QUÍMICA - 3 o ANO MÓDULO 19 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS PARTE 1

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1 QUÍMICA - 3 o ANO MÓDULO 19 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS PARTE 1

2 regra de três proporção teórica ou estequiométrica proporção entre o dado e a pergunta do problema

3 Como pode cair no enem Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vivem em rios, lagos e oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/l a 20 C) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um sistema hídrico. A DBO corresponde à massa de O 2 em miligramas necessária para realizar a oxidação total do carbono orgânico em um litro de água. (BAIRD, C. Química Ambiental. Ed. Bookman, 2005 [adaptado].) Dados: Massas molares em g/mol: C=12; H=1; O=16. Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula mínima CH 2 O e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em um litro de água; em quanto a DBO será aumentada? a) 0,4 mg de O 2 /litro. b) 1,7 mg de O 2 /litro. c) 2,7 mg de O 2 /litro. d) 9,4 mg de O 2 /litro. e) 10,7 mg de O 2 /litro.

4 Fixação 1) (ENEM) O esquema ilustra o processo de obtenção do álcool etílico a partir da cana-de-açúcar. Concentração e cristalização Garapa Refinação Açúcar escuro Açúcar comum (sacarose) Mosto Destilação fermentado Etanol (70 litros) Trituração Cana-de-açúcar (1 tonelada) Bagaço Melaço (250Kg) Fermentação Óleo fúsel e resíduo (250Kg) Vonhoto (910 litros) Em 1996, foram produzidos no Brasil 12 bilhões de litros de álcool. A quantidade de canade-açúcar, em toneladas, que teve de ser colhida para esse fim foi aproximadamente: a) 1, b) 1, c) 1, d) 1, e) 7,

5 Fixação 2) (UERJ) Sódio metálico, NaO, 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 essa reação. Na (s) + H 2 O (I) NaOH (aq) +1 H 2(g) + energia 2 Considerando rendimento de 100%, a ingestão de 3g de sódio metálico produziria, aproximadamente, uma massa de hidróxido de sódio, em gramas, igual a: a) 5,2 b) 8,3 c) 12,1 d) 23,0

6 Fixação 3) Na neutralização de 3,2g de hidróxido de sódio por quantidade suficiente de ácido sulfúrico determine a massa máxima de sal que pode ser obtida.

7 Fixação 4) (UERJ) Em nosso organismo, parte da energia liberada pela oxidação completa da glicose é captada na reação ADP + Fosfato ATP. Considere que: em pessoas sadias, parte da energia liberada pela oxidação completa de 1 mol de glicose acumula-se sob a forma de 38 mols de ATP, sendo a energia restante dissipada sob forma de calor; em um determinado paciente com hipertireoidismo, o rendimento de produção de ATP foi 15% abaixo do normal; a reação de hidrólise ATP ADP + Fosfato libera 7.000cal/mol. A quantidade de calor que o paciente com hipertireoidismo libera a mais que uma pessoa sadia, nas mesmas condições, quando oxida completamente 1,0mol de glicose, é, em Kcal, aproximadamente igual a: a) 40 b) 61 c) 226 d) 266

8 Fixação 5) (UFF) O propano, C 3 H 8, um gás utilizado como combustível, reage com O 2 segundo a reação: C 3 H 8(g) + 5 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O (g) Logo, o volume de CO 2 obtido nas CNTP, a partir da combustão de 0,20mol de C 3 H 8 será, aproximadamente: a) 4,80L b) 6,72L c) 13,43L d) 14,42L e) 14,66L

9 Fixação 6) (UERJ) Na natureza nada se cria, nada se perde; tudo se transforma Esse enunciado é conhecido como Lei da Conservação das Massas ou Lei de Lavoisier. Na época em que foi formulado, sua validade foi contestada, já que na queima de diferentes substâncias era possível observar aumento ou diminuição de massa. Para exemplificar esse fenômeno, considere as duas balanças idênticas I e II mostradas na figura a seguir. Nos pratos dessas balanças foram colocadas massas idênticas de carvão e de esponja de aço, assim distribuídas: pratos A e C: carvão; pratos B e D: esponja de aço. prato A prato B prato C prato D A seguir, nas mesmas condições reacionais, foram queimados os materiais contidos em B e C, o que provocou desequilíbrio nos pratos das balanças. Para restabelecer o equilíbrio, serão necessários procedimentos de adição e retirada de massas, respectivamente,nos seguintes pratos: a) A e D b) B e C c) C e A d) D e B

