Noções Sobre Cálculos Estequiométricos

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1 RECIFE Colégio Salesiano Sagrado Coração ] Aluna(o): Nº: Turma: 3º ano Recife, de de 2013 Disciplina: Química Professor: Eber Barbosa Noções Sobre Cálculos Estequiométricos Estequiometria é o cálculo das quantidades de reagentes e/ou produtos das reações químicas, feitos com base nas leis ponderais e volumétricas. Os cálculos são executados, em geral, com o auxílio das equações das reações químicas correspondentes devidamente balanceadas. 01 Balanceamento de Equações O balanceamento das equações é uma consequência da Lei da Conservação das Massas de Lavoisier, segundo a qual em todo fenômeno químico a massa das substâncias que reagem é igual à massa das substâncias produzidas. Isso ocorre porque o número de átomos que constituem os reagentes é o mesmo número de átomos que constituem os produtos, mudando apenas a forma como os átomos se combinam entre si. Como exemplo, vejamos a reação de síntese da amônia pelo processo Wabber... Gás nitrogênio + gás hidrogênio gás amônia H N N H H N H N 2 + H 2 NH 3 H Observe que nessas condições ainda não temos o processo devidamente balanceado. Ajustando as quantidades de átomos teremos: 1 N H 2 2 NH 3 ou seja... Atenção para algumas nomenclaturas importantes... Índice do elemento Reagentes Produtos 1 N H 2 2 NH 3(g) Coeficientes da equação ou quantidade de mols. Tradução: reage com... combinando-se com... tratado com... em contato com... consumindo... Estado físico da substância: (s) = sólido ( ) = líquido (g) = gasoso Tradução: produzindo, dando origem a... formando... IMPORTANTE Na equação: 1 N H 2 2 NH 3 As proporções... 1 : 3 : 2 São denominadas... Proporções estequiométricas 1

2 02 Interpretações dos Coeficientes Estequiométricos Segundo a Lei de Prost as reações químicas ocorrem obedecendo a proporções fixas e bem definidas. Como consequência, podemos concluir que aumentando ou diminuindo a quantidade de mols de um reagente ou produto da reação, as quantidades de mols dos demais reagentes e produtos serão aumentadas ou diminuídas na mesma proporção. 1 N H 2 2 NH 3(g) 1 mol de nitrogênio gasoso Então... consome 3 mol de hidrogênio gasoso produzindo 2 mol de gás amônia Isto é o cálculo estequiométrico. Quando 2 mol de nitrogênio gasoso consumirem 6 mol de hidrogênio gasoso Serão produzidos 4 mol de gás amônia Análise com o Professor: 01 Realize o balanceamento das equações químicas propostas e, em seguida, faça a análise das proporções estequiométricas estabelecidas pelos coeficientes das substâncias. a) Combustão do gás propano, C 3 H 8. C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O Combustões de compostos C X H Y ou C X H Y O Z seguem a regra... Composto + O 2 CO 2 + H 2 O b) Combustão do butano, C 4 H 10. Orgânicos. c) Combustão do etanol, C 2 H 5 OH. Não esqueça: met = 1C, et = 2C, prop = 3C, but = 4C, pent = 5C, hex = 6C, hept = 7C, oct = 8C e ano = C n H 2n + 2 eno = C n H 2n d) Combustão do octano. ino = C n H 2n 2 anol = C n H 2n + 1 OH e) LiOH (s) + CO 2(g) Li 2 CO 3(s) + H 2 O ( ). f) Fe 2 O 3(s) + CO (g) Fe (s) + CO 2(g). g) Fe (s) + O 2(g) Fe 2 O 3(s). h) Fe 2 O 3(s) + C (s) Fe (s) + CO (g). i) NO 2(g) N 2 O 4(g) j) H 2(g) + SiO 2(s) + Al (s) SiH 4(g) + Al 2 O 3(s). k) Síntese da água através da reação entre H 2(g) e O 2(g) (combustão do gás hidrogênio). l) Síntese do HI (g) a partir do H 2(g) e I 2(g). m) Combustão do monóxido de carbono gerando gás carbônico. n) Combustão do dióxido de enxofre. 2

3 Exercícios de fixação: 02 Determine os menores coeficientes inteiros necessários ao balanceamento das seguintes equações químicas: a) NH 3 + O 2 NO + H 2 O b) Si 2 H 3 + O 2 SiO 2 + H 2 O c) FeS 2 + O 2 Fe 2 O 3 + SO 2 d) Fe 2 O 3(s) + CO (g) Fe (s) + CO 2(g) e) Al 2 O 3(s) + C (s) Al (s) + CO 2(g) f) NaN 3(s) Na (s) + N 2(g). 03 Escreva a equação balanceada da combustão dos seguintes compostos orgânicos: a) Metanol c) propano e) Propino b) Eteno d) Buteno f) etino (acetileno) 04 Escreva a equação balanceada das seguintes reações: a) Decomposição do amoníaco (amônia, NH 3 ). b) Decomposição da água oxigenada (H 2 O 2 ). c) Reação entre penteno e gás hidrogênio (H 2 ). Hidrogenação do penteno. d) Hidrogenação do metil propeno. e) Decomposição do NaN 3 (azida de sódio). 05 Determine quantos mols de alumínio metálico são produzidos a partir do consumo de 4 mols de óxido de alumínio de acordo com a equação não balanceada. Al 2 O 3(s) + C (s) Al (s) + CO 2(g) 06 Determine quantos mols de ferro metálico são obtidos a partir do consumo de 320g de óxido férrico conforme a seguinte equação não balanceada? Dado: Fe 2 O 3 = 160 g/mol Fe 2 O 3(s) + CO (g) Fe (s) + CO 2(g) 07 Qual o volume de gás carbônico nas CNTP obtido na combustão completa de 2 mol de gás acetileno, considerando que, nas CNTP, o volume de 1 mol de gás corresponde a 22,4 L? 3

4 Responda você mesmo: 08 (UFPE 1 a fase/95) Considere que se tem uma mistura reagente contendo quatro moléculas de hidrogênio ( ) e quatro moléculas de nitrogênio ( ), conforme a figura Identifique a figura que representa o produto da equação da reação de produção de amônia N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) a) c) e) b) d) 09 (UFPE 1 a fase/2000) Considere as reações químicas abaixo: 1) 2 K (S) + C (g) KC (S) 2) 2 Mg (S) + O 2(g) 2 MgO (S) 3) PbSO 4(aq) + Na 2 S (aq) PbS (S) + NaSO 4(S) 4) CH 4(g) + 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2 O ( ) 5) SO 2(g) + H 2 O ( ) H 2 SO 4(aq) Podemos afirmar que: a) Todas estão balanceadas. d) Somente 1 não está balanceada b) 2, 3 e 4 estão balanceadas. e) Nenhuma está corretamente balanceada, porque os estados c) Somente 2 e 4 estão balanceadas. físicos dos reagentes e produtos são diferentes. 10 (Enem 1ª Aplicação/2010) As mobilizações para promover um planeta melhor para as futuras gerações são cada vez mais frequentes. A maior parte dos meios de transporte de massa é atualmente movida pela queima de um combustível fóssil. A título de exemplificação do ônus causado por essa prática, basta saber que um carro produz, em média, cerca de 200 g de dióxido de carbono por Km percorrido. Revista Aquecimento global. Ano 2, n o 8. Publicação do instituto Brasileiro de Cultura Ltda. Um dos principais constituintes da gasolina é o octano (C 8 H 18 ). Por meio da combustão do octano é possível a liberação de energia, permitindo que o carro entre em movimento. A equação que representa a reação química desse processo demonstra que a) no processo há liberação de oxigênio, sob a forma de O 2. b) o coeficiente estequiométrico para a água é 8 para 1 do octano. c) no processo a consumo de água, para que haja liberação de energia. d) o coeficiente estequiométrico para o oxigênio é de 12,5 para 1 de octano. e) o coeficiente estequiométrico para o gás carbônico é de 9 para 1 do octano. 4

5 Testes de Vestibulares 11 (UFPE 1 a fase/2004) A ferrugem é composta principalmente por Fe 2 O 3. Após o balanceamento da equação: Fe (s) + O 2(g) Fe 2 O 3(s), a proporção de ferro e oxigênio necessária para formar 2 mol de óxido de ferro (III) será: a) 1 mol de Fe para 1 mol de O 2 d) 4 mol de Fe para 3 mol de O 2 b) 1 mol de Fe para 3 mol de O 2 e) 3 mol de Fe para 2 mol de O 2 c) 2 mol de Fe para 3 mol de O 2 12 (UFPE 1 a fase/2003) Nas usinas siderúrgicas, a obtenção de ferro metálico a partir da hematita envolve a seguinte reação (não balanceada): Fe 2 O 3(s) + CO (g) Fe (s) + CO 2(g) Percebe-se desta reação que o CO 2 é liberado para a atmosfera, podendo ter um impacto ambiental grave relacionado com o efeito estufa. Qual o número de moléculas de CO 2 liberadas na atmosfera, quando um mol de óxido de ferro (III) é consumido na reação? Considere: número de Avogadro igual a 6 x mol 1. a) 6 x b) 24 x c) 12 x d) 36 x e) 18 x (UFPE 2 a fase/92) Trinitrotolueno (TNT) combina-se explosivamente com o oxigênio produzindo CO 2, H 2 O e N 2, de acordo com a equação: a C 7 H 5 N 3 O 6 + b O 2 c CO 2 + d H 2 O + e N 2 Qual a soma dos menores coeficientes inteiros que tornam esta equação balanceada? 14 (UFPE 2 a fase/95) A reação total da bateria de níquel cádmio, usada em calculadoras de bolso, é: Se x = 26, qual o valor de y? x Cd (s) + x NiO 2(s) + y H 2 O x Cd(OH) 2(s) + x Ni(OH) 2(s) 15 (UFPE Serra Talhada/2007) O metano é um gás inodoro e incolor; sua molécula é tetraédrica e apolar (CH 4 ), de pouca solubilidade na água; quase todos os gases naturais o contêm; quando adicionado ao ar se transforma em mistura de alto teor explosivo. A combustão total do metano pode ser descrita pela equação CH 4(g) + x O 2(g) y CO 2(g) + z H 2 O (g). Na equação balanceada, os coeficientes x, y e z, são respectivamente: a) 2, 1 e 2 b) 1, 1 e 1 c) 1, 1 e 2 d) 1, 2 e 1 e) 2, 2, e 1 16 (UFPE 1 a fase/96) Interprete a reação e encontre os valores de A, B e C. 2A (s) + 6HBr (g) A 2 Br 6(s) + 3H 2(g) A átomos + B litros (CNTP) C gramas + 6 mols Obs.: Peso - fórmula de A 2 Br 6 = 534 g/mol Assinale a alternativa correta: a) A = 1,20 x ; B = 268,8; C = 534. d) A = 2,41 x ; B = 44,8; C = b) A = 2,41 x ; B = 22,4; C = e) A = 2,41 x ; B = 268,8; C = c) A = 1,20 x ; B = 134,4; C =

6 17 (UFPE Vitória e Caruaru/2007) O hidróxido de sódio (NaOH), também conhecido como soda cáustica, é usado na fabricação de papel, tecidos, detergentes, entre outras aplicações. O NaOH pode ser obtido pela reação ana (s) + bh 2 O (l) cnaoh (aq) + dh 2(g). Os coeficientes a, b, c e d que equilibram estequiometricamente esta reação, são respectivamente: a) 1, 1, 1 e 1 b) 1, 1, 2 e 1 c) 2, 2, 1 e 2 d) 2, 2, 2 e 1 e) 1, 2, 3 e 4 18 (UPE SSA 1º Ano/2011) A rapadura é obtida pela concentração à quente do caldo da cana-de-açúcar; sua principal matéria prima possui grande teor energético, é rica em vitaminas, ferro e flúor, fatores que dependem da origem e do processamento. Além disso, possui um baixo custo, sendo tradicionalmente consumida pela população nordestina. Várias etapas para a produção de rapadura com base na cana-de-açúcar são necessárias, como lavagem, desfibramento, moagem, cristalização, moldagem e secagem. A rapadura obtida pode ser analisada quanto ao teor de íons Fe 3+ por meio de reações químicas específicas. Uma delas pode ser representada pela equação química: Fe 3+ (aq) + 3 OH 1 (aq) Fe(OH) 3(s). Dados: Massas molares, H = 1g mol-1; O = 16g mol 1 ; Fe = 56 g mol 1. Com base no texto acima, analise as considerações a seguir: I. Em 3 mols de íons OH, há 3 vezes 6,02 x íons hidroxila. II. A partir de 1 mol de Fe 3+, obtêm-se 107 gramas de hidróxido férrico. III. A quantidade de ferro na rapadura é a mesma em qualquer processo de produção. IV. A equação química que mostra a formação do hidróxido férrico precisa ser balanceada. V. Os processos lavagem, moldagem e secagem são físicos, pois não alteram a constituição química das substâncias presentes. Estão CORRETAS a) I e IV. b) II e III. c) III e IV. d) I, II e V. e) I, II, III e IV. 19 (IFPE Cursos Superiores/2013) Os meios de comunicação divulgaram recentemente trágico acidente acontecido por volta das 13 horas da sexta-feira, em 12 de outubro de 2012, na praça em frente ao Horto de Dois Irmãos, situado na cidade de Recife - PE. Dois indivíduos produziam um gás para encher balões infantis e, em seguida, comercializálos, utilizando-se, para isso, de um cilindro improvisado, no qual introduziam uma mistura composta por soda cáustica, raspas de alumínio e água. O cilindro veio a explodir, decepando as pernas dos dois comerciantes e provocando queimaduras em pessoas ao redor. A provável equação química que satisfaz a reação envolvida no fato descrito é: Em correlação ao descrito, julgue os itens seguintes. Al + NaOH + H 2 O NaAlO 2 + H 2 I. A soda cáustica utilizada consiste em uma mistura na qual o principal componente é o hidróxido de sódio, NaOH. II. O gás de que trata o enunciado foi o H 2, gás inerte e menos denso que o ar atmosférico. III. A pressão exercida pelo gás produzido pode ser um dos motivos que colaboraram para a explosão do cilindro. IV. A equação química fornecida no enunciado encontra-se devidamente balanceada. V. A produção do gás a partir da mistura citada exemplifica um fenômeno químico. Estão corretos, apenas, os itens: a) I, II, III e V b) I, II, IV e V c) I, III e V d) II e V e) III e IV 6

7 03 Casos Elementares de Estequiometria O caso mais elementar de estequiometria é aquele em que a equação química é fornecida, é dada a quantidade de uma substância (que será consumida ou produzida) e se propõe calcular a quantidade de outra substância participante da reação. Nesse caso o raciocínio estequiométrico pode ser organizado basicamente de duas formas: 1ª possibilidade: Todos os dados devem ser convertidos para quantidade de matéria (quantidade de mols). Sendo assim, os cálculos seguem as proporções, em mols, estabelecidas pelos coeficientes estequiométricos da equação química devidamente balanceada. Análise com o Professor: 20 (UFPE 2 a fase/2000) O etanol é obtido da sacarose por fermentação conforme a equação: C 12 H 22 O 11(aq) + H 2 O ( ) 4 C 2 H 5 OH (aq) + 4 CO 2(g) Determine a massa de etanol obtida pela fermentação de 171g de sacarose. As massas molares da sacarose e do etanol são, respectivamente, 342g e 46g. 21 (UFPE 2 a fase/2001) O dióxido de carbono ou gás carbônico em altas concentrações é muito tóxico, podendo causar tonturas e desmaios. No caso do ambiente fechado das cápsulas espaciais, torna-se essencial a eliminação do dióxido de carbono produzido pela respiração dos astronautas. Esta eliminação é realizada passando-se continuamente o ar da cápsula por tubos contendo hidróxido de lítio, cuja reação é descrita pela seguinte equação química não balanceada: LiOH (s) + CO 2(g) Li 2 CO 3(s) + H 2 O ( ). Admitindo-se que o dióxido de carbono tem comportamento ideal, qual é a massa em gramas, de hidróxido de lítio necessário para consumir 44,8 L de CO 2 gasoso a 0 C e 1 atm? Considere as massas atômicas (g/mol): H = 1, Li = 7, C = 12 e O = 16. Dado: constante universal dos gases perfeitos, R = 0,082 atm L K 1 mol (UFPE 2 a fase/2002) A combustão de um hidrocarboneto, como o octano, C 8 H 18, um dos principais componentes da gasolina comum, contribui significativamente para o aumento da concentração de CO 2 na atmosfera, o qual é suspeito de contribuir para o efeito estufa e consequente aumento da temperatura média da Terra. Sabendo que, na pressão atmosférica e na temperatura de 0 o C, um gás ideal ocupa o volume de 22,4 L, calcule o volume, em litros, de dióxido de carbono (gás carbônico) liberado pela combustão completa de 5/16 mols de C 8 H 18, considerando comportamento ideal. 23 (FESP UPE/2006 Quí. I) Uma mistura gasosa é formada pelo mesmo número de mols de metano e butano. A massa total da mistura é igual a 22,2g. Queimando-se essa mistura com oxigênio em excesso e recolhendo-se todo o dióxido de carbono formado a uma temperatura de 127 o C e 3 atm de pressão, pode-se afirmar, como correto, que o volume ocupado pelo dióxido de carbono é: Dados: m a ( C ) = 12 u, m a ( H ) = 1 u R = 0,082 L. atm / mol. K a) 16,4 L b) 3,28 L c) 13,12 L d) 0,328 L e) 131,2 L 7

8 Responda você mesmo: 24 (UFPE 1 a fase/2001) A azida de sódio, NaN 3, quando inflamada sofre decomposição rápida fornecendo nitrogênio gasoso que é utilizado para inflar os sacos de ar ("air-bags") de automóveis, de acordo com a reação: 2 NaN 3(s) 2 Na (s) + 3 N 2(g). Quantos mols de azida de sódio são necessários para gerar nitrogênio suficiente para encher um saco de plástico de 44,8 L à 0 C e à pressão atmosférica? Dados: R = 0,082 L atm mol -1 K -1 ; Massa atômica (g mol -1 ): N = 14; Na = 23. Considere que o nitrogênio gasoso tem comportamento ideal nas condições acima. a) 1/3 b) 2 c) 3 d) 2/3 e) 4/3 25 (UNIVAF Universidade Federal do Vale do São Francisco/2006) O gás nitrogênio (N 2 ) pode ser preparado industrialmente pela destilação fracionada do ar líquido. No laboratório, pode ser obtido pela decomposição térmica de certos compostos. O N 2 muito puro pode ser preparado, por exemplo, quando o nitreto de sódio, NaN 3(s), é aquecido cuidadosamente no vácuo. Neste processo de preparação, quanto obteremos de N 2(g) a partir de 4 mols de NaN 3(s)? a) 1 mol de N 2(g) b) 2 mols de N 2(g) c) 4 mols de N 2(g) d) 6 mols de N 2(g) e) 8 mols de N 2(g) 26 (UFPE 1 a fase/97) Os antiácidos são substâncias utilizadas para diminuir a quantidade de ácido clorídrico do estômago. Várias substâncias podem ser utilizadas com essa finalidade. Uma delas é o óxido de magnésio MgO, uma base que reage com o ácido clorídrico de acordo com a seguinte equação química: MgO + 2H + Mg +2 + H 2 O A massa de óxido de magnésio necessária para neutralizar todo o ácido num estômago que contém 0,06 mols de ácido clorídrico é: (Dados: Mg = 24,30 u; O = 15,99 u; H = 1,00 u) a) 1,21g b) 1,46g c) 0,73g d) 0,54g e) 2,42g 27 (UFPE 2 a fase/99) Uma boca de fogão a gás queima 5,0 de butano (C 4 H 10 ) por hora. Qual a velocidade da produção de gás carbônico nesta reação em /hora nas mesmas condições de temperatura e pressão? 28 (UPE Quí. I/2010) Uma mistura gasosa de massa total 132,0g é formada por igual número de mols de etano (C 2 H 6 ) e butano (C 4 H 10 ). A combustão total dos gases constituintes dessa mistura libera para o ambiente Dados: Os calores de combustão dos gases etano e butano são, respectivamente, 1.428kJ/mol e 2.658kJ/mol ma( C ) = 12u, ma( H ) = 1u a) 4.897kJ. b) 8.172kJ. c) 3.372kJ. d) 4.086kJ. e) 6.129kJ. 8

9 2ª possibilidade: Tendo a equação química balanceada, devem-se registrar organizadamente os dados da pergunta exatamente embaixo de cada substância química iniciando assim a montagem de uma regra de três que podem ser do tipo: 1º Caso 2º Caso 3º Caso 4º Caso 5º Caso MASSA MASSA, MASSA VOLUME, VOLUME VOLUME, MOL MASSA, MOL VOLUME de uma da outra de uma da outra de uma da outra de uma da outra de uma da outra substância substância substância substância substância substância substância substância substância substância Em seguida deve-se completar a regra de três tomando por base os dados expressos pelo balanceamento da equação, considerando-se que os coeficientes desse balanceamento podem ser interpretados como a quantidade de mols de cada substância do sistema reacional... Análise com o Professor: 29 (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco IFPE/2010) Atualmente, milhões de toneladas de alumínio são gastas no mundo inteiro, para fabricar recipientes ( latas ) de refrigerante, cerveja, águas e outras bebidas. Uma técnica para obtenção de alumínio é fazendo-se reagir alumina (Al 2 O 3 ) com carvão, obtendo-se alumínio com liberação de gás carbônico (CO 2 ), como mostra a equação abaixo devidamente equilibrada. 2 Al 2 O 3(s) + 3 C (s) 4 Al (s) + 3 CO 2(g) Uma indústria necessita fabricar latas de cerveja, utilizando 612 kg de alumina (Al 2 O 3 ). Admita que cada lata de cerveja pese 16,2 g e que a lata seja feita, exclusivamente, de alumínio puro. Quantas latas de cerveja serão fabricadas? Dados: massas molares em g/mol: Al = 27; O = 16. a) b) c) d) e) Responda você mesmo: 30 (UFPE Univasf/2008.2) O azoteto de sódio, como muitos sais do azoteto (azida), é sensível a choques. Ele é usado para inflar air bags de automóveis, onde se decompõe em sódio elementar e nitrogênio quando detonado: 2 NaN 3(s) 2 Na (s) + 3 N 2(g). Determine a massa de azoteto de sódio sólido necessária para obter 5,0 g de nitrogênio. Dados: Massas molares (em g. mol 1 ): N = 14; Na = 23 a) 3,3 g b) 4,4 g c) 5,5 g d) 6,6 g e) 7,7 g 31 (CTG Julho de 2011) Um técnico precisa sintetizar o composto Mg 2 Pb. Se ele pretende produzir este composto, partindo de 7 kg de Mg fundido, qual massa de Pb fundido (em kg) ele deve utilizar em sua síntese? Considere as massas atômicas molares de Mg e de Pb, respectivamente iguais a 24 g mol 1 e 207 g mol 1. Assinale o inteiro mais próximo de sua resposta. 9

10 Testes de Vestibulares 32 (UFPE 2 a fase/90) O zinco reage com o ácido sulfúrico conforme a reação Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 Se partirmos de 2,66 g de zinco, quantos gramas de ácido sulfúrico são necessários para a completa reação? (Dados: Zn = 65,4 g/mol; H 2 SO 4 = 98 g/mol) 33 (CEFET Tecnólogo/2006) Atualmente o titânio é um metal largamente utilizado na área médica. Ele substitui o aço inoxidável, por ser um metal leve e de alta resistência à corrosão. O titânio pode ser obtido industrialmente através da seguinte reação química (devidamente balanceada): TiCl 4(g) + 2 Mg (s) Ti (s) + 2 MgCl 2( ) Considerando que a reação tem um rendimento de 100%.Indique a alternativa que apresenta a massa de titânio obtida em gramas, partindo de 3,8 Kg de tetracloreto de titânio (TiCl 4 ). (Dados: massas molares: Ti = 48g/mol; Cl = 35,5g/mol) a) 350 b) 960 c) 820 d) 220 e) (UPE Tradicional/2012) O processo industrial de obtenção de ferro metálico consiste numa série de reações químicas que ocorrem em fornos a altas temperaturas. Uma delas, descrita a seguir, consiste na obtenção de ferro metálico a partir do seu óxido: Fe 2 O CO 2 Fe + 3 CO 2. Se 10 6 gramas de Fe 2 O 3 são utilizadas para redução do ferro, então a quantidade de ferro obtida é igual a Dados: massas molares, Fe = 56 g/mol; C = 12 g/mol; O = 16 g/mol. a) 70 kg. b) 7 x 10 6 kg. c) 0,7 x 10 3 kg. d) 70 x 10 3 kg. e) 700 x 10 6 kg. 35 (ENEM 2012) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO 2 a menos! A idéia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO 2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha. Um hamburguer ecologico? E pra ja! Disponível em: Acesso em: 24 fev (adaptado). Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C 4 H 10 ), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de Dados: CO 2 (44 g/mol); C 4 H 10 (58 g/mol) a) 0,25 kg. b) 0,33 kg. c) 1,0 kg. d) 1,3 kg. e) 3,0 kg. 36 (UFPE 2 a fase/2002) Uma indústria química utiliza energia elétrica para produzir C 2 por eletrólise da solução aquosa de NaC, de acordo com a equação química balanceada: 2 NaC (aq) + 2 H 2 O (aq) 2 NaOH (aq) + C 2(g) + H 2(g). Se a produção diária de Cl 2 for 1,42 x 10 4 kg, então a produção diária de hidróxido de sódio, em toneladas (10 3 kg), será: Dados: massas atômicas (g/mol): H = 1; O = 16; Na = 23; C = 35,5. 10

11 37 (ENEM 1ª prova/2009) Vários combustíveis alternativos estão sendo procurados para reduzir a demanda por combustíveis fósseis, cuja queima prejudica o meio ambiente devido à produção de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol 1 ). Três dos mais promissores combustíveis alternativos são o hidrogênio, o etanol e o metano. A queima de 1 mol de cada um desses combustíveis libera uma determinada quantidade de calor, que estão apresentadas na tabela a seguir. Combustível Massa molar ( g mol 1 ) Calor liberado na queima Kj mol 1 H CH C 2 H 5 OH Considere que foram queimadas massas, independentemente, desses três combustíveis, de forma tal que em cada queima foram liberados 5400 Kj. O combustível mais econômico, ou seja, o que teve a menor massa consumida e o combustível mais poluente, que é aquele que produziu a maior massa de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol 1 ), foram, respectivamente, a) o etanol, que teve apenas 46 g de massa consumida, e o metano, que produziu 900 g de CO 2. b) o hidrogênio, que teve apenas 40 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 352 g de CO 2. c) o hidrogênio, que teve apenas 20 g de massa consumida, e o metano, que produziu 264 g de CO 2. d) o etanol, que teve apenas 9 g de massa consumida, e o metano, que produziu 176 g de CO 2. e) o hidrogênio, que teve apenas 2 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 1350 g de CO (UFPE 2 a fase/2004) Superóxido de potássio, KO 2, é utilizado em equipamentos de respiração em sistemas fechados para remover o dióxido de carbono e a água do ar exalado. A remoção de água gera oxigênio para a respiração pela reação: 4 KO 2(s) + 2 H 2 O ( ) 3 O 2(g) + 4 KOH (s) O hidróxido de potássio remove o dióxido de carbono do equipamento pela reação: KOH (s) + CO 2(g) KHCO 3(s) Dados: Massas molares (g. mol 1 ): K = 39; H = 1; O = 16. A massa de superóxido de potássio necessária para gerar 20 g de O 2 será: (indique o inteiro mais próximo). 39 (ENEM Prova modelo/2009) Dê-me um navio cheio de ferro e eu lhe darei uma era glacial, disse o cientista John Martin ( ), dos Estados Unidos, a respeito de uma proposta de intervenção ambiental para resolver a elevação ta temperatura global; o Americano foi recebido com muito ceticismo. O pesquisador notou que mares com grande concentração de ferro apresentavam mais fitoplâncton e que essas algas eram capazes de absorver elevadas concentrações de dióxido de carbono da atmosfera. Esta incorporação de gás carbônico e de água (H 2 O) pelas algas ocorre por meio do processo de fotossíntese, que resulta na produção de matéria orgânica empregada na constituição da biomassa e na liberação de gás oxigênio (O 2 ). Para essa proposta funcionar, o carbono absorvido deveria ser mantido no fundo do mar, mas como a maioria do fitoplâncton faz parte da cadeia alimentar de organismos marinhos, ao ser decomposto devolve CO 2 à atmosfera. Os sete planos para salvar o mundo. Galileu, n.214, maio (com adaptações) Considerando que a idéia do Cientinsta John Martin é viável e eficiente e que todo gás carbônico absorvido (CO 2, de massa molar igual a 44 g/mol) transforma-se em biomassa fitoplanctônica (cuja densidade populacional de 100 g/m 2 é representada por C 6 H 12 O 6, de massa molar igual a 180 g/mol) um aumento na área de 10 Km 2 na área de distribuição das algas resultaria na a) Emissão de 4, Kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como no consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera. b) Retirada de 1, Kg de gás carbônico da atmosfera, além da emissão direta de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera. c) Retirada de 1, Kg de gás carbônico da atmosfera, bem como na emissão direta de toneladas de gás oxigênio das algas para a atmosfera. d) Retirada de 6, Kg de gás carbônico da atmosfera, além do consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera para a biomassa fitoplanctônica. e) Emissão de 2, Kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como na emissão direta de milhares de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera a partir das algas. 11

12 40 (Enem 2ª Aplicação/2010) O flúor é usado de forma ampla na prevenção de cáries. Por reagir com a hidroxiapatita [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] presente nos esmaltes dos dentes, o fluor forma a fluorapatita [Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 ], um mineral mais resistente ao ataque ácido decorrente da ação de bactérias específicas presentes nos açúcares das placas que aderem aos dentes. A reação de dissolução da hidroxiapatita é: Disponível em: em 27 jul.2010(adaptado) [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] (S) + 8 H + (aq) 10 Ca 2+ (aq) + 6 HPO 4 2 (aq) + 2 H 2 O (l) Dados: Massas molares em g/mol - [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] = 1004; HPO 4 2 = 96; Ca = 40. Suponha que o esmalte dentário seja constituído exclusivamente por hidroxiapatita, o ataque ácido que dissolve completamente 1 mg desse material ocasiona a formação de, aproximadamente, a) 0,14 mg de íons totais. c) 0,58 mg de íons totais. e) 1,01 mg de íons totais. b) 0,40 mg de íons totais. d) 0,97 mg de íons totais. Resoluções de Testes Comentários Adicionais 12

13 Análise com o Professor: 41 (UFPE 2 a fase/89) Que massa de oxigênio, em gramas, é necessária à combustão de 89,6 litros de hidrogênio, sabendo-se que um mol de um gás ideal ocupa 22,4 L nas CNTP? (Dados: O = 16g/mol) 42 (UFPE 1 a fase/2005) Ácido fosfórico impuro, para uso em preparação de fertilizantes, é produzido pela reação de ácido sulfúrico sobre rocha de fosfato, cujo componente principal é Ca 3 (PO 4 ) 2. A reação é: Ca 3 (PO 4 ) 2(s) + 3 H 2 SO 4(aq) 3 CaSO 4(s) + 2 H 3 PO 4(aq) Quantos mols de H 3 PO 4 podem ser produzidos pela reação de 200kg de H 2 SO 4? (Dados: Massas molares (em g/mol): H = 1; O = 16; S = 32; P = 31; Ca = 40) a) mol b) mol c) 95,4 mol d) 954,3 mol e) 620 mol Responda você mesmo: 43 (UFPE 1 a fase/91) Quais os volumes respectivos de nitrogênio (N 2 ) e oxigênio (O 2 ), em litros e nas CNTP necessários para produzir um mol de NO 2? a) 1 e 2 b) 11,2 e 22,4 c) 22,4 e 44,8 d) 0,5 e 1 e) 1,12 e 2,24 44 (UPE SSA 1º ano/2012) O bicarbonato de sódio sólido pode atuar como "fermento químico" na preparação de pães e bolos, por sofrer decomposição a temperaturas relativamente baixas (cerca de 100 o C). Esse processo é representado pela seguinte equação química não balanceada: NaHCO 3(s) Na 2 CO 3(s) + CO 2(g) + H 2 O (g) Dados de massas atômicas: H = 1 u; C = 12 u; 0 = 16 u; Na = 23 u Uma padaria consumiu 4,2 kg desse fermento na fabricação de bolos de chocolate. Qual a massa de carbonato de sódio produzida ao final desse processo? a) 1325 g b) 2650 g c) 3975 g d) 5300 g E) 6625 g. 13

14 04 Quando é fornecida a concentração em mol/l Considerando que soluções são misturas homogêneas onde um soluto encontra-se disperso em um solvente (comumente a água), podemos afirmar que a concentração em mol/l, atualmente denominada de concentração em quantidade de matéria, (antiga concentração molar ou molaridade) indica a quantidade de mols de soluto (n soluto ) disperso em cada 1 litro de solução (V solução ). do soluto mol Concentração molar = L da solução Exemplo 1 : Considerando que uma solução foi formada por 29 g de cloreto de sódio (sal de cozinha) em água suficiente para 250 ml de solução, determine sua concentração em mol/l. (Dado: NaCl = 58 g/mol) Comentário: 2,0 mol/l significa dizer que se tem 2 mol do soluto para cada 1 litro da solução. IMPORTANTE: Quando a concentração em mol/l é fornecida acompanhada do volume da solução, simplesmente se devem utilizar esses dois dados para determinar a quantidade de mols do soluto que participará da reação que originará o cálculo estequiométrico. Exemplo 2 : Qual a massa de hidróxido de sódio que deve ser adicionada a 200 ml de uma solução 0,5 mol/l de ácido sulfúrico para que ocorra completa neutralização da solução ácida? (Hidróxido de sódio = 40 g/mol) NaOH H 2 O NaCl m NaOH =? m soluto = 29 g V solução = 250 ml n soluto = 0,5 mol V solução = 0,25 L na forma de regra de três teremos: 2,0 mol do soluto 1,0 litro da solução 0,5 mol 1,0 litro mol L 0,5 mol = = 2,0 mol/l 0,25 L ou 2,0 molar ou 2,0 M n 0,2 litros n = 0,1 mol de H 2 SO 4 presente na solução H 2 SO 4 H 2 O V = 200 ml M = 0,5 Molar O próximo passo é determinar a quantidade de mols do NaOH necessário para consumir esses 0,1 mol do ácido... H 2 SO NaOH Na 2 SO H 2 O 0,1 mol 0,2 mol 1 mol 40g 0,2 mol m m = 8 g de NaOH Responda você mesmo: 45 (UNIVASF Universidade Federal do Vale do São Francisco/2006) A região do Vale do São Francisco é atualmente uma das principais produtoras de vinho, obtendo sobre isso reconhecimento mundial. Um dos mecanismos de análise do álcool presente em um vinho utiliza-se do K 2 Cr 2 O 7 (Dicromato de potássio). Um químico, ao analisar um vinho da marca X, necessitou de 1,00 L de uma solução aquosa 0,200 M de K 2 Cr 2 O 7. Quanto este químico precisou pesar de K 2 Cr 2 O 7 sólido? (Dados: massa molar do K 2 Cr 2 O 7 = 294,2 g.) a) 15,37 g b) 29,42 g c) 30,00 g d) 43,20 g e) 58,80 g 14

15 Análise com o Professor: 46 (UPE SSA 2º Ano/2011) Em laboratório, é possível se determinar a concentração do ácido sulfúrico por meio de uma titulação, utilizando-se a fenolftaleína como indicador do término da reação representada pela seguinte equação: H 2 SO 4(aq) + 2 NaOH (aq) Na 2 SO 4(aq) + 2 H 2 O (l) Dado: massa molar, H 2 SO 4 = 98 g/mol. Considerando que uma alíquota de 20mL de uma solução de ácido sulfúrico foi titulada com 10mL de uma solução de hidróxido de sódio a 1,0 mol/l, a concentração em gramas por litro, g/l, do ácido é a) 24,5. b) 32,5. c) 49,0. d) 55,0. e) 98,0. Responda você mesmo: 47 (ENEM Novembro de 2011) O peróxido de hidrogênio é comumente utilizado como antisséptico e alvejante. Também pode ser empregado em trabalhos de restauração de quadros enegrecidos e no clareamento de dentes. Na presença de soluções ácidas de oxidantes, como o permanganato de potássio, este óxido decompõe-se, conforme a equação a seguir: 5 H 2 O 2(aq) + 2 KMnO 4(aq) + 3 H 2 SO 4(aq) 5 O 2(g) + 2 MnSO 4(aq) + K 2 SO 4(aq) + 8 H 2 O (l) ROCHA-FILHO, R. C. R.; SILVA, R. R. Introdução aos Cálculos da Química. São Paulo: McGraw-Hill, De acordo com a estequiometria da reação descrita, a quantidade de permanganato de potássio necessária para reagir completamente com 20,0 ml de uma solução 0,1 mol/l de peróxido de hidrogênio é igual a a) 2, mol. b) 2, mol. c) 8, mol. d) 8, mol. e) 5, mol. 48 (FESP UPE/89) Considere a equação abaixo: 2 N 2 O 5(g) 4 NO 2(g) + O 2(g) Admita que a formação do O 2 tem uma velocidade média constante e igual a 0,05 mol/s. A massa de NO 2 formada em 1 minuto será: (Dados: N = 14 u; O 16 u) a) 96g b) 55,2g c) 12,0g d) 552g e) 5,52g 49 (Unicap Quí. II/97) Uma esfera de ferro de superfície igual a 12 cm 2 é introduzida em 1 litro de solução molar de HC, consumindo todo o ácido. Qual o diâmetro final da esfera? (Para efeito de cálculo, considere = 3 e d Fe = 8 g/ml. Dados: H = 1 u; C = 35,5 u; Fe = 56 u) Fe + 2HC FeC 2 + H 2 15

16 05 Quando Há Impureza nos Reagentes Análise com o Professor: 50 (UFPE 2 a fase/92) A hematita que é constituída principalmente por óxido de Ferro III é o principal minério de ferro de Carajás; seu grau de pureza é 86,5%. Considerando o processo de obtenção de ferro num alto forno representando pela equação química. 2 Fe 2 O C + 3 O 2 4 Fe + 6 CO 2, calcule a massa de ferro em toneladas números inteiros produzida quando se usam 66 toneladas de hematita. (Dados: Fe 2 O 3 = 160 g/mol e Fe = 56 g/mol) Responda você mesmo: 51 (UFPE 2 a fase/2007) A hematita, Fe 2 O 3(s), é uma das principais riquezas minerais do Brasil. Este mineral é empregado na obtenção de ferro metálico, Fe (s), obtido a partir de um processo de redução em alto forno, usando carvão, C (s), como agente redutor. Uma das reações ocorridas nesse processo é dada pela equação não balanceada: Fe 2 O 3(s) + C (s) Fe (s) + CO (g) Calcule a massa de Fe (s) (em toneladas) que é possível obter a partir de 100 toneladas de hematita, 70% pura. (Dados: C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; Fe = 56 g/mol). 52 (IFPE CURSOS TÉCNICOS SUBSEQUENTES/2011) O calcário extraído de jazidas naturais é utilizado na fabricação de cal virgem ou óxido de cálcio (CaO), a partir de uma reação de calcinação : CaCO 3 CaO + CO 2. O calcário contém, além de carbonato de cálcio (CaCO 3 ), areia, carvão e outras substâncias em menor quantidade. Com base nessa informação, assinale a alternativa que indica a massa de óxido de cálcio produzida a partir de 50 kg de um calcário com 80 % de carbonato de cálcio. Dados: CaCO 3 = 100 g/mol e CaO = 56 g/mol. a) 22,4 kg b) 25,0 kg c) 28,5 kg d) 30,0 kg e) 36,0 kg 16

17 06 Quando o Rendimento é Inferior a 100% Análise com o Professor: 53 (UFPE 2 a fase/2008) A preocupação com o meio ambiente levou ao desenvolvimento de metodologias verdes (pouco poluentes), que procuram reduzir a produção de rejeitos e a utilização de reagentes tóxicos. Um exemplo de metodologia verde é a síntese descrita abaixo do ácido adípico, utilizado na preparação do náilon-66. Considere as massas molares do cicloexeno e do ácido adípico iguais a 82 e 146 g mol 1, respectivamente. O N a 2 W O 4. 4 H 2 O [ C H 3 ( n - C 8 H 1 7 ) N ] H S O 4 a q u e c i m e n t o H O O á c i d o a d í p i c o Calcule a massa de ácido adípico em kg que será formada a partir de 41 kg de cicloexeno, considerando que o rendimento da reação é 85%. Assinale o número inteiro mais próximo. O H + 4 H 2 O 54 (UFPE 2 a fase/2002) Reações de hidrogenação catalítica são utilizadas, por exemplo, na indústria alimentícia durante a produção de margarinas. A hidrogenação catalítica de 0,2 mol de 3,4 dimetil 2 penteno forneceu 16,4 g de um único produto. Determine o rendimento percentual da reação. Considere as seguintes Massas atômicas (g/mol): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16. Responda você mesmo: 55 (COVEST Asces/2009) O ácido adípico, C 6 H 10 O 4, é utilizado na produção de náilon. É preparado industrialmente pela reação controlada entre o ciclohexano, C 6 H 12, e gás oxigênio: 2 C 6 H O 2 2 C 6 H 10 O H 2 O Quando 25,0 g de ciclohexano reagiram com excesso de oxigênio, foram obtidos 33,5 g de ácido adípico. Calcule o rendimento percentual de ácido adípico. Dados: Massas molares (em g/mol): H = 1; C = 12; O = 16. a) 19% b) 23% c) 45% d) 77% e) 86% 17

18 Testes de Vestibulares 56 (Enem 1ª Aplicação/2010) A composição média de uma bateria automotiva esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3% PbO, 17% PbO 2 e 36% PbSO 4. A média de pasta residual é de 6 Kg, onde 19% é PbO 2, 60% PbSO 4 e 21% Pb. Entre todos os compostos de chumbo presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois nos processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas de baterias) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente. Para reduzir os problemas das emissões de SO 2(g), a indústria pode utilizar uma planta mista, ou seja, utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução de sulfato presente no PbSO 4 é feita via lixiviação com solução de carbonato de sódio (Na 2 CO 3 ) 1M a 45 o C, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91%. Após esse processo o material segue para fundição para obter o chumbo metálico. PbSO 4 + Na 2 CO 3 PbCO 3 + Na 2 SO 4 Dados: Massas molares em g/mol Pb = 207; S = 32; Na = 23; O = 16; C = 12. ARAÚJO, R. V. V.; TRINDADE, R. B. E.; SOARES, P. S. M. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de caso. Disponível em: HTTP//WWW.iqsc.usp.br.Acesso em: 17 abr (adaptado). Segundo as condições do processo apresentado para obtenção do carbonato de chumbo (II) por meio de lixiviação por carbonato de sódio e considerando uma massa de pasta residual de uma bateria de 6 Kg, qual a quantidade aproximada, em quilogramas, de PbCO 3 é obtida? a) 1,7 Kg b) 1,9 Kg c) 2,9 Kg d) 3,3 Kg e) 3,6 Kg Texto para as questões 57 e 58. Na investigação forense, utiliza-se luminol, uma substância que reage com o ferro presente na hemoglobina do sangue, produzindo luz que permite visualizar locais contaminados com pequenas quantidades de sangue, mesmo em superfícies lavadas. É proposto que, na reação do luminol ( I ) em meio alcalino, na presença de peróxido de hidrogênio (II) e de um metal de transição ( Mn + ), forma-se o composto 3 amino ftalato ( III ) que sofre uma relaxação dando origem ao produto final da reação ( IV ), com liberação de energia ( hν ) e de gás nitrogênio ( N 2 ). (Adaptado. Química Nova, 25, no 6, pp ) Dados: pesos moleculares: Luminol = 177; 3 amino ftalato = (ENEN/2005) Na reação do luminol, está ocorrendo o fenômeno de a) fluorescência, quando espécies excitadas por absorção de uma radiação eletromagnética relaxam liberando luz. b) incandescência, um processo físico de emissão de luz que transforma energia elétrica em energia luminosa. c) quimiluminescência, uma reação química que ocorre com liberação de energia eletromagnética na forma de luz. d) fosforescência, em que átomos excitados pela radiação visível sofrem decaimento, emitindo fótons. e) fusão nuclear a frio, através de reação química de hidrólise com liberação de energia. 58 (ENEN/2005) Na análise de uma amostra biológica para análise forense, utilizou-se 54 g de luminol e peróxido de hidrogênio em excesso, obtendo-se um rendimento final de 70%. Sendo assim, a quantidade do produto final (IV) formada na reação foi de a) 123,9. b) 114,8. c) 86,0. d) 35,0. e) 16,2. 18

19 07 Quando Há Reagentes em Excesso Análise com o Professor: 59 (COVEST Vitória/2006) Quando soluções aquosas de nitrato de cálcio e ácido fosfórico são misturadas, ocorre a precipitação do fosfato de cálcio, um sólido branco. 3 Ca(NO 3 ) 2(aq) + 2 H 3 PO 4(aq) Ca 3 (PO 4 ) 2(s) + 6 HNO 3(aq) Quantos mols desse sólido podem ser obtidos a partir de 150 g de ácido fosfórico e 206 g de nitrato de cálcio? (Dados: Massas molares (g. mol 1 ): H = 1; N = 14; O = 16; P = 31; Ca = 40.) a) 1,26 b) 5,30 c) 10,8 d) 0,50 e) 0,42 Importante Reagente(s) em excesso: Reagente limitante ou limítrofe: 60 (UFPE 2 a fase/92) Em um recipiente foram colocados 2 mols de hidrogênio e 2 mols de oxigênio. Após a reação, podemos concluir que: I II 0 0 No recipiente estão contidos 2 mols de água e 1 mol de oxigênio. 1 1 A reação prossegue até o consumo total do hidrogênio. 2 2 A reação prossegue até o consumo total dos dois gases, hidrogênio e oxigênio. 3 3 No recipiente estão contidos apenas 2 mols de água. 4 4 O oxigênio está em excesso no sistema reagente. Responda você mesmo: 61 (UFPE 2 a fase/93) Considere a reação de produção do álcool metílico com rendimento de 100% CO (g) + 2 H 2(g) CH 3 OH (L) Se 48,0 g de H 2(g) são adicionados a 140 g de CO (g) após a reação, podemos concluir que: (Dados: O = 16 g/mol; C = 12 g/mol; H = 1 g/mol) I II 0 0 São produzidos 188,0 g de álcool metílico. 1 1 A reação prossegue até o consumo total do H 2(g). 2 2 A reação prossegue até o consumo total do CO (g). 3 3 O hidrogênio está em excesso no sistema reagente. 4 4 No recipiente, estão contidos 5,0 mols de CH 3 OH (L) e 14 mols de H 2(g). 19

20 08 Quando Reações Sucessivas Análise com o Professor: 62 (UFPE 2ª fase/2010) Ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) é um importante insumo industrial, obtido como subproduto do refino de cobre. A matéria prima deste processo, sulfeto de cobre (CuS) é decomposta termicamente, na presença de oxigênio, produzindo cobre metálico e SO 2. Por ser um gás tóxico, o SO 2 não pode ser liberado no ambiente, e, portanto, é oxidado a SO 3, que em seguida reage com água para formar ácido sulfúrico. Ao iniciarmos o processo com 19,1 toneladas de sulfeto de cobre puro, e assumindo um rendimento de 100% em todas as etapas, podemos afirmar que serão: (Dadas as massas atômicas: Cu, 63,5 g/mol; S, 32 g/mol; O, 16 g/mol e H, 1 g/mol). I II 0 0 consumidos mols de oxigênio molecular. 1 1 consumidos mols de água. 2 2 produzidos e posteriormente consumidos mols de SO produzidas 196 toneladas de ácido sulfúrico. 4 4 produzidas 1,31 toneladas de cobre metálico. Testes de Vestibulares 63 (UFPE 2ª fase/2012) O silano (SiH 4 ) é preparado comercialmente pela reação de SiO 2 com alumínio e hidrogênio sob alta pressão e alta temperatura, de acordo com a equação química não balanceada: Quando esta reação ocorre num recipiente fechado: H 2(g) + SiO 2(s) + Al (s) SiH 4(g) + Al 2 O 3(s). I II 0 0 cada mol de silano produzido consome dois mols de hidrogênio. 1 1 a relação molar entre o alumínio metálico e o óxido de alumínio é de 2: a pressão final é metade da pressão inicial, se os gases forem ideais. 3 3 não é possível balancear a reação, pois o elemento hidrogênio não está presente em todos os produtos. 4 4 a pressão parcial de H 2(g) não varia durante a reação. 64 (ENEM 2004) Em setembro de 1998, cerca de toneladas de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) foram derramadas pelo navio Bahamas no litoral do Rio Grande do Sul. Para minimizar o impacto ambiental de um desastre desse tipo, é preciso neutralizar a acidez resultante. Para isso pode-se, por exemplo, lançar calcário, minério rico em carbonato de cálcio (CaCO 3 ), na região atingida. A equação química que representa a neutralização do H 2 SO 4 por CaCO 3, com a proporção aproximada entre as massas dessas substâncias é: H 2 SO 4 + CaCO 3 CaSO 4 + CO 2 + H 2 O Pode-se avaliar o esforço de mobilização que deveria ser empreendido para enfrentar tal situação, estimando a quantidade de caminhões necessária para carregar o material neutralizante. Para transportar certo calcário que tem 80% de CaCO 3, esse número de caminhões, cada um com carga de 30 toneladas, seria próximo de a) 100. b) 200. c) 300. d) 400. e)

