Lista I de exercícios de estequiometria e balanceamento de equações Química Geral e Experimental I Prof. Hamilton Viana

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1 1. O iso-octano é um combustível automotivo. A combustão desse material ocorre na fase gasosa. Dados a massa molar do iso-octano igual a 114g/mol, o volume molar de gás nas "condições ambiente" igual a 25L/mol e a composição do ar (em volume): O =20% e N =80%. a) Escreva a equação balanceada da reação de combustão completa do iso-octano, usando fórmulas moleculares (sabendo-se que a combustão completa de hidrocarbonetos forma CO 2 e H 2 O). b) Calcule o volume de ar, nas "condições ambiente", necessário para a combustão completa de 228g de isooctano. 2. Duas das reações que ocorrem na produção do ferro são representadas por: 2C(s) + O (g) ë 2 CO(g) Fe Oƒ(s) + 3CO(g) ë 2Fe(s) + 3CO (g) O monóxido de carbono formado na primeira reação é consumido na segunda reação. Considerando apenas estas duas etapas do processo, calcule a massa aproximada, em kg, de carvão consumido na produção de uma tonelada de ferro. Dados: massas atômicas: Fe= 56; C= 12; O= Benzaldeído sofre reação de Cannizzaro conforme indicado a seguir: (figura I) Numa experiência aqueceu-se, sem perda de material, uma mistura de 4,0 10 mol de benzaldeído, 1,0 10 mol de hidróxido de sódio e 100mL de água. a) Ao término da reação qual é a massa de benzoato de sódio formada? Justifique. b) À temperatura ambiente, antes de ocorrer a reação a mistura era homogênea ou heterogênea? Explique. c) Depois de ocorrer a reação, resfriou-se a mistura até a temperatura ambiente. Esta mistura é homogênea ou heterogênea? Explique. (figura II acima) (*) Solubilidade, à temperatura ambiente, em mols por 100mL de água. massa molar do benzoato de sódio = 144g/mol 20/5/ :46:53 pag.1

2 4. Considere a reação química representada pela equação: 2Fe Sƒ(s)+6H O(Ø)+3O (g)ë4fe(oh)ƒ(s)+6s(s) Calcule a quantidade (em mols) de Fe(OH)ƒ que pode ser produzida a partir de uma mistura que contenha 1,0 mol de Fe Sƒ, 2,0mols de H O e 3,0mols de O. 5. As reações a seguir podem ocorrer na queima de magnésio ao ar. Mg(s)+ 1/2O (g) ë MgO(s) 3Mg(s)+ N (g) ë MgƒN (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 MgƒN se formaria se a massa indicada de magnésio fosse totalmente convertida no nitreto? (Massas molares em g/mol): Mg=24,3; O=16,0; N=14,0). 6. Em 1990 foram consumidos, em nosso país, cerca de 164 bilhões (164.10ª) de cigarros. A massa de um cigarro que é queimada correspondente a aproximadamente 0,85g. Considerando que 40% da massa do cigarro seja do elemento carbono, quantas toneladas de dióxido de carbono(co ) os fumantes lançaram na atmosfera em 1990, no Brasil? Observação: 1 tonelada (1t) = 10 g. Massas atômicas relativas: C = 12; O = Um botijão de gás de cozinha, contendo butano, foi utilizado em um fogão durante um certo tempo, apresentando uma diminuição de massa de 1,0kg. Sabendo-se que: C H³(g) + 6,5O (g) = 4CO (g) + 5H O(g) ÐH = kj/mol. a) Qual a quantidade de calor que foi produzida no fogão devido à combustão do butano? b) Qual o volume, a 25 C e 1,0atm, de butano consumido? Dados: o volume molar de um gás ideal a 25 C e 1,0atm é igual a 24,51litros. massas atômicas relativas: C = 12; H = 1. 20/5/ :46:53 pag.2

3 8. Certos solos, por razões várias, costumam apresentar uma acidez relativamente elevada. A diminuição desta acidez pode ser feita pela adição ao solo de carbonato de cálcio, CaCOƒ, ou hidróxido de cálcio, Ca(OH), ocorrendo uma das reações, a seguir representadas: CaCOƒ + 2H ë Ca + CO + H O Ca(OH) + 2H ë Ca + 2H O Um fazendeiro recebeu uma oferta de fornecimento de carbonato de cálcio ou de hidróxido de cálcio, ambos a um mesmo preço por quilograma. Qual dos dois seria mais vantajoso, em termo de menor custo, para adicionar à mesma extensão de terra? Justifique. Massas atômicas relativas: Ca = 40; C = 12; O = 16 e H = 1 9. A produção industrial de metanol, CHƒOH, a partir de metano; CH, e a combustão do metanol em motores de explosão interna podem ser representadas, respectivamente pelas equações I e II. I) 3CH (g) + 2H O(g) + CO (g) ë 4CHƒOH(g) II) CHƒOH(g) + 3/2O ë CO (g) + 2H O(g) Supondo que o CO da reação representada em (I) provenha da atmosfera, e considerando apenas as duas reações, (I) e (II), responda se a seguinte afirmação é verdadeira:"a produção e o consumo de metanol não alteraria a quantidade de CO na atmosfera". Justifique sua resposta. 10. Uma amostra de sulfato de magnésio cristalizado pesando 1,23g é aquecida até perder toda a água de cristalização. O sal anidro pesou 0,6g. Dê a fórmula do sal cristalizado. (H = 1, O = 16, Mg = 24, S = 32) 11. Para transformar mármore em gesso, precisamos atacá-lo com ácido sulfúrico, segundo a reação: H SO + CaCOƒ ë CaSO + CO + H O Para 2 kg de mármore, quanto de gesso precisamos produzir? Dados: (Ca = 40; C = 12; S = 32; O = 16) 12. KCØOƒ precisa ser aquecido até cerca de 400 C para que se decomponha, formando O e KCØ. Quando uma pequena quantidade de MnO é adicionada, o KCØOƒ decompõe-se facilmente a 270 C, e no final da reação o MnO permanece quimicamente inalterado. a) Escreva a equação balanceada da decomposição por aquecimento do KCØOƒ. b) Explique porque a presença de MnO reduz a temperatura de decomposição do KCØOƒ. 13. Leia a frase seguinte e transforme-a em uma equação química (balanceada), utilizando símbolos e fórmulas: "uma molécula de nitrogênio gasoso, contendo dois átomos de nitrogênio por molécula, reage com três moléculas de hidrogênio diatômico, gasoso, produzindo duas moléculas de amônia gasosa, a qual é formada por três átomos de hidrogênio e um de nitrogênio". 20/5/ :46:53 pag.3

4 14. O óxido de cobre-ii, CuO, é reduzido pelo H (g) a cobre metálico, em uma aparelhagem esquematizada a seguir: a) Faça a equação da reação química correspondente. b) Além do hidrogênio, qual outro componente encontra-se na mistura gasosa? 15. O alumínio é obtido pela eletrólise da bauxita. Nessa eletrólise, ocorre a formação de oxigênio que reage com um dos eletrodos de carbono utilizados no processo. A equação não balanceada que representa o processo global é: AØ Oƒ + C ë CO + AØ Para dois mols de AØ Oƒ, quantos mols de CO e de AØ, respectivamente, são produzidos esse processo? a) 3 e 2 b) 1 e 4 c) 2 e 3 d) 2 e 1 e) 3 e Nas estações de tratamento de água, eliminam-se as impurezas sólidas em suspensão através do arraste por flóculos de hidróxido de alumínio, produzidos na reação representada por AØ (SO )ƒ + 3Ca(OH) ë 2 AØ(OH)ƒ + 3CaSO Para tratar 1,0x10 m de água foram adicionadas 17 toneladas de AØ (SO )ƒ. Qual a massa de Ca(OH) necessária para reagir completamente com esse sal? a) 150 quilogramas. b) 300 quilogramas. c) 1,0 tonelada. d) 11 toneladas. e) 30 toneladas.dados: massas molares AØ (SO )ƒ= 342 g/mol Ca(OH) = 74 g/mol 20/5/ :46:53 pag.4

