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ESTEQUIOMETRIA ESTEQUIOMETRIA É importante realizar o cálculo da quantidade de substâncias utilizadas numa reação química, assim como prever a quantidade obtida de produtos. Conseguindo realizar uma previsão dessa quantidade é possível saber o rendimento do processo. Isso é muito importante para as indústrias, visto que o ideal é a utilização de processos com grande rendimento de produtos. ESTEQUIOMETRIA Durante a realização dos cálculos estequiométricos é muito importante se observar a proporção entre as quantidades de produtos e reagentes participantes da reação. Se lembra da proporção estequiométrica? O balanceamento das equações químicas é quem nos fornece a proporção entre reagentes e produtos. Pense bem: se você precisa de duas xícaras de farinha pra fazer um bolo, quantas xícaras serão necessárias para fazer dois bolos? Essa proporção utilizada na produção de bolos (e outros materiais) é o fundamento dos cálculos estequiométricos. Photo by Pablo Lancaster Jones on Unsplash https://unsplash.com/@fotolancaster?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText https://unsplash.com/s/photos/cake-ingredients?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText ESTEQUIOMETRIA Existem diferentes maneiras de se trabalhar os cálculos estequiométricos. Podemos relacionar a massa, o volume, a quantidade em mol, o número de partículas (átomos, íons ou moléculas)... Photo by Alex Kondratiev on Unsplash https://unsplash.com/@alexanderkondratiev?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText https://unsplash.com/s/photos/chemical-reactions?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditCopyText 1º RELAÇÃO: REAÇÕES COM 100% DE RENDIMENTO 01. (PUC Minas–2019) A reação a seguir é empregada na produção de oxigênio nas máscaras de aviões 4Fe(s) + 4NaCO3(s) → 2Fe2O3(s) + 4NaC(s) +3O2(g) Assinale a massa de Fe necessária para produzir 145,6L de oxigênio em CNTP. A) 208,00 B) 432,00 C) 364,56 D) 485,33 02. (UERJ–2019) A equação química a seguir representa a obtenção de ferro metálico a partir de seu minério. 2Fe2O3(s) + 3C(s) → 4Fe(s) + 3CO2(g) Admitindo um rendimento de 100%, a massa de Fe2O3, em quilograma, necessária para a obtenção de 28 kg de ferro metálico corresponde a: A) 20 B) 40 C) 80 D) 160 kg 2º RELAÇÃO: REAÇÕES COM MENOS DE 100% DE RENDIMENTO 01. (Cesgranrio-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 NH4C (s) → 2 NH3 (g) + H2O (g) + CaC2 (s) (H = 1; N = 14; O = 16; C = 35,5; Ca = 40) Partindo-se de 224 g de CaO, obtiveram-se 102 g de NH3 . O rendimento percentual da reação foi de: a)100 b) 90 c) 80 d) 75 e) 70 3ª RELAÇÃO: REAÇÕES COM REAGENTES EM EXCESSO 2 2 22H +O 2H O→ Considere a síntese da molécula de água à partir dos gases oxigênio e hidrogênio + Existe uma proporção em mols de 2 : 1 : 2 3ª RELAÇÃO: REAÇÕES COM REAGENTES EM EXCESSO Considere que foram colocadas mais moléculas de O2 no sistema: + 2 2 22H +O 2H O→ O esquema demonstra a síntese de H2O acontecendo na presença de excesso do reagente gás oxigênio. Quando a reação se completa, o excesso de um reagente permanece sem reagir. 