ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS FQA Química 1 - Reações químicas e estequiometria. Reagente limