Estequiometria: cálculos químicos

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1.0 Estequiometria 1
Após realizar os balanceamentos das equações obtém-se os coeficientes estequiométricos, que são os números de mol de cada uma das moléculas apresentadas na equação. Mas a estequiometria nem sempre refere-se a mols, pode estar referindo-se a massa, volume e até mesmo moléculas. Embora, a regra de três da estequiometria parte sempre do mol, no entanto, pode-se transformar esse mol em massa, volume e moléculas, depende do que o exercício esteja pedindo.
Ao falar sobre é importante lembrar que a mesma está relacionada a massa molar (g/mol). Para calcular a massa molar é necessário ter a massa atômica de cada átomo. Ex: 
C4H10= 4C + 10H = 4.12 + 10.1 = 48 + 10 = 58 g/mol
C 12
H 1 
Ou seja, 
1 mol de C4H1 ______________ 58 g/mol
1.1 Resolução de exercícios
1.2 Pedir mols
1.3 Quantos mols de C4H10 precisam para produzir 20 mol de CO2 ?
Comparando C4H10/CO2
1 mol de C4H10 ______ 4 mol de CO2 
X mols ______ 20 mols de CO2 
4.X = 20
X = 20/4 
X = 5 mols de C4H10
1.4 Quantos mols de água são produzidos a partir de 4 mols de C4H10?
Comparando H2O/C4H10
5 mol de H2O _______ 1 mol de C4H10
X mol _______ 4 mol de C4H10
X = 5.4
X = 20 mols de H2O
2.0 Estequiometria 2
2.1 A partir de 2 mol de C4H10 são formados quantas moléculas de H2O?
C4H10/H2O 1 mol de C4H10 - 5 x 6.1023 de H20
2 mol de C4H10 - X moléculas
X = 2 x 5 x 6.1023
X = 60.1023
X = 6.10 24 moléculas de H2O
2.2 Quando 3.10 12 moléculas de CO2 são produzidos, quantas gramas de C4H10 precisam?
CO2/C4H10
4x6.1023 de CO2 - 1 x 58 de C4H10
3.1012 moléculas - x gramas 
4 x 6 . 10 23 x = 3 . 10 12 x 58
X = 3 . 10 12 x 58 29 . 4 x 6 . 10 23
X = 29 . 10 12 . 4 . 10 23 = 7,2 . 10 12 - 23
X = 7,2 . 10 -9 g
 
3.0 Estequiometria 3
3.1 (UFPE) Superóxido de potássio, KO2, é utilizado em equipamentos de respiração em sistemas fechados para remover o dióxido de carbono e a água do ar exalado. A remoção de água gera oxigênio para a respiração pela reação:
4 KO2(S) + 2 H2O(l) → 3 O2(g) + 4 KOH(s) 
O hidróxido de potássio remove o dióxido de carbono de equipamento pela reação: 
KOH (S) + CO2 (g) → KHCO3 (s) 
Comparando: Ko 2/O2
4 x 71 de Ko2 _____ 3x32 g de O2
X massa _____ 20 g de O2
96 x = 4 x 711 x 20
X = 5680 / 96 = 59, 16g
X = 59g
3.2 (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 desta reação que o CO é liberado para a atmosfera, podendo ter um impacto ambiental grave relacionado com o efeito estufa. Qual o número de moléculas de CO liberadas na atmosfera, quando um mol de óxido de ferro (lll) é consumido na reação? Considere: número de avogadro igual a 6x10 23 mol -1.
CO2 / Fe2O3
3x6.1023 de CO2 ________ 1 mol de Fe2 O3
X moléculas ________ 1 mol de Fe2 O3
X = 18 . 1023 moléculas
3.3 A quantidade de dióxido de enxofre liberado em uma fundição pode ser controlada fazendo-o reagir com carbonato de cálcio, conforme a reação representada a seguir.
2 CaCO3(S) + 2 SO2(g) + O2(g) → 2 CaSO4(S) + 2 CO2(g)
Supondo um rendimento de 100% dessa reação, a massa mínima de carbonato de cálcio necessária para absorver uma massa de 3,2 toneladas de SO2, também expressa em toneladas, é:
CaCO3/SO2
2 x 100g de CaCO3 _______ 2 x 62 g de So2 
X massa _______ 3,2 x 106g de SO2
128x = 200x3,2 . 106
X = 640 . 106 / 128
X = 5 . 10 6g → 5.106 / 106 = 5 toneladas
3.4 Um produto comercial empregado na limpeza de esgotos contém pequenos pedaços de alumínio, que reagem com NaOH para produzir bolhas de hidrogênio. A reação que ocorre é expressa pela equação:
2Al + 2 NaOH + 2 H2O → 3H2 + 2 NaAIO3
Calcular o volume de H2, medindo a 0 °C e 1 atmosfera de pressão, que será liberado quando 0,162g de alumínio reagirem totalmente.
