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Cálculos Químicos ESTEQUIOMETRIA STOICHEON = ELEMENTO METRON = MEDIDA É O ESTUDO DAS RELAÇÕES QUANTITATIVAS (ÁTOMOS, MOLÉCULAS, MASSA, VOLUME) ENTRE AS SUBSTÂNCIAS QUE PARTICIPAM DE UMA REAÇÃO QUÍMICA. CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO Lei de Lavoisier A LEI DE LAVOISIER, TAMBÉM CONHECIDA COMO LEI DA CONSERVAÇÃO DAS MASSAS, FOI PROPOSTA POR ANTOINE LAURENT LAVOISIER POR VOLTA DE 1775 E AFIRMA O SEGUINTE: “NA NATUREZA, NADA SE CRIA, NADA SE PERDE, TUDO SE TRANSFORMA”. C + O2 → CO2 + 12g C + 32g O2 → 44g CO2 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO PROUST: LEI DAS PROPORÇÕES CONSTANTES DUPLICANDO A QUANTIDADE DE ÁTOMOS TODAS AS MASSAS DOBRARÃO. ele verificou que as massas dos reagentes e as massas dos produtos que participam de uma reação química obedecem sempre a uma proporção constante. esta proporção é característica de cada reação e independente da quantidade das substâncias que são colocadas para reagir CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO PROUST: LEI DAS PROPORÇÕES CONSTANTES CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO MOL : USA O COEFICIENTE DA REAÇÃO 1 N2 + 3H2 → 2NH3 COEFICIENTES MASSA : USA O COEFICIENTE DA REAÇÃO x MASSA MOLAR VOLUME : USA O COEFICIENTE x VOLUME MOLAR CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO N2 + 3H2 → 2NH3 Mol - 1Mol + 3Mol → 2Mol Moléculas- 6 x1023 + 18 x1023 → 12 x1023 Massa - 28g + 6g → 34g Volume – 22,4L + 67,2L → 44,8L CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO PARA RESOLVER UMA QUESTÃO ENVOLVENDO CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO DEVEMOS SEGUIR TRÊS PASSOS: ESCREVER A EQUAÇÃO BALANCEAR A EQUAÇÃO FAZERA REGRA DE TRÊS CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO QUAL A MASSA DE ÁGUA DADA EM GRAMAS, PRODUZIDA A PARTIR DE 8g DE HIDROGÊNIO GÁS? 1º H2 + O2 → H2O 2º 2H2 + O2 → 2H2O 3º 4g 36g 8g - x x = 8 . 36 = 72g 4 ESCREVER A EQUAÇÃO BALANCEAR A EQUAÇÃO FAZERA REGRA DE TRÊS 1 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO QUANTAS MOLÉCULAS DE ÁGUA SÃO PRODUZIDAS A PARTIR DE 16g DE OXIGÊNIO GÁS? 1º H2 + O2 → H2O 2º 2H2 + O2 → 2H2O 3º 32g → 12,04 x 1023 16g - x x = 16 . 12,04 x 1023 = 6,02 x 1023 32 ESCREVER A EQUAÇÃO BALANCEAR A EQUAÇÃO FAZERA REGRA DE TRÊS 2 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO ESCREVER A EQUAÇÃO BALANCEAR A EQUAÇÃO FAZERA REGRA DE TRÊS QUANTOS MOLES DE CO2 SÃO PRODUZIDOS A PARTIR DE 44, 8L DE CO? 1º CO + O2 →CO2 2º CO + ½O2 → CO2 3º 22,4L → 1Mol 44,8L - x x = 44,8 . 1 = 2 Mol 22,4L 3 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO - EXCESSO 10,00g de ácido sulfúrico são adicionados a 7,40g de hidróxido de cálcio. Sabe-se que um dos reagentes está em excesso. Após completar a reação, restarão: H2SO4 + Ca(OH)2 →CaSO4 + 2H2O H2SO4 + Ca(OH)2 →CaSO4 + 2H2O 98g + 74g 10g + 7,4g O ÁCIDO ESTÁ EM EXCESSO 98g -74g 9,8g - 7,4g 10g – 9,8g = 0,2g R= 0,20 de H2SO4 4 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO -RENDIMENTO A combustão de 36g de grafite (C) provocou a formação de 118,8g de gás carbônico. Qual foi o rendimento da reação ? (C = 12; O = 16) C(s) + O2(g) → CO2(g) 1 mol - 1 mol 12 g - 44 g 36 g - m m = 132 g 132 g - 100 % 118,8 g - P % P = 90 % 5 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO O peróxido de hidrogênio é comumente utilizado como antisséptico e alvejante. Também pode ser empregado