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Estequiometria

A equação para uma das reações no processo de transformar o minério de ferro em metal é

     Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g)

Se começarmos com 2,00 kg de cada reagente, qual é a massa máxima de ferro, em quilogramas, que pode ser produzida?


Hidrogênio e oxigênio reagem, e a água formada é coletada a 25 ºC, numa densidade de 0,997 g mL-1. Se 36,8 g de H2 e 168 g de O2 reagem, quantos mL de água são coletados?

. Quando o ferro reage com vapor em altas temperaturas, ocorre a seguinte reação

     3 Fe(s) + 4 H2O(g) → Fe3O4(s) + 4 H2(g)

Quanto de ferro deve reagir com excesso de vapor para formar 897 g de Fe3O4 se a reação tem um rendimento de 69%?



Se 21 g de H2S são misturados com 38 g de O2 e formam-se 31 g de SO2, qual é o rendimento percentual?



Pequenas quantidades de hidrogênio gasoso podem ser preparadas pela seguinte reação

      Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g)

Quantos gramas de H2 podem ser preparados a partir de 25,0 mL de H2SO4 6,0 mol L-1 e excesso de zinco?



Qual é o volume, em mililitros, de NaOH 0,512 mol L-1 necessário para reagir completamente com 25,0 mL de H2SO4 0,234 mol L-1?


Qual é a concentração em quantidade de matéria (mol . L-1) de uma solução de ácido nítrico se é necessário 0,216 g de hidróxido de bário para neutralizar 20,00 mL desse ácido?

