Exercícios sobre Estequioetria - Cálculo estequioétrico I Exercício resolvido (Fuvest) Duas reações que ocorre na produção do ferro são representadas por: O onóxido de carbono forado na prieira etapa é consuido na segunda. Considerando-se apenas essas duas etapas do processo, calcule a assa aproxiada, e quilograas, de carvão consuido na produção de 1 t de ferro (assas atôicas: Fe = 56; C = 12; O = 16). Resolução: Coo são utilizados 3 ols de CO (onóxido de carbono) na segunda etapa da reação, então deveos fabricar 3 ols na prieira etapa. Para resolver o problea basta auentaros ua vez e eia os reagentes da prieira etapa do processo. Observe: Soando a equação obtida co a segunda, tereos: Agora aplicaos a estequioetria descrita no enunciado. Multiplicando a equação global por dois, podeos obter todos os coeficientes inteiros: Fora consuidos 321 kg de carvão. Exercício de aprofundaento resolvido IME (2004) U calcário coposto por MgCO 3 e CaCO 3 foi aquecido para produzir MgO e CaO. Ua aostra de 2,00 graas desta istura de óxidos foi tratada co 100 c 3 de ácido clorídrico 1,00 olar. Sabendo-se que o excesso de ácido clorídrico necessitou de 20,0 c 3 de solução de NaOH 1,00 olar para ser neutralizado, deterine a coposição percentual, e assa, de MgCO 3 e CaCO 3 na aostra original desse calcário. Resolução: MgCO 3(s) MgO (s) + CO 2(g) e CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) Seja a istura de óxidos forada por a ols de MgO e b ols de CaO. Coo, n = /M, para o MgO tereos: n(mgo) = (MgO)/M(MgO) a = (MgO)/40 (MgO) = 40a Para o CaO : 1
n(cao) = (CaO)/M(CaO) b = (CaO)/56 (CaO) = 56b. Coo (go) + (CaO) = 2g Então, 40a + 56b = 2g (1) Os óxidos reage co ácido de acordo co as equações: MgO + 2HCl MgCl 2 + H 2 O a 2a a a e CaO + 2HCl CaCl 2 + H 2 O b 2b b b Para neutralizar os óxidos são gastos (2a + 2b) ols de HCl. Poré, foi utilizado ácido e excesso, já que o ácido reanescente foi titulado co NaOH. n T(HCl) = n (HCl) (que reage co os óxidos) + n (HCl) (que reage co NaOH) Cálculo do n T(HCl) 1 L 1 ol HCl 0,1 L x x = 0,10 ol de HCl Cálculo do HCl que reage co NaOH HCl + NaOH NaCl + H 2O 1ol 1ol x 0,02 ol x = 0,02 ol de HCl, ou seja, 0,10 = (2a + 2b) + 0,02 2a + 2b = 0,08 (2) De (1) e (2): 40a + 56b = 2 (1) 2a + 2b = 0,08 (2) resolvendo o sistea, encontra-se a = 0,015 ol de MgO que são provenientes de 0,015 ol de MgCO 3. b = 0,025 ol de CaO que são provenientes de 0,025 ol de CaCO 3. 0,015 ol MgCO 3 1,26 g (33,5 %). 0,025 ol CaCO 3 2,50 g (66,5 %). 2
OBSERVAÇÃO: utilize, quando necessário, a tabela periódica para consultar assas atôicas. 01. (Uel) U edicaento polivitaínico e poliineral traz a seguinte inforação técnica e sua bula: "Este edicaento consiste na associação do acetato de tocoferol (vitaina E), ácido ascórbico (vitaina C) e os oligoeleentos zinco, selênio, cobre e agnésio. Estas substâncias encontra-se nua forulação adequada para atuar sobre os radicais livres. O efeito antioxidante do edicaento fortalece o sistea iunológico e cobate o processo de envelheciento." Considere u copriido do edicaento co 15 g de vitaina E. Essa quantidade de vitaina E foi colocada no interior de u recipiente provido de u êbolo óvel e oxigênio gasoso e quantidade suficiente para a cobustão total da aostra. Esse recipiente, contendo a vitaina E e o gás oxigênio, foi colocado e u forno. Após a queia total dos 15 g de vitaina E, ocorreu a foração de "n" ol de gás carbônico e água. Os produtos forados fora subetidos às condições de teperatura (T) e pressão (P), confore descritas na tabela a seguir (desprezar a presença da água). Dado: "n" é a representação genérica da quantidade e ol de gás carbônico forado a partir da cobustão de 15 g de vitaina E. De acordo co as inforações apresentadas, é correto afirar: a) No experiento A, o volue de CO 2 (g) forado é (22,4/n) L. b) O volue de CO 2 (g) forado no experiento B é 100 vezes aior que o volue de CO 2 (g) forado no experiento A. c) O volue de CO 2 (g) forado no experiento C é 5 vezes aior que o volue de CO 2 (g) forado no experiento A. d) O volue de CO 2 (g) forado no experiento D é 500 vezes aior do que o volue de CO 2 (g) forado no experiento A. e) O volue de CO 2 (g) forado no experiento B é 5 vezes aior que o volue de CO 2 (g) forado no experiento D. 3
02. (Ufrn) Nu balão de vidro, co dois litros de capacidade e hereticaente fechado, encontrase ua istura gasosa constituída por hidrogênio (H 2), hélio (He) e oxigênio (O 2), na qual existe 0,32 g de cada gás coponente, nas condições abientais de teperatura e pressão. A reação de foração de água é iniciada por eio de ua faísca elétrica produzida no interior do balão. Na reação de foração de água (H 2O), houve u excesso de reagente igual a: a) 0,02 ol de H 2. b) 0,14 ol de H 2. c) 0,08 ol de O 2. d) 0,15 ol de O 2. 03. (Ita) A calcinação de 1,42 g de ua istura sólida constituída de CaCO 3 e MgCO 3 produziu u resíduo sólido que pesou 0,76 g e u gás. Co estas inforações, qual das opções a seguir é a relativa à afiração CORRETA? Dados: Massas olares (g/ol): CaCO 3 = 100,09; CaO = 56,08; MgCO 3 = 84,32; MgO = 40,31. a) Borbulhando o gás liberado nesta calcinação e água destilada contendo fenolftaleína, co o passar do tepo a solução irá adquirir ua coloração rósea. b) A coloração de ua solução aquosa, contendo fenolftaleína, e contato co o resíduo sólido é incolor. c) O volue ocupado pelo gás liberado devido à calcinação da istura, nas CNTP, é de 0,37 L. d) A coposição da istura sólida inicial é 70 % (/) de CaCO 3 e 30 % (/) de MgCO 3. e) O resíduo sólido é constituído pelos carbetos de cálcio e agnésio. 04. (Cesgranrio) Ua pesquisa revelou que as indústrias do Rio Grande do Sul despeja, e conjunto, ais de 500.000 toneladas de poluentes atosféricos por ano, obrigando cada u dos 9 ilhões de habitantes daquele estado a respirar, e édia, alé do oxigênio, 3 kg de CO 2, 9 kg de hidrocarbonetos, 1 3 kg de óxidos de nitrogênio, 12 kg de derivados de enxofre e 14 kg de poeira. Soe-se a isso que os óxidos de nitrogênio e de enxofre origina as chaadas chuvas ácidas. Se consideraros que a queia de 1 tonelada de carvão libera enxofre suficiente para produzir na atosfera 16 kg de anidrido sulfúrico, está correto afirar que, nua reação copleta dessa quantidade de SO 3 co água, haverá, no áxio, foração da seguinte assa, e kg, de H 2SO 4: Dados: Massas Molares (g/ol): H = 1,0, O = 16, S = 32. a) 28,7 b) 19,6 c) 15,5 d) 12,8 e) 10,4 05. (Ene) O ferro pode ser obtido a partir da heatita, inério rico e óxido de ferro, pela reação co carvão e oxigênio. A tabela a seguir apresenta dados da análise de inério de ferro (heatita) obtido de várias regiões da Serra de Carajás. 4
No processo de produção do ferro, a sílica é reovida do inério por reação co calcário (CaCO 3). Sabe-se, teoricaente (cálculo estequioétrico), que são necessários 100 g de calcário para reagir co 60 g de sílica. Dessa fora, pode-se prever que, para a reoção de toda a sílica presente e 200 toneladas do inério na região 1, a assa de calcário necessária é, aproxiadaente, e toneladas, igual a: a) 1,9. b) 3,2. c) 5,1. d) 6,4. e) 8,0. 06. (Ene) Atualente, sisteas de purificação de eissões poluidoras estão sendo exigidos por lei e u núero cada vez aior de países. O controle das eissões de dióxido de enxofre gasoso, provenientes da queia de carvão que conté enxofre, pode ser feito pela reação desse gás co ua suspensão de hidróxido de cálcio e água, sendo forado u produto não poluidor do ar. A queia do enxofre e a reação do dióxido de enxofre co o hidróxido de cálcio, be coo as assas de alguas das substâncias envolvidas nessas reações, pode ser assi representadas: enxofre (32 g) + oxigênio (32 g) dióxido de enxofre (64 g) dióxido de enxofre (64g) + hidróxido de cálcio (74g) produto não poluidor Dessa fora, para absorver todo o dióxido de enxofre produzido pela queia de ua tonelada de carvão (contendo 1 % de enxofre), é suficiente a utilização de ua assa de hidróxido de cálcio de, aproxiadaente, a) 23 kg. b) 43 kg. c) 64 kg. d) 74 kg. e) 138 kg. 07. (Fatec) Metanol é u excelente cobustível que pode ser preparado pela reação entre onóxido de carbono e hidrogênio, confore a equação quíica CO(g) + 2H 2(g) CH 3OH(l) Supondo rendiento de 100 % para a reação, quando se adiciona 336 g de onóxido de carbono a 60 g de hidrogênio, deveos afirar que o reagente e excesso e a assa áxia, e graas, de etanol forada são, respectivaente, Dados (assas olares g/ol): CO = 28; H 2 = 2; CH 3OH = 32. a) CO, 384. b) CO, 396. c) CO, 480. d) H 2, 384. e) H 2, 480. 08. (Fatec) A destruição e assa por aras quíicas constitui-se nu dos aiores teores da sociedade civilizada atual. Entre os ais teidos agentes quíicos destaca-se o VX, de propriedades seelhantes às do Sarin, poré ais tóxico, e o gás ostarda, tabé letal. A denoinação "gás ostarda" foi dada devido à cor seelhante do condiento e a seu efeito picante sobre a pele. A atuação desse gás se deve, entre outras coisas, à sua reação co a água, produzindo HCl, o responsável pela irritação da pele, dos olhos e do sistea respiratório. Assi, co base na equação: 5
e supondo u rendiento de 100 % no processo, o volue de gás clorídrico, nas condições abiente, obtido a partir de 1 tonelada de gás ostarda é aproxiadaente Dados: volue olar, nas condições abientes = 24,5 L/ol. Massa olar do gás ostarda = 159 g/ol. a) 1,5.10 5 L b) 3,1.10 5 L c) 6,5.10 5 L d) 3,2.10 7 L e) 2,8.10 4 L 09. (Fuvest) O tanque externo do ônibus espacial Discovery carrega, separados, 1,20 10 6 L de hidrogênio líquido a 253 C e 0,55 10 6 L de oxigênio líquido a 183 C. Nessas teperaturas, a densidade do hidrogênio é 34 ol/l (equivalente a 0,068 g/l) e a do oxigênio é 37 ol/l (equivalente a 1,18 g/l). Considerando o uso que será feito desses dois líquidos, suas quantidades (e ols), no tanque, são tais que há: a) 100% de excesso de hidrogênio. b) 50% de excesso de hidrogênio. c) proporção estequioétrica entre os dois. d) 