LISTA2a_-_Reagente_limitante_e_rendimento

Prévia do material em texto

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, AI3, pode ser formado pelo aquecimento de alumínio na presença de iodo, de acordo com a reação:
2A(s) + 3I2(s) ( 2AI3(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
	Al3
	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) ( 2AI3(s)
	3I2 : 2Al3
5000 g I2 ( x mol = 19,76 mol I2 ( y mol Al3
 759 g ( 3 mol	 3 mol I2 ( 2 mol Al3
	b) 5000 g A ( z mol = 185 mol A ( t mol Al3
 27g ( 1 mol	 2 mol A ( 2 mol Al3(s)
 t = 185 (( 100%
166,5 = w (( 90%
166,5 mol Al3 (( u mol I2 = 
 2 mol Al3 (( 3 mol I2
	c) 185 mol A (( 185mol Al3 
 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