3 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS BASEADOS EM EQUAÇÕES QUÍMICAS

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1 3 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS BASEADOS EM EQUAÇÕES S 1. Na preparação comercial do hidróxido de sódio (soda cáustica - NaOH) faz-se reagir o carbonato de sódio (Na 2 CO 3 ) com uma solução de hidróxido de cálcio (Ca(OH) 2 ). A equação química que traduz esta reação é: Na 2 CO 3 (aq) + Ca(OH) 2 (aq) 2 NaOH (aq) + CaCO 3 (s) 1.1. Além do hidróxido de sódio obtém-se um outro produto de reação. Que nome tem? 1.2. Que massa de hidróxido de sódio se obtém quando se tratam 5,0 mol de Na 2 CO 3 com Ca(OH) 2? 2. Em qual das reações seguintes se consome mais ácido azótico para se obter 1,00 mol de água? (A) 3 Cu (s) + 8 HNO 3 (aq) 3 Cu(NO 3 ) 2 (aq) + 2 NO (g) + 4 H 2 O (l) (B) Al 2 O 3 (s) + 6 HNO 3 (aq) 2 Al(NO 3 ) 3 (aq) + 3 H 2 O (l) (C) 4 Zn (s) + 10 HNO 3 (aq) 4 Zn(NO 3 ) 2 (aq) + NH 4 NO 3 (aq) + 3 H 2 O (l) 3. Ao aquecer-se o nitrato de potássio (KNO 3 ), este decompõe-se em nitrito de potássio (KNO 2 ) e liberta oxigénio, de acordo com a equação química: 2 KNO 3 (s) 2 KNO 2 (s) + O 2 (g) Supondo que se aqueceram 95,0 g de nitrato de potássio, determine: 3.1. O volume de oxigénio que se liberta nas condições PTN A quantidade de nitrito de potássio que se obteve. 4. O óxido vermelho de mercúrio, HgO, decompõem-se por ação do calor, originando mercúrio metálico e libertando oxigénio Escreva a equação química que traduz a decomposição do óxido vermelho de mercúrio, por ação do calor Que quantidade de mercúrio se obtém quando se decompõem totalmente 116,3 g de óxido vermelho de mercúrio Determine o volume de oxigénio libertado, nas condições PTN. 5. Atestou-se o depósito de um automóvel com 40,0 l de combustível, sabendo que nesse volume de combustível existe, aproximadamente, 265 mol de octano (C 8 H 18 ). A equação química que traduz a combustão do octano é a seguinte: 2 C 8 H 18 (l) + 25 O 2 (g) 16 CO 2 (g) + 18 H 2 (l) Para percorrer um determinado percurso consumiram-se 10,0 l de combustível. Com base nestes dados, determine: 5.1. A quantidade de oxigénio necessária para queimar completamente estes 10,0 l de combustível O volume de dióxido de carbono que se liberta, nas condições PTN. 6. Consumiram-se completamente 50 g de carbonato de cálcio puro, de acordo com a equação: CaCO 3 (s) + 2 HCl (aq) CO 2 (g) + CaCl 2 (q) + H 2 O (l) Classifique as frases seguintes como verdadeiras ou falsas e corrija as falsas. (A) A quantidade de CaCO 3 gasta é de 0,50 mol. (B) O volume de CO 2 libertado, nas condições PTN, é de 22,4 l. (C) Consumiram-se 6, moléculas de HCl. (D) A massa de H 2 O formada é 18,0 g. 1 Mais fichas de trabalho em:

2 3 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS BASEADOS EM EQUAÇÕES S 7. O hidróxido de sódio reage com o ácido bromídico, em solução aquosa, de acordo com a equação química: 2 HBr (aqq) + Ca(OH) 2 (aq) CaBr 2 (aq) + 2 H 2 O (l) Que volume de ácido bromídrico, com a concentração molar de 0,50 mol. dm 3,é preciso para reagir completamente com 0,75 mol de hidróxido de cálcio? 8. 23,65 ml de uma solução de ácido clorídrico reage com 25,00 ml de uma outra solução 0,105 mol. dm 3 em hidróxido de sódio, de acordo com a equação química seguinte: Determina a concentração do ácido clorídrico. HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) 9. Um excesso de nitrato de prata em solução aquosa reage com 100,0 ml de uma outra solução de cloreto de alumínio, originando 0,275 g de precipitado de cloreto de prata. AlCl 3 (aq) + 3 AgNO 3 (aq) 3 AgCl (s) + Al(NO 3 ) 3 (aq) 9.1. Calcule a concentração molar em cloreto de alumínio Que quantidade de iões cloreto existe nos 100,00 ml de solução de cloreto de alumínio? 10. Ao fazer reagir 100,00 cm 3 de uma solução de sulfato de potássio (K 2 SO 4 ) com uma outra solução de cloreto de bário (BaCl 2 ) obtém-se 2,30 g de precipitado de sulfato de bário, de acordo com a equação química: K 2 SO 4 (aq) + BaCl 2 (aq) BaSO 4 (s) + 2 KCl (aq) Que quantidade de sulfato de potássio existia na solução inicial? Determine a concentração molar inicial do sulfato de potássio e em iões potássio (K + ). 11. Uma solução de HCl, 30% em massa, tem a densidade de 1,15 g. cm Calcule a concentração da solução de HCl Transferiram-se 10,0 ml desta solução para um balão volumétrico de 1,0 l de capacidade e adicionou-se água até ao traço de referência. Fizeram-se reagir 20,0 ml desta solução diluída com zinco metálico, de acordo com a equação química seguinte: Zn (s) + 2 HCl 8 (aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) Que volume de hidrogénio, nas condições PTN, se obteve? 12. Dissolveram-se 15,0 g de hidróxido de sódio em água, tendo-se obtido 250 ml de solução. Se 25 ml desta solução reagirem completamente com 18,5 ml de uma solução de ácido sulfúrico, de acordo com a equação: Determine: 2 NaOH (aq) + H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq) + 2 H 2 O (l) A quantidade de hidróxido de sódio que se consumiu A massa de sulfato de sódio que se obteve A concentração molar do ácido sulfúrico. 2 Mais fichas de trabalho em:

3 3 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS BASEADOS EM EQUAÇÕES S 13. O nitrato de prata reage com o cloreto de bário, em solução aquosa, de acordo com a equação química: Se adicionarmos 12,6 g de AgNO 3 a 8,4 g de BaCl 2 : Qual é o reagente limitante? Que quantidade de cloreto de prata precipita? 2 AgNO 3 (aq) + BaCl 2 (aq) Ba(NO 3 ) 2 (aq) + 2 AgCl (aq) 14. O sódio metálico reage com o cloreto de potássio, por ação do calor, originando potássio metálico e cloreto de sódio. Se aquecermos 100,0 g de Na com 100,0 g de KCl: Na (s) + KCl (s) K (s) + NaCl (s) Indique o reagente que se encontra em excesso na reação Que quantidade química de cloreto de sódio se obtém? Quantos átomos de sódio são consumidos? 15. Uma amostra de 1,945 kg de sulfureto de zinco com 15% de impurezas, ao sofrer a combustão completa numa atmosfera de 1,00 kg de oxigénio, origina óxido de zinco (II) e dióxido de enxofre, de acordo com a equação seguinte: Determine: O reagente limitante A quantidade química de óxido de zinco formado A massa do reagente em excesso que não reagiu. 3 ZnS (s) + 3 O 2 (g) 2 ZnO(s) + 2 SO 2 (g) ,0 g de óxido de silício ao serem aquecidos com 44,6 g de carvão em pó originaram carbite de silícios (SiC) e monóxido de carbono (CO). SiO 2 (s) + 3 C (s) SiC (s) + 2 CO (g) Qual dos reagente se encontra em excesso? Qual a quantidade de reagente que não se consumiu? Qual é o volume de monóxido de carbono que se libertou, nas condições PTN? 17. A reação abaixo esquematizada processa-se até que o reagente limitante se consuma completamente. 2 Al (s) + 3 MnO (s) Al 2 O 3 (s) + 3 Mn (s) Uma mistura constituída por 100,0 g de alumínio e 200,0 g de óxido de manganês foi sujeita a aquecimento para que a reação se processasse Qual das substâncias se encontra em defeito? Calcule a quantidade de reagente que não foi consumido? Que massa de manganês se obteve? 18. A combustão de 70,0 kg de um carvão produz 155,0 kg de dióxido de carbono. Determine o grau de pureza deste carvão, sabendo que a reação de combustão do carvão se processa segundo a equação: C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) 3 Mais fichas de trabalho em:

4 3 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS BASEADOS EM EQUAÇÕES S 19. Aqueceram-se 200,0 kg de calcário (CaCO 3 ) com um grau de pureza de 95%, tendo-se obtido óxido de cálcio (CaO) e libertado dióxido de carbono, de acordo com a equação química: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) Que massa de CaCO 3 se decompôs? Calcule o volume de dióxido de carbono libertado, nas condições PTN. 20. Por oxidação de 75,0 kg de tolueno (C 6 H 5 CH 3 ) obtiveram-se 73,4 kg de ácido benzóico (C 6 H 5 COOH). A equação química que traduz esta reação é a seguinte: Qual foi o rendimento desta reação? C 6 H 5 CH 3 + O 2 C 6 H 5 COOH + H O cianeto de sódio (NaCN) obtém-se industrialmente pelo processo de Castner. Têm-se como reagentes, o sódio, o carbono e o amoníaco e obtêm-se como produtos de reação o cianeto de sódio e o hidrogénio. Para obter 9,00 toneladas de cianeto de sódio, a reação tem de processar-se a uma temperatura de 750 ºC durante 8 a 12 horas. A equação química que traduz esta reação é: 2 Na (s) + 2 C (s) + 2 NH 3 (g) 2 NaCN (s) + 3 H 2 (g) Sabendo que se consumiram 4,8 toneladas de sódio, calcule: O rendimento deste processo industrial A quantidade de hidrogénio que se libertou. 22. O acetileno (C 2 H 2 ) é um gás inflamável de chama muito luminosa que, por isso, foi utilizado durante muitos anos para iluminação. Um dos modos de obter o acetileno é a partir da carbite (CaC 2 ). A carbite produz-se em fornos elétricos e a altas temperaturas, de acordo com a equação química seguinte: CaO (s) + 3 C (s) CaC 2 (s) + CO (g) Por sua vez, o acetileno obtém-se a partir da carbite, de acordo com a equação química: CaC 2 (s) + 2 H 2 O (l) C 2 H 2 (g) + Ca(OH) 2 (aq) Que volume de acetileno, medido nas condições PTN, se obtém a partir de 2,00 kg de CaO sabendo que o rendimento desta reação na produção da carbite é de 35%? 23. O rendimento da reação entre PCl 3 e Cl 2 é de 85%. PCl 3 + Cl 3 PCl 5 Que massa de PCl 3 se deve empregar para se obter 50 g de PCl 5? 24. O ferro pode ser obtido a partir do minério de ferro por redução como carvão, de acordo com a equação química: 2 Fe 2 (s) + 3 C (s) 4 Fe (s) + 3 CO 2 (g) Que massa de minério de ferro com 50% de impurezas se deve empregar para se obter 100,0 kg de ferro numa reação com o rendimento de 60%? 4 Mais fichas de trabalho em:

5 3 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS BASEADOS EM EQUAÇÕES S 25. O gás natural é o combustível fóssil de maior conteúdo energético. É constituído, essencialmente, por metano, CH 4, um hidrocarboneto muito volátil, inflamável e inodoro Quando o metano arde no ar, os únicos produtos dessa reação são dióxido de carbono (CO 2 ) e água (H 2 O), sendo a reação de combustão traduzida pela seguinte equação química: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Numa reação, ocorrendo em condições normais de pressão e temperatura (PTN), gastou-se 40,0 g de metano e obteve-se um volume de 78,4 dm 3 de vapor de água. Determine o rendimento da reação de combustão. Apresente todas as etapas de resolução Um composto derivado do metano, mas com características bem diferentes, é o diclorometano, CH 2 Cl 2, que é um solvente orgânico volátil, não inflamável e de cheiro agradável O diclorometano é um composto cuja unidade estrutural é constituída por átomos de carbono, de cloro e de hidrogénio. Selecione a afirmação correta: (A) A configuração eletrónica do átomo de carbono, no estado de energia mínima, é 1s 2 2s 2 3s 2. (B) Os eletrões do átomo de cloro, no estado de energia mínima, estão distribuídos por três orbitais. (C) A configuração eletrónica 1s 2 2s 2 2p 1 3s 1 pode corresponder ao átomo de carbono. (D) O conjunto de números quânticos (3, 0, 1, 1 ) pode caracterizar um dos eletrões mais energéticos do 2 átomo de cloro, no estado de energia mínima O esquema seguinte representa um diagrama de níveis de energia no qual estão indicadas algumas transições eletrónicas possíveis no átomo de hidrogénio. Selecione a afirmação correta, relativamente às transições assinaladas no diagrama com as letras X, Y, Z e T. (A) A transição Z corresponde a uma risca, na região do infravermelho, do espectro de absorção do hidrogénio. (B) A transição Y está associada à emissão de radiação menos energética pelo átomo de hidrogénio. (C) A transição X está associada à absorção de radiação ultravioleta pelo átomo de hidrogénio. (D) A transição T corresponde à risca azul do espectro de emissão do hidrogénio. 5 Mais fichas de trabalho em:

6 3 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS BASEADOS EM EQUAÇÕES S Considere que o valor de energia do eletrão no átomo de hidrogénio, no estado fundamental, é igual a 2, J. Selecione a alternativa que completa corretamente a frase seguinte. Se, sobre um átomo de hidrogénio no estado fundamental, incidir radiação cujos fotões têm energia igual a 2, J... (A) o eletrão não é removido do átomo e permanece no mesmo nível energético. (B) o eletrão é removido do átomo e fica com um valor nulo de energia cinética. (C) o eletrão é removido do átomo e fica com um valor não nulo de energia cinética. (D) o eletrão não é removido do átomo e transita para um nível energético superior A tabela seguinte apresenta os valores da primeira energia de ionização dos elementos flúor, cloro, bromo e iodo. Elemento Energia de ionização (kj. mol 1 ) Flúor (F) 1680 Cloro (Cl) 1260 Bromo (Br) 1140 Iodo (I) 1010 Interprete a variação encontrada nos valores da primeira energia de ionização dos diferentes halogénios considerados, atendendo aos valores da tabela. 6 Mais fichas de trabalho em: