Exercícios sobre Estequiometria simples: exercícios de
aprofundamento
Exercícios
1.
Carne FracaNo primeiro semestre de 2017 a Polícia Federal divulgou detalhes da Operação Carne Fraca, revelando um esquema de adulteração de carne envolvendo fiscais do Ministério da Agricultura e vários frigoríficos. As informações divulgadas geraram preocupação não só em consumidores brasileiros, mas também em outros países importadores de carne brasileira.
Fraudes cometidas por comerciantes nacionais já foram relatadas anteriormente, especialmente no que se refere a carnes frescas. Ao contrário de carnes industrializadas, que recebem conservantes químicos para evitar desenvolvimento microbiano, a legislação determina que a carne fresca tem que ser isenta de aditivos. No entanto, alguns açougues e frigoríficos adicionam ilegalmente conservantes químicos como o nitrito
(NO )
2− e o sulfito(SO )
23− à carne fresca, que deveria ser preservada contra a degradação microbiana apenas por meio de resfriamento ou congelamento.O grande problema dos conservantes químicos em produtos cárneos é o seu excesso, sejam esses produtos oriundos da indústria ou de açougues e frigoríficos. O nitrito, por exemplo, quando ingerido em excesso, pode originar a metemoglobina após interagir com a hemoglobina. A metemoglobina apresenta o cátion ferro (III) e é incapaz de se ligar ao oxigênio (O )2 reduzindo a capacidade do sangue de transportar essa substância aos tecidos, diferentemente da hemoglobina em que o íon metálico se encontra no estado de oxidação
+
2.
A metemoglobina pode ser transformada novamente em hemoglobina por ação de uma enzima em uma reação em que o NADH é o outro reagente.O sulfito, por sua vez, suprime odores desagradáveis e devolve a cor vermelho-viva a carnes de aspecto cinza-esverdeado, em vias de putrefação. No entanto, o uso do sulfito nessas circunstâncias tem eficiência limitada no controle de micro-organismos da carne, o que eleva o risco de intoxicação alimentar ao ingerir esse produto. Além disso, o excesso de sulfito pode provocar, em pessoas sensíveis, espasmos bronquiais. É importante também ressaltar que a ingestão de grandes quantidades de sulfito, e também de nitrito, eleva o risco de câncer.
Com base em seus conhecimentos, responda ao que se pede.
a) Determine o número de oxidação (Nox) dos átomos de
S
eN
nos ânions sulfito(SO )
23− e nitrito 2(NO ),
− respectivamente. O NADH age como agente redutor ou oxidante na transformação da metemoglobina em hemoglobina? Justifique a sua resposta.b) Em produtos industrializados de carne como embutidos, a legislação brasileira permite uma
concentração residual de 0,015 g de nitrito de sódio a cada 100 g de produto. Se uma peça de salame de 1,4 kg apresenta 3
4,0 10 − mol de NaNO ,2 pode-se afirmar que o produto está em conformidade com a lei? Justifique.
Dado: Massa molar do NaNO2=69 g mol
2.
A mistura denominada massa de Laming, composta por Fe O ,2 3 serragem de madeira e água, é utilizada para a remoção do H S2 presente na composição do gás de hulha, um combustível gasoso. Observe a equação química que representa o processo de remoção:2 3 2 2
Fe O +3H S→2FeS+ +S 3H O
Calcule, em quilogramas, a massa de
FeS
formada no consumo de 408 kg de H S,2 considerando100%
de rendimento.3.
O nióbio (massa molar93 g mol )
−1 é um metal utilizado na fabricação de ligas metálicas especiais e em aplicações de alta tecnologia. O processo básico de metalurgia do nióbio envolve a redução aluminotérmica, redução de Nb O2 5 comA
metálico, segundo a reação representada pela equação química:2 5 2 3
3 Nb O
+
10 A
⎯⎯→
Δ6 Nb 5 A O
+
Uma pequena peça de nióbio puro foi produzida e colocada numa proveta com água sobre uma balança, alterando o nível da água na proveta e a indicação da balança, como mostra a figura.
a) Determine a densidade do nióbio, em g / mL, de acordo com o experimento realizado. Apresente
os cálculos efetuados.
b) Calcule a massa de alumínio metálico, em kg, necessária para reagir com quantidade suficiente
de Nb O2 5 para produção de 279 kg de nióbio puro. Considere que o processo ocorre com
100%
de eficiência. Apresente os cálculos efetuados.4.
Reações químicas de oxidação são muito comuns e constituem caminho natural de corrosão de materiais metálicos como o cobre. A massa de óxido cúprico (CuO) obtida a partir de 2,54 gramas de cobre metálico (Cuº ) segundo a reação: Cu(s)+ 12O2(g)→CuO(s), será de:Massas atômicas: O=16 u.m.a., Cu=63,5 u.m.a. a) 2,54 g b) 6,35 g c) 3,18 g d) 3,36 g e) 3,20 g
5.
Para prevenção do bócio, doença causada pela falta de iodo no organismo, recomenda-se a adição de 0,005%, em massa, de iodato de potássio ao sal de cozinha. O iodato de potássio é produzido pela reação entre o iodo molecular e o hidróxido de potássio, que forma também água e iodeto de potássio. Escreva a equação química completa e balanceada para a obtenção do iodato de potássio e determine a massa, em gramas, do íon iodato presente em 1 kg de sal de cozinha.
6.
Na reciclagem de embalagens de alumínio, usam-se apenas 5% da energia despendida na sua fabricação a partir do minério de bauxita. No entanto, não se deve esquecer a enorme quantidade de energia envolvida nessa fabricação (3,6x106 joules por latinha), além do fato de que a bauxita contém (em média) 55% de óxido de alumínio (alumina) e 45% de resíduos sólidos.Considerando que em 2010 o Brasil produziu 32x106 toneladas de alumínio metálico a partir da bauxita, calcule quantas toneladas de resíduos sólidos foram geradas nesse período por essa atividade.
7.
O titânio pode ser encontrado no mineral ilmenita, FeTiO . O metal ferro e o óxido de titânio (IV) 3 sólido podem ser obtidos desse mineral, a partir de sua reação com monóxido de carbono. Tal reação forma, além dos produtos indicados, um composto gasoso.3 2 2
FeTiO +CO→Fe+TiO +CO
a) Um outro método de processamento do mineral consiste em fazer a ilmenita reagir com cloro e
carvão, simultaneamente, produzindo cloreto de titânio (IV), cloreto de ferro (III) e monóxido de carbono. Considere que, na ilmenita, o estado de oxidação do ferro é
+
2.
Preencha a tabela, indicando, para a reação descrita neste item, todos os elementos que sofrem oxidação ou redução e também a correspondente variação do número de oxidação.Elementos Variação do número
sofre oxidação
sofre redução
b) Que massa de ferro pode ser obtida, no máximo, a partir de 3
1,0 10 mols de ilmenita? Mostre os
cálculos.
Dados: massas molares (g mol) O ... 16
Ti ... 48 Fe .... 56
8.
Segundo especialistas, em situações estressantes no convívio familiar, no trabalho, no trânsito ou na escola respirar profundamente oxigena as células cerebrais e ajuda a tranquilizar o indivíduo. O oxigênio absorvido na respiração é utilizado na oxidação controlada de glicose para a obtenção da energia necessária ao funcionamento da célula, processo representado de maneira simplificada pela equação química,6 12 6(aq) 2(g) 2(g) 2 ( )
C H O +6 O →6 CO +6 H O +energia
Considerando essas informações e admitindo que o oxigênio se comporta como um gás ideal, determine o volume de oxigênio necessário para a oxidação completa de 3,6 g de glicose, a 27 C e
1 atm, destacando as etapas dos cálculos.
9.
Considere a reação:2 4(aq) 2(aq) 4(s) (aq)
H SO +BaC →BaSO +2 HC
a) Escreva a fórmula estrutural do ácido sulfúrico e indique o tipo de ligação que forma essa
substância.
b) Calcule a massa de sal, em
g,
cuja massa molar é 233 g mol, formado quando uma alíquota de 10 mL de uma solução de cloreto de bário 12 g 100 mL reage completamente com uma solução aquosa de ácido sulfúrico.
10.
O nitrato de cobre pode ser obtido a partir da reação de cobre metálico e ácido nítrico, conforme a equação abaixo:3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
De acordo com as informações apresentadas acima, considere que o cobre utilizado na reação apresenta uma pureza de 100% e, a partir de 635 g desse metal, determine:
a) a massa do sal que será formada.
b) o volume do recipiente, em que deverá ser armazenado todo o NO produzido, de forma que a
Gabarito
1.
a) Determinação do número de oxidação (Nox):
− − − − − − − − − = + = + 2 2 3 Nox 2 2 2 2 Nox 2 2 SO S O O O Nox(S) 4 NO N O O Nox(N) 3O NADH age como redutor.
A metemoglobina pode ser transformada novamente em hemoglobina por ação de uma enzima em uma reação em que o NADH é o outro reagente. Então,
+ + + − + + ⎯⎯⎯⎯→ + ⎯⎯⎯⎯⎯→ 3 2 Agente Agente oxidante redutor Enzima Apresenta o Fe Apresenta o Fe Re dução 3 2
Metemoglobina NADH Hemoglobina
Fe 1e Fe
b) A legislação brasileira permite uma concentração residual de 0,015 g de nitrito de sódio a cada
100 g de produto. Então, 2 2 2 2 2 2 NaNO NaNO NaNO NaNO NaNO 3 1 3 NaNO M 69 g mol m n M m 4,0 10 mol 69 g mol m 276 10 g − − − = = = = Tem-se 1,4 kg
(1,4 10 g)
3 de salame. 3 1,4 10 g de produto 276 10 3 g de NaNO2 100 g de produto − m' m' 0,0197 g 0,0197 g 0,015 g 2. 2 3 2 2 Fe O 3H S 2FeS S 3H O 3 34 g + → + + 2 88 g 408 kg FeS FeS m m =704 kg
Símbolo correspondente ao elemento químico que sofre oxidação (enxofre): S.
2 3 2 2 oxidação Fe O 3H S 2FeS S 3H O 2 0 + → + + − ⎯⎯⎯⎯⎯→ 3.
a) A partir da análise da figura, vem:
Δ Δ Δ Δ → = − = → = − = = = = Nb Nb Variação de volume : 67 mL 75 mL V 75 67 8 mL Variação de massa : 131,3 g 200,1 g m 200,1 131,3 68,8 g m 68,8 d V 8 d 8,6 g / mL b) Teremos: Δ ⎯⎯→ 2 5 2 3 3 Nb O + 10 A 6 Nb + 5 A O 10 27 g A 6 92,9 g m = A 279 kg m 135,1453 kg 135,15 kg ou 2 5 2 3 3 Nb O + 10 A 6 Nb + 5 A O 10 27 g Δ ⎯⎯→ A 6 93 g m A 279 kg m =135,15 kg
4. C (s) 2(g) (s) Cu 63,5; CuO 63,5 16 79,5. 1 Cu O CuO 2 63,5 g = = + = + → 79,5 g 2,54 g CuO CuO CuO m 2,54 g 79,5 g m 63,5 g m 3,18 g = = 5. A equação é a seguinte: 2 3 2
3I +6KOH→5KI KIO+ +3H O Dica: fazer o balanceamento pelo método redox.
3 1000 g de sal de cozinha 1 00% m 0,005% m = 0,05 g de KIO
Agora vamos calcular a massa do íon iodato presente e 0,05 g de KIO3
3 3 massa de iodato presente no KIO
1 mol de KIO 3 3 214 g de KIO 175 g de IO 0,05 g x x 0,04 g de íons iodato. − = 6. Teremos: 2 3 2 3 A O 2A O 2 102 g → + 2 3 A O 54 g m 2 3 6 6 A O 32 10 t m 60,44 10 t = Então: 6 60,44 10 t Re síduos 55 % m 6 Re síduos 45 % m =49,45 10 t
7. a) Observe: 3 2 4 3 3 | | | | | | | 2 0 0 1 3 1 6 2 Fe TiO 7 C 6 C 2 Ti C 2 Fe C C 6 CO + − + − + + → + +
Elementos Variação do número de oxidação
sofre oxidação
Fe
+
2
para+ =
3
1
C
0
para+ =
2 2
sofre redução
C
0
para− =
1 1
b) Teremos:
3 2 2
1FeTiO CO 1Fe TiO CO
1mol + → + + 3 56 g 1,0 10 mol 3 4 M M=56 10 g ou 5,6 10 g 8. 6 12 6(aq) 2(g) C H O 6 O 180 g + 6 mols 3,6 g x mols x 0,12 mols P V n R T 1 V 0,12 0,082 (273 27) V 2,95 L = = = + = 9.
a) Ligação covalente normal e coordenada:
2 4 2 4 H SO BaC BaSO 2HC 10mL 233g / mol 12g / 100mL m ? 12g + → + = 100mL xg 2 10mL x 1,2g 1 mol de BaC = 208g x 3 1,2g x=5,77 10 − mol
Na proporção 1: 1, assim será formada a mesma quantidade de sal.
4 1 mol de BaSO 3 233g 5,77 10 − mol x x=1,34g
10. Dados: Cu=63,5; N 14,0;= O 16,0;=
R
=
0,082 atm L mol
−1
K
−1a) Teremos:
→
3 3 2 2
3Cu + 8HNO 3Cu(NO ) + 2NO + 4H O 3 63,5 g 3 187,5 g 635 g = 3 2 3 2 Cu(NO ) Cu(NO ) m m 1875 g b) Teremos: 3 3 2 2
3Cu + 8HNO 3Cu(NO ) + 2NO + 4H O 3 63,5 g → 2 mol 635 g NO NO n n =6,67 mol P V n R T 8,2 V 6,67 0,082 300 V 20,01 L = = =
