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LISTA QUÍMICA GERAL 2a - REAGENTE LIMITANTE E RENDIMENTO Profa Fatima Ventura Pereira Meirelles � -(P1030907) - O superóxido de potássio, KO2, é utilizado em submarinos e naves espaciais para remover dióxido de carbono, CO2, e água do ar exalado. A remoção de água gera oxigênio, O2, segundo a reação: 4KO2(s) + 2H2O(l) → 3O2(g) + 4KOH(s) Reação 1 O hidróxido de potássio, KOH, formado na reação 1 remove dióxido de carbono segundo a reação 2: KOH(s) + CO2(g) → KHCO3(s) Reação 2 a) Qual é o reagente limitante, quando 60,0 g de KO2 reagem com 15,5 g de H2O? Mostre com cálculos. b) Calcule a quantidade máxima, em grama, de CO2 que poderia ser removido utilizando-se 100,0 g de KO2? c) Calcule o rendimento da reação nas condições do item b, sabendo que foram produzidos 25,0 g de O2. 2 - (P1030907) - O vinagre é uma solução que além do ácido acético, CH3COOH, possui vários outros componentes. Uma amostra de vinagre, com densidade igual a 1,10 g mL-1 possui 4% em massa de ácido acético. a) Calcule a concentração, em mol L-1, de ácido acético no vinagre. b) Responda por que não é possível calcular a fração molar do ácido acético em uma amostra de vinagre somente com os dados fornecidos. c) Uma cozinheira misturou 1,0 g de bicarbonato de sódio, NaHCO3, em um copo contendo 100,0 mL do vinagre. O NaHCO3 reagiu com o CH3COOH segundo a reação abaixo: CH3COOH(aq) + NaHCO3(s) ( CH3COONa(aq) + H2O(l) + CO2(g) Sabendo que o rendimento da reação acima é de 90%, calcule a quantidade, em mol, de ácido acético que não reagiu. Observação: Considere que o volume da mistura é igual ao volume de vinagre no copo, ou seja, 100 mL. 3 - (P4300607) - O iodeto de alumínio, AI3, pode ser formado pelo aquecimento de alumínio na presença de iodo, de acordo com a reação: 2A(s) + 3I2(s) ( 2AI3(s) Considere as informações da tabela abaixo referente a três diferentes experimentos denominados A, B e C e responda as questões abaixo. Experimento Quantidades iniciais Quantidade final A I2 Al3 A ? 5 kg ? B 5 kg ? ? C ? ? 150 mol a) Calcule a quantidade máxima formada de produto, em mol, no experimento A sabendo que o I2 é o reagente limitante. b) Calcule a quantidade de I2, em mol, que reage estequiometricamente, no experimento B sabendo que o rendimento da reação é de 90%. c) Uma quantidade de 5 kg de uma amostra de A contendo impurezas foi utilizada para realizar o experimento C. Calcule a pureza do alumínio considerando que o I2 está em excesso e que todo o alumínio reage. 4 – (P4020705) - Uma amostra de 0,4834 g, contendo ferro e outras substâncias, reagiu com solução ácida de maneira que todo o ferro, Fe(s), passasse para a forma de Fe2+(aq). O Fe2+ da solução resultante reagiu estequiometricamente, conforme a reação abaixo, com 45,48 mL de K2Cr2O7 0,016 mol L-1. Qual é a percentagem em massa de ferro na amostra? 