25% de excesso de oxigênio. e) 75% de excesso de oxigênio. Massa olar (g/ol) H... 1,0 O...16 10. (Fuvest) Ebalagens de fertilizantes do tipo NPK traze três núeros, copostos de dois algarisos, que se refere, respectivaente, ao conteúdo de nitrogênio, fósforo e potássio, presentes no fertilizante. O segundo desses núeros dá o conteúdo de fósforo, poré expresso coo porcentage, e assa, de pentóxido de fósforo. Para preparar 1 kg de u desses fertilizantes, fora utilizados 558 g de ono-hidrogenofosfato de aônio e 442 g de areia isenta de fosfatos. Na ebalage desse fertilizante, o segundo núero, relativo ao fósforo, deve ser, aproxiadaente, a) 10 b) 20 c) 30 d) 40 e) 50 Dados: ono-hidrogenofosfato de aônio: assa olar (g/ol):132. pentóxido de fósforo: assa olar (g/ol): 142. 11. (Fatec) Quando se aquece ua porção de esponja de aço, constituída principalente por ferro (Fe), e presença de oxigênio do ar, ela entra e cobustão forando óxido de ferro (III) coo único produto. Logo, se 1 g de esponja de aço for aquecido e sofrer cobustão total, a assa do produto sólido resultante será a) enor do que 1 g, pois na cobustão fora-se tabé CO 2(g). b) enor do que 1 g, pois o óxido forado é uito volátil. c) igual a 1 g, pois a assa se conserva nas transforações quíicas. d) aior do que 1 g, pois o ferro é ais denso do que o oxigênio. e) aior do que 1 g, pois átoos de oxigênio se liga aos de ferro. 12. (Ita) Aquecendo juntos (x) kg de óxido de estanho (SnO 2) e 0,48 kg de grafite sólidos, e atosfera inerte, são produzidos 3,6 kg de estanho sólido, (z) 3 de onóxido de carbono (CO) e (w) 3 de dióxido de carbono (CO 2) gasosos. 6
Qual das opções a seguir apresenta os valores CORRETOS de (x), (z) e (w)? (Considerar volues gasosos edidos nas CNTP e coportaento ideal dos gases). Dados: Massas olares (g/ol): C = 12,01; O = 16,00; Sn = 118,71. x (kg) z ( 3 ) w ( 3 ) a) 1,5 0,22 0,11 b) 3,8 0,11 0,22 c) 4,5 0,15 0,15 d) 4,5 0,45 0,45 e) 9,0 0,45 0,45 13. (Ita) Ua istura de azoteto de sódio, NaN 3(c), e de óxido de ferro (III), Fe 2O 3(c), subetida a ua centelha elétrica reage uito rapidaente produzindo, entre outras substâncias, nitrogênio gasoso e ferro etálico. Na reação entre o azoteto de sódio e o óxido de ferro (III) isturados e proporções estequioétricas, a relação (e ol/ol) N 2 (g) / Fe 2O 3 (c) é igual a: a) 1/2. b) 1. c) 3/2. d) 3. e) 9. 14. (Pucg) O edicaento Pepsaar Gel, utilizado no cobate à acidez estoacal, é ua suspensão de hidróxido de aluínio. Cada L de Pepsaar Gel conté 0,06 g de hidróxido de aluínio. Assinale a assa de ácido clorídrico do suco gástrico que é neutralizada, quando ua pessoa ingere 6,50 L desse edicaento, aproxiadaente: a) 0,37 b) 0,55 c) 0,64 d) 0,73 Dados: Al = 27; O = 16; H = 1. 15. (Pucsp) Os gases nitrogênio (N 2) e oxigênio (O 2) pode reagir e diversas proporções, forando diferentes óxidos de nitrogênio (NxOy). E ua deterinada condição fora colocados e u reator 32,0 g de O 2 e 20,0 g de N 2. Terinada a reação, supondo a foração de apenas u tipo de óxido, é coerente afirar que fora obtidos: a) 52,0 g de N 2O 3. b) 40,0 g de NO, restando 12,0 g de O 2 se reagir. c) 48,0 g de NO, restando 4,0 g de N 2 se reagir. d) 46,0 g de NO 2, restando 6,0 g de N 2 se reagir. e) 50,0 g de N 2O 3, restando 2,0 g de O 2 se reagir. 16. (Uel) Ua aostra contendo 1 ol de átoos de ferro e pó foi colocada e u recipiente de porcelana, denoinado cadinho. E seguida, este sistea foi forteente aquecido na presença do ar atosférico, e o ferro, transforado e óxido de ferro sólido. A variação da assa do sistea, nessa transforação, é representada pelo gráfico: 7
17. (Uerj) E breve, os veículos autootivos poderão utilizar o cobustível diesel S-500, enos poluente que o etropolitano por conter enor teor de enxofre. Observe a tabela a seguir. A poluição da atosfera se dá após a transforação do enxofre e dióxido de enxofre, ocorrida na queia de óleo diesel. A equação quíica a seguir indica essa transforação. S(s) + O 2(g) SO 2(g) Dois cainhões, u utilizando diesel S-500 e outro, diesel etropolitano, desloca-se co velocidade édia de 50 k/h, durante 20 h, consuindo, cada u, 1 L de cobustível a cada 4 k percorridos. Considerando as condições acia descritas e a conversão total do enxofre e dióxido de enxofre, a redução da poluição proporcionada pelo cainhão que usa diesel S-500, e relação àquele que usa diesel etropolitano, expressa e graas de SO 2 lançado na atosfera, corresponde a: a) 800 b) 600 c) 500 d) 300 18. (Ufc) A porcentage de TiO 2 e u inério pode ser deterinada através da seguinte reação: 3TiO 2(s) + 4BrF 3(l) 3TiF 4(s) + 2Br 2(l) + 3O 2(g) Se 12,0 g do inério produze 0,96 g de O 2, a porcentage aproxiada de TiO 2 nesse inério é de: a) 10 % b) 20 % c) 30 % d) 40 % e) 50 % 19. (Ufg) Existe, pelo enos, duas correntes de pensaento que explica o surgiento da vida e nosso planeta; ua é denoinada "criacionista" e a outra, "evolucionista". Considerando-se as leis e os princípios da Quíica, o "criacioniso" contraria: a) o princípio de Heisenberg. b) a lei de Lavoisier. c) o segundo postulado de Bohr. d) o princípio de Avogadro. e) a lei de Hess. 20. (Ufpe) Ácido fosfórico ipuro, para uso e preparação de fertilizantes, é produzido pela reação de ácido sulfúrico sobre rocha de fosfato, cujo coponente principal é Ca 3(PO 4) 2. A reação é: Ca 3(PO 4) 2(s) + 3H 2SO 4(aq) 3CaSO 4 (s) + 2H 3PO 4 (aq) Quantos ols de H 3PO 4 pode ser produzidos pela reação de 200 kg de H 2SO 4? (Dados: Massas olares (e g/ol): H = 1; O = 16; S = 32; P = 31; Ca = 40). a) 2.107 ol. b) 1.361 ol. c) 95,4 ol. d) 954,3 ol. e) 620 ol. 8
