RESUMO: Clculos Estequiomtricos baseados em equaes qumicas

Para efetuar clculos estequiomtricos deve-se ter sempre em ateno a equao qumica correcta.

Reagente limitante de uma reao qumica o reagente que apresenta menor quociente entre a sua

quantidade (em moles) e o respetivo coeficiente estequiomtrico, isto existe em menor quantidade relativa.

Impurezas: os reagentes podem conter quantidades significativas de impurezas inertes para a reaco qumica

em que participam. Isto significa que s a quantidade do reagente puro consumida durante a reaco. Na

resoluo do problema deve-se calcular, em primeiro lugar, a quantidade de reagente puro que a amostra

contm.

Rendimento ( ) de uma reaco qumica o quociente entre a quantidade (massa ou volume) real de produto

obtido e a quantidade (massa ou volume) teoricamente esperada, prevista pela equao qumica

correspondente.

1 Por combusto do etanol, obtm-se dixido de carbono e vapor de gua.

a) Escreva a equao qumica que traduz esta reaco qumica. b) Que quantidade de dixido de carbono, se obtm quando se queimam 184 g de lcool? c) Que quantidade de oxignio se consome na combusto de 2,30 g de lcool? d) Que volume de dixido de carbono, nas condies PTN, se obtm se queimar 184 g de lcool? e) Que quantidade de gua se forma quando se obtm 179,2 cm3 de dixido de carbono, nas condies PTN?

2 O arsnio um metal altamente prejudicial para a sade.

O arsnio reage com o NaHO de acordo com a seguinte equao: 2 As (s) + 6 NaHO (aq) 2 Na3AsO3 (aq)+ 3 H2 (g)

Quando 75g de arsnio reagem com NaOH suficiente, produzem 25,2L de H2, nas condies normais de presso e

temperatura.

Qual o rendimento da reaco?

3 O processo de obteno do ferro a partir da hematite (Fe2O3), nos altos-fornos obedece seguinte equao

qumica (no acertada): Fe2O3 (s) + C (s) Fe (s) + CO (g)

Faz-se reagir 20 kg de Fe2O3 com 30% de impurezas, com 5 kg de carvo com 20% de impurezas.

a) Acerte a equao qumica

b) Indique o reagente limitante

c) Calcule a massa de ferro obtida.

Fsica-Qumica A

Prof. Adelino Queiroz

Professor: Adelino Queiroz

Assuntos:

Clculos Estequiomtricos

Equilbrio Qumico

Reaco Reversvel - ocorre quando em sistema fechado os produtos de reaco reagem entre si, originando de

novo os reagentes. Neste caso ocorrem duas reaces simultaneamente: a reaco directa e a reaco inversa.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

e

e e

KC (constante de equilbrio) depende do valor da temperatura.

Se Kc >> 1 a extenso da reaco directa superior extenso da reaco inversa (maior a quantidade de produto)

Se Kc Kc O sistema evolui no sentido da reaco inversa.

Se Qc < Kc O sistema evolui no sentido da reaco directa.

Princpio de Le Chtelier Se se introduzir uma perturbao num sistema em equilbrio, este vai evoluir no

sentido de contrariar essa perturbao.

(1) Efeito da variao da concentrao (relaciona-se com a adio ou remoo de um reagente ou um

produto da reaco)

(2) Efeito da variao da presso em sistemas gasosos

Se a presso aumenta (diminui), o sistema evolui no sentido de diminuir (aumentar) a presso, isto

, no sentido no menor (maior) nmero de moles de substncias no estado gasoso.

Se o nmero de moles dos reagentes for igual ao nmero de moles dos produtos da reaco, a

variao da presso no afecta o estado de equilbrio.

(3) Efeito da temperatura (relaciona-se com os conceitos de reaco endotrmica H>0 e reaco

exotrmica H

1 Na reao seguinte, a 500 C, encontram-se em equilbrio: 2 mol de CH2O; 0,5 mol de CO e 0,5 mol de H2, num

recipiente com a capacidade de 2 L.

H2 (g) + CO (g) CH2O (g)

Calcule a constante de equilbrio.

2 Colocou-se num vaso reactor fechado de 8 dm3, 3,00 mol de trixido de enxofre (SO3), que se decomps em

dixido de enxofre e oxignio, de acordo com a seguinte equao qumica.

2 SO3 (g) 2 SO2 (g) + O2 (g)

Quando o equilbrio atingido esto presentes 0,58 mol de O2.

Determine o valor da constante de equilbrio.

3 A constante de equilbrio a 500 C, da seguinte reaco 5,6.

H2O (g) + CO (g) H2 (g) + CO2 (g)

Num recipiente fechado com 2,0L de capacidade colocaram-se: 0,20 mol de H2O; 0,20 mol de CO; 0,10 mol de H2

e 0,10 de CO2, e aqueceu-se a mistura a 500 C.

Determine as concentraes, no equilbrio, dos reagentes e dos produtos a esta temperatura.

4 Os grficos seguintes mostram a variao das concentraes

molares dos participantes da reao:

A (g) + B (g) AB (g)

medida que prossegue, at atingir o equilbrio temperatura

T1, no grfico I e T2 > T1, no grfico II.

a) Calcule os valores das constantes de equilbrio s temperaturas T1 e T2.

b) Explique se a reao endotrmica ou exotrmica, no sentido da formao de AB.

5 Considere o seguinte equilbrio qumico:

2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g) + CO2 (g); H

RESUMO: cidos e bases e Equilbrio cido-base

Fsica-Qumica A

Prof. Adelino Queiroz

Professor: Adelino Queiroz

Assuntos:

cidos e Bases

Equilbrio cido-base

cido e base segundo Bronsted-Lowry:

cido espcie qumica que cede protes (H+).

Base espcie qumica que aceita protes (H+).

Pares cido-base conjugados constitudo por duas espcies qumicas que diferem num proto.

Espcies anfotricas/ anfiprticas ou anfteros espcies que em certas situaes comportam-se como cidos

e noutras como bases.

Fora relativa dos cidos e das bases aspecto qualitativo

Um cido (uma base) tanto mais forte quanto maior a sua capacidade de ceder protes (aceitar protes).

A reao de um cido forte com a gua praticamente completa (1), por outro lado a reao de um cido

fraco com a gua incompleta (2):

(1)

(2)

Constante de acidez (Ka) e Constante de basicidade (Kb)

No caso dos cidos e bases fracos em que as reaes so incompletas aplicam-se os princpios do equilbrio

qumico.

Assim para a ionizao do cido actico (cido fraco), temos:

Para bases braas como o amonaco, cuja reao de ionizao :

Quanto mais forte for o cido (a base) maior o valor de Ka (Kb)

Ka Kb = KW (KW = 1,0 10 -14, a 25 C). KW aumenta com o aumento da temperatura.

KW = [H3O+] [HO -]. A relao existente entre as concentraes destes ies que permite classificar as

solues em cidas, bsicas ou neutras. Assim:

Soluo cida: [H3O+]>[HO -] Soluo bsica: [H3O

+]

1 Complete o seguinte quadro, considerando que as solues se encontram temperatura de 25 C.

[H3O+] (mol dm-3) [OH -] (mol dm-3) pH Carcter qumico

3,6 10 -3

4,6 10 -4

10,0

2 Considere os seguintes esquemas qumicos:

A CH3COOH (aq) + H2O (l) ________ (aq) + ________ (aq)

B CO 23 (aq) + ________ (l) ________ (aq) + HO- (aq)

C H2CO3 (aq) + H2O (l) HCO 3 (aq) + ________ (aq)

a) Recorrendo Teoria de Bronsted-Lowry complete os esquemas de modo a obter equaes correctas.

b) Indique os pares cido-base conjugados.

c) Das espcies presentes nas reaces A, B e C, quais apresentam comportamento anfotrico?

3 Um grupo de alunos dissolveu 0,4 g de hidrxido de sdio em 100 ml de gua temperatura de 25 C. Determine o

valor do pH da soluo.

4 Fez-se reagir 1mg de potssio em 200 ml de gua, em condies PTN, tendo-se formado o respectivo hidrxido e

di-hidrognio.

a) Determine o valor do pH da soluo resultante, considerando que no houve variao de volume.

b) Determine o volume de di-hidrognio que se formou.

5 Questo de Exame (1 Fase 2009)

RESUMO: Reaes de cido-base. Titulao cido-base.

Reaes de cido-base: No geral quando se adiciona um cido (aq) a uma base (aq) forma-se um sal (aq) e gua (l).

O carcter qumico do sal determina o carcter qumico da soluo final.

Se o sal tiver carcter neutro a reaco designa-se por Neutralizao.

Titulao tcnica que permite determinar a concentrao de uma soluo atravs

da reaco completa com outra de concentrao conhecida.

A titulao realiza-se pela adio de uma soluo contida numa bureta (Titulante), a

uma soluo contida num balo de erlenmeyer (Titulado), at que se atinja o ponto

de equivalncia instante da titulao em que o titulado reagiu completamente

com o titulante.

O ponto de equivalncia atinge-se quando as quantidades de cido e de base esto

nas propores estequiomtricas da reao.

O pH da soluo titulada sofre alterao, quando se adiciona o titulante. Perto do

ponto de equivalncia o pH sofre uma variao brusca, o que permite a deteco

com recurso a um indicador cido-base apropriado.

Quando o indicador cido-base muda de cor diz-se que foi atingido o ponto final da

titulao.

Se o indicador for o adequado, o ponto final estar muito prximo do ponto de

equivalncia.

O indicador adequado poderia ser qualquer que tivesse uma zona de viragem entre 3 e 10, ou seja:

o Fenolftalena zona de viragem entre 8,2 e 10,0. o Azul de bromotimol zona de viragem entre 2,8 e 4,6. o Alaranjado de metilo zona de viragem entre 3,2 e 4,2.

O ponto de equivalncia 7 uma vez que os ies do sal formado no se hidrolisam

Fsica-Qumica A

Prof. Adelino Queiroz

Professor: Adelino Queiroz

Assuntos:

Reaes de cido-base

Titulao cido-base.

1 Questo de Exame (1 Fase 2009)

2 Escolha de entre as seguintes afirmaes a(s) correcta(s).

A. Numa titulao cido-base, o pH do ponto de equivalncia sempre 7. B. A titulao de um volume V de soluo de HCl 0,1 mol dm-3 ou de uma soluo de HF (cido fraco), tambm

0,1 moldm-3, consome a mesma quantidade de base. C. O pH do ponto de equivalncia de uma titulao cido-base deve estar sempre contido na zona de viragem do

indicador utilizado. D. A zona de viragem de um indicador cido-base corresponde ao intervalo de pH em que no predominante

qualquer das cores desse indicador.

3 Para titular 10,00 mL de uma soluo de cido metanico, HCOOH (Ka = 1,8 x 10-4), gastaram-se 22,24 mL de uma

soluo de hidrxido de sdio, NaHO, de concentrao molar 0,150 moldm-3, a 25C.

a) Escreva a equao qumica que traduz esta reaco. b) Calcule a concentrao molar da soluo cida. c) Calcule o pH da soluo cida. d) Calcule o valor da constante de basicidade Kb do io metanoato (HCOO-). e) No ponto de equivalncia, o titulado apresenta caractersticas cidas, neutras ou alcalinas? Justifique.

4 De acordo com o relatrio efectuado por um aluno, para efectuar uma titulao, procedeu como se indica:

encheu uma bureta de 25,00 mL com a soluo de hidrxido de sdio; leu o volume inicial e registou Vinic = 3,0 mL ; mediu, com uma proveta de 25 mL, 20,00 mL da soluo de cido actico para um matraz; adicionou ao titulado 50 mL de gua desionizada, medidos com pipeta volumtrica de 25 mL, e trs gotas

de soluo alcolica de fenolftalena; adicionou, gota a gota, a soluo contida na bureta ao titulado at a soluo ficar vermelho-intenso; registou o volume final como Vfinal = 20,5 mL .

a) Identifique os procedimentos que julga incorrectos e diga como se deveria proceder.

b) Em relao s leituras efectuadas, corrija as que no esto de acordo com a preciso do instrumento de

medida

5 Numa aula, procedeu-se ao doseamento de uma soluo de cido etanico (CH3COOH) por uma titulao cido-base. Fizeram-se vrios ensaios, usando sempre 20,00 mL daquela soluo e usando como titulante soluo aquosa, recentemente padronizada, de NaHO 0,09876 moldm-3. Os volumes de titulante gastos em cada ensaio foram:

17,25 17,43 17,27 17,20 cm3

a) Esboce a curva de titulao que se adequa a este caso e justifique, escrevendo todas as equaes qumicas necessrias.

b) Para realizar esta titulao, tem de se escolher um indicador cido-base. Enuncie os critrios que lhe permitiriam efectuar essa escolha.

c) Calcule a concentrao de cido actico da soluo problema.

RESUMO: Reaes de oxidao-reduo.

As reaes de oxidao-reduo consistem na transferncia de electres de uma espcie qumica para outra.

A corroso do ferro pode ser traduzida pela seguinte equao inica: Fe (s) + 2 H+(aq) Fe2+(aq) + H2 (g)

A carga elctrica do tomo de ferro passou de 0 para +2. Ao aumento da carga elctrica de uma espcie qumica chama-se oxidao. Mas, simultaneamente, a carga eltrica do tomo de hidrognio passou de +1 para 0. diminuio da carga elctrica de uma espcie qumica chama-se reduo. Como estas duas reaces coexistem designam-se por reaes de oxidao-reduo ou redox.

As semi-reaces podem ser traduzidas pelas equaes:

Diz-se que o ferro foi oxidado (cedeu 2 electres), a substncia redutora e o hidrognio foi reduzido (recebeu 2 electres), a substncia oxidante.

Pares conjugados de oxidao-reduo: so constitudos oxidante/redutor, que diferem entre si de uma ou mais cargas elctricas.

EX: Fe2+/Fe e H+/H2

Para saber, numa reao de oxidao-reduo, que espcie se oxidou e a que se reduziu criou-se o conceito de nmero de oxidao (n.o). O nmero de oxidao de um elemento corresponde sua carga elctrica real ou atribuda. Existem regras para determinar o nmero de oxidao de um elemento: 1. Nas substncias elementares n.o= zero; 2. Em ies monoatmicos n.o= sua carga elctrica; 3. Geralmente, n.o(O)= -2 (com exceo nos perxidos que -1) e o n.o(H)=+1 (com exceo nos hidretos

que -1); 4. Em espcies poliatmicas, a soma nos n.o de cada elemento multiplicados pelo nmero de tomos

respectivos igual carga elctrica da espcie.

Relatividade dos conceitos de oxidante e de redutor. Algumas espcies qumicas podem comportar-se como espcie oxidada ou como espcie reduzida, consoante a outra espcie qumica com que reagem. EX:

6Fe2+(aq) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) 6Fe3+(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2o (l)

Fe2+(aq) +Zn (s) Zn2+(aq) + Fe(s)

Nas reaes de oxidao-reduo perdem eletres as espcies com maior tendncia para se oxidarem, em relao outra espcie com que reagem.

Uma srie electroqumica uma linha (estabelecida experimentalmente) de espcies qumicas, organizada por ordem crescente do seu poder redutor (ou de tendncia para a oxidao).

Cada metal oxida-se em presena dos ies dos metais que se encontram atrs.

Os ies de um metal reduzem-se em presena de outro metal que se encontre frente.

A corroso de um metal a sua oxidao no desejada. Para evitar a corroso de um metal faz-se a sua proteco usando outro metal.

Peas de ferro, ou ligas de ferro, utilizadas em meio aquoso so, habitualmente galvanizadas -lhes depositada uma camada de zinco que protege o ferro da corroso. D-se a oxidao do zinco em vez da do ferro.

Fsica-Qumica A

Prof. Adelino Queiroz

Professor: Adelino Queiroz

Assuntos:

Reaes de

oxidao-reduo.

Os ies ferro (II) oxidam-se na

presena de ies dicromato, em

meio cido.

Os ies ferro (II) reduzem-se na presena do zinco.

- oxidao: Fe (s) Fe2+(aq) + 2e-

- reduo: 2H+(aq) + 2e- H2 (g)

RESUMO: Solubilidade de sais. Reaces de precipitao.

Solubilidade de uma substncia (s), a uma dada temperatura, a quantidade de soluto que se pode dissolver numa quantidade fixa de solvente. A solubilidade em gua exprime-se em gramas de soluto que se pode dissolver em 100 g de gua. Pode tambm exprimir-se em mol/dm3, que a unidade de concentrao.

Soluo saturada, a uma dada temperatura, aquela em que no possvel dissolver mais soluto.

Na maioria dos sais, a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura.

Para igual temperatura, a solubilidade de cada sal em gua diferente:

Sais muito solveis: so os dos metais alcalinos, de amnio, a maioria dos cloretos, brometos, iodetos e sulfatos;

Sais medianamente solveis: sulfatos de clcio e de prata;

Sais pouco solveis: cloretos, brometos e iodetos de prata, de mercrio (I) e de chumbo; sulfatos de brio, de mercrio (II) e de chumbo.

Produto de solubilidade. Considere-se uma soluo saturada de cloreto de prata e o equilbrio dinmico que se estabelece entre o sal no dissolvido e os ies em soluo.

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl

- (aq)

KS (produto de solubilidade): KS = [Ag +]e [Cl

-]e = s s = s2

- depende da temperatura; da [ies presentes] e por vezes do pH do meio.

No Geral: AmBn (s) m A n+ (aq) + n B m (aq), sendo s a solubilidade do sal em gua e de acordo

com a estequiometria da reaco, temos:

[A n+]e = m s e [B m -]e = n s KS = [A

n+]m [B m -]n = (m s)m (n s)n

possvel comparar a solubilidade de dois compostos inicos a partir dos valores de KS, quando os compostos so constitudos por ies em propores estequiomtricas iguais ou inversas. (relao catio/ anio). Isto com a expresso de KS igual.

EX: Ag2CO3 e Zn(HO)2 (2:1)/(1:2) KS = 4 s3

Precipitao selectiva de sais. Reaces de precipitao. Conhecendo os valores dos produtos de solubilidade (KS), pode prever-se a formao ou no de precipitados por reaco entre dos compostos em soluo. A previso consiste em comparar KS com Q (quociente da

reaco ou produto inico) Q = [A n+]m0 [B m -]n0 (concentraes dos ies no incio)

Se Q = KS Soluo saturada; Se Q > KS forma-se precipitado; Se Q < KS no se forma precipitado

Fatores que afectam a solubilidade de um composto inico numa soluo. o A solubilidade de um composto inico diminiu em geral por efeito do io comum; o A presena de um cido forte (ex: HCl) favorece a solubilidade de sais pouco solveis com anies

derivados de cidos fracos; o Os metais de transio tm grande tendncia a formarem ies complexos. A formao de ies leva

a um aumento da solubilidade dos sais.

Fsica-Qumica A

Prof. Adelino Queiroz

Professor: Adelino Queiroz

Assuntos:

Solubilidade de sais.

Reaces de precipitao.

Ag+

Cl -

1.

2. Considere os sais cloreto de prata e carbonato de prata.

a) Calcule a solubilidade, s, do cloreto de prata, AgCl (s), e do carbonato de prata Ag2CO3 (s), em gua,

sabendo que a esta temperatura: KS (AgCl) = 1,6 10-10 e KS (Ag2CO3) = 1,6 10

-10

b) Explique a razo para que o cloreto de prata, com maior valor de KS, seja menos solvel em gua do que o

carbonato de prata.

3. Temperatura de 25, adicionaram-se 50,0 cm3 de uma soluo aquosa 0,100 mol dm-3 em nitrato de chumbo

(Pb(NO3)2), a igual volume de soluo aquosa, 0,050 mol dm-3 em iodeto de potssio (KI). Ter havido

formao de precipitado? Justifique a resposta com clculos.

KS(Pb(NO3)2) = 1,4 10-8

4. kk

5.

4.1.

4.2.

4.3.