Exercícios sobre casos particulares de estequiometria

Exercícios

1.

(FAAP) Aquecendo-se 2 g de hidrogênio - carbonato de sódio, verificou-se a formação de 1,06 g de carbonato. Qual o rendimento de decomposição?

Dados: H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23.

a) 80%.

b) 42%.

c) 50%.

d) 100%.

e) 84%.

2.

Fitas de magnésio podem ser queimadas quando em contato com fogo e na presença de gás oxigênio.

Durante a reação, pode-se observar a formação de um sólido branco e a liberação de uma luz intensa.

Suponha que uma fita de magnésio de 3 g, com 80% de pureza em massa, seja queimada. A massa aproximada, em gramas, do sólido branco será igual a

a) 3.

b) 4.

c) 5.

d) 6.

e) 7.

3.

(FMP, 2017) O vidro é um sólido iônico com estrutura amorfa, a qual se assemelha à de um líquido.

Forma-se pela solidificação rápida do líquido, em que os cristais não conseguem se organizar. Seu principal componente é a sílica, (SiO2), que constituiu 70% do vidro e é fundida juntamente com óxidos de metais, que alteram o arranjo das ligações do sólido, tornando-o uma estrutura semelhante à de um líquido.

Ao ser gravado na sua decoração, a sílica do vidro sofre ataque do íon F^– como a seguir:

SiO2(s) + 6 HF(aq) → SiF62-

(aq) + 2 H3O⁺(aq)

Para criar um efeito decorativo em uma jarra que pesa 2,0 kg, a massa de ácido fluorídrico que deve ser empregada é

a) 4,0 kg.

b) 2,8 kg.

4.

A minimização do tempo e custo de uma reação química, bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracteriza a eficiência de um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar ao consumidor mais baratos. Um dos parâmetros que mede a eficiência de uma reação química é o seu rendimento molar (R, em %), definido como

R = n_produto nreagente limitante

× 100

em que n corresponde ao número de mols. O metanol pode ser obtido pela reação entre brometo de metila e hidróxido de sódio, conforme a equação química:

CH₃Br + NaOH → CH₃OH + NaBr

As massas molares (em _mol^g ) desses alimentos são: H = 1;  C = 12;  O = 16;  Na = 23;  Br = 80.

O rendimento molar da reação, em que 32 g de metanol foram obtidos a partir de 142,5 g de brometo de metila e 80 g de hidróxido de sódio, é mais próximo de

a) 22%.

b) 40%.

c) 50%.

d) 67%.

e) 75%.

5.

O silicato de sódio (Na₂SiO₃), utilizado na composição do cimento, pode ser obtido através de um processo de calcinação (em elevada temperatura) da sílica (SiO₂) com carbonato de sódio (Na₂CO₃), de acordo com a equação química balanceada, representada a seguir:

SiO_2(g) + Na₂CO_3(s) → Na^835 °C ₂SiO_3(s) + CO_2(g) Dados: M(SiO₂) = 60 g mol⁻¹;  M(Na₂SiO₃) = 122 g mol⁻¹

Considerando que o rendimento desse processo foi de 70%, a massa, em kg, de Na₂SiO₃ formada a partir de 9 kg de sílica foi de aproximadamente

a) 10,4.

b) 12,8.

c) 14,6.

d) 17,2.

e) 18,3.

galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas:

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2

ZnO + CO → Zn + CO2

Considere as massas molares: ZnS (97 g/mol); O2 (32 g/mol); ZnO (81 g/mol); SO2 (64 g/mol); CO (28 g/mol); CO2 (44 g/mol); e Zn (65 g/mol).

Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfalerita?

a) 25.

b) 33.

c) 40.

d) 50.

e) 54.

7.

As lâmpadas incandescentes tiveram a sua produção descontinuada a partir de 2016. Elas iluminam o ambiente mediante aquecimento, por efeito Joule, de um filamento de tungstênio (W, Z = 74). Esse metal pode ser obtido pela reação do hidrogênio com o trióxido de tungstênio (WO₃), conforme a reação a seguir, descrita na equação química não balanceada:

WO_3(s)+ H_2(g)→ W_(s)+ H₂O_(ℓ)

Se uma indústria de produção de filamentos obtém 31,7 kg do metal puro a partir de 50 kg do óxido, qual é o rendimento aproximado do processo utilizado?

Dados: H = 1 _mol^g ; O = 16 _mol^g ; W = 183,8 _mol^g a) 20%.

b) 40%.

c) 70%.

d) 80%.

e) 90%.

8.

Na atmosfera artificial dos submarinos e espaçonaves, o gás carbônico gerado pela tripulação deve ser removido do ar, e o oxigênio precisa ser recuperado. Com isso em mente, grupos de projetistas de submarinos investigaram o uso do superóxido de potássio, KO2, como purificador de ar, uma vez que essa substância reage com CO2 e libera oxigênio, como mostra a equação química abaixo:

4 KO2(s) + 2 CO2(g) → 2 K2CO3(s) + 3 O2(g)

Considerando esta reação, determine a massa de superóxido de potássio necessária para reagir com 100,0 L de CO2 a 27 °C e a 1 atm.

Dados: massas molares em g . mol⁻¹: C = 12; O = 16; K = 39; R = 0,082 atm . L . mol⁻¹ . K⁻¹ a) 5,8 ⋅ 10².

b) 2,9 ⋅ 10². c) 1,7 ⋅ 10². d) 6,3 ⋅ 10.

e) 4,0 ⋅ 10.

9.

O gás carbônico pode ser obtido através da decomposição do carbonato de cálcio. Em um laboratório, um estudante produziu CO2 a partir de 2,50 g de carbonato de cálcio.

CaCO_3(s)→ CaO_(s)+ CO_2(g)

Considerando que a pressão do CO2 é de 1,0 atm, a uma temperatura de 25 °C, o volume do recipiente necessário para conter esse gás deverá ser, em mL, de, aproximadamente,

Dados: Ca = 40; C = 12; O = 16.

R = 0,082 atm . L . mol^-1 . K^-1. a) 611,0.

b) 51,0.

c) 306,0.

d) 61,0.

e) 6,10.

10.

A reação do permanganato de potássio com água oxigenada em meio sulfúrico propicia a formação de compostos com aplicações importantes, como fertilizantes, o sulfato de potássio e o sulfato de manganês. A equação química que representa essa reação está apresentada de forma não balanceada a seguir:

KMnO₄+ H₂SO₄+ H₂O₂→ K₂SO₄+ MnSO₄+ H₂O + O₂

Considerando uma reação química que ocorra a partir de 1 L de ácido sulfúrico fumegante com 96%

de pureza, o volume de gás oxigênio formado, sabendo que o meio reacional se apresentava com 700 mmHg de pressão e 15 °C, é aproximadamente igual a:

Considere a densidade do ácido sulfúrico fumegante igual a 1,83 _cm^g₃. Constante universal dos gases perfeitos: 62,3 mmHg ⋅ L

mol ⋅ K . H = 1;  S = 32;  O = 16.

a) 30 L.

b) 460 L.

c) 670 L.

d) 765 L.

e) 800 L.

Gabaritos

1. E

2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O 2 . 84 g de NaHCO3_______ 106 g de Na2CO3

2 g de NaHCO3_______ X X = 1,262 g de Na2CO3

1,262 g ^_______ 100%

1,06 g ^_______ R R = 84%

2. B

2 Mg +   O₂  →  2 MgO 2 . 24 ^_______ 2 . 40 2,4 (3 g 80%) ^_______ X X = 4 g

3. B

SiO2(s) + 6 HF(aq) → SiF62–

(aq) + 2 H3O⁺(aq)

60 g ^_______ 120 g 1,4 kg (70% de 2,0 kg) ^_______ X X = 2,8 kg

4. D

CH₃OH = 32;  CH₃Br = 95;  NaOH = 40.

CH₃Br + NaOH → CH₃OH + NaBr 95 g ^_______ 40 g ^_______ 32 g 142,5 g ^_______ 80 g ^_______ 32 g 95 × 80 = 7.600

142,5 × 40 = 5.700 7.600 > 5.700

CH₃Br + NaOH → CH₃OH + NaBr 95 g ^_______ 40 g ^_______ 32 g 142,5 g ^_______ 80 g ⏟

Excesso dereagente

_______ m_CH3OH

m_CH3OH= 48 g

48 g ^_______ 100% de rendimento 32 g ^_______ r

r = 66,666% ≈ 67%

SiO_2(g) + Na₂CO_3(s) → Na₂SiO_3(s) + CO_2(g) 60 g ^_______ 122 g

9 kg ^_______ m_Na2SiO3 m_Na2SiO3 =9 kg × 122 g

60 g = 18,3 kg 18,3 kg ^_______ 100% de rendimento m′_Na2SiO3^_______ 70% de rendimento m′_Na2SiO3=18,3 kg × 70%

100%

m′_Na2SiO3= 12,81 kg 6. C

H Teremos:

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2

2 ZNO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2

2 ZnS + 3 O2 + 2 CO Global

→ 2 SO2 + 2 Zn + 2 CO2

2 x 97 g ^_______ 2 x 65 g x 0,80 0,75 x 100 kg ^_______ mZn

mZn = 40,206 kg = 40 kg 7. D

WO_3(s)+ 3 H_2(g)→ W_(s)+ 3 H₂O_(ℓ) 231,8 g ^_______ 183,8 g

50 kg ^_______ X X = 39,64 kg 39,64 kg ^_______ 100%

31,70 kg ^_______ Y Y ≈ 80%

8. A

Teremos:

P × V = n × R × T ⇒ 1 × 100 = n × 0,082 × 300 n = 4,065 mol

4 KO_2(s) + 2 CO_2(g) → 2 K₂CO_3(s) + 3 O_2(g) 4 x 71 g ^_______ 2 mols

m g ^_______ 4,065 mol m = 577,24 = 5,8 × 10² g

9. A

Teremos:

CaCO_3(s)→ CaO_(s)+ CO_2(g) 100 g ^_______ 1 mol

2,50 g ^_______ n_CO2(g) n_CO2(g)= 0,025 mol P × V = n × R × T

1 × V = 0,025 × 0,082 × (25 + 273) V = 0,6109 L = 610,9 mL ≈ 611,0 mL

10. D

KMnO₄+ H₂SO₄+ H₂O₂→ K₂SO₄+ MnSO₄+ H₂O + O₂ Mn⁷⁺+ 5e⁻→ Mn²⁺(redução)(× 2)

2O¹⁻→ 2[O]⏟

O₂

+ 2e⁻(oxidação)(× 5)

2Mn⁷⁺+ 10e⁻→ 2Mn²⁺(redução) 10O⏟ ¹⁻

5H2O2

→ 10[O]⏟

5O₂

+ 10e⁻(oxidação)

Então, 2 KMnO₄+ 3 H₂SO₄+ 5 H₂O₂→ 1 K₂SO₄+ 2 MnSO₄+ 8 H₂O + 5 O₂. d_H2SO4

(fumegante)= 1,83 g

cm³= 1.830g L 1 L ^_______ 1.830 g

96% de pureza ⇒ m_H2SO4

(fumegante)= 0,96 × 1.830 g = 1.756,80 g Cálculo do V_molar:

P × V_molar= 1 × R × T

700 × V_molar= 1 × 62,3 × (15 + 273) V_molar= 25,632 L

2 KMnO₄+ 3 H₂SO₄+ 5 H₂O₂→ 1 K₂SO₄+ 2 MnSO₄+ 8 H₂O + 5 O₂ 3 x 98 g ^_______ 5 x 25,623 L

1.756,80 g ^_______ V_O2

V_O2 = 765,82135 L ≈ 765 L