CADERNO 7

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10 EXERCÍCIOS - ESTEQUIOMETRIAL 
INDUSTRIAL 
 
PROFESSOR DSc. 
ALEXANDRE VARGAS 
GRILLO 
 
 
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APRESENTAÇÃO DO AUTOR 
 
Alexandre Vargas Grillo é graduado em Engenharia Química pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro 
(PUC-Rio), Pós-Graduado em Licenciatura de Ensino Fundamental e Médio pela Química (UCAM – Universidade 
Cândido Mendes). Mestre e Doutor em Engenharia de Materiais e Processos Químicos e Metalúrgicos também pela 
PUC-Rio. Atualmente atua como Professor do Instituto Federal do Rio de Janeiro – IFRJ – Campus Nilópolis. Leciona 
também em turmas de alto nível (IME-ITA-OLIMPÍADAS) a mais de vinte anos. 
Na pesquisa atua na área da Engenharia de Processos Químicos e Metalúrgicos em Síntese de nanopartículas, além de 
atuar na Química, mais especificamente na Físico-Química em Nanotecnologia. Autor de inúmeras obras destinada à 
Olimpíada, concursos de alto nível (IME-ITA), graduação e pós-graduação. Atua como professor colaborador em 
pesquisas na área de Síntese de Nanopartículas pelo Departamento de Engenharia Química e de Materiais – PUC-Rio. 
É membro da coordenação de Olimpíadas de Química do Rio de Janeiro – OQRJ e das turmas Olímpicas de Química 
do IFRJ – Campus Nilópolis. 
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Questão 61 – (IME) Foram misturados 40 gramas de hidrogênio (H2) com 40 gramas de oxigênio (O2), com a finalidade de produzir água, segundo a 
equação H2(g) + O2(g) → H2O(g). Determine: 
a) o reagente limitante; 
b) a massa do produto formado; 
c) a massa do reagente em excesso. 
 
Resolução: Item a) Equação química: H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g). 
 
Cálculo do número de mol de H2: 𝑛𝐻2 =
𝑚𝐻2
<𝑀𝑀>𝐻2
=
40
2
= 20 𝑚𝑜𝑙 
 
Cálculo do número de mol de O2: 𝑛𝑂2 =
𝑚𝑂2
<𝑀𝑀>𝑂2
=
40
32
= 1,25 𝑚𝑜𝑙 
 
1/2 mol de O2 -------------------- 1,25 mol 
n O2 -------------------------------- 1,0 mol 
nO2 = 2,50 mol 
 
Reagente limitante: O2(g) 
Reagente em excesso: H2(g) 
 
Item b) Cálculo da massa de água formada: 
½ mol de O2 --------------- 1 mol de H2O 
(½ x 32)g de O2 ----------- (1 x 18) g de H2O 
40g de O2 ------------------ MassaH2O 
MassaH2O = 45 g 
 
Item c) Quantidade que sobra de gás hidrogênio, H2: 
 
1 mol de H2 -------------------- 1/2 mol de O2 
2,0 g ----------------------------- ½ x 32 g 
Massa ---------------------------- 40,0 g 
Massa = 5,00 g (reagiu) 
 
Não reagido (Sobra) = 40,00 – 5,00 = 35,0 g 
 
Questão 62 – (IME) Uma fonte de vanádio é o mineral vanadinita, cuja fórmula é Pb5(VO4)3Cl. Determine: 
a) a porcentagem em massa de vanádio nesse mineral; 
b) a massa em gramas de vanádio numa amostra que contém 2,4 x 1024 átomos de cloro. 
 
Resolução: Sendo a fórmula molecular da vanadinita Pb5(VO4)3Cl, será necessário o cálculo da sua massa molecular: 
 
Item a) Massa molar da vanadinita: <MM>vanadinita = 1415,5 g.mol-1 
 
(%)V = (
< MM >vanádio
< MM >vanadinita
) x 100 = (
51,0 x 3
1415,5
) x 100 = 0,1081 (10,81%) 
 
Item b) 1 molécula ------ 1 átomo de Cl → número de mol de Pb5(VO4)3Cl = nº de mols Cl 
 
1 mol ---------- 6,02 x 1023 átomos 
nCl -------------- 2,40 x 1024 átomos 
nCl = 3,99 mol de átomos de cloro 
 
1 molécula de vanadinita apresenta 3 átomos de Vanádio 
1 molécula de vanadinita apresenta 1 átomo de cloro 
 
Conclusão: nvanádio =
mvanádio
<MM>vanádio
= 3 x ncloro 
 
mvanádio = 3 x ncloro x < MM >vanádio= 3 x 3,99 x 51 = 610,47 g 
 
Questão 63 – (GRILLO) Calcule o volume de ar a 27°C e pressão de 850 mm Hg, necessário para a ustulação de 400 g de pirita com 90% de pureza, 
cuja equação química não-balanceada é a seguinte: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2. Resolução: Equação química: 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 
 
Considerando que o ar apresenta composição igual a 21% de oxigênio e 79% de gás nitrogênio, temos: 
 
Cálculo do número de mol de gás nitrogênio: 
11 mol de O2(g) ---------- 21% 
nN2 ------------------------ 79% 
nN2 = 41,38 mol de N2(g) 
 
Equação química balanceada com a presença de gás nitrogênio: 4 FeS2 + 11 O2 + 41,38 N2(g) → 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 41,38 N2(g). 
 
Número de mol de ar = 11 mol de O2 + 41,38 mol de N2 = 52,38 mol de ar. 
 
Cálculo do número de mol de ar: 4 FeS2 + 11 O2 + 41,38 N2(g)→ 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 41,38 N2(g) 
 
4 mol de FeS2 --------------------- 52,38 mol de ar 
(
400 𝑥 0,90
120
) mol de FeS2 ---------- nar 
nar = 39,28 mol de ar 
 
Cálculo do volume de ar, considerando comportamento ideal: Var =
 39,28 x 0,08206 x (27+273)
(
850
760
)
=
 39,28 x 0,08206 x 300 x 760
850
= 864,61 L 
 
 
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Questão 64 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO GRANDE DO SUL) O sulfato de alumínio é o mais tradicional agente coagulante usado no 
tratamento de água para consumo humano. É empregado na etapa de clarificação, onde provoca a aglutinação da matéria em suspensão, formando flocos 
que ganham em densidade e sedimentam-se. Pode ser obtido pela reação entre cloreto de alumínio e ácido sulfúrico. 
a) Faça a reação balanceada de obtenção desse composto. 
b) Partindo-se de 534 gramas de sal, com 75% de pureza, calcular a massa de sulfato de alumínio obtida, considerando rendimento de 90%. 
c) Calcule a quantidade de matéria do enxofre existente em 855 gramas de sulfato de alumínio puro. 
d) Faça a reação balanceada de obtenção do sulfato de alumínio, substituindo o sal de alumínio por sua respectiva base. 
 
Resolução: Item a) Equação química de formação do sulfato de alumínio: 2 AlCl3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6 HCl 
 
Item b) Massa de sal puro de cloreto de alumínio = 534 gramas x 0,75 = 400,50 g 
 
2 AlCl3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6 HCl 
2 mol de AlCl3 -------------- 1 mol de Al2(SO4)3 
267 gramas ------------------ 342 gramas x (0,90) 
400,50 gramas -------------- mAl2(SO4)3 
mAl2(SO4)3 = 461,70 g 
 
Item c) Cálculo do número de mol de enxofre: 
1 mol de Al2(SO4)3 ---------- 342 gramas ---------- 3 mol de átomos de S 
 855 gramas ---------- nS 
nS = 7,50 mol de átomos 
 
Item d) Equação química: 3 H2SO4(aq) + 2 Al(OH)3(aq) → Al2(SO4)3 + 6 H2O(l). 
 
Questão 65 – (GRILLO) Uma determinada amostra com 6,0 g de mercúrio foi cuidadosamente adicionada a uma solução com ácido nítrico diluído, em 
condições reacionais. Depois de completada a reação química, determine o volume do gás que se desprendeu, medida nas condições normais de 
temperatura e pressão (CNTP). 
 
