29

Estequiometria(casos particulares)

Grau de pureza de uma amostraQuando a amostra de uma substncia no totalmente

pura devemos conhecer seu grau de pureza (teor de substn-cia pura na amostra) para calcularmos a quantidade desubstncia que efetivamente participa da reao.

Exemplos resolvidos:Ex1.:Qual a massa de carbonato de clcio (CaCO3) existente em

250 kg de uma amostra de calcrio de pureza igual a 92,5%?Resoluo:

ou

Ex2.:Calcule o volume, em litros, de dixido de enxofre (SO2),nas CNTP, que se deve obter na ustulao de 27kg depirita que apresenta um teor de FeS2 igual a 80%, segun-do a equao abaixo: (Dados: MM: FeS2 = 120g/mol

4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8SO2Clculo da massa de FeS2 puro da amostra de pirita.

Clculo do volume de SO24 Fe S2 8 SO4

Ex3.: 7,5g de hidrxido de sdio comercial, ou seja, sodacustica (NaOH), quando tratados por cido ntrico emexcesso, produz 15,3g de nitrato de sdio (NaNO3). Cal-cule a pureza da soda custica usada. Dada a equao:(Dados: MM: NaOH = 40g/mol; NaNO3 = 85g/mol)

NaOH + HNO3 NaNO3 + H2OResoluo:Clculo da massa de NaOH pura que reagiu:

Clculo da pureza da amostra de NaOH:

Ex4.: O acetileno, gs utilizado em maaricos, pode ser obti-do a partir do carbeto de clcio (carbureto) de acordocom a equao:

CaC2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2Utilizando-se certa quantidade de carbureto com 36%

de impurezas, o volume de acetileno obtido, nas CNTP, emlitros, de aproximadamente 224L. Qual a massa total de car-bureto utilizada? (Massa molar: 64g/mol CaC2).

a) 10g c) 1 kg e) 1gb) 100g d) 1,5g

Exemplos para fazer:

Ex1.:Uma amostra de 10g de calcrio contm 8g de carbonatode clcio (CaCO3). A porcentagem de pureza do CaCO3 :

Ex2.:Quando submetido ao aquecimento, clorato de potssio(KC O3) se decompe, formando cloreto de potssio(KC ) e gs oxignio (O2). Sabendo que a massa de O2obtida 0,33kg, usando-se uma amostra de 1kg de KC O3.Qual a pureza? (Dados: MA: K = 39; C = 35,5; O = 16)

2 KC O3 2 KC + 3 O2

Ex3.:Utilizando-se 1kg de carbureto (CaC2) com 64% de pure-za, o volume de acetileno (C2H2) obtido, nas CNTP, emlitros, de aproximadamente: (MM: CaC2 = 64g/mol)

CaC2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2

Rendimento de uma reao

Na realidade, ao se efetuar uma reao qumica, dificil-mente consegue-se obter a quantidade exata de substnciaque se determina teoricamente atravs do clculo estequiom-trico. Por isso, quando realizamos uma reao qumica se faznecessrio o clculo de seu rendimento.

ou

x = Rendimento

Exemplos resolvidos:

Ex1.: Qual a massa de gs carbnico obtida na decomposi-o trmica de CaCO3, sabendo-se que 90,9g dessecomposto sofreram reao com um rendimento de 80%?(Dados: MM: CaCO3 = 100g/mol; CO2 = 44g/mol)

CaCO3 CaO + CO2

QUMICA GERAL30

Clculo da massa terica de CO2, a qual seria obtida se orendimento da reao fosse 100%

CaCO3 CO2

Clculo da massa real de CO2 para o rendimento de 80%

Ex2.: Aquecendo-se 2g de hidrogeno-carbonato de sdio,verificou-se a formao de 1,06 g de carbonato. Qual orendimento de decomposio?(Dados: MM: NaHCO3= 84; Na2CO3 = 106).

NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O

Balanceamento da equao:

2 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O

Clculo da massa terica de Na2CO3, a qual seria obtida seo rendimento da reao fosse 100%.

2 NaHCO3 Na2CO3

Clculo do rendimento da reao.

Ex3.: O rendimento do processo de obteno de gs carb-nico a partir da calcinao do calcrio de 80%. Calcu-le a massa de calcrio para produzir 179,2L de CO2 nasCNTP? (Dados: MM: CaCO3 = 100g)

CaCO3 CaO + CO2

Clculo do volume terico de CO2, o qual seria obtida se orendimento fosse 100%.

Clculo da massa de CaCO3 que decomps.

Exemplos para fazer:Ex1.: Em um tubo, 16,8g de bicarbonato de sdio so decom-

postos, pela ao do calor, em carbonato de sdio sli-do, gs carbnico e gua vapor. O volume de gs carb-nico, em litros, obtido nas CNTP, supondo o rendimentoda reao igual a 90%, igual a:?(MM: NaHCO3 = 84)

NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O

a) 2,02 d) 4,03b) 2,48 e) 8,96c) 4,48

Ex2.: O gs hidrognio pode ser obtido em laboratrio apartir da reao de alumnio com cido sulfrico, cujaequao qumica no ajustada dada a seguir:

A + H2SO4 A 2 (SO4)3 + H2Um analista utilizou uma quantidade suficiente de

H2SO4 para reagir com 5,4g do metal e obteve 5,71 litros dogs nas CNTP. Nesse processo, o analista obteve um rendi-mento aproximado de : (Dados: A = 27)

a) 75% d) 90%b) 80% e) 95%c) 85%

Ex3.: Quantos mols de etano devemos queimar em presenado oxignio do ar atmosfrico para obter 200g de CO2,sabendo que o rendimento da reao de 91%?(Dados: MM: CO2 = 44g)

C2H6 + O2 CO2 + H2O

27) Estima-se que do minrio de cobre de uma regio deCarajs se consigam extrair 10 kg do metal por toneladade minrio. Assim, a porcentagem de cobre nesse min-rio da ordem de:

a) 10% d) 0,01%b) 1% e) 0,001%c) 0,1%

28) (Vunesp-SP) O nitrato de amnio utilizado em adubos comofonte de nitrognio. A porcentagem em massa de nitrogniono NH4NO3 : (massas atmicas: N = 14, H = 1, O = 16).a) 35% c) 17,5% e) 42,4%b) 28% d) 21,2%

29) A combusto de 36 gramas de grafite em presena de arprovoca a formao de 118,8 gramas de gs carbnico.Qual o rendimento da transformao?a) 95% d) 80%b) 90% e) 75%c) 85%

30) (Cesgranrio-RJ) Num processo de obteno de ferro a partirda hematita (Fe2O3), considere a equao no balanceada:

Fe2O3 + C Fe + CO

Utilizando 4,8 toneladas de minrio e admitindo um ren-dimento de 80% na reao, a quantidade de ferro produ-zida ser de: (massas atmicas C = 12, O = 16, Fe = 56).

31

a) 2 688 kg d) 3 360 kgb) 1 344 t. e) 2 688 t.c) 3 360 t.

31) (UFRS-mod.) O gs hilariante (N2O) pode ser obtido peladecomposio trmica do nitrato de amnio (NH4NO3).Se, de 4,0 g do sal, obtivermos 2,0 g do gs hilariante,podemos prever que a pureza do sal da ordem de:

NH4NO3 N2O + 2 H2O

a) 100% d) 20%b) 90% e) 50%c) 75%

32) (Fuvest-SP) Em um acidente, um caminho carregado desoluo aquosa de cido fosfrico tombou, derramandocerca de 24,5 toneladas dessa soluo no asfalto. Quan-tas toneladas de xido de clcio seriam necessrias parareagir totalmente com essa quantidade de cido?

a) 7,5 b) 11,2 c) 16,8 d) 22,9 e) 21,0Porcentagem em massa do H3PO4 na soluo = 80%massas moleculares (g/mol): H3PO4 = 98; CaO = 56

33) (EEM-SP) Calcule o volume gasoso, a 227C e uma atmos-fera, que ser recolhido pela decomposio explosiva de800 g de nitrato de amnio de acordo com a equao:

2 NH4NO3(s) 2 N2(g) + O2(g) + 4 H2O(g)

(massa molecular do NH4NO3 = 80 g/mol; R=0,082 L.atm. mol1 . k1)

a) 143L d) 2575Lb) 250L e) 785Lc) 1435L

34) A combusto do gs amonaco representada pela se-guinte equao no-balanceada:

NH3 + O2 N2 + H2O

Calcule a massa de gua a partir de 56L de NH3, nasCNTP, sabendo que a reao tem rendimento de 95%.

a) 256,5g d) 64,1gb) 270g e) 42,8gc) 67,5g

35) O etanol (C2H5OH) pode ser produzido por fermentaoda glicose (C6H12O6), conforme a reao:

Se 360g de glicose produzem 92g de etanol, o rendimentodesse processo :

a) 92% d) 75%b) 100% e) 25%c) 50%

36) Uma moeda de prata de massa 5,4g dissolvida comple-tamente em cido ntrico concentrado. soluo aquo-sa resultante, adiciona-se soluo aquosa de cloreto desdio de modo que toda prata precipitada como AgC .A massa obtida de AgC de 5,74g. So dadas as mas-sas atmicas: C = 35,5 e Ag = 108. O comando mostra aocorrncia de duas reaes. Qual a porcentagem emmassa de prata na moeda?

Ag + HNO3 AgNO3 + H2a) 65% d) 75%b) 70% e) 80%c) 85%

37) (PUC-MG) O medicamento Leite de Magnsia umasuspenso de hidrxido de magnsio. Esse medicamento utilizado para combater a acidez estomacal provocadapelo cido clordrico, encontrado no estmago. Sabe-seque, quando utilizamos 12,2 g desse medicamento, neu-traliza-se certa quantidade do cido clordrico, produzin-do 16,0 gramas de cloreto de magnsio.O grau de pureza desse medicamento, em termos do hi-drxido de magnsio, igual a: (Massas molares: Mg(OH)2= 58 g/mol, HC = 36,5 g/mol e MgC 2 = 95 g/mol)

a) 90%. d) 40%.b) 80%. e) 30%.c) 60%.

38) (UECE) A massa de sulfato de clcio obtida, quando setrata 185 g de hidrxido de clcio contendo 40% de im-purezas, por excesso de soluo de cido sulfrico, de: (Massas molares: H2SO4 = 98 g/mol, CaSO4 = 136 g/mol, Ca(OH)2 = 74 g/mol)

a) 204 g. c) 36 g.b) 136 g. d) 111 g.

39) (UFCE) Uma das maneiras de se produzir cal viva atra-vs da pirlise do calcrio. Uma amostra de 20 g decalcrio produziu 10,0 g de cal viva. O rendimento dareao foi de: (Massas molares: CaCO3 = 100 g mol1,CaO = 56 g mol1)

a) 100 %. d) 80 %.b) 90 %. e) 75 %.c) 85 %.

40) (PUC-MG) Em um tubo, 16,8 g de bicarbonato de sdioso decompostos, pela ao do calor, em carbonato desdio slido, gs carbnico e gua vapor. O volume degs carbnico, em litros, obtido nas CNTP, supondo orendimento da reao igual a 90%, igual a: (Massamolar do NaHCO3 = 84 g/mol)

a) 2,02.b) 2,48.c) 4,48.d) 4,03.e) 8,96.

QUMICA GERAL32

41) (Cesgranrio-R) Os combustveis fsseis, como carvo epetrleo, apresentam impurezas, dentre elas o enxofre. Naqueima desses combustveis, so lanados na atmosferaxidos de enxofre que, em determinadas condies, sooxidados e, em contato com a umidade do ar, se transfor-mam em cido sulfrico. Este ltimo precipita sob forma dechuva cida, causando srios danos ao meio ambiente.Esses fenmenos esto representados pelas equaes:

A massa de cido sulfrico formada com a queima totalde 12,8 kg de carvo contendo 2,5% em massa de en-xofre igual a:

a) 0,32 kg d) 1,28 kgb) 0,64 kg e) 1,32 kgc) 0,98 kg

42) (Uece) Partindo-se de 200 g da soda custica, por neu-tralizao completa com cido clordrico obtm-se 234 gde cloreto de sdio.A porcentagem de pureza da soda custica de:

a) 58,5% b) 23,4% c) 60% d) 80%

43) (PUC-SP) O clorato de potssio (KC O,) pode ser de-composto por aquecimento, segundo a equao:

A decomposio de 2,45 g de uma amostra contendoKC O3 produziu 0,72 g de O2.Considerando que a reao foi completa e que somente oKC O3 reagiu sob o aquecimento, essa amostra contm:

a) 100% de KC O3 d) 60% de KC O3b) 90% de KC O3 e) 30% de KC O3c) 75% de KC O3

44) (PUC-MG) A equao da ustulao da pirita (FeS2) :

A massa de xido frrico obtida, em kg, a partir de 300 kgde pirita, que apresenta 20% de impurezas, igual a:

a) 160 d) 320b) 218 e) 480c) 250

45) (PUC-MG) Em um tubo, 16,8 g de bicarbonato de sdioso decompostos, pela ao do calor, em carbonato desdio slido, gs carbnico e gua vapor. O volume degs carbnico, em litros, obtido nas CNTP, supondo orendimento da reao igual a 90%, igual a:

a) 2,02b) 2,48c) 4,48d) 4,03e) 8,96

46) (Unip-SP) Uma amostra contendo 2,10 g de carbonatode magnsio foi tratada por cido clordrico, obtendo-se 476 mL de gs carbnico, medidos nas condiesnormais de temperatura e presso (massas atmicas:C = 12; O = 16; Mg = 24; volume molar nas CNTP = 22,4L/mol). O rendimento da reao foi:

a) 75% d) 90%b) 80% e) 95%c) 85%

Reagentes em excessoQuando o problema contiver dois ou maisdados numricos dos reagentes Procedimento para resoluo

1. Verificar se as quantidades dadas seguem a proporoestequiomtrica;

2. Caso os dados no estejam dentro da proporo es-tequiomtrica, identificar os reagentes em excesso elimitante;

3. Caso haja excesso de um determinado reagente, eviden-temente essa quantidade no participar da reao;

4. O problema deve ser solucionado com o dado referenteao reagente limitante.

Problemas envolvendo nmero de molsEx.1: 4 mols de hidrxido de sdio (NaOH) so misturados

com 3 mols de cido sulfrico (H2SO4). Baseado naequao dada, determine os reagentes em excesso, li-mitante e o nmero de mols em excesso.

2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O

2 NaOH H2SO4 4 mols 3 mols 1 mol de H2SO4 est em excesso2 mols 1 mol proporo estequiomtrica

Como a proporo estequiomtrica mostra, 2 mols deNaOH devem reagir com 1 mol de H2SO4, logo 4 mols deNaOH reagem com 2 mols de H2SO4, portanto temos:

N de mols em excesso = 3 2 = 1 mol de H2SO4 Reagente em excesso: H2SO4 Reagente limitante: NaOH

Ex.2: Misturam-se 10 mols de N2 com 27 mols de H2 paraformar a amnia, segundo a equao dada abaixo. De-termine os reagentes em excesso, limitante e a quanti-dade de reagente em excesso.

3H2 + N2 2 NH3

3H2 N2 27 mols 10 mols um dos dois reagentes est em excesso3 mols 1mol proporo estequiomtrica

Neste caso, para determinar o reagente que est emexcesso, deve-se calcular a quantidade de cada reagente em

33

funo do dado fornecido. A quantidade em excesso calcu-lada utilizando a diferena:

Quantidade em excesso = quantidade inicial quantidade que reage

3H2 N2 27 mols x (mols)3 mols 1 mol

Portanto o nmero de mols de N2 que deve reagir com27 mols de H2 9 mols, logo dos 10 mols colocados parareagir, 9 reagem e 1 est em excesso, da conclui-se que oreagente limitante o H2 e o reagente em excesso o N2.

N de mols em excesso = 10 9 = 1 mol de N2 em excesso.Para comprovar o exposto acima, faremos o clculo

inverso utilizando como dado 10 mols de N2, observe:

3H2 N2 x (mols) 10 mols3 mols 1 mol

O resultado obtido demonstra que para reagir com 10 molsde N2 so necessrios 30 mols de H2, o que impossvel, visto queo nmero de mols de H2 disponvel 27 mols e no 30 mols.

Ex.3: So misturados 6 mols de alumnio com 10 mols de H2SO4conforme a equao dada. Determine os reagentes emexcesso, limitante e a quantidade em excesso.

2A + 3H2SO4 A 2(SO4)3 + 3H2 Problemas envolvendo massa

Ex.1: Misturam-se 16 g de hidrxido de sdio (NaOH)com 20 g de cido sulfrico (H2SO4). Calcular a mas-sa de sulfato de sdio (Na2SO4) que se obtm aoocorrer a reao:(Dados: NaOH = 40 g/mol; H2SO4 = 98 g/mol;Na2SO4 = 142 g/mol )

2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O

Inicialmente deve-se investigar se existe quantidade de re-agente em excesso, utilizando o mtodo estudado no caso anterior.

2 NaOH H2SO4 16 g 20 g dados do problema referentes aos

dois reagentes2.40 g 98 g proporo estequiomtrica

Clculo da massa de NaOH2 NaOH H2SO4 x (g) 20 g2.40 g 98 g

Clculo da massa de H2SO42 NaOH H2SO4 16 g x (g)2.40 g 98 g

Comentrio:1. Se forem utilizados 20 g de H2SO4, a massa de NaOH que

deve ser consumida 16,32 g. Isto impossvel pois amassa disponvel de 16 g.

2. Se forem utilizados 16 g de NaOH, a massa de H2SO4necessria para reagir de 19,6 g, o que perfeitamentepossvel j que dispe-se de 20 g de H2SO4.

3. Dos 20 g de H2SO4 utilizados, 19,6 g reagiram e o exces-so calculado da seguinte forma:Massa de H2SO4 em excesso = 20 19,6 = 0,4 g

4. O reagente limitante o NaOH, cujo dado numrico serutilizado para solucionar o problema.

Clculo da massa de Na2SO42 NaOH Na2SO4 16 g x (g)2.40 g 142 g

Ex.2: 10 g de H2 so misturados com 90g de O2. Baseado naequao dada abaixo, determine:

a) Os reagentes em excesso e limitante;b) A massa de excesso de reagente;c) A massa de gua formada.(Dados: H2 = 2 g/mol; O2 = 32 g/mol; H2O = 18 g/mol)

2 H2 + O2 2 H2O

47) (UFF-RJ) O cloreto de alumnio um reagente muitoutilizado em processos industriais que pode ser obtidopor meio da reao entre alumnio metlico e cloro gaso-so. Se 2,70 g de alumnio so misturados a 4,0 g de cloro,a massa produzida, em gramas, de cloreto de alumnio :( Dados: A = 27; C = 35,5 )a) 5,01 b) 5,52 c) 9,8 d) 13,35 e) 15,04

48) (PUC-SP) Misturam-se 1Kg de CS2 e 2 Kg de C 2 numreator, onde se processa a transformao:

CS2 + 3 C 2 CC 4 + S2C 2As massa de CC 4 formado e do reagente em excessoque resta quando a reao se completa so:

a) 1,446 Kg de CC 4 e 0,286 Kg de CS2b) 2,026 Kg de CC 4 e 0,286 Kg de CS2c) 1,446 Kg de CC 4 e 0,286 Kg de C 2d) 2,026 Kg de CC 4 e 0,286 Kg de C 2e) 1,286 Kg de CC 4 e 0,732 Kg de C 2

49) (PUC-RJ) A nave Enterprise, de Jornada nas Estrelas, usouB5H9 e O2 como mistura combustvel. As duas substnciasreagem de acordo com a seguinte equao balanceada:

2 B5H9( ) + 12 O2(g) 5 B2O3(s) + 9 H2O(g)se um tanque contm 126 Kg de B5H9 e o outro 240 de O2lquido, qual tanque esvaziar primeiro? Mostre os clculos.Quanta gua ter sido formada (em Kg) quando um dosreagentes tiver sido completamente consumido?

QUMICA GERAL34

50) (UFSM-RS) Na reao de 80 g de enxofre com 100 g deferro, foram obtidos 50 g de sulfeto de ferro.De acordo com a equao S + Fe FeS, o rendimentoda reao de:

a) 15,7% d) 88,0%b) 31,8% e) 80,0%c) 55,8%

51) A reao completa entre 5g de gs carbnico e 8g dehidrxido de sdio, segundo a equao:

CO2 + 2 NaOH Na2CO3 + H2O

Produz ________g de carbonato se sdio, restando_________ g do reagente colocado em excesso. Osnmeros que preenchem corretamente as lacunas so,respectivamente:

a) 10,6 e 0,6 d) 10,6 e 3,0b) 12,0 e 3,0 e) 8,3 e 0,6c) 5,8 e 4,0

52) Considere a reao em fase gasosa:N2 + 3 H2 2 NH3

Fazendo-se reagir 4L de N2 com 9L de H2 em condies depresso e temperatura constantes, pode-se afirmar que:

a) Os reagentes esto em quantidades estequiomtricasb) O N2 est em excesso.c) Aps o trmino da reao, os reagentes sero total-

mente convertidos em amnia.

d) A reao se propaga com aumento do volume total.e) Aps o trmino da reao, sero formados 8L de NH3.

53) Um dos usos de hidrognio (H2) como combustvel. Suareao com o oxignio (O2) forma gua (H2O), como produ-to nico. Num recipiente foram inicialmente colocados 1mol de hidrognio e 1 mol de oxignio. A reao entre osdois foi provocada por meio de uma fasca eltrica.

a) Escreva a equao qumica que representa e reaoentre o hidrognio e o oxignio.

b) Determine a quantidade (em mol) de cada uma dassubstncias restantes no recipiente aps a reao.

54) Aspirina produzida pela adio de anidrido actico auma soluo aquosa de cido saliclico. A equao dareao, no-balanceada, :

C4H6O3(L) + C7H6O3(aq) C9H8O4(aq) + H2O

Se so usados 2 kg de anidrido actico e 1kg de cidosaliclico, determine:

a) Os coeficientes para balancear a equao;b) O reagente limitante;c) O rendimento terico da aspirina, em gramas.

55) Se o rendimento porcentual da reao de 86%, quan-tos comprimidos com 5g de aspirina poderiam ser pre-parados a partir das quantidades usadas nessa reao?(Dados: H = 1; C = 12; O = 16)

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

35

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________