10 Fixação 7) (UERJ) No interior do casco dos navios, existem tanques que podem ter seu volume preenchido parcial ou totalmente com água do mar em função das necessidades de flutuabilidade. Como os tanques são constituídos de materiais metálicos, eles sofrem, ao longo do tempo, corrosão pelo contato com a água do mar, conforme a equação: 4 Fe (s) + 3O 2(g) 2Fe 2 O 3(s) Um processo corrosivo no interior de um tanque fechado apresenta as seguintes características: volume interno m 3 de água do mar m 3 de ar concentração de gás oxigênio no ar, após a corrosão: 19,3% em volume antes da corrosão: 20,9% Admita que, durante todo o processo de corrosão, o ar no interior do tanque esteve submetido às CNTP, com comportamento ideal, e que apenas o oxigênio presente no ar foi consumido. A massa de ferro, em quilogramas, consumida após o processo corrosivo foi igual a: a) 1300 c) 2100 b) 1600 d) 2800

11 Fixação 8) (ENEM) 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 ideia 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 ecológico? É pra já! 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

12 1) 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. Dados: (H = 1, O = 16, Mg = 24, S = 32)

13 2) Determine a massa de ácido nítrico necessária para neutralizar completamente 3,7 gramas de hidróxido de cálcio. Calcule também a massa de sal e o número de moléculas de água formados na reação.

14 3) (PUC) Leve em consideração as seguintes suposições: a) a gasolina é composta somente por octano; b) o CO 2 (g) comporta-se como gás ideal; c) 1% do octano sofre combustão completa com o funcionamento do carro, resultando em um aumento na concentração de CO 2 (g) na atmosfera; d) um tanque cheio contém 1000 moles de octano; e) a reação de combustão completa passa-se nas CNTP. Calcule quantos litros de CO 2(g) atingirão a atmosfera, ao gastar-se todo o combustível contido.

15 4) (UNIRlO) Ao mergulharmos uma placa de prata metálica em uma solução de ácido nítrico, ocorrerá a seguinte reação: Ag + HNO 3 AgNO 3 + NO + H 2 O Ajustando a equação química acima, pode-se calcular que a massa de água produzida, quando é consumido 1mol de prata metálica é, em gramas: a) 36 b) 27 c) 18 d) 12 e) 3,6

16 5) (UNIRIO) Óxido de cálcio, óxido de potássio e óxido de sódio reagem, separadamente, consumindo 18g de H 2 O em cada reação: Considere: m 1 massa de hidróxido de cálcio formado; m 2 massa de hidróxido de potássio formado; m 3 massa de hidróxido de sódio formado. Assim, podemos afirmar que: a) m 1 > m 3 > m 2 b) m 2 > m 1 > m 3 c) m 2 > m 3 > m 1 d) m 3 > m 1 > m 2 e) m 3 > m 2 > m 1

17 6) (UNIRIO) O vinho é fundamentalmente uma mistura de etanol (C 2 H 5 OH) e água. O teor alcoólico de um vinho é indicado pelo volume, em litros, do etanol contido em 100 litros de vinho, sendo expresso em graus. Por exemplo: um vinho de 12 é aquele que, em 100 litros de vinho, apresenta 12 litros de etanol. A determinação do teor alcoólico de uma amostra de vinho pode ser feita, adicionando-se sódio ao líquido, formando etanoato de sódio (sódio branco) e hidrogênio, de acordo com a seguinte reação: 2C 2 H 5 OH + 2Na 2C 2 H 5 ONa + H 2 Sabendo-se que são consumidos 46g de sódio em 1.000ml de amostra de vinho com o consumo total de etanol, determine: Dado: densidade do etanol (20 C) = 0,80g/cm 3, a) o volume de gás hidrogênio liberado nas CNTP; b) o teor alcoólico, em graus, dessa amostra a 20ºC.

18 7) (UFF) Em alguns antiácidos, emprega-se o Mg(OH) 2 como agente neutralizante do HCl contido no suco gástrico. A reação que ocorre é a seguinte: Mg(OH) 2(s) + 2HCl (aq) MgCl 2(aq) + 2H 2 O (l) Supondo-se que alguém tenha 36,5mg de HCl no estômago, a massa de Mg(OH) 2 necessária para completa neutralização será: a) 29,3 mg b) 58,5 mg c) 36,6 mg d) 18,9 mg e) 19,0 mg

19 8) (UFF) A reação total entre Fe 2 + e MnO 4 não balanceada, em meio ácido, é: Fe 2+ (aq) + MnO- 4(aq) + H+ (aq) Fe 3+ (aq) + H 2 O + Mn2+ (aq) Em certa experiência, na qual esta reação ocorreu, 1,360 x 10-3 mol Fe 2+ foram utilizados. Pede-se: a) representar a equação balanceada; b) quantos gramas do sal FeSO 4. 7 H 2 O foram utilizados considerando Fe 2+ componente deste sal?

20 9) (UFRJ) Industrialmente, o ácido lático (ácido 2-hidroxi- -propanoico) é produzido pela fermentação da glicose por bactérias do gênero Lactobacillus. Para evitar a inibição do bioprocesso pelo ácido láctico, à medida que é formado, o ácido é neutralizado pelo carbonato de cálcio, o qual é previamente adicionado ao meio reacional. As reações de formação do ácido e da sua neutralização são representadas pelas equações a seguir: Equação 1: C 6 H 12 O 6 2 CH 3 CHOHCOOH Glicose Ácido láctico Equação 2: 2CH 3 CHOHCOOH + CaCO 3(s) (CH 3 CHOHCOO )2Ca 2+ + CO 2(g) + H 2 O Lactato de cálcio Calcule o número de mols de glicose que em um processo de obtenção de ácido láctico, conforme o esquema apresentado, gera 6.720l de CO 2 nas condições normais de temperatura e pressão. Admita que este gás apresenta comportamento ideal.

21 10) (UFF) Acompanhando a evolução dos transportes aéreos, as modernas caixas-pretas registram centenas de parâmetros a cada segundo, constituindo recurso fundamental na determinação das causas de acidentes aeronáuticos. Esses 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: TiCl 4(g) + Mg (s) MgCl 2(líq) + Ti (s) Considere que essa reação foi iniciada com 9,5g de TiCl 4. Supondo-se que tal reação seja total, a massa de titânio obtida será, aproximadamente: a) 1,2 g b) 2,4 g c) 3,6 g d) 4,8 g e) 7,2 g

22 11) (UFF) O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas com coque, na presença de sílica. Considere a reação: 2 Ca 3 (PO 4 ) SiO C P CaSiO CO 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

23 12) (UFF) No combate à dor e à febre, um medicamento muito utilizado é a aspirina, cuja composição centesimal é: C = 60,00%, H = 4,44% e O = 35,56%. Sabendo-se que em uma amostra de aspirina com 0,18g de massa existem 6,02 x moléculas, conclui- -se que a fórmula molecular desse composto é: a) C 9 H 6 O 3 b) C 8 H 4 O 5 c) C 10 H 12 O 3 d) C 9 H 8 O 4 e) C 8 H 8 O 4

24 13) (UFF) O cloro empregado nos sistemas de purificação da água é obtido, industrialmente, pela decomposição eletrolítica da água do mar mediante a reação química representada a seguir: 2NaCl (aq) + 2H 2 O (l) 2NaOH (aq) + H 2(g) + Cl 2(g) A massa de cloreto de sódio a ser utilizada na produção de 25 toneladas (ton) de cloro, supondo uma eficiência de 100% do processo, será, aproximadamente: a) 13 ton b) 21 ton c) 28 ton d) 41 ton e) 83 ton

25 14) (UNIRIO) Assinale a opção que contém o óxido com o maior percentual de oxigênio em sua fórmula. Dados: O = 16u; N = 14u; Al = 27u; S = 32u; Mn = 55u; Cd = 112u a) Al 2 O 3 b) MnO 2 c) CdO d) SO 3 e) NO 2

26 15) (UERJ) Uma das principais causas da poluição atmosférica é a queima de óleos e carvão, que libera para o ambiente gases, sulfurados. A sequência reacional a seguir demonstra um procedimento moderno de eliminação de anidrido sulfuroso, que consiste em sua conversão a gesso. SO 2 + H 2 O H + + HSO -3 H + + HSO /2 O 2 2H + + SO -2 2H + + SO -2 + Ca(OH) 2 CaSO 4 2H 2 O Gesso Calcule a massa de gesso, em gramas, que pode ser obtida a partir de 192g de anidrido sulfuroso, considerando um rendimento de 100% no processo de conversão.