21 65 (Vestibular Seriado 1º ano UPE/2009) Uma liga metálica de forma esférica, constituída de um metal M de massa molar 40 g/mol, e densidade 5,0 g/cm 3, reage totalmente com uma solução aquosa de ácido clorídrico, liberando, nas CNTP, 68,1L de um gás inflamável, conforme a equação: M (S) + 2 HCl (aq) MCl 2(aq) + H 2(g). Sabendo-se que o raio da esfera é igual a 2,0 cm e que as impurezas não reagem com a solução ácida, é CORRETO afirmar que Dados: π = 3, Vm = 22,7L/mol, ma( H ) = 1u a) a liga metálica é constituída de 25% em massa do metal M. b) a massa do metal M que constitui a liga metálica é igual a 140g. c) na reação da liga metálica com a solução ácida, formam-se 4,515 x moléculas de hidrogênio. d) na liga metálica, existem, apenas, 50g do metal M. e) na liga metálica, antes da reação, existiam 3 mols de átomos do metal M. 66 (UFPE 2 a fase/94) Um mol de gás ideal nas CNTP ocupa 22,4 litros. Na composição do ar atmosférico, o oxigênio representa aproximadamente 20%. Quantos litros de ar são necessários para queima completa de 0,25 mols do metano de acordo com a reação: CH 4(g) + 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2 O? 67 (Enem 2ª Aplicação/2010) Fator de emissão (carbon footprint) é um termo utilizado para expressar a quantidade de gases que contribuem para o aquecimento global, emitidos por uma fonte ou processo industrial específico. Podese pensar na quantidade de gases emitidos por uma indústria, uma cidade ou mesmo por uma pessoa. Para o gás CO 2, a relação pode ser escrita: Massa de CO 2 emitida Fator de emissão de CO 2 = Quantidade de material O termo quantidade de material pode ser, por exemplo, a massa de material produzido em uma indústria ou a quantidade de gasolina consumida por um carro em um determinado período. No caso da produção do cimento, o primeiro passo é a obtenção de óxido de cálcio, a partir do aquecimento do calcário a altas temperaturas, de acordo com a reação: CaCO 3(S) CaO (S) + CO 2(g) Uma vez processada essa reação, outros compostos inorgânicos são adicionados ao óxido de cálcio, tendo o cimento formado 62% de CaO em sua composição. Dados: Massas molares em g/mol CO 2 = 44; CaCO 3 = 100; CaO = 56. TREPTON, R.S. Joumal of Chemical Education. V. 87 n o 2, fev (adaptado). Considerando as informações apresentadas no texto, qual é, aproximadamente, o fator de emissão de CO 2 quando 1 tonelada de cimento for produzida, levando-se em consideração apenas a etapa de obtenção do óxido de cálcio? a) 4,9 x 10 4 b) 7,9 x 10 4 c) 3,8 x 10 1 d) 4,9 x 10 1 e) 7,9 x (UPE Quí. I/2011) Admita que uma planta aquática exposta ao CO 2 e luz solar fixa o dióxido de carbono pelo processo de fotossíntese, armazenando-o na forma polimérica, de acordo com a equação simplificada Luz CO 2(g) + H 2 O (l) (CH 2 O) n + O 2(g). Sabe-se que 0,30g da planta aquática absorve pela fotossíntese 1 x 10 2 mol de CO 2 /h, retendo os átomos de carbono sob a forma (CH 2 O) n. Considere que a velocidade da reação de fotossíntese é constante. Em quanto tempo, a planta aquática terá sua massa triplicada? Dados: ma( C ) = 12u, ma( O ) = 16u, ma( H ) = 1u a) 3h b) 2h c) 1h d) 5h e) 4h 21

22 69 (ENEM Novembro de 2011) A eutrofização é o processo em que rios, lagos e mares adquirem níveis de nutriente, especialmente fosfatos e nitratos, provocando posterior acúmulo de matéria orgânica em decomposição. Os nutrientes menos disponível em relação à abundância necessária à sobrevivência dos organismos vivos. O ciclo representado na figura seguinte reflete a dinâmica dos nutrientes em um lago. Fosfatos (solo; detergentes, esgoto) N 2 (atmosfera) nitratos (solo; esgotos) CO 2 (atmosfera) P N C (geralmente limitados) (possivelmente limitados) (geralmente abundantes) CO 2 NO 3 PO 4 3 (O 2 suficiente) Microelementos (Fe, Mn, Cu, etc.) Decomposição bacteriana de resíduos vegetais e animais Produtores primários Algas e outros organismos fixadores de nitrogênio e fotossintéticos assimilam C, N, P nas razões atômicas de 106 : 16 : 1 (O 2 suficiente) Crescimento de peixes e outros produtores secundários Processo de envelhecimento Sedimentação de resíduos vegetais e animais SPIRO, T. G.; STIGLIANI, W. M. Química Ambiental. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2008 (adaptado). A análise da água de um lago que recebe a descarga de águas residuais provenientes de lavouras adubadas revelou as concentrações dos elementos carbono (21,2 mol/l), nitrogênio (1,2 mol/l) e fósforo (0,2 mol/l). Nessas condições, o nutriente limítrofe é o a) C. b) N. c) P. d) CO 2. e) PO (ENEM Novembro de 2011) Um dos problemas dos combustíveis que contêm carbono é que sua queima produz dióxido de carbono. Portanto, uma característica importante, ao se escolher um combustível, é analisar seu calor de combustão ( ) completa de um mol de combustível no estado padrão. O quadro seguinte relaciona algumas substâncias que contêm carbono e seu ( ) Substância Fórmula benzeno C 6 H 6(l) etanol C 2 H 5 OH (l) glicose C 6 H 12 O 6(s) metano CH 4(g) 890 Octano C 8 H 18(l) ATKINS, P. Princípios de Química. Bookman, 2007 (adaptado). Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida? a) Benzeno. b) Metano. c) Glicose. d) Octano. e) Etanol. 22

23 71 (UPE Quí. I/2004) O ácido acetilsalicílico (C 9 H 8 O 4 ), comumente chamado de aspirina, é muito usado pelos alunos, após uma prova de química, física ou matemática, disciplinas que requerem muitos cálculos e atenção. A massa de ácido salicílico (C 7 H 6 O 3 ) que deve reagir com anidrido acético (C 4 H 6 O 3 ), para se obter três comprimidos de aspirina, cada um com 0,6g, admitindo que o ácido salicílico é 92% puro, é... Dados: C = 12u H = 1u O = 16u C 7 H 6 O 3 + C 4 H 6 O 3 C 9 H 8 O 4 + C 2 H 4 O 2 a) 1,50g. b) 1,92g. c) 1,65g. d) 1,38g. e) 2,25g. Resoluções de Testes Comentários Adicionais 23

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