H2/Al
3x22,4l ______ 2,27 g de Al
X volume ____ 0, 162g de Al
54x = 3x22,4x0,162
X = 10,88/54
X = 0,2 litros
3.5 (Unicamp-SP) A obtenção de etanol, a partir de sacarose (açúcar) por fermentação, pode ser representada pela seguinte equação:
C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2
Admitindo-se que o processo tenha rendimento de 100% e que o etanol seja anidro (puro), calcule a massa (em kg) de açúcar necessária para produzir um volume de 50 litros de etanol, suficiente para encher um tanque de um automóvel.
C12H22O11/C2H5OH 
1x342 de C12H22O11 _________ 4x46g DE C2H5OH
X massa _________ 40000g
184x = 342 x 40000 
X = 342 x 40000/184
X = 74340g
 0,8 _______ 1ml
X _______ 50000
X= 0,8 x 50000 
X= 40000 g
1kg _____ 1000g
X _____ 74340g
1000x = 74340
X = 74,34g
3.6 “Houston, we have a problem”. Ao enviar essa mensagem em 13 de abril de 1970, o comandante da missão espacial Apollo 13, Jim Lovell, sabia: a vida de seus companheiros e a sua própria estavam em perigo. Um dos tanques de oxigênio da nave explodiu. Uma substância, o superóxido de potássio (K2O4), poderia ser utilizada para absorver o CO2 e ao mesmo tempo restaurar o O2 na nave. CALCULE, segundo a equação:
K2O4 + CO2 → K2CO3 + 3/2 O2,
a massa, em kg, de K2O4 necessária para consumir todo o CO exalado por um tripulante durante 72 horas se, em média, uma pessoa exala 1,0 kg de CO2 por dia.
K2O4/CO2
1x 142 de K2O4 _______ 1x 44g de CO2
X massa _______ 3000 de CO2
44x = 142x3000
X 142 x 3000/44
X = 9681 g/1000= 9,6kg
4.0 Estequiometria 4 - Reagente em excesso e Limitante
4.1 400 g de NaOH são adicionadas a 504 g de HNO3. Calcule:
a) A massa do reagente em excesso, se houver.
1x40g de NaOH ____ 1x63g HNO3 
400g ____ x(g)
40x = 400 x 63
X = 400 x 63 / 40
X= 630g de HNO3
1 x 40g NaOH ____ 63g HNO3
X ____ 504g
63x = 504 x 40
X = 504 x 40 / 63
X = 320g NaOH
X = 80g
b) A massa de NaNO3 obtida.
NaNO3/HNO3 (limitante)
1x85 g de NaNO3 _______ 1x63g HNO3
X (massa) _______ 504g
63x = 85x504
X = 85 x 504 / 63
X = 680g
4.2 (UFG - 2014/1) As pérolas contém, majoritariamente, entre diversas outras substâncias, carbonato de calcio (CaCO3). Para obtenção de uma pérola artificial composta exclusivamente de CaCO3, um analista, inicialmente misturou 22g de CO2 e 40g de CaO. Nesse sentido, conclui-se que o reagente limitante e a massa em excesso presente nessa reação são, respectivamente:
a) CO2 e 22g
b) CaO e 10g
c) CO2 e 12g
d) CaO e 20g
e) CO2 e 8g
CO2 / CaO
1x44 de CO2 _____ 1x56 de CaO
X _____ 40g
56x = 44x40
X = 44x40/56
X = 31,42g
1x44g CO2 _____ 56g CaO
22g _____ x
44x = 22x56
X = 22x56/44
X = 28g
CO2/12g ALTERNATIVA C
5.0 Estequiometria 5 - Pureza e rendimento
5.1 No processo de obtenção da amônia, uma amostra de 200g de gás nitrogênio produziu, numa reação com rendimento total, 170g de gás amônia. Determine a porcentagem de pureza da amostra de gás nitrogênio.
Na/Nh3
1x28g de N2 _____ 2x17g Nh3
X _____ 170g
34x = 28 x 170
X = 140g
200g ____ 100%
140g ____ X
200x=100x140
X = 70%
5.2 Uma amostra de 120g de magnésio com 80% de pureza reage com oxigênio, produzindo óxido de magnésio. Determine a massa de óxido de magnésio produzida.