em trabalhos de restauração de quadros enegrecidos e no clareamento de dentes. Na presença de soluções ácidas de oxidantes, como o permanganato de potássio, este óxido decompõe-se, conforme a equação a seguir De acordo com a estequiometria da reação descrita, a quantidade de permanganato de potássio necessária para reagir completamente com 20,0 mL de uma solução 0,1 mol/L de peróxido de hidrogênio é igual a 8 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 0,1mol H202_______1000ml (1L) X mol H202________20 ml X=0,002 mol de H202 5 mols H202 ---- 2 mols KMnO4 0,002mols H202 ---- x mols KMnO4 X=0,0008 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO – REAÇÕES CONSECUTIVAS Pela sequência da reação: C + O2 → CO2 CO2 + NaOH → NaHCO3 Determinar a massa de NaHCO3 (hidrogenocarbonato de sódio) que se pode obter a partir de 1,0g de carbono. Dados: massas molares em g/mol H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23 9 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO C + O2 → CO2 + CO2 + NaOH → NaHCO3 ____________________________________________ C + O2 + CO2 + NaOH → NaHCO3 + CO2 1 mol de C —— 1 mol de NaHCO3 12 g ——– 84 g 1,0g ——— x 12 x = 84 x = 7g de NaHCO3 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO O manganês utilizado na indústria siderúrgica na fabricação de ferroligas é obtido em um processo, cujo rendimento global apresenta 60% no qual a pirolusita MnO2 com pureza de 43,5% é tratada com carvão coque e ar atmosférico, formando o monóxido de manganês. Em uma segunda etapa, o manganês contido no monóxido continua sendo reduzido, formando, por fim, o manganês metálico, de acordo com as equações abaixo: 2(s) (s) 2(g) (s) 2(g) (s) (s) (s) 2(g) 1 MnO C O MnO CO 2 2 MnO C 2 Mn CO + + → + + → + Considerando as informações anteriores, como também as duas etapas do processo, afirma-se que a massa de manganês formada, a partir de 8 toneladas de pirolusita, é igual a 10 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 2 MnO2 + 3 C + O2 → 3 CO2 + 2 Mn 2 . 87g 2 . 55g . 60% 43,5% . 8.106 X X = 1.32.106 MnO2 + C + ½ O2 → CO2 + MnO 2. MnO + C + → CO2 + 2 Mn MULTIPLICA POR 2 2 2 1 2 2 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO - RENDIMENTO As lâmpadas incandescentes tiveram a sua produção descontinuada a partir de 2016. Elas iluminam o ambiente mediante aquecimento, por efeito Joule, de um filamento de tungstênio. Esse metal pode ser obtido pela reação do hidrogênio com o trióxido de tungstênio conforme a reação a seguir, descrita na equação química não balanceada 3(s) 2(g) (s) 2 ( )WO H W H O+ → + Se uma indústria de produção de filamentos obtém 31,7 kg do metal puro a partir de 50kg do óxido, qual é o rendimento aproximado do processo utilizado? 11 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 231,8g 183,8 g 50 Kg X X= 39,64 Kg 39,64 Kg 100 % 31,70 Kg Y Y = 80% WO3 + 3 H2 → W + 3 H2O CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS) de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas: 2 2 2 2 ZnS 3 O 2 ZnO 2 SO ZnO CO Zn CO + → + + → + Considere as massas molares: ZnS (97 g mol); 2O (32 g mol); ZnO (81g mol); 2SO (64 g mol); CO (28 g mol); 2CO (44 g mol); e Zn (65 g mol). Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 Kg de esfalerita? 12 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2 2 ZnS + 3 O2 + 2 CO → 2 Zn + 2 SO2 +2 CO2 2 . 97 g 2 . 65 g x 0,80 RENDIMENTO 0,75 x 100 Kg PUREZA X X = 40 kg