💡 1 Resposta

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Vamos resolver cada questão de estequiometria separadamente: 1) A equação da reação é: Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g) Se começarmos com 2,00 kg de cada reagente, qual é a massa máxima de ferro, em quilogramas, que pode ser produzida? Para resolver essa questão, precisamos calcular a quantidade de matéria (em mol) de cada reagente e determinar qual deles é o limitante. Em seguida, utilizamos a proporção estequiométrica para calcular a quantidade de ferro produzida. A massa molar do Fe2O3 é 159,7 g/mol e a do CO é 28,0 g/mol. Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria de cada reagente: - Fe2O3: 2,00 kg = 2000 g Quantidade de matéria = 2000 g / 159,7 g/mol = 12,52 mol - CO: 2,00 kg = 2000 g Quantidade de matéria = 2000 g / 28,0 g/mol = 71,43 mol Agora, vamos verificar qual é o reagente limitante. Para isso, dividimos a quantidade de matéria de cada reagente pela estequiometria da reação: - Fe2O3: 12,52 mol / 1 = 12,52 mol - CO: 71,43 mol / 3 = 23,81 mol Podemos observar que a quantidade de CO é menor, indicando que ele é o reagente limitante. Agora, utilizamos a proporção estequiométrica para calcular a quantidade de ferro produzida: - Fe: 23,81 mol CO x (2 mol Fe / 3 mol CO) x (55,8 g Fe / 1 mol Fe) = 25,02 g Portanto, a massa máxima de ferro que pode ser produzida é de 25,02 g, ou 0,02502 kg. 2) A equação da reação é: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) Se 36,8 g de H2 e 168 g de O2 reagem, quantos mL de água são coletados? Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria de cada reagente: - H2: 36,8 g / (2 g/mol) = 18,4 mol - O2: 168 g / (32 g/mol) = 5,25 mol Agora, vamos verificar qual é o reagente limitante. Para isso, dividimos a quantidade de matéria de cada reagente pela estequiometria da reação: - H2: 18,4 mol / 2 = 9,2 mol - O2: 5,25 mol / 1 = 5,25 mol Podemos observar que a quantidade de O2 é menor, indicando que ele é o reagente limitante. Agora, utilizamos a proporção estequiométrica para calcular a quantidade de água formada: - H2O: 5,25 mol O2 x (2 mol H2O / 1 mol O2) x (18 g H2O / 1 mol H2O) = 189 g Sabendo que a densidade da água é de 0,997 g/mL, podemos calcular o volume de água formada: - Volume de água = 189 g / 0,997 g/mL = 189,57 mL Portanto, são coletados aproximadamente 189,57 mL de água. 3) A equação da reação é: 3 Fe(s) + 4 H2O(g) → Fe3O4(s) + 4 H2(g) Quanto de ferro deve reagir com excesso de vapor para formar 897 g de Fe3O4 se a reação tem um rendimento de 69%? Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria de Fe3O4: - Fe3O4: 897 g / (231,5 g/mol) = 3,87 mol Sabendo que a reação tem um rendimento de 69%, podemos calcular a quantidade teórica de ferro que seria necessária: - Ferro teórico: 3,87 mol Fe3O4 x (3 mol Fe / 1 mol Fe3O4) = 11,61 mol Agora, considerando o rendimento de 69%, podemos calcular a quantidade real de ferro necessária: - Ferro real: 11,61 mol / 0,69 = 16,83 mol Por fim, vamos calcular a massa de ferro necessária: - Massa de ferro: 16,83 mol x (55,8 g/mol) = 938,15 g Portanto, aproximadamente 938,15 g de ferro devem reagir com excesso de vapor para formar 897 g de Fe3O4 com um rendimento de 69%. 4) Se 21 g de H2S são misturados com 38 g de O2 e formam-se 31 g de SO2, qual é o rendimento percentual? Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria de cada reagente e do produto formado: - H2S: 21 g / (34,1 g/mol) = 0,616 mol - O2: 38 g / (32 g/mol) = 1,19 mol - SO2: 31 g / (64,1 g/mol) = 0,483 mol Agora, vamos verificar qual é o reagente limitante. Para isso, dividimos a quantidade de matéria de cada reagente pela estequiometria da reação: - H2S: 0,616 mol / 1 = 0,616 mol - O2: 1,19 mol / 1 = 1,19 mol Podemos observar que a quantidade de H2S é menor, indicando que ele é o reagente limitante. Agora, utilizamos a proporção estequiométrica para calcular a quantidade teórica de SO2: - SO2: 0,616 mol H2S x (1 mol SO2 / 1 mol H2S) = 0,616 mol Calculamos o rendimento percentual dividindo a quantidade real de SO2 pela quantidade teórica e multiplicando por 100: - Rendimento percentual: (0,483 mol / 0,616 mol) x 100 = 78,4% Portanto, o rendimento percentual da reação é de aproximadamente 78,4%. 5) A equação da reação é: Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g) Quantos gramas de H2 podem ser preparados a partir de 25,0 mL de H2SO4 6,0 mol/L e excesso de zinco? Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria de H2SO4: - H2SO4: 25,0 mL x (6,0 mol/L) x (1 L / 1000 mL) = 0,15 mol Sabendo que a estequiometria da reação é 1:1 entre H2SO4 e H2, concluímos que a quantidade de matéria de H2 formado também é de 0,15 mol. Agora, vamos calcular a massa de H2: - Massa de H2: 0,15 mol x (2 g/mol) = 0,30 g Portanto, podem ser preparados 0,30 g de H2 a partir de 25,0 mL de H2SO4 6,0 mol/L e excesso de zinco. 6) Qual é o volume, em mililitros, de NaOH 0,512 mol/L necessário para reagir completamente com 25,0 mL de H2SO4 0,234 mol/L? Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria de H2SO4: - H2SO4: 25,0 mL x (0,234 mol/L) x (1 L / 1000 mL) = 0,00585 mol Sabendo que a estequiometria da reação é 1:2 entre H2SO4 e NaOH, concluímos que a quantidade de matéria de NaOH necessário é o dobro, ou seja, 0,0117 mol. Agora, vamos calcular o volume de NaOH necessário: - Volume de NaOH: 0,0117 mol / (0,512 mol/L) = 0,0229 L = 22,9 mL Portanto, são necessários aproximadamente 22,9 mL de NaOH 0,512 mol/L para reagir completamente com 25,0 mL de H2SO4 0,234 mol/L. 7) Qual é a concentração em quantidade de matéria (mol/L) de uma solução de ácido nítrico se é necessário 0,216 g de hidróxido de bário para neutralizar 20,00 mL desse ácido? Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria de hidróxido de bário: - Hidróxido de bário: 0,216 g / (171,3 g/mol) = 0,00126 mol Sabendo que a estequiometria da reação é 2:1 entre ácido nítrico e hidróxido de bário, concluímos que a quantidade de matéria de ácido nítrico necessário é o dobro, ou seja, 0,00252 mol. Agora, vamos calcular a concentração em quantidade de matéria do ácido nítrico: - Concentração: 0,00252 mol / (20,00 mL / 1000 mL/L) = 0,126 mol/L Portanto, a concentração em quantidade de matéria (mol/L) do ácido nítrico é de 0,126 mol/L.

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