CADERNO 14

Prévia do material em texto

1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 EXERCÍCIOS - ESTEQUIOMETRIAL 
INDUSTRIAL 
 
PROFESSOR DSc. 
ALEXANDRE VARGAS 
GRILLO 
 
 
2 
 
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. 
3 
 
Questão 121 – (ITA) Na temperatura ambiente, hidróxido de potássio sólido reage com o cloreto de amônio sólido, com a liberação de um gás. Assinale 
a alternativa correta para o gás liberado nesta reação. 
a) Cl2 
b) H2 
c) HCl 
d) NH3 
e) O2 
 
Resolução: Alternativa D. A reação entre hidróxido de potássio e o cloreto de amônio terá como produto o cloreto de potássio e o hidróxido de amônio. O hidróxido de amônio 
se decompõe dando origem a molécula de água e amônia, sendo esta última a substância gasosa liberada. Equação química balanceada: KOH + NH4Cl → KCl + H2O + NH3 
 
Questão 122 – (ITA) Através da fusão de mistura de SiO2(s) e Al2O3(s) em forno suficientemente aquecido é possível produzir aluminossilicatos. Considere 
que seja produzido um aluminossilicato com a relação de massa {(g de Al2O3) / (g de SiO2)} igual a 2,6. Qual das alternativas correspondente ao valor 
da quantidade {(mol de Al2O3) / (mol de SiO2)} neste aluminossilicato? 
a) 0,59 
b) 1,0 
c) 1,5 
d) 2,6 
e) 4,4 
 
Resolução: Alternativa C. Informação do problema: 
mAl2O3
mSiO2
= 2,60 
nAl2O3 x <MM>Al2O3
nSiO2 x < MM >SiO2
= 2,60 
 
nAl2O3 x 102
nSiO2 x 60
= 2,60 
 
nAl2O3
nSiO2
= 1,53 
 
Questão 123 – (ITA) 100 mL de solução aquosa de NaOH 0,1 mol.L-1 foram misturados com 100 mL de solução aquosa de H2SO4 0,3 mol.L-1. Quantos 
mol.L-1 de H+ existem na solução final? 
a) 0,10 
b) 0,20 
c) 0,25 
d) 0,30 
e) 0,50 
 
Resolução: Alternativa C. 
 
Equação química balanceada de neutralização: 2 NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(s) + 2 H2O(l). 
 
Cálculo do número de mol de ácido sulfúrico: n = [H2SO4] x V = 0,30 mol.L-1 x 100 x 10-3 L = 0,03 mol 
 
Cálculo do número de mol de hidróxido de sódio: n = [NaOH] x V = 0,10 mol.L-1 x 100 x 10-3 L = 0,01 mol 
 
Para: 
2 mol de NaOH ---------- 0,01 mol 
1 mol de NaOH ---------- nNaOH 
nNaOH = 0,005 mol de NaOH 
 
Observando o número de mol de cada reagente, conclui-se que o reagente limitante é o hidróxido de sódio e o reagente em excesso é o ácido sulfúrico. 
nH2SO4
excesso = 0,03 mol − 0,005 mol = 0,025 mol 
 
Cálculo da concentração da quantidade de matéria do ácido sulfúrico: [H2SO4] =
nH2SO4
excesso
Vsolução
=
0,025
0,20
= 0,125 mol. L−1 
 
Cálculo da concentração da quantidade de matéria dos íon hidrogênio, a partir da seguinte estequiometria: 
H2SO4(aq)
H2O
→ 2H(aq)
+ + SO4(aq)
−2 
 
1 mol de H2SO4(aq) --------------- 2 mol de H+ 
0,125 mol.L-1 -------------------- [H+] 
[H+] = 0,250 mol.L-1 
 
Questão 124 – (ITA) Dispõe-se de 10,0 litros de uma solução 1,00 mol.L-1 de ácido clorídrico. Para que o pH desta solução seja elevado para o valor 
2,0; a massa de hidróxido de sódio sólido que deve ser adicionada, admitindo desprezível a variação de volume, será: 
a) 400 gramas 
b) 396 gramas 
c) 360 gramas 
d) 320 gramas 
e) 80 gramas 
 
 
4 
 
Resolução: Alternativa B. 
 