120 x 80% = 96g
120g _____ 100%
x _____ 80%
100x = 120 x 80
x = 96g
mg/mgo
1x24g mg _____ 1 x 40g mgo
96g _____ X (massa)
24x = 96x40
X = 96 x 40 / 24
X = 160g
5.3 Determine a massa de uma amostra de carbonato de cálcio, com 80% de pureza, que na decomposição térmica produziu 84g de óxido de calcio, segundo a equeção: CaCo3 → CaO + CO2.
5.4 (UFG - 2014/1) A combustão da gasolina e do óleo diesel libera quantidades elevadas de poluentes para a atmosfera. Para minimizar esse problema, tem-se incentivado a utilização de biocombustíveis como o biodiesel e o etanol. O etanol pode ser obtido a partir da fermentação da sacarose, conforme a equação não balanceada apresentada a seguir.
C12H22O11 + H2O → C2H6O + CO2
Considerando-se o exposto e o fato de que uma indústria alcooleira utiliza 100 mols de sacarose e que o processo tenha rendimento de 85%, conclui-se que a quantidade máxima obtida de álcoolserá de: 
1 mol de C12 H22 011 ______ 4 x 46 g de C2H6O
100 mol ______ x massa 
X = 100 x 4 x 46
X = 18400 g . 1000
X = 18,4 kg
18,4 x 85%
X = 15,64 kg 
a) 27,60 kg
b) 23,46 kg
c) 18,40 kg
d) 15,64 kg 
5.5 Calcule o rendimento da reação entre o ácido benzoico (C7H6O2) e o NaOH admitindo que foram obtidos 10,8g de benzoato de sódio (C7H5O2Na) e utilizadas 12,2g de ácido benzoico.
1 x 122g C7H6O2 _____ 1 x 144 C7H5O2Na
X _____ 10,8g
144 x= 144 x 10,8 / 144 = 9,1g
12,2 g _______ 100%
9,15g _______ x
12,2x = 9,15 x 100 X = 75%
6.0 Estequiometria 6 - Envolvendo duas reações
6.1 (UFG) - da revista economia e desenvolvimento)
A forma mais comum de apresentação do ferro soluvel, nos corpos d'água é como bicarbonato ferroso. Águas subterrâneas profundas, limpas e incolores, em contato com o ar ficam turvas e ocorre e sedimentação de um deposito amarelo-marrom avermelhado. As equações que representam essas reações são:
4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 8CO2
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
Considerando as reações envolvidas, calcule a massa de bicarbonato ferroso necessária para produzir 53,2 g de óxido de ferro.
4 x 178 Fe (HCO3) _______ 2x160g Fe2O3
X _______ 53,2g
320 x = 4 x 178 x 53,2
X= 118,37g
6.2 UEG - O nitrito de sodio, NaNO3, é usado em pequenas quantidades como conservantes dos embutidos de carne para evitar a proliferação de bacteria Clostridium botulinum, produtor de exotoxina botulínica, cuja DL50 para o homem é menor que 1 mg.
A indústria deve utilizar os nitritos dentro do limite permitido por lei que, no Brasil, é de no maximo 0,20% como conservante de carne. Vários estudos levam a crer que as bactérias presentes no estômago provocam a reação de ácido clorídrico, HCl, com os nitritos, formando o ácido nitroso, HNO2. Este, em contato com as aminas que constituem a carne reage, formando as nitrosaminas, consideradas um dos mais terriveis e versáteis grupos carcinogênicos até agora descobertos.
Calcule a massa de dimetilnitrosamina formada, quando se ingerem 100g de salsicha, contendo 0,20% de nitrito de sódio. 
NaNO2 + HCl → HNO 2 + NaCl + HNO2 + H3 C - N - H → H3C - N - N = O + H2O
1 x 69g NaNO2 ________ 1x74g
0,2g ________ X
69x = 0,274
X = 0,2 x 79 / 69
X = 0,214g
6.3 (ENEM) Para proteger estruturas de aço da corrosão, a industria utiliza uma tecnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minerio denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversao do minerio em zinco metalico tem rendimento de 80% nesta sequencia de equações quimicas. 
2 Zns + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
ZnO + CO → Zn + CO2
Que valor mais próximo de massa de zinco metalico. em quilogramas, sera produzido a partir de 100 kg de esfalerita?
a) 25
b) 33
c) 40
d) 50
e) 54
2 x 97g ZnS _______ 2x65g Zn
74000 _______ X
X = 50250 g de Zn (102%)
50,2 kg ___ 100%
X ___ 80%
100x = 50,2 x 80
X = 40,2kg