21. (Ufrs) A reação N 2O(g) + ½O 2(g) 2NO(g) processa-se e u sistea antido sob pressão de 1,0 bar na teperatura de 25 C. Partindo de 3,0 litros de ua istura estequioétrica de N 2O e O 2, o volue do sistea, quando 50 % do N 2O tiver reagido, será de: a) 1,0 litro. b) 1,5 litro. c) 2,0 litros. d) 3,5 litros. e) 5,0 litros. 22. (Ufscar) A assa de dióxido de carbono liberada na queia de 80 g de etano, quando utilizado coo cobustível, é: (Massas olares, e g/ol: H = 1; C = 12; O = 16.) a) 22 g. b) 44 g. c) 80 g. d) 120 g. e) 220 g. 23. (Ufscar) O aluínio etálico é obtido pela redução eletrolítica da bauxita, na presença da criolita que age coo fundente, abaixando o ponto de fusão da bauxita de 2600 C para cerca de 1000 C. Considerando que a bauxita é coposta exclusivaente por óxido de aluínio, Al 2O 3, a assa e toneladas de aluínio etálico obtida a partir de 51,0 toneladas de bauxita é de a) 23,5. b) 25,5. c) 27,0. d) 32,0. e) 39,3. 24. (Ufscar) A cal viva, CaO, é u aterial utilizado no preparo de argaassas para construção civil, e pinturas de baixo custo para uros (caiação), be coo e jardinage. Ao preparar o aterial para pintura de caules de árvores, u jardineiro isturou, sob agitação, 28 kg de cal viva co água e excesso, realizando ua reação quíica. A reação da cal viva co água resulta na foração da cal extinta, hidróxido de cálcio. A quantidade áxia de cal extinta obtida, e kg, foi de: a) 28. b) 37. c) 57. d) 64. e) 74. 25. (Ufscar) A terita é ua reação que ocorre entre aluínio etálico e diversos óxidos etálicos. A reação do Al co óxido de ferro (III), Fe 2O 3, produz ferro etálico e óxido de aluínio, Al 2O 3. Essa reação é utilizada na soldage de trilhos de ferrovias. A iensa quantidade de calor liberada pela reação produz ferro etálico fundido, utilizado na solda. Dadas as assas olares, e g/ol: Al = 27 e Fe = 56, a quantidade, e kg, de ferro etálico produzido a partir da reação co 5,4 kg de aluínio etálico e excesso de óxido de ferro(iii) é: a) 2,8. b) 5,6. c) 11,2. d) 16,8. e) 20,4. 26. (Unesp) São colocadas para reagir entre si as assas de 1,00 g de sódio etálico e 1,00 g de cloro gasoso. Considere que o rendiento da reação é 100 %. São dadas as assas olares, e g/ol: Na = 23,0 e Cl = 35,5. A afiração correta é: a) há excesso de 0,153 g de sódio etálico. b) há excesso de 0,352 g de sódio etálico. c) há excesso de 0,282 g de cloro gasoso. d) há excesso de 0,153 g de cloro gasoso. e) nenhu dos dois eleentos está e excesso. 27. (Unesp) No preparo de u aterial seicondutor, ua atriz de silício ultrapuro é ipurificada co quantidades ínias de gálio, através de u processo conhecido coo dopage. Nua preparação típica, foi utilizada ua assa de 2,81g de silício ultrapuro, contendo 6,0 10 22 átoos de Si. Nesta atriz, foi introduzido gálio suficiente para que o núero de seus átoos fosse igual a 0,01 % do núero de átoos de silício. Sabendo que a assa olar 9
do gálio vale 70 g/ol e a constante de Avogadro vale 6,0 10 23, a assa de gálio epregada na preparação é igual a a) 70 g. b) 0,70 g. c) 0,0281 g. d) 7,0 10-4 g. e) 6,0 10-23 g. 28. (Unesp) O carbonato de cálcio (CaCO 3), principal constituinte do calcário, é u sal usado na agricultura para corrigir a acidez do solo. Este sal, ao ser aquecido vigorosaente, sofre decoposição térica, produzindo óxido de cálcio (CaO) e gás carbônico (CO 2). Considerando a assa olar do CaCO 3 = 100 g/ol, do CaO = 56 g/ol e do CO 2 = 44 g/ol, e que 10 kg de carbonato de cálcio puro sofrera decoposição térica, a quantidade de óxido de cálcio produzido será de a) 2200 g. b) 2800 g. c) 4400 g. d) 5600 g. e) 11200 g. 29. (Unifesp) A quantidade de creatinina (produto final do etaboliso da creatina) na urina pode ser usada coo ua edida da assa uscular de indivíduos. A análise de creatinina na urina acuulada de 24 horas de u indivíduo de 80 kg ostrou a presença de 0,84 graas de N (nitrogênio). Qual o coeficiente de creatinina (iligraas excretados e 24 horas por kg de peso corporal) desse indivíduo? Dados: Fórula olecular da creatinina = C 4H 7ON 3. Massas olares e g/ol: creatinina = 113 e N = 14. a) 28. b) 35. c) 56. d) 70. e) 84. 