6 Fe2+ (aq) + K2Cr2O7 (aq)+ 14 H+(aq) ( 6 Fe3+(aq) + 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l) + 2 K+(aq) � 1 - Resolução: a) 4KO2(s) + 2H2O(l) → 3O2(g) + 4KOH(s) KO2 (MM = 71,0 g mol-1) 71,0 g ((( 1 mol 60,0 g ((( x x = 0,845 mol KO2 H2O (MM = 18,0 g mol-1) 18,0 g ((( 1 mol 15,5 g ((( x x = 0,861 mol H2O A proporção estequiométrica é: 4mol KO2 ((( 2 mol H2O 0,845 mol ((( x x = 0,422 mol H2O Para reagir com 0,845 mol de KO2 seriam necessários 0,422 mol de H2O. Como temos 0,861 mol de H2O, esse é o reagente que está em excesso. Logo, KO2 é o reagente limitante, pois, está presente em quantidade inferior à necessária pela estequiométrica, para reagir com toda água. b) 4KO2(s) + 2H2O(l) ( 3O2(g) + 4KOH(s) KOH(s) + CO2(g) ( KHCO3(s) KO2 (MM = 71,0 g mol-1) 71,0 g ((( 1 mol 100,0 g ((( x = 1,41 mol KO2 Na reação 1, a proporção estequiométrica é: 4mol KO2 ((( 4 mol KOH 1,41 mol KO2 ((( 1,41 mol KOH Na reação 2, a proporção estequiométrica é: 1mol KOH ((( 1 mol CO2 1,41 mol KOH ((( 1,41 mol CO2 CO2 (MM = 44,0 g mol-1) 44,0 g ((( 1 mol x ((( 1,41 mol x = 61,97 g CO2 c) 4KO2(s) + 2H2O(l) → 3O2(g) + 4KOH(s) A proporção estequiométrica é: 4mol KO2 ((( 3 mol O2 1,41 mol ((( x= 1,06 mol O2 O2 (MM = 32,0 g mol-1) 32,0 g ((( 1 mol 25,0 g ((( x = 0,781 mol O2 1,06 mol é a quantidade máxima de O2 que poderia ser obtida e 0,781 mol é a quantidade obtida experimentalmente. Logo, o rendimento será: 1,06 mol ((( 100% 0,781 mol ((( x x = 73,7 % 2 - Resolução: a) Considerando 1 L (1000 mL) de vinagre, temo-se que a massa de solução é: mvinagre = Vvinagre x dvinagre = 1000 mL x 1,10 g ml_1 = 1.100 g Desta massa, 4% em massa, ou seja 44,00 g é ácido acético. Logo, a concentração em mol L-1 pode ser calculada por: M = m/(MM x V) = 44,00 g / (60 g mol L-1 x 1 L) = 0,733 mol L-1 b) Como o cálculo da fração molar de qualquer componente de uma solução envolve computar a quantidade em mol de todos os componentes da solução (vinagre neste caso), é impossível fazer tal cálculo, pois é dada a natureza nem a quantidade de todos as substâncias que fazem parte do vinagre. c) A quantidade, em mol, de bicarbonato de sódio adicionado foi: nbicarb. de sódio = mbicarb. de sódio / MMbicarb. de sódio = 1,00 g/ 84 g mol-1 = 0,012 mol. é a quantidade, em mol, de ácido acético no copo é dada por: nac. acético = Mac acético x Vac. acético = 0,733 mol L-1 x 0,100 L = 0,0733 mol. Como a estequiometria da reação é 1 CH3COOH para 1 NaHCO3, sendo este último o reagente limitante, o rendimento deve ser calculado em função deste reagente: nbicarb de sódio reagido = 0,90 x 0.012 mol = 0,011 mol = nac acético reagido Logo: nac acético restante = nac acético inicial – nac acético reagido = 0,0733 – 0,011 = 0,0623 mol 2 - Resolução: a) 2A(s) + 3I2(s) ( 2AI3(s) 3I2 : 2Al3 5000 g I2 ( x mol = 19,76 mol I2 ( y mol Al3 759 g ( 3 mol 3 mol I2 ( 2 mol Al3 b) 5000 g A ( z mol = 185 mol A ( t mol Al3 27g ( 1 mol 2 mol A ( 2 mol Al3(s) t = 185 (( 100% 166,5 = w (( 90% 166,5 mol Al3 (( u mol I2 = 2 mol Al3 (( 3 mol I2 c) 185 mol A (( 185mol Al3 150 mol A (( 150 185 (( 100% 150(( 4 - Resolução: n = M x V = 0,016 mol L-1 x 45,48 x 10-3 L = 7,23 x 10-4 mol Cálculo de nFe2+: A relação de quantidade de matéria na reação acima é de 6 mol de Fe2+ para cada 1 mol de K2Cr2O7 reagido, assim: 1 mol K2Cr2O7 (( 6 mol de Fe2+ 7,23 x 10-4 (( x = 4,34 x 10-3 mol de Fe2+ Mas, cada mol de Fe2+ na solução equivale a um mol de Fe na amostra, assim: nFe= 4,34 x 10-3 mol Logo: mFe = nFe x MMFe = 4,34 x 10-3 mol x 56 g mol-1 = 0,2429 g Finalmente, a presença de Fe na amostra é: 0,4834 g de amostra (( 100% 0,2429 g (( x Logo x = 50,25 % de ferro na amostra 13,17 mol 249,75 mol 81% _1181980867.unknown _1181980931.unknown _1244034038.unknown _1181980907.unknown _1181980852.unknown
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