um rendimento de 20% fornece 408 g de gás amônia.
3- (Cesgranrio-RJ) Em um processo de obtenção de ferro a partir da hematita (Fe2O3(s)), considere a equação não balanceada:
Fe2O3(s) + C(s) → Fe(s) + CO(g)
Utilizando-se 4,8 t de minério e admitindo-se um rendimento de 80% na reação, a quantidade de ferro produzida será de:
a) 2688 kg b) 3360 kg c) 1344 t d) 2688 t e) 3360 t
Resolução:
A resposta é a alternativa “a”.
I) Escreveremos a equação química balanceada para verificar a proporção estequiométrica:
1 Fe2O3(s) + 3 C(s) → 2 Fe(s) + 3 CO(g)
↓ ↓
1 mol 2 mol
As massas molares são: M (Fe2O3) = 160 g/mol e M (Fe) = 56 g/mol.
Então o rendimento teórico dessa reação é dado por:
1 . 160g de Fe2O3---------- 2 . 56 g de Fe
4,8 . 106 g de Fe2O3-------- x
x = (4,8 . 106 . 2 . 56) / 160
x = 3,36 . 106 g de Fe
II) 3,36 . 106 g de ferro é o rendimento teórico, ou seja, de 100%. Mas o enunciado disse que o rendimento foi de 80%, então temos:
8,4 . 106 --------- 100%
y ------------- 80%
y = 2,688 . 106 g de Fe = 2 688 kg de Fe = 2,688 t de Fe
4- (Unirio-RJ) Soluções de amônia são utilizadas com frequência em produtos de limpeza doméstica. A amônia pode ser preparada por inúmeras formas. Dentre elas:
CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s)
Partindo-se de 224 g de CaO(s), obtiveram-se 102 g de NH3. O rendimento percentual da reação foi de:
(Dadas as massas molares em g/mol: H = 1; N = 14; O = 16, Cl= 35,5; Ca = 40).
Resolução:
I) Escreveremos a equação química balanceada para verificar a proporção estequiométrica:
CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2 NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s)
↓ ↓
1 mol 2 mol
As massas molares são: M (CaO) = 56 g/mol e M (NH3) = 17 g/mol.
II) Então o rendimento teórico dessa reação é dado por:
1 . 56g de CaO---------- 2 . 17 g de NH3
224 g de CaO-------- x
x = 224 . 2 . 17
56
x = 136 g de NH3
III) 136 g é o rendimento teórico, ou seja, de 100%, mas foram produzidos 102 g de NH3. Vamos descobrir, então, qual foi o rendimento percentual real:
136 --------- 100%
102 ------------- y
y = 75%
5- O calcário é um minério constituído principalmente de carbonato de cálcio (CaCO3). Quando esse minério é aquecido, são produzidos cal viva (óxido de cálcio) e dióxido de carbono. Se forem produzidos 52,5 g de gás carbônico a partir de 128,19 g de carbonato de cálcio, qual será o rendimento aproximado dessa reação?
 a) 70% b) 80% c) 84% d) 93% e) 94%
Resolução:
A resposta é a alternativa “d”.
I) Escreveremos a equação química balanceada para verificar a proporção estequiométrica:
CaCO3 → CaO + CO2(g)
↓ ↓
1 mol 1 mol
As massas molares são: M (CaCO3) = 100 g/mol e M (CO2) = 44 g/mol.
II) Então o rendimento teórico dessa reação é dado por:
1 . 100g de CaCO3---------- 1 . 44 g de CO2
128,19 g de CaCO3-------- x
x = 128,19 . 44
100
x = 56,4036 g de CO2
III) Esse é o rendimento teórico, ou seja, de 100%, mas foram produzidos 52,5 g de CO2 . Vamos descobrir, então, qual foi o rendimento percentual real:
56,4036 --------- 100%
52,5 ------------- y
y ≈ 93%
6- A reação entre o sulfato de cobre II e a amônia origina o composto Cu(NH3)4SO4:
CuSO4(aq)+ 4 NH3(g) → Cu(NH3)4SO4(aq)
Determine o rendimento aproximado do processo quando são obtidos 31,5 g de Cu(NH3)4SO4(aq) a partir de 25 g de sulfato de cobre II com excesso de amônia.
Resolução:
I) escreveremos a equação química balanceada para verificar a proporção estequiométrica:
CuSO4(aq)+ 4 NH3(g) → Cu(NH3)4SO4(aq)
↓ ↓
1 mol 1 mol
As massas molares são: M (CuSO4) = 159,6 g/mol e M (Cu(NH3)4SO4) = 227,6 g/mol.
II) O rendimento teórico dessa reação é dado por: Cu(NH3)4SO4(aq).
1 . 159,6 g de CuSO4 ---------- 1 . 227,6 g de Cu(NH3)4SO4(aq).
25 g de CuSO4 ------------------ x
x = (128,19 . 44) / 100
x = 35,65 g de Cu(NH3)4SO4(aq).
III) Esse é o rendimento teórico, ou seja, de 100%, mas foram produzidos 31,5 g de CO2 . Vamos descobrir, então, qual foi o rendimento percentual real:
35,65 --------- 100%
31,5 ------------- y
y ≈ 88%
7- O gás hidrogênio pode ser obtido em laboratório a partir da reação de alumínio com ácido sulfúrico, cuja equação não balanceada é dada a seguir:
Al + H2SO4 → Al2(SO4 )3 + H2 (g)
Um analista utilizou uma quantidade suficiente de H2SO4 para reagir com 5,4 g do metal e obteve 5,71 litros do gás nas CNTP. Nesse processo, o analista obteve um rendimento aproximado de:
Dados: Al = 27 g/mol ; H = 1 g/mol ; S = 32 g/mol ; O = 16 g/mol
Resolução:
MM H2SO4 → 98 g / mol
Al → 27 g / mol
5,4g / 27g →0,2 mol de Al
I) Balancear
    
2 Al + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2
2mol ------------------------------------------(3.( 22,4L ) )
0,2mol ------------------------------------------------x
x = 0,2 . 67,2 / 2 → 6,72 Litros de gás H2
II) 
6,72 L → 100%
5,71 L →  x
x = (5,71 .100%) / 6,72 = 85 %
8 – (UFRJ)A cebola ao ser cortada, desprende SO2 que, em contato com o ar, transforma-se em SO3. Este gás, em contato com a água dos olhos, transforma-se em ácido sulfúrico, causando grande ardor e, consequentemente, as lágrimas. Estas reações estão representadas a seguir:
SO2 + ½ O2 → SO3
SO3 + H2O(g) → H2SO4
Supondo que a cebola possua 0,1 mol de SO2 e o sistema esteja nas CNTP, determine o volume de ácido sulfúrico produzido, considerando um rendimento de 75%:
Resolução:
1 mol de qualquer gás é igual a 22,4 litros na CNTP
0,1 mol é igual a 2,24 litros de gás SO2 que formará o ácido sulfúrico