30. (Ita) Sulfeto de prata, Ag 2S(c), é forado quando lialhas de prata Ag(c), e enxofre pulverizado, S(c), são aquecidos juntos. Essa reação quíica, considerada praticaente copleta, é representada pela seguinte equação: 2Ag(c) + S(c) Ag 2S(c) Nua série de uitos tubos fora colocadas isturas co proporções diferentes de Ag(c) e S(c), onde cada u desses tubos continha, inicialente, x ols de prata e 1 x ols de enxofre. O valor da variável independente x é diferente de tubo para tubo, as obviaente fica no intervalo 0 x 1. Para este experiento trace os dois gráficos solicitados a seguir: a) O gráfico que representa a quantidade (ols) de Ag 2S(c) forado versus x. Assinale os valores das coordenadas de pontos de áxios e/ou de ínios. b) O gráfico que representa a quantidade (ols) de enxofre reanescente versus x. Assinale os valores das coordenadas de pontos de áxios e/ou de ínios. 31. (Fuvest) Ua istura de carbonato de aônio e carbonato de cálcio foi aquecida até a copleta decoposição. Obteve-se 0,20 ol de u resíduo sólido, alé de ua istura gasosa que, resfriada a 25 C, condensou-se parcialente. A fase gasosa restante, a essa esa teperatura e sob 1 at de pressão, ocupou 12,2 L. a) Escreva a equação que representa a decoposição do carbonato de aônio e a que representa a decoposição do carbonato de cálcio, indicando o estado físico de cada substância a 25 C. b) Calcule a quantidade, e ols, de carbonato de aônio e de carbonato de cálcio na istura original. Dados: Volue olar dos gases a 25 C e 1 at: 24,4 L/ol A pressão de vapor d'água, a 25 C, é desprezível. 10
32. (Fuvest) Para deonstrar a cobustão de substâncias e oxigênio puro, este gás pode ser gerado a partir de água sanitária e água oxigenada, que conté, respectivaente, hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio. A reação que ocorre pode ser representada por NaClO + H 2O 2 NaCl + H 2O + O 2(g) É assi que, nu frasco, coloca-se certo volue de água oxigenada e acrescenta-se, aos poucos, certo volue de água sanitária. Observa-se forte efervescência. Ao final da adição, tapa-se o frasco co u pedaço de papelão. E seguida, palha de aço, presa a u fio de cobre, é aquecida e ua chaa até ficar e brasa. O frasco co oxigênio é destapado e, rapidaente, a palha de aço rubra é nele inserida. Então, observa-se luinosidade branca intensa, co partículas de ferro incandescentes espalhando-se pelo frasco. a) Calcule o volue de água sanitária quando se usa, no experiento, u frasco de volue adequado, sabendo-se que deve ser gerado, nas condições abientes, u volue de 500 L de oxigênio, volue este suficiente para expulsar o ar e preencher o frasco. b) Explique por que, ao ar atosférico, o ferro fica apenas verelho rubro, as queia rapidaente, quando exposto a oxigênio puro. Dados: volue olar do oxigênio nas condições abientes... 25,0 L/ol. assa olar do Cl... 35,5 g/ol densidade da água sanitária... 1,0 g/l. coposição da água sanitária: 2,13 g de Cl 2 na fora de hipoclorito, e 100 g de solução aquosa. 33. (Ita) Certa assa de nitrato de cobre (Cu(NO 3) 2) foi calcinada e abiente aberto até restar u resíduo co assa constante, que é sólido e preto. Forara-se dois produtos gasosos, confore a equação quíica: 2Cu(NO 3) 2(s) 2CuO(s) + 4NO 2(g) + O 2(g). A assa do NO 2 forado na reação de decoposição é igual a 18,4 g. Qual é o valor da assa inicial do nitrato de cobre? Dados: Massas olares Cu(NO 3) 2 = 187,56 g/ol; NO 2 = 46,01 g/ol. 34. (Ufes) A ua velocidade constante de 50 k/h, u autoóvel faz cerca de 10k por litro de etanol (C 2H 5OH). Considerando a queia total do cobustível, qual deve ser o volue de gás carbônico (CO 2) e etros cúbicos, lançado na atosfera pelo autoóvel, após 2 horas de viage? Considere: densidade do álcool = 0,8 kg/l, assa olar do etanol = 46 g/ol, volue olar do CO 2 = 25 L/ol, 1 d 3 = 1L. 35. (Ufg) A coposição de u gás proveniente do processo de carbonização a 1000 C é dada, a seguir: Substância % e assa CO 2 CO H 2 CH 4 N 2 6,0 8,0 50,0 34,0 2,0 Deterine a quantidade de carbono e 1,0 kg desse gás. 36. (Ufrj) A Conferência de Kyoto sobre udanças cliáticas, realizada e 1997, estabeleceu etas globais para a redução da eissão atosférica de CO 2. A partir daí, várias técnicas para o seqüestro do CO 2 presente e eissões gasosas ve sendo intensaente estudadas. a) Ua indústria iplantou u processo de seqüestro de CO 2 através da reação co Mg 2SiO 4, confore a equação representada a seguir: Mg 2SiO 4 + 2CO 2 2MgCO 3 + SiO 2. Deterine, apresentando seus cálculos, o núero de ols do óxido forado quando 4400 g de CO 2 são seqüestrados. b) Essa indústria reduziu sua eissão para 112.000 L de CO 2 por dia nas CNTP. A eta é eitir enos de 500 kg de CO 2 por dia. Indique se a indústria atingiu a eta. Justifique sua resposta. 11
37. (Ufsc) "Houston, we have a proble". Ao enviar essa ensage e 13 de abril de 1970, o coandante da issão espacial Apollo 13, Ji Lovell, sabia: a vida de seus copanheiros e a sua própria estava e perigo. U dos tanques de oxigênio da nave explodira. Ua substância, o superóxido de potássio (K 2O 4), poderia ser utilizada para absorver o CO 2 e ao eso tepo restaurar o O 2 na nave. CALCULE, segundo a equação K 2O 4+ CO 2 K 2CO 3 + (3/2)O 2, a assa, e kg, de K 2O 4 necessária para consuir todo o CO 2 exalado por u tripulante durante 72 horas se, e édia, ua pessoa exala 1,0 kg de CO 2 por dia. (O = 16, C = 12, K = 39). Arredonde o resultado nuérico encontrado para o núero inteiro ais próxio. 38. (Ufscar) U hoe exala cerca de 25 ols de dióxido de carbono por dia e sua respiração. O acúulo de dióxido de carbono e recintos fechados pode tornar ipossível a sobrevivência de seres vivos, tornando-se necessário controlar seu nível no abiente. Durante a prieira viage de balão se escala ao redor da Terra, realizada e 1999, o nível de dióxido de carbono na cabina do balão foi controlado pelo uso de hidróxido de lítio sólido. No processo, ocorre reação entre o hidróxido de lítio e o dióxido de carbono, forando carbonato de lítio sólido e água coo produtos. a) Escreva a equação balanceada da reação entre hidróxido de lítio e dióxido de carbono. b) Calcule a assa de hidróxido de lítio (assa olar = 24 g/ol), necessária para reagir co todo o dióxido de carbono exalado na respiração de u hoe durante u dia. Suponha que a reação de absorção do dióxido de carbono ocorra co 100 % de rendiento. 39. (Unesp) E países de clia desfavorável ao cultivo de cana-de-açúcar, o etanol (C 2H 6O) é sintetizado através da reação de eteno (C 2H 4) co vapor de água (H 2O), a alta teperatura e alta pressão. No Brasil, por outro lado, estia-se que 42 bilhões de litros de etanol (4,2 x 10 10 L) poderia ser produzidos anualente a partir da cana-de-açúcar. a) Deterine quantas toneladas de eteno seria necessárias para sintetizar igual volue de etanol, supondo 100 % de eficiência. Dados: assas olares, e g/ol: eteno (C 2H 4) = 28, etanol (C 2H 6O) = 46; densidade do etanol = 800 g/l. b) Para percorrer ua distância de 100 k, u autoóvel consoe 12,5 L de etanol (217,4 ols). Supondo cobustão copleta, calcule o núero de ols de dióxido de carbono liberado para a atosfera neste percurso. 40. (Unesp) Considere o etanol anidro e o n-octano, dois cobustíveis que pode ser epregados e otores de cobustão interna. Sobre estes dois cobustíveis, são disponíveis os dados fornecidos a seguir. Suponha dois otores idênticos e funcionaento, cada u deles ovido pela queia copleta de u dos cobustíveis, co igual aproveitaento da energia gerada. a) Escreva as equações quíicas que representa a cobustão copleta de cada u dos cobustíveis. b) Sabe-se que, para realizar o eso trabalho gerado pela queia de 10 litros de n-octano, são necessários 14 litros de etanol. Nestas condições, copare, através de cálculos, a poluição atosférica por gás carbônico produzida pelos dois cobustíveis. 12
41. (Unesp) O aluínio etálico é produzido pela eletrólise do coposto Al 2O 3, fundido, consuindo ua quantidade uito grande de energia. A reação quíica que ocorre pode ser representada pela equação: 4Al 3+ + 6O 2- + 3C 4Al + 3CO 2 E u dia de trabalho, ua pessoa coletou 8,1 kg de aluínio nas ruas de ua cidade, encainhando-os para reciclage. Calcule a quantidade de aluínio coletada, expressa e ols de átoos. Dados: Massa olar do aluínio = 27 g/ol, 2 latinhas de refrigerante = 27 g. 42. (Unesp) Na indústria, a aônia é obtida pelo processo denoinado Haber-Bosh, pela reação entre o nitrogênio e o hidrogênio na presença de u catalisador apropriado, confore ostra a reação não balanceada: N 2(g) + H 2(g) NH 3(g) catalisador Co base nessas inforações, considerando u rendiento de 100 % e sabendo que as assas olares desses copostos são: N 2 = 28 g/ol, H 2 = 2 g/ol, NH 3 = 17 g/ol, calcule: a) a assa de aônia produzida reagindo-se 7 g de nitrogênio co 3 g de hidrogênio. b) Nas condições descritas no ite a, existe reagente e excesso? Se existir, qual a assa e excesso desse reagente? 43. (Unesp) O carbeto de cálcio (assa olar = 64 g.ol -1 ) - tabé conhecido coo carbureto - pode ser obtido aquecendo-se ua istura de cal (CaO, assas olares Ca = 40 g.ol -1 e O = 16 g.ol -1 ) e carvão (C, assa olar = 12 g.ol -1 ) a ua teperatura de aproxiadaente 3000 C, gerando u subproduto gasoso co assa olar igual a 28 g.ol -1. O carbeto de cálcio (CaC 2) pode reagir co água, produzindo acetileno (C 2H 2) (assa olar = 26 g.ol -1 ) e hidróxido de cálcio, sendo de uso cou nas carbureteiras, nas quais o gás que sai do recipiente é queiado para fins de iluinação, especialente e cavernas. a) Escreva a equação quíica que representa a reação de obtenção do carbeto de cálcio. b) Que assa de carbeto de cálcio é necessária para a obtenção de 13 g de acetileno? 44. (Unicap) E u recipiente aberto à atosfera co capacidade voluétrica igual a 2,24 litros, nas condições norais de teperatura e, pressão, colocou-se ua assa de 0,36 g de grafite. Fechou-se o recipiente e, co o auxílio de ua lente, focalizando a luz solar sobre o grafite, iniciou-se sua reação co o oxigênio presente produzindo apenas gás carbônico. Assua que todo o oxigênio presente tenha sido consuido na reação. a) Escreva a equação quíica da reação. b) Qual é a quantidade de gás carbônico forado, e ol? c) Qual será a pressão dentro do recipiente quando o sistea for resfriado até a teperatura inicial? Justifique. 45. (Unicap) Deterinar a época e que o ser huano surgiu na Terra é u assunto ainda bastante polêico. No entanto, alguns acontecientos iportantes de sua existência já estão be estabelecidos, dentre eles, o doínio do fogo e a descoberta e o uso dos etais. Já na pré-história, o hoe descobriu coo trabalhar etais. Inicialente o cobre, depois o estanho, o bronze e o ouro. Por volta de 1500 a.c., ele já trabalhava co o ferro. É be provável que este etal tenha sido encontrado nas cinzas de ua fogueira feita sobre algu inério de ferro, possivelente óxidos de ferro (II) e ferro (III). Estes óxidos teria sido quiicaente 13
reduzidos a ferro etálico pelo onóxido de carbono originado na cobustão parcial do carvão na chaa da fogueira. Esse é u processo bastante seelhante ao que hoje se usa nos fornos das ais odernas indústrias siderúrgicas. a) Cite ua propriedade que possa ter levado o hoe daquela época a pensar que "aquilo diferente" junto às cinzas da fogueira era u etal. b) Suponha duas aostras de rochas, de esa assa, reagindo co onóxido de carbono, ua contendo exclusivaente óxido de ferro (II) e outra contendo exclusivaente óxido de ferro (III). Qual delas possibilitaria a obtenção de ais ferro etálico ao final do processo? Justifique. c) No caso do ite b, escreva a fórula estrutural do principal subproduto do processo de produção do ferro etálico. 46. (Unicap) A ingestão de cloreto de sódio, na alientação, é essencial. Excessos, poré, causa probleas, principalente de hipertensão. O consuo aconselhado para u adulto, situa-se na faixa de 1100 a 3300 g de sódio por dia. Pode-se preparar ua bela e apetitosa salada isturando-se 100 g de agrião (33 g de sódio), 100 g de iogurte (50 g de sódio) e ua xícara de requeijão creoso (750 g de sódio), consuindo-a acopanhada co ua fatia de pão de trigo integral (157 g de sódio): a) Que percentual da necessidade diária ínia de sódio foi ingerido? b) Quantos graas de cloreto de sódio deveria ser adicionados à salada, para atingir o consuo diário áxio de sódio aconselhado? 47. (Unicap) Desde os priórdios, o ser huano desejou voar. Aquela facilidade co que as aves singrava pelos ares despertava-lhe a ânsia de se elevar coo elas pelos céus. Muito recenteente esse desejo foi realizado e até superado. Não só o ser huano voa, de certo odo iitando os pássaros, coo vai alé da atosfera do planeta, coisa que os pássaros não faze. Alguas naves espaciais são equipadas co três tanques cilíndricos. Dois referentes ao hidrogênio e u ao oxigênio, líquidos. A energia necessária para elevar ua nave é obtida pela reação entre esses dois eleentos. Nas condições do vôo, considere as seguintes densidades dos dois líquidos: hidrogênio 0,071 g.c -3 e oxigênio 1,14 g.c -3. a) Se o volue total de hidrogênio nos dois tanques é de 1,46 10 6 litros, qual deve ser a capacidade ínia, e litros, do tanque de oxigênio para que se antenha a relação estequioétrica na reação entre abos? b) Nas condições a seguir, e que situação há liberação de aior quantidade de energia: no desastre do "Hindeburg" ou no vôo da nave espacial? Justifique. Condições ("Hindeburg"): Taanho: 250 etros de copriento. Volue: 200 10 6 litros, correspondendo a 8,1 10 6 oles de gás. 48. (Unicap) Os sisteas de counicação e transporte criados pelo hoe fora evoluindo ao longo do tepo. Assi, e fins do século XVIII, aparecera os balões, cujo desenvolviento ocorreu durante todo o século XIX, chegando ao século XX co os dirigíveis cheios de hidrogênio e, ais recenteente, de hélio. Nesse processo, o brasileiro Santos Duont contribuiu de odo significativo. Os "Zeppelins", dirigíveis cheios de hidrogênio, estão, ainda, entre as aiores naves aéreas já construídas pelo hoe. O ais faoso deles, o "Hindeburg", coeçou a sua história e 1936, terinando e aio de 1937, nu dos aiores acidentes aéreos já vistos e filados. O seu taanho era incrível, tendo cerca de 250 etros de copriento, co u volue de 200 10 6 litros, correspondendo a 8,1 10 6 oles de gás. a) No dia 6 de aio de 1937, ao chegar a Nova Iorque, o Hindeburg queiou e chaas. Escreva a equação quíica que representa a reação principal da queia nesse evento. 14
b) Se o hidrogênio necessário para encher totalente o "Hindeburg" fosse obtido a partir da reação de ferro co ácido (dando Fe 2+ ), quantos quilograas de ferro seria necessários? 49. (Ufrj) O dióxido de carbono gerado e sisteas fechados, coo e subarinos e e naves espaciais, deve ser reovido e o oxigênio deve ser reposto. U étodo investigado consiste e passar o dióxido de carbono por ua coluna contendo superóxido de potássio, originando nesta reação carbonato de potássio e gás oxigênio. Os superóxidos são copostos nos quais o oxigênio apresenta núero de oxidação -1/2. Considerando que 60 litros de dióxido de carbono são reovidos a teperatura e pressão constantes, escreva a equação balanceada da reação que representa este processo e deterine o volue (e litros) de oxigênio reposto. Respostas 01. E 02. B 03. D 04. B 05. B 06. A 07. D 08. B 09. C 10. C 11. E 12. D 13. E 14. B 15. D 16. A 17. B 18. B 19. B 20. B 21. D 22. E 23. C 24. B 25. C 26. B 27. D 28. D 29. A 30. Considereos três situações: 1 o.) x = 0 Inicial: 0 ol de Ag 1 ol de S Final: 1 ol de Ag 2S (não ocorre reação!) 0 ol de Ag 1 ol de S (sobra todo o enxofre) 2 o.) x = 2/3 Inicial: 2/3 ol de Ag 1/3 ol de S (proporção estequioétrica) Final: 1/3 ol de Ag 2S 0 ol de Ag 0 ol de S (não sobra reagente) 3 o.) situação: x = 1 Inicial: 1 ol de Ag 0 ol de S Final: 0 ol de Ag 2S (não ocorre reação!) 1 ol de Ag 0 ol de S (não sobra enxofre) E relação a essas três situações, considereos o que ocorre. Entre a prieira e a segunda situação (0 < x < 2/3): Há excesso estequioétrico de S, e a quantidade de Ag 2S produzido é liitada pela quantidade de reagente liitante, Ag. Entre a segunda e a terceira situação (2/3 < x < 1): Há excesso estequioétrico de Ag, e a quantidade de Ag 2S produzido é liitada pela quantidade do reagente liitante, S. Assi, os gráficos são: 15
31. a) (NH 4) 2CO 3(s) 2NH 3(g) + CO 2(g) + H 2O (l) CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) b) 0,1 ol (NH 4) 2CO 3(s) 0,2 ol CaCO 3(s) 32. a) 33,3 L. b) O ar possui, aproxiadaente, 20 % de oxigênio e oxigênio puro (100 %). Quanto aior for a concentração de oxigênio, ais rápida será a queia do ferro. 33. Massa olar do Cu(NO 3) 2 = (63,54 + 2 x 14,01 + 6 x 16,00) g/ol = 187, 56 g/ol. Massa olar do NO 2 = (14,01 + 2 x 16,00) g/ol = 46,01 g/ol. 2Cu(NO 3) 2(s) 2CuO (s) + 4NO 2(g) + O 2(g) 2 ols 4 ols 2 187,56 g 4 46,01 g = 37,5 g 34. Volue = 8,7 3. 18,4 g 35. Resposta: 305 g de carbono e 1,0 kg de gás. 36. a) 4400 g de CO 2 corresponde a 100 ols, pois a assa olar dessa substância é igual a 44 g/ol. Coo 2 ols de CO 2 são necessários para produzir 1 ol de SiO 2, fora-se 50 ols de SiO 2. b) Ua eissão de 112.000 L de CO 2 por dia, nas CNTP, corresponde a (112.000 L/dia)/(22,4 L/ol) = 5000 ols/dia. Logo, a eissão é de (5.000 ol/dia) x (44 g/ol) = 220.000 g/dia = 220 kg/dia. Portanto, a eissão é enor do que 500 kg/dia, o que significa que a indústria atingiu a sua eta. 37. Resposta: 9,68 kg; 10 kg. 38. a) 2 LiOH + CO 2 Li 2CO 3 + H 2O b) 1,2 kg 39. a) 20,5 10 6 t. b) 434,8 ol. 16
40. a) C 2H 5OH + 3O 2 2CO 2 + 3H 2O etanol C 8H 18 + 25 O2 8CO2 + 9H2O 2 n-octano Professora Sonia b) Quantidade de ols de CO 2 liberado pela queia de 14 litros de etanol: 1 ol de C2H5OH 2 ol de CO2 14 17,2 ol de C H OH x 2 5 x = 481,6 ols de CO 2 Quantidade de ols de CO 2 liberada pela queia de 10 litros de n-octano: 1 ol de C8H18 8 ol de CO2 10 6,15 ol de C H y 8 18 y = 492 ols de CO 2 Conclusão: A poluição atosférica, por CO 2, é aior na cobustão do n-octano. 41. Resposta: 300 ols de átoos de Al. 42. Tereos: N + 3H 2NH 28 g 2 2 3 7 g 3 g 6 g 34 g NH 3 28 3 > 6 7 Excesso de H 2 (3 g) N + 3H 2NH 28 g 7 g H2 2 2 3 NH3 6 g 34 g H2 NH3 7 g 6 g = = 1,5 g 28 g 7 g 34 g = = 8,5 g 28 g b) S, existe excesso de gás hidrogênio, que pode ser calculado da seguinte aneira: 3 g - 1,5 g (assa que reage) = 1,5 g e excesso. 43. a) CaO(s) + 3C(s) CO(g) + CaC 2(s) b) Tereos: a) CaC (s) + 3C(s) CO(g) + CaC (s) 64 g 2 2 = 32 g de CaC (carbeto de cálcio) 44. a) C(grafite) + O 2(g) CO 2(g) b) 0,02 ol de CO 2. 2 26 g 13 g c) No final do processo, teos 0,1ol de gases (0,08ol de N 2 e 0,02 ol de CO 2), portanto, a quantidade de ol peranece a esa e a pressão é igual a 1 at (CNTP). 17
45. a) Brilho etálico e a aleabilidade do aterial. b) Supondo-se inicialente ua rocha que contenha exclusivaente óxido de ferro II, FeO: FeO + CO Fe + CO 2 1 ol 1 ol 72 g 56 g Aditindo a esa assa (72 g), poré de óxido de ferro III, podeos calcular a assa de ferro obtido: Fe O + 3CO 2Fe + 3CO 2 3 2 1 ol 2 ol 160 g 2 56 g 72 g Fe = 50,4 g Fe Logo, a aostra de óxido de ferro II (FeO) possibilitaria a obtenção de aior quantidade de ferro etálico. c) O = C = O. 46. a) Massa de sódio ingerido na salada co pão: = 30 g + 50 g + 750 g + 157 g = 990 g Cálculo da porcentage de sódio ingerida (considerando o ínio de 1100 g de sódio): 1100 g 100 % 990 g p p = 90 % O porcentual da necessidade diária ínia de sódio será de 90 %. b) Massa de sódio que deve ser acrescida para satisfazer a necessidade áxia de 3300g: ' = 3300 g 990 g = 2310 g = 2,310 g de Na Massa olar de NaCl = (22,990 + 35,453) g/ol = 58,443 g/ol 58,443 g de NaCl NaCl NaC l = 5,872 g 22,990 g de Na 2,310 g de Na 47. a) 7,22 10 5 L de gás oxigênio. b) No Hindeburg teos 8,1 10 6 ols de gás hidrogênio queiados. Na nave espacial, tereos: 1 ol de H 2 2,0158 g x ol de H x = 2 7 5,159 10 ols de H2 8 1,04 10 g Ocorrerá aior liberação de energia no caso da nave, pois a quantidade de ols de hidrogênio é aior. 48. a) H 2(g) + ½O 2(g) H 2O(g) b) 4,5 10 3 kg de ferro. 49. CO 2 + 2KO 2 K 2CO 3 + (3/2)O 2 V = 90 L. 18