Resolução: Equação química: 3 Hg + 8 HNO3 → 3 Hg(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO 
 
Cálculo do volume de monóxido de nitrogênio, nas CNTP: 
 
3 Hg + 8 HNO3 → 3 Hg(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO 
3 mol de Hg ----------------------------------- 2 mol de NO 
(3 x 200) g ------------------------------------- 2 x 22, 4 L 
6,0 g ------------------------------------------ V 
V = 448 L de NO 
 
Questão 66 – (IME) O processo Solvay de produção de carbonato de sódio realiza-se mediante as reações abaixo: 
CaCO3 → CaO + CO2 
CaO + H2O → Ca(OH)2 
NH3 + H2O → NH4OH 
2 NH4OH + CO2 → (NH4)2CO3 + H2O 
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O → 2 NH4HCO3 
NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3 
2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O 
2 NH4Cl + Ca(OH)2 → 2 NH3 + CaCl2 + 2 H2O 
A partir destas equações, determine: 
a) a reação global que representa o processo; 
b) a massa de cada reagente que é necessária para produzir 1.000 kg de carbonato de sódio. 
 
Resolução: Item a) Analisando as equações químicas: 
CaCO3 → CaO + CO2 
CaO + H2O → Ca(OH)2 
2 NH3 + 2 H2O → 2 NH4OH (Equação Multiplicada por dois) 
2 NH4OH + CO2 → (NH4)2CO3 + H2O 
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O → 2 NH4HCO3 
2 NH4HCO3 + 2 NaCl → 2 NH4Cl + 2 NaHCO3 (Equação Multiplicada por dois) 
2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O 
2 NH4Cl + Ca(OH)2 → 2 NH3 + CaCl2 + 2 H2O + 
CaCO3 + 2 NaCl → Na2CO3 + CaCl2 
 
Item b) Cálculo da massa de cada reagente: 
 
1 mol CaCO3 ---------- 2 mol de NaCl ---------- 1 mol de Na2CO3 
100 g -------------------- 2 x 58,5 g ------------- 106 g 
mCaCO3 ------------------ mNaCl ------------------- 1000 kg 
mCaCO3 = 943,40kg e mNaCl = 1103,77 kg 
 
Questão 67 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO GRANDE DO SUL) Uma amostra de 12,5 gramas de calcário (CaCO3, impuro) foi calcinada 
e o resíduo obtido adicionado a 1,0 litro de água. Após filtração, borbulhou-se anidrido sulfúrico na solução resultante, precipitando 13,6 gramas de 
sulfato de cálcio. Responda: 
a) Escreva todas as reações que ocorrem. 
b) Qual a pureza do calcário? 
 
Resolução: Reação Química I: Calcinação do carbonato de cálcio: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 
 
Equação Química II: Diluição do resíduo (CaO): CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) 
 
Equação Química III: Anidrido Sulfúrico + hidróxido de cálcio: SO3(g) + Ca(OH)2(aq) → CaSO4 + H2O(l) 
 
 
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Somando as equações químicas: 
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 
CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) 
SO3(g) + Ca(OH)2(aq) → CaSO4 + H2O(l) + 
CaCO3(s) + SO3(g) → CO2(g) + CaSO4 (Equação Química Global) 
 
Questão 68 – (OLIMPÍADA IBEROAMERICANO DE QUÍMICA) Nem todos os hidretos covalentes podem ser obtidos por meio de processos 
exotérmicos, e muitos deles devem ser obtidos por outros métodos, tal como a protonação de uma base de Brønsted. Desta forma, o PH3 pode ser 
sintetizado segundo a equação seguinte: Ca3P2 + 3 H2SO4 → 2 PH3 + 3 CaSO4. 
a) Escreva os nomes, segundo a IUPAC, das espécies seguintes: PH3 e H2SO4. 
b) Sabendo que o rendimento deste processo é de 80,00%, qual a massa de Ca3P2, com 90,00% de pureza é necessária para preparar 20,0 gramas de 
PH3? 
c) Sabendo que o rendimento deste processo é de 80%, qual o volume de solução de H2SO4 de concentração 2,00 mol.L-1 será necessário para 
preparar 20,0 gramas de PH3? . 
d) No laboratório, você dispõe de H2SO4 comercial com 98,08% de pureza e densidade 1,84 g.ml-1. Que volume de H2SO4 comercial será necessário 
para preparar o volume da solução 2,00 mol.L-1 calculado no item anterior. 
 
Resolução: Item a) PH3 = Hidreto de fósforo e H2SO4 = Ácido sulfúrico 
 
Item b) Equação química: Ca3P2 + 3 H2SO4 → 2 PH3 + 3 CaSO4. 
 
1 mol de Ca3P2 ---------- 2 mol de PH3 
1 mol de Ca3P2 ---------- 2 mol de PH3 
182 g ---------------------- 68 g x 0,80 
0,90 x mCa3P2 ------------ 20,0 g 
mCa3P2 = 74,35 g 
 
Item c) Equação química: Ca3P2 + 3 H2SO4 → 2 PH3 + 3 CaSO4. 
 
3 mol de H2SO4 ---------- 2 mol de PH3 x 0,80 
nH2SO4 ---------------------- nPH3 
1,60 x nH2SO4 = 3 x nPH3 
 
Cálculo do volume da solução de ácido sulfúrico: 1,60 x [H2SO4] x Vsolução = 3 x 
mPH3
<MM>PH3
 
1,60 x 2,0 x Vsolução = 3 x 
20
34
 
 
 Vsolução = 0,551 L 
 
Item d) Cálculo da concentração da quantidade de matéria de ácido sulfúrico comercial: [H2SO4]comercial =
CH2SO4 
<MM>H2SO4 
=
10 x d x (%)
<MM>H2SO4 
=
1804,67
98
=
18,41 mol. L−1 
 
Cálculo do volume de ácido sulfúrico comercial: [H2SO4] x Vsolução = [H2SO4]comercial x Vsolução
comercial 
 
2,0 x 0,56 = 18,41 x Vsolução
comercial 
 
Vsolução
comercial = 0,061 L (61 mL) 
 
Questão 69 – (OLIMPÍADA MINEIRA DE QUÍMICA) A reação química que ocorre entre a glicose e o oxigênio produz dióxido de carbono e água. 
A equação química que descreve esta reação é representada por: C6H12O6(s) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l). 
a) Após o balanceamento da equação química, calcule a massa de oxigênio necessária para reagir completamente com 25,0 gramas de glicose. 
b) Calcule as massas de CO2 e H2O formadas quando 2,50 mol de glicose reagem completamente com uma quantidade suficiente de oxigênio 
disponível no meio reacional. 
 
Resolução: Item a) Cálculo da massa de gás oxigênio: C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l) 
 
1 mol de C6H12O6 ------------- 6 mol de O2 
180 gramas --------------------- 192 gramas de O2(g) 
25,0 gramas -------------------- mO2 
mO2 = 26,67 g 
 
Item b) Cálculo da massa CO2(g) e H2O(l): 
 
1 mol de C6H12O6(s) -------------- 6 mol de CO2 ---------- 6 mol de H2O 
2,50 mol de C6H12O6(s) ---------- nCO2 ---------------------- nH2O 
 
nCO2 = 15,0 mol e nH2O = 15,0 mol 
 
Massa de CO2: mCO2 = nCO2 x <MM>CO2 = 15 x 44 = 660 g 
 
Massa de H2O: mH2O = nH2O x <MM>H2O = 15 x 18 = 270 g 
 
 
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Questão 70 – O carbonato de sódio empregado na fabricação de vidro é preparado a partir do carbonato de cálcio e cloreto de cálcio, segundo a equação 
química não balanceada: CaCO3 + NaCl → Na2CO3 + CaCl2. Partindo-se de 1250 gramas de carbonato de cálcio (com grau de pureza de 80&) e 650 
gramas de cloreto de sódio (com grau de pureza 90%), determine a massa de carbonato de sódio, levando em consideração um rendimento igual a 80%. 
 
Resolução: Cálculo do número de mol de carbonato de cálcio: nCaCO3 =
mCaCO3
<MM>CaCO3
=
1250
100
= 12,50 mol 
 
Cálculo do número de mol de cloreto de sódio: nNaCl =
mNaCl
<MM>NaCl
=
650
58,5
= 
11,11
2
= 5,55 mol 
 
Massa de cloreto de sódio puro (reagente limitante): mNaCl = 650 x 0,90 = 585 g 
 
Através da estequiometria da reação, temos: CaCO3 + 2 NaCl → Na2CO3 + CaCl2 
 
2 mol de NaCl ----------------- 1 mol de Na2CO3 
117 gramas de NaCl ---------- 106 gramas de Na2CO3 
585 gramas de NaCl ---------- mNa2CO3 
mNa2CO3 = 530 g 
 
Considerando que o rendimento seja igual a 80%, temos: 
530 gramas ---------- 100% 
mNa2CO3 --------------- 80% 
mNa2CO3 = 424 g