QUÍMICA MÓDULO 20 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO. Professor Edson Cruz

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2 QUÍMICA Professor Edson Cruz MÓDULO 20 CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO

3 INTRODUÇÃO Agora que já sabemos os pré-requisitos para o entendimento do cálculo estequiométrico, podemos defini-lo como "o método matemático pelo qual calculam-se quantidades de substâncias envolvidas em uma reação química, baseando-se nas leis ponderais e volumétricas". Essas quantidades podem ser calculadas em: massa número de mols volume número de moléculas número de átomos

4 1. RESUMO DAS PRINCIPAIS LEIS PONDERAIS

5 A. Qual será a quantidade de carbono necessária para reagir completamente com 350g de SiO 2? Como a proporção em que eles reagem é 60:24, podemos realizar uma regra de três e descobrir a quantidade de carbono necessária para tal massa de óxido: Portanto, 140 g é a massa de carbono necessária pra reagir completamente com 350 g de SiO 2, ou seja, qualquer quantidade acima desse valor se tornará um excesso que não participará da reação.

6 B. Qual será a quantidade de silício formado caso 350 g de SiO 2 reajam completamente com 140 g de C? Esse valor pode ser calculado de duas formas: Sabemos que, para cada 60 g de SiO 2 consumidos na reação, desde que haja carbono suficiente, formam-se 28 g de silício. 60 g de SiO 2 quando reagem, formam 28 g de Si

7 Sabemos, também, que, para cada 24 g de carbono consumidos na reação, desde que haja SiO 2 suficiente, formam-se os mesmos 28g. Observe que, nesses exemplos, fizemos relações referentes às massas das substâncias participantes, ou seja, massa de reagente com massa de reagente ou massa de reagente com massa de produto. Será que a Lei de Proust se aplica a qualquer grandeza? A resposta é sim. Desde que sejam respeitadas as proporções fixas e definidas.

8 2. BASES DO CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO Os coeficientes de uma reação química corretamente balanceada indicam a proporção de cada substância que reage e que é produzida. Essa proporção pode ser tomada em massa, número de mols, número de moléculas ou íons-fórmula ou ainda em volume para substâncias na fase gasosa. Esses dados nos permitem prever teoricamente a quantidade de reagentes que devem ser utilizados numa reação química e a quantidade de produtos que serão obtidos em condições determinadas. Essas informações são a base do cálculo estequiométrico e de todos os procedimentos feitos num laboratório ou numa indústria química. Massa molar do elemento Massa molar da substância = 1 mol de átomos = 6, átomos = 1 mol de moléculas = 6, moléculas ou íons-fórmula ou íons-fórmula = 22,4 L (gás nas CNTP) = 22,4 L (gás nas CNTP)

9 Regras Gerais Estabelecidas 1º Escrever a equação química na questão. 2º Acertar os coeficientes dessa equação (lembre-se que os coeficientes indicam a proporção em moles existentes entre os participantes da reação). 3º Estabelecer uma regra de três entre os dados e a pergunta da questão, obedecendo aos coeficientes da equação, que poderá ser escrita em massa, ou volume, ou em moles, etc, de acordo com as necessidades da questão.

10 EXEMPLOS GERAIS Uma determinada indústria produz óxido de cálcio a partir de calcário. Supondo que essa indústria disponha de 8000 kg de calcário,com 95% de pureza em carbonato de cálcio, e quer obter óxido de cálcio por decomposição térmica desse calcário. Qual será a massa, em kg, de óxido de cálcio obtida considerando para o processo um rendimento de 100%? a) CaCO CaO CO b) 4256 c) 3280 d) 3550 e) 5100

11 RESOLUÇÃO COMENTADA O CaCO 3 do calcário por decomposição térmica, produz CaO e CO 2, conforme a equação: CaCO 2 CaO + CO 2 Vamos ver, então, qual a massa de CaCO 3 nos 8000 kg de calcário: 100 kg de calcário 95 kg CaCO gk de calcário m m = 8000 x = 7600 kg

12 RESOLUÇÃO COMENTADA Calculemos, agora, a massa de CaO: sabe-se que as massas moleculares do CaCO 3 e CaO são, respectivamente, 100 u.m.s. e 56 u.m.s. CaCO CaO CO kg 56 kg 7600 kg m m 7600 x kg

13 (UFSM-RS) O ácido fosfórico, usado em refrigerantes do tipo cola é possível causador da osteoporose, pode ser formado a partir da equação não-balanceada: Partindo-se de 62 g de Ca 3 (PO 4 ) 2, e usando-se quantidade suficiente de H 2 SO 4, qual, em gramas, a massa aproximada de H 3 PO 4 obtida? a) 19 b) 25 c) 39 d) 45 e) 51 Ca 3(PO 4) 2 H2SO 4 H3PO 4 CaSO 4

14 RESOLUÇÃO COMENTADA Inicialmente devemos acertar os coeficientes da equação: Ca (PO ) 3H SO 2H PO 3CaSO g 2 98g x 62 g x 39,2 g de H PO 3 4

15 (FUVEST) 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: Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(OH) 2 2Al(OH) 3 + 3CaSO 4 Para tratar 1, m 3 de água foram adicionadas 17 t de Al 2 (SO 4 ) 3. Qual a massa de Ca(OH) 2 necessária para reagir completamente com esse sal? (Dados: M Al2 (SO 4 ) 3 = 342 g/mol; M Ca(OH)2 = 74 g/mol)

16 RESOLUÇÃO COMENTADA Da equação balanceada, temos:

17 (PUC) A combustão completa do metanol pode ser representada pela equação balanceada: CH OH 3 2O CO 2H O 3 (l) 2(g) 2(g) 2 (l) Quando se utilizam 5,0 mols de metanol nesta reação, quantos mols de CO 2 são produzidos?

18 RESOLUÇÃO COMENTADA Da equação balanceada, temos: 1 mol CH OH : 1 mol CO 5 mol CH OH : x x 5 mol CO 2

19 (UNIRIO) Forma-se o solvente tetracloreto de carbono pela reação: CH 4Cl CCl 4HCl Nessa reação, quantos gramas de cloro são necessários para reagir com um mol de metano? (Dado: Cl = 35,5 u)

20 RESOLUÇÃO COMENTADA Da equação balanceada, temos:

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