3ª RELAÇÃO: REAÇÕES COM REAGENTES EM EXCESSO Se os reagentes estão presentes no sistema de acordo com as proporções estequiométricas, consideramos que nenhum deles está em excesso. Porém, se eles não estiverem presentes de acordo com essa proporção, um deles estará em excesso. + 2 2 22H +O 2H O→ 2 mol de O2 em excesso 3ª RELAÇÃO: REAÇÕES COM REAGENTES EM EXCESSO O reagente limitante é o reagente consumido totalmente em uma reação química. Após o consumo do reagente limitante não se pode formar mais produto na reação, ou seja, a reação termina. O reagente em excesso é o reagente presente numa quantidade superior à necessária para reagir com a quantidade presente do reagente limitante. + 2 2 22H +O 2H O→ Limitante Em excesso H2 O2 3ª RELAÇÃO: REAÇÕES COM REAGENTES EM EXCESSO Considerando outras unidades (como a massa) a mesma proporção é válida 2 2 22H +O 2H O→ 4 g 32 g 36 g Se forem colocadas 96 g de O2 para reagir teremos 64 g em excesso: 96 – 32 = 64 Proporção estequiométrica Atenção: Se a questão te passar quantidades de dois reagentes, provavelmente um eles está em excesso Os cálculos estequiométricos sempre têm que ser feitos com os valores do reagente limitante. 4ª RELAÇÃO: REAGENTES IMPUROS Uma substância impura contém, além da substância de interesse, outras substâncias que não são importantes para determinado processo. 2 2 22H +O 2H O→ Vamos considerar novamente a reação de formação da água: Supondo que foram utilizados 2 mol de O2 na produção de água. Porém, o O2 utilizado vem do ar atmosférico e por isso, apresenta uma pureza de 50%. Quando isso ocorre consideramos que somente 50% da quantidade total utilizada de O2 participou da reação, pois ele é a substância que nos interessa para reagir. Resumindo: São utilizados 2 mol de O2, porém somente 1 mol vai participar da reação química. Esse 1 mol é a quantidade que será utilizada para realizar os cálculos estequiométricos Exercícios Resolvidos 1) (UFSM) – O acetileno, gás utilizado em maçaricos, pode ser obtido a partir do carbeto de cálcio (carbureto) de acordo com a equação CaC₂ + 2H₂O ⇒ Ca(OH)₂ + C₂H₂ Utilizando-se 1 kg de carbureto com 36% de impurezas, o volume de acetileno obtido, nas CNTP, em litros, é de aproximadamente a) 0,224 b) 2,24 c) 26 d) 224 e) 260 https://www.ufsm.br/ EXERCÍCIO RESOLVIDO 1º passo: escrever a equação e verificar o balanceamento. CaC₂ + 2H₂O ⇒ Ca(OH)₂ + C₂H₂ 2º passo: reunir as informações dadas na questão: É utilizado 1 kg de carbureto (CaC2) com 36% de impureza. 3º passo: verificar o questionamento da questão: Qual volume de acetileno (C2H2), em litros obtido na CNTP? 4º passo: verificar qual a proporção estequiométrica da reação para as sustâncias que estão sendo mencionadas. Pela equação: 1 mol de CaC₂ 1 mol de C2H2 forma EXERCÍCIO RESOLVIDO 5º passo: verificar as unidades que estão sendo utilizadas na questão 1 mol de CaC₂ 1 mol de C2H2 É dada a massa em kg de CaC2 e perguntado o volume em litros de C2H2 forma Podemos montar nossa regra de 3 da seguinte forma 1 mol de CaC2 ____ 1 mol de C2H2 64 g de CaC2 ____ 22,4 L de C2H2 1000 g de CaC2 ____ x L de C2H2 MM(CaC2) = 64g/mol 1 kg = 1000 g Volume molar na CNTP = 22,4 L/mol São colocados para reagir 1 kg de CaC2, sendo que, desses 1 kg, 36% representam impurezas, nos restando apenas 64% de CaC2 PURO. Resumindo, apenas 64% da massa total de CaC2 participa da reação Portanto, a quantidade de CaC2 que utilizamos na reação é: 64% de 1 kg = 0,64 kg = 640 g de CaC2 EXERCÍCIO RESOLVIDO Substituindo o valor na regra de três apresentada anteriormente, tem-se: 64 g de CaC2 ____ 22,4 L de C2H2 640 g de CaC2 ____ x L de C2H2 2 2 640 g .22,4L x = =10 . 22,4L = 224LdeC H 64 g Gabarito: D
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