5 17. Uma das maneiras de impedir que o SO, um dos responsáveis pela "chuva ácida", seja liberado para a atmosfera é tratá-lo previamente com óxido de magnésio, em presença de ar, como equacionado a seguir: Dados: massas molares em g/mol MgO = 40 e SO = 64 MgO(s) + SO (g) + 1/2O (g) ë MgSO (s) Quantas toneladas de óxido de magnésio são consumidas no tratamento de 9,6x10 toneladas de SO? a) 1,5 x 10 b) 3,0 x 10 c) 1,0 x 10 d) 6,0 x 10 e) 2,5 x Coletou-se água no rio Tietê, na cidade de São Paulo. Para oxidar completamente toda a matéria orgânica contida em 1,00L dessa amostra, microorganismos consumiram 48,0mg de oxigênio(o ). Admitindo que a matéria orgânica possa ser representada por C H³O e sabendo que sua oxidação completa produz CO e H O, qual a massa da matéria orgânica por litro da água do rio? (Dados: H = 1, C =12 e O = 16.) a) 20,5 mg. b) 40,5 mg. c) 80,0 mg. d) 160 mg. e) 200 mg. 19. A oxidação da amônia (NHƒ) com oxigênio, a alta temperatura e na presença de catalisador, é completa, produzindo óxido nítrico (NO) e vapor d'água. Partindo de amônia e oxigênio, em proporção estequiométrica, qual a porcentagem (em volume) de NO na mistura gasosa final? a) 10 %. b) 20 %. c) 30 %. d) 40 %. e) 50 %. 20. Misturando 2g de hidrogênio e 32g de oxigênio em um balão de vidro e provocando a reação entre os gases, obteremos: (Dados: H = 1; O = 16) a) 32 g de água com 2 g de oxigênio, que não reagiram. b) 32 g de água com 1 g de oxigênio, que não reagiu. c) 34 g de água oxigenada. d) 34 g de água, não restando nenhum dos gases. e) 18 g de água ao lado de 16 g de oxigênio, que não reagiram. 20/5/ :46:53 pag.5

6 GABARITO 1. a) Cˆ Hˆ + 25/2 O ë 8 CO + 9 H O b) V ar = 3125Ø ,4 kg 3. a) 2,88 g b) heterogênea c) homogênea 4. 1,33 mol 5. a) Não, se o material sólido resultante fosse só MgO puro a massa seria 0,403g e não O,436g. b) N de mols do MgƒN = 3,3. 10 mol 6. M = 204,5 x 10 ton 7. a) Q = 5,0 x 10 kj b) V = 422,4 Ø 8. Ca (OH) ë Utiliza-se uma massa menor. 9. Falsa, pois ocorre o aumento da quantidade de CO (g) na atmosfera. 10. MgSO. 7H O 11. m = 2,72 kg 12. a) KCØOƒ(s) ì KCØ(s) + 3/2 O (g) b) O MmO funciona como catalisador diminuindo a energia de ativação necessária para que a reação se processe N (g) + 3N (g) ë 2NHƒ(g) 14. a) CuO(s) + H (g) ë Cu(s) + H O(g) b) H O(g) 15. [E] 16. [D] 20/5/ :46:53 pag.6

7 17. [D] 18. [B] 19. [D] 20. [E] 20/5/ :46:53 pag.7

8 mica Geral e Experimental I Prof. Hamilton Viana Quí RESUMO Número das questões: documento banco fixo /5/ :46:53 pag.8

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