Cálculo da concentração da quantidade de matéria de H+ do ácido clorídrico, para um pH = 2,0: pH = -log[H+] 
2 = - log[H+] 
[H+] = 0,01 mol.L-1 
 
Cálculo da concentração da quantidade de matéria de HCl, a partir da reação de dissociação: HCl(aq)
H2O
→ H(aq)
+ + Cl(aq)
− 
1 mol de HCl ---------- 1 mol de H+ 
[HCl] ------------------- 0,01 mol.L-1 
[HCl] = 0,01 mol.L-1 
Cálculo do volume de HCl: [HCl]1 x V1 = [HCl]2 x V2 
1 x 10 = 0,01 x V2 
V2 = 1000 L 
 
Para que o pH fique igual a 2,0, hove a adição de 990 litros de ácido, ou seja: VHCl = 1000 L – 10 L = 990 L 
 
Cálculo da massa de NaOH, a partir da estequiometria: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) 
 
1 mol de HCl ---------- 1 mol de NaOH 
nHCl --------------------- nNaOH 
nHCl = nNaOH 
 
mNaOH 
 < MM >NaOH
= [HCl] x Vsolução 
 
mNaOH = < MM >NaOH x [HCl] x Vsolução = 40 x 10
−2 x 990 = 396 g 
 
Questão 125 – (ITA) Num recipiente inerte, hermeticamente fechado, estão presentes 100 gramas de ferro, 100 gramas de água e 100 gramas de oxigênio. 
Supondo que ocorre a reação 2 Fe(s) + 3 H2O(l) + 3/2 O2(g) → 2 Fe(OH)2(s) e que a reação prossiga até o consumo completo do(s) reagente(s) minoritário(s), 
podemos prever que irá(irão) sobrar: 
a) Fe e H2O 
b) Fe e O2 
c) H2O e O2 
d) Fe 
e) H2O 
 
Resolução: Alternativa C. 
 
Equação química: 2 Fe(s) + 3 H2O(l) + 3/2 O2(g) → 2 Fe(OH)2(s). 
 
Cálculo do número de mol de cada reagente químico: 
 
nFe = 
mFe
< MM >Fe
= 
100
56
=
1,78 mol
2
= 0,89 mol (reagente limitante) 
 
nH2O = 
mH2O
< MM >H2O
= 
100
18
=
5,55 mol
3
= 1,85 mol 
 
nO2 = 
mO2
< MM >O2
= 
100
32
=
3,125 mol
1,5
= 2,08 mol 
 
Pelos cálculos realizados, irão sobrar H2O e O2. 
 
Questão 129 – (ITA) O volume de HCl gasoso, medido na pressão de 624 mmHg e temperatura igual a 27°C, necessário para neutralizar completamente 
500 cm3 de uma solução aquosa 0,200 mol.L-1 de NaOH é: 
a) 0,27 litros 
b) 1,5 litros 
c) 3,0 litros 
d) 6,0 litros 
e) 27 litros 
 
Resolução: Alternativa C. 
 
Cálculo do número de mol de hidróxido de sódio, a partir da concentração da quantidade de matéria: nNaOH = [NaOH] x Vsolução = 0,200 x 0,500 =
0,100 mol 
 
Cálculo do número de mol de cloreto de hidrogênio: HCl(g) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) 
 
1 mol de HCl(g) ---------- 1 mol de NaOH(aq) 
nHCl(g) ---------------------- 0,100 mol 
nHCl(g) = 0,100 mol 
 
Cálculo do volume de cloreto de hidrogênio, considerando comportamento ideal:𝑉𝐻𝐶𝑙 =
𝑛𝐻𝐶𝑙 𝑥 𝑅 𝑥 𝑇
𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙
= 
0,100 𝑥 0,08206 𝑥 (27+273)
624
760
=
0,100 𝑥 0,08206 𝑥 300 𝑥 760
624
= 3,00 𝐿 
 
 
5 
 
Questão 130 – (ITA) Qual é a relação entre as massas de gás oxigênio consumido na combustão completa de um mol, respectivamente, de metano, 
etanol e octano? 
a) 3 : 6 : 24 
b) 3 : 6 : 25 
c) 4 : 7 : 25 
d) 6 : 9 : 27 
e) 6 : 10 : 34 
 
Resolução: Alternativa B. 
 
Analisando a reação de combustão do metanol: CH4O + 3/2 O2 → CO2 + 2 H2O; são consumidos 3/2 mol de oxigênio. 
 
Analisando a reação de combustão do etanol: C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O; são consumidos 3 mol de oxigênio. 
 
Analisando a reação de combustão do octano: C8H18 + 25/2 O2 → 8 CO2 + 9 H2O. são consumidos 25/2 mol de oxigênio. 
 
Relação estequiométrica: nO2
metanol = nO2
etanol = nO2
octano 
 
3
2
: 3 ∶
25
2
 
 
Multiplicando por dois, temos: (
3
2
: 3 ∶
25
2
) 𝑥 2 = 3: 6 ∶ 25