MÓDULO 26
ESTEQUIOMETRIA: LEIS
DAS COMBINAÇÕES
QUÍMICAS E CASO
GERAL
Como pode cair no enem
Experimento I
No prato A de balança acima esquematizada, foi colocada uma cápsula de porcelana contendo certa massa de enxofre sólido. No prato B da mesma balança, foi colocada uma cápsula de porcelana idêntica à anterior, contendo a mesma massa de enxofre sólido. Com isso os pratos A e B ficaram no mesmo nível. A seguir fez-se a combustão total do enxofre no prato A. Experimento I
O experimento I foi repetido, substituindo-se o enxofre só-lido por magnésio metálico sósó-lido. As equações das reações de combustão são:
S(s) + O2(g) → SO2(g) (Experimento I) 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s) (Experimento II)
Lembrando que nos experimentos I e II a combustão ocorreu no prato A, podemos afirmar que, terminados os experimentos, seria constatado, sobre o nível dos pratos A e B podemos afirmar que:
Experimento I Experimento II
a) A e B ficam no mesmo
nível A e B ficam no mesmonível
b) A fica abaixo de B A fica abaixo de B
c) A fica acima de B A fica acima de B d) A fica acima de B A fica acima de B e) A fica abaixo de B A fica abaixo de B
1) (UFRS) O trióxido de enxofre, matéria-prima para fabricação do ácido sulfúrico, é preparado por meio da oxidação de dióxido de enxofre, em presença de catalisadores, conforme a reação abaixo apresentada:
SO2 + ½ O2 → SO3
Mantendo-se as condições de temperatura e pressão, qual o volume de gás oxigênio, em
litros, que reage com quantidade suficiente de dióxido de enxofre para produzir 5 litros de SO3?
a) 0,5 d) 11,2
b) 2,5 e) 22,4
Fixação
2) A reação de decomposição da amônia pode ser representada pela equação:
2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g)
A decomposição de 500 L de NH3 produzirá quantos litros de N2 e H2 nas mesmas condições
de pressão e temperatura?
Fixação
3) (UFPB) A tabela abaixo mostra os resultados de experiências que consistem em passar uma faísca elétrica através de uma mistura dos gases hidrogênio e oxigênio (síntese de água).
Quantidades iniciais/g
Quantidades finais/g Experimento Hidrogênio Oxigênio Água Excesso
I 3,0 30,0 X (oxigenio)6,0
II 0,2 2,0 1,8 (oxigênio)Y
III 5,0 20,0 W (oxigênio)Z
Calcule os valores de X, Y, W e Z que satisfazem, simultaneamente, às Leis da Conservação de Massa (Lavoisier) e das Proporções Definidas (Proust).
2) A reação de decomposição da amônia pode ser representada pela equação:
2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g)
A decomposição de 500 L de NH3 produzirá quantos litros de N2 e H2 nas mesmas condições
de pressão e temperatura?
3) (UFPB) A tabela abaixo mostra os resultados de experiências que consistem em passar uma faísca elétrica através de uma mistura dos gases hidrogênio e oxigênio (síntese de água).
Quantidades iniciais/g
Quantidades finais/g Experimento Hidrogênio Oxigênio Água Excesso
I 3,0 30,0 X (oxigenio)6,0
II 0,2 2,0 1,8 (oxigênio)Y
III 5,0 20,0 W (oxigênio)Z
Calcule os valores de X, Y, W e Z que satisfazem, simultaneamente, às Leis da Conservação de Massa (Lavoisier) e das Proporções Definidas (Proust).
Fixação
4) (PUC) Em um laboratório forma realizados reações entre ferro (Fe) e bromo (Br2),
produz-indo uma substância chamada brometo férrico, identificada na tabela apenas como brometo de ferro. Os dados obtidos estão resumidos na tabela a seguir:
ferro bromo brometo de ferro
massa inicial massa final 40 g 12 g 120 g 0 g 0 g 148 g massa inicial massa final 7 g 0 g 40 g x g 0 g 37 g
Assinale a alternativa que indica corretamente o valor de x e a fórmula do brometo de ferro.
a) x = 10 g; fórmula: FeBr4
b) x = 10 g; fórmula: FeBr3
c) x = 20 g; fórmula: FeBr2
d) x = 5 g; fórmula: FeBr2
4) (PUC) Em um laboratório forma realizados reações entre ferro (Fe) e bromo (Br2), produz-indo uma substância chamada brometo férrico, identificada na tabela apenas como brometo de ferro. Os dados obtidos estão resumidos na tabela a seguir:
ferro bromo brometo de ferro
massa inicial massa final 40 g 12 g 120 g 0 g 0 g 148 g massa inicial massa final 7 g 0 g 40 g x g 0 g 37 g
Assinale a alternativa que indica corretamente o valor de x e a fórmula do brometo de ferro.
a) x = 10 g; fórmula: FeBr4
b) x = 10 g; fórmula: FeBr3
c) x = 20 g; fórmula: FeBr2
d) x = 5 g; fórmula: FeBr2
e) x = 30 g; fórmula: FeBr3
5) (ENEM) O esquema ilustra o processo de obtenção do álcool etílico a partir da cana-de-açúcar. Cana-de-açúcar (1 tonelada) Mosto fermentado Trituração Bagaço (250kg) Melaço (250kg) Vinhoto (910 litros) Açúcar comum (sacarose) Açúcar escuro
Óleo fúsel e resíduo Etanol (70 litros)
Destilação
Fermentação Concentração e Refinação
cristalilzação
Em 1996, foram produzidos no Brasil 12 bilhões de litros de álcool. A quantidade de cana-de-açúcar, em toneladas, que teve de ser colhida para este fim foi de, aproximadamente:
a) 1,7 x 108 d) 1,2 x 1010
b) 1,2 x 109 e) 7,0 x 1010
Fixação
6) (UFF) O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas com coque, na presença de sílica. Considere a reação:
2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C→P4+6CaSiO3+10CO
Determine quantos gramas de fósforo elementar são produzidos a partir de 31,0 g de fosfato de cálcio. a) 3,10 g b) 6,20 g c) 12,40 g d) 32,00 g e) 62,00 g Fixação
7) (UFF) Acompanhando a evolução dos transportes aéreos, as modernas caixas-pretas reg-istram centenas de parâmetros a cada segundo, constituindo recurso fundamental na deter-minação das causas de acidentes aeronáuticos. Estes equipamentos devem suportar ações destrutivas e o titânio, metal duro e resistente, pode ser usado para revesti-los externamente.
O titânio é um elemento possível de ser obtido a partir do tetracloreto de titânio, por meio da reação não balanceada:
TiCl4(g)+Mg(s)→MgCl2(l)+Ti(s)
Considere que essa reação foi iniciada com 9,5g de TiCl4(g). Supondo-se que tal reação seja
total, a massa de titânio obtida será, aproximadamente: a) 1,2g
b) 2,4g c) 3,6g d) 4,8g e) 7,2g
6) (UFF) O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas com coque, na presença de sílica. Considere a reação:
2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C→P4+6CaSiO3+10CO
Determine quantos gramas de fósforo elementar são produzidos a partir de 31,0 g de fosfato de cálcio. a) 3,10 g b) 6,20 g c) 12,40 g d) 32,00 g e) 62,00 g
7) (UFF) Acompanhando a evolução dos transportes aéreos, as modernas caixas-pretas reg-istram centenas de parâmetros a cada segundo, constituindo recurso fundamental na deter-minação das causas de acidentes aeronáuticos. Estes equipamentos devem suportar ações destrutivas e o titânio, metal duro e resistente, pode ser usado para revesti-los externamente.
O titânio é um elemento possível de ser obtido a partir do tetracloreto de titânio, por meio da reação não balanceada:
TiCl4(g)+Mg(s)→MgCl2(l)+Ti(s)
Considere que essa reação foi iniciada com 9,5g de TiCl4(g). Supondo-se que tal reação seja
total, a massa de titânio obtida será, aproximadamente: a) 1,2g
b) 2,4g c) 3,6g d) 4,8g e) 7,2g
Fixação
8) (UERJ) Sódio metálico, Na, e cátion sódio, Na, são exemplos de espécies que apresentam propriedades químicas diferentes. Quando são utilizados 3g de sal de cozinha (NaCl) na dieta alimentar, o organismo absorve sódio na forma iônica. No entanto, a ingestão de quantidade equivalente de sódio metálico, por sua violenta reação com a água do organismo e pelo efeito corrosivo do hidróxido de sódio formado, causaria sérios danos à saúde.
A equação a seguir mostra esta reação.
Na(s) + H2O(l) → NaOH(aq) + 1/2H2(g) + energia
Considerando rendimento de 100%, a ingestão de 3g de sódio metálico produziria, aproxi-madamente, uma massa de hidróxido de sódio, em gramas, igual a:
a) 5,2 c) 12,1
b) 8,3 d) 23,0
Fixação
9) (UEL) Quantos gramas de hidróxido de potássio são necessários para neutralizar
completamente 1,0 mol de H2S?
2KOH + H2S → K2S + H2O
Dado: Massa molar do KOH = 56,0 g
a) 14,0 d) 56,0
b) 21,0 e) 112
8) (UERJ) Sódio metálico, Na, e cátion sódio, Na, são exemplos de espécies que apresentam propriedades químicas diferentes. Quando são utilizados 3g de sal de cozinha (NaCl) na dieta alimentar, o organismo absorve sódio na forma iônica. No entanto, a ingestão de quantidade equivalente de sódio metálico, por sua violenta reação com a água do organismo e pelo efeito corrosivo do hidróxido de sódio formado, causaria sérios danos à saúde.
A equação a seguir mostra esta reação.
Na(s) + H2O(l) → NaOH(aq) + 1/2H2(g) + energia
Considerando rendimento de 100%, a ingestão de 3g de sódio metálico produziria, aproxi-madamente, uma massa de hidróxido de sódio, em gramas, igual a:
a) 5,2 c) 12,1
b) 8,3 d) 23,0
9) (UEL) Quantos gramas de hidróxido de potássio são necessários para neutralizar
completamente 1,0 mol de H2S?
2KOH + H2S → K2S + H2O
Dado: Massa molar do KOH = 56,0 g
a) 14,0 d) 56,0
b) 21,0 e) 112
Fixação
10) (UFRJ) O fósforo pode ser produzido industrialmente por meio de um processo eletrotér-mico no qual o fosfato de cálcio é inicialmente misturado com areia e carvão; em seguida, es a mistura é aquecida em um forno elétrico onde se dá a reação representada a seguir:
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → 3CaSiO3 + 5CO + P2
a) Calcule a variação do número de oxidação do elemento que sofre redução.
b) Determine a quantidade máxima, em mols, de fósforo formado quando são colocados para
reagir 8 mols de Ca3(PO4)2 com 18 mols de SiO2 e 45 mols de carbono.
Fixação
11) (UFF) “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma” é a definição do químico francês Antonie Lavoisier (1743-94) para sua teoria de conservação da matéria. Ele descobriu que a combustão de uma matéria só acontece com o oxigênio, contrariando a teoria do alemão Stahl. O hábito de sempre pesar na balança tudo o que analisava levou Lavoisier a descobrir que a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos de uma reação e, assim, a criar a Lei de Conversação das Massas. Considere a reação não balanceada a seguir:
C6H12O6 (s) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (I)
Com base nos ensinamentos de Lavoisier, pode ser afirmar que para reagir com 25g de glicose: a) São necessárias 15,0g de CO2 b) São produzidas 36,7g de H2O c) São necessárias 32,0g de O2 d) São produzidas 44,0g de CO2 e) São necessárias 26,7g de O2
10) (UFRJ) O fósforo pode ser produzido industrialmente por meio de um processo eletrotér-mico no qual o fosfato de cálcio é inicialmente misturado com areia e carvão; em seguida, es a mistura é aquecida em um forno elétrico onde se dá a reação representada a seguir:
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → 3CaSiO3 + 5CO + P2
a) Calcule a variação do número de oxidação do elemento que sofre redução.
b) Determine a quantidade máxima, em mols, de fósforo formado quando são colocados para
reagir 8 mols de Ca3(PO4)2 com 18 mols de SiO2 e 45 mols de carbono.
11) (UFF) “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma” é a definição do químico francês Antonie Lavoisier (1743-94) para sua teoria de conservação da matéria. Ele descobriu que a combustão de uma matéria só acontece com o oxigênio, contrariando a teoria do alemão Stahl. O hábito de sempre pesar na balança tudo o que analisava levou Lavoisier a descobrir que a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos de uma reação e, assim, a criar a Lei de Conversação das Massas. Considere a reação não balanceada a seguir:
C6H12O6 (s) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (I)
Com base nos ensinamentos de Lavoisier, pode ser afirmar que para reagir com 25g de glicose: a) São necessárias 15,0g de CO2 b) São produzidas 36,7g de H2O c) São necessárias 32,0g de O2 d) São produzidas 44,0g de CO2 e) São necessárias 26,7g de O2
Fixação
12) (UERJ) Uma indústria solicitou a um laboratório determinada quantidade da substância trifluoreto de fosfóro puro, que será utilizada na obtenção de um produto de grande importância. Para atender ao pedido, os técnicos do laboratório realizaram quatro experiências, utilizando fósforo e flúor puros, que, combinados em condições adequadas, formaram o trifluoreto de fósforo, em um sistema fechado.
Observe a tabela abaixo.
Experiência Massa dos reagentes em gramas
fósforo flúor I 31,0 19,0 II 15,5 28,5 II 9,3 19,0 IV 10,0 30,0 C o n s i d e r a n d o 1 0 0 % d e r e n d i m e n t o , a e x p e r i ê n -c i a q u e a t e n d e à e s p e -c i f i -c a ç ã o s o l i -c i t a d a p e l a i n d ú s t r i a é a de número: a) I c) III b) II d) IV Fixação
13) (ENEM) No Japão, um movimento N nacional para a promoção da luta contra o aquecimento
global leva a slogan: 1 pessoa , 1 dia , 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em
1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como
diminuir a queima de gás de cozinha.
(Um hamburguer ecológico? E pra já!. Disponível em: http://Iqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 [adaptado]).
Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto
ex-clusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar
12) (UERJ) Uma indústria solicitou a um laboratório determinada quantidade da substância trifluoreto de fosfóro puro, que será utilizada na obtenção de um produto de grande importância. Para atender ao pedido, os técnicos do laboratório realizaram quatro experiências, utilizando fósforo e flúor puros, que, combinados em condições adequadas, formaram o trifluoreto de fósforo, em um sistema fechado.
Observe a tabela abaixo.
Experiência Massa dos reagentes em gramas
fósforo flúor I 31,0 19,0 II 15,5 28,5 II 9,3 19,0 IV 10,0 30,0 C o n s i d e r a n d o 1 0 0 % d e r e n d i m e n t o , a e x p e r i ê n -c i a q u e a t e n d e à e s p e -c i f i -c a ç ã o s o l i -c i t a d a p e l a i n d ú s t r i a é a de número: a) I c) III b) II d) IV
13) (ENEM) No Japão, um movimento N nacional para a promoção da luta contra o aquecimento
global leva a slogan: 1 pessoa , 1 dia , 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em
1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como
diminuir a queima de gás de cozinha.
(Um hamburguer ecológico? E pra já!. Disponível em: http://Iqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 [adaptado]).
Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto
ex-clusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar
Proposto
1) (UFMG) Em um experimento, soluções aquosas de nitrato de prata, AgNO3, e de cloreto
de sódio, NaCl, reagem entre si e formam cloreto de prata, AgCl, sólido branco insolúvel, e
nitrato de sódio, NaNO3 , sal solúvel em água.
A massa desses reagentes e seus produtos estão apresentadas neste quadro: Massas de substâncias/g
Reagentes Produtos
AgNO3 NaCl AgCl NaNO3
1,699 0,585 X 0,850
Considere que a reação foi completa e que não há reagentes em excesso. Assim sendo, é CORRETO afirmar que X — ou seja, a massa de cloreto de prata produzida — é:
a) 0,585 g b) 1,434 g c) 1,699 g d) 2,284 g
1) (UFMG) Em um experimento, soluções aquosas de nitrato de prata, AgNO3, e de cloreto de sódio, NaCl, reagem entre si e formam cloreto de prata, AgCl, sólido branco insolúvel, e
nitrato de sódio, NaNO3 , sal solúvel em água.
A massa desses reagentes e seus produtos estão apresentadas neste quadro: Massas de substâncias/g
Reagentes Produtos
AgNO3 NaCl AgCl NaNO3
1,699 0,585 X 0,850
Considere que a reação foi completa e que não há reagentes em excesso. Assim sendo, é CORRETO afirmar que X — ou seja, a massa de cloreto de prata produzida — é:
a) 0,585 g b) 1,434 g c) 1,699 g d) 2,284 g
2) (UNICAMP) Numa balança improvisada, feita com um cabide, como mostra a figura abaixo, nos recipientes (A e B) foram colocadas quantidades iguais de um mesmo sólido, que poderá ou ser palha de ferro ou ser carvão.
A B
Recipiente
com amostra com amostraRecipiente
Foi ateado fogo à amostra contida no recipiente B. Após cessada a queima, o arranjo tomou a seguinte disposição:
A
B
a) Considerando o resultado do experimento, decida se o sólido colocado em e B era palha de ferro ou carvão. Justifique.
Proposto
3) Dada a equação química CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) CO2(g) pode-se calcular a massa de
óxido de cálcio obtida na decomposição de 100 kg de carbonato de cálcio. O valor obtido é: a) 14 kg
b) 28 kg c) 56 kg d) 112 kg e) 200 kg
3) Dada a equação química CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) CO2(g) pode-se calcular a massa de óxido de cálcio obtida na decomposição de 100 kg de carbonato de cálcio. O valor obtido é: a) 14 kg
b) 28 kg c) 56 kg d) 112 kg e) 200 kg
4) (UNITAU) Para transformar mármore em gesso, precisamos atacá-lo com ácido sulfúrico, segundo a reação:
H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + CO2 + H2O
Para 2 kg de mármore, quanto de gesso precisamos produzir? Dados: (Ca = 40; C = 12; S = 32; O = 16)
Proposto
5) A decomposição do dicromato de amônio pode ser representado pela equação: (NH4)2Cr2O7 (s) → N2 (g) + Cr2O3(s) + 4H2O(v)
Se for provocada a decomposição de 0,20 mol de dicromato de amônio, qual será o número
de mols de N2(g) e H2O (v) formados?
Proposto
6) (UNESP) As reações a seguir podem ocorrer na queima de magnésio ao ar.
Mg(s)+ 1/2O2(g) → MgO(s)
3Mg(s)+ N2(g) → Mg3N2(s)
Uma amostra de 0,243g de magnésio foi queimada ao ar, sendo totalmente transformada em 0,436g de produto sólido.
a) O material resultante é MgO puro? Justifique sua resposta.
b) Que quantidade (em mols) de Mg3N2 se formaria se a massa indicada de magnésio fosse
totalmente convertida no nitreto?
6) (UNESP) As reações a seguir podem ocorrer na queima de magnésio ao ar.
Mg(s)+ 1/2O2(g) → MgO(s)
3Mg(s)+ N2(g) → Mg3N2(s)
Uma amostra de 0,243g de magnésio foi queimada ao ar, sendo totalmente transformada em 0,436g de produto sólido.
a) O material resultante é MgO puro? Justifique sua resposta.
b) Que quantidade (em mols) de Mg3N2 se formaria se a massa indicada de magnésio fosse
totalmente convertida no nitreto?
Proposto
7) O papel sulfite recebe este nome porque na sua clarificação emprega-se o sulfito de sódio. Quando este sal reage com ácido clorídrico tem-se a seguinte reação:
Na2SO3 + HCl → NaCl + SO2 + H2O
Juntamente com 2,24 litros gás sulforoso, medidos nas CNTP, deve se formar quantos gramas de NaCl?
Proposto
8) (PUC) O gás bromo (Br) pode ser obtido industrialmente através da eletrólise do NaBr(aq). No
laboratório, porém, pequenas quantidades podem ser obtidas pela reação abaixo, representada pela seguinte equação não balanceada:
MnO2(s) + HBr(g) → Br2(g) + MnBr2(aq) + H2O(l).
Na situação em que 8 mols de HBr(g) são colocados para reagir com uma quantidade
este-quiométrica de MnO2(s), o volume de gás bromo obtido nas CNTP é igual a:
a) 22,4 L b) 44,8 L c) 67,2 L d) 89,6 L
8) (PUC) O gás bromo (Br) pode ser obtido industrialmente através da eletrólise do NaBr(aq). No laboratório, porém, pequenas quantidades podem ser obtidas pela reação abaixo, representada pela seguinte equação não balanceada:
MnO2(s) + HBr(g) → Br2(g) + MnBr2(aq) + H2O(l).
Na situação em que 8 mols de HBr(g) são colocados para reagir com uma quantidade
este-quiométrica de MnO2(s), o volume de gás bromo obtido nas CNTP é igual a:
a) 22,4 L b) 44,8 L c) 67,2 L d) 89,6 L
Proposto
9 ) 2 2 , 4 g d e p r e g o s , s ã o d e i x a d o s e x p o s t o s a o a r . Supondo que, os pregos sejam constituídos unicamente por átomos de ferro e, que após algu-mas semanas a algu-massa dos mesmos pregos tenha aumentado para 32g, pergunta-se: I) Que fenômeno ocorreu com os pregos?
II) Que massa de oxigênio foi envolvido no processo?
9 ) 2 2 , 4 g d e p r e g o s , s ã o d e i x a d o s e x p o s t o s a o a r . Supondo que, os pregos sejam constituídos unicamente por átomos de ferro e, que após algu-mas semanas a algu-massa dos mesmos pregos tenha aumentado para 32g, pergunta-se: I) Que fenômeno ocorreu com os pregos?
II) Que massa de oxigênio foi envolvido no processo?
III) Em que Lei das Combinações Químicas você se baseou para responder o item anterior?
10) Se queimarmos uma certa massa de papel, verificamos após a queima, uma diminuição desta massa. Esta observação contraria a Lei de Lavoisier (Conservação das Massas)?
Proposto
11) Ao adicionarmos 4g de cálcio (Ca) a 10g de cloro (Cl) obteremos 11,1g de cloreto de cálcio
(CaCl2) e um excesso de 2,9g de cloro. Se, num segundo experimento, adicionarmos 1,6g de
cálcio a 30g de cloro, quais serão as massas de cloreto de cálcio e de excesso de cloro obtidos? Quais Leis das Combinações nos auxiliam na resolução desta questão?
11) Ao adicionarmos 4g de cálcio (Ca) a 10g de cloro (Cl) obteremos 11,1g de cloreto de cálcio
(CaCl2) e um excesso de 2,9g de cloro. Se, num segundo experimento, adicionarmos 1,6g de
cálcio a 30g de cloro, quais serão as massas de cloreto de cálcio e de excesso de cloro obtidos? Quais Leis das Combinações nos auxiliam na resolução desta questão?
12) Completando-se a tabela abaixo, sabendo que o ácido, a base e o sal das duas reações são os mesmos, calcule os valores de X, Y, Z e W.
Antes da Reação Depois da Reação
Reação Base Ácido Sal Água Ácido Base
1a 40,0g 100,0g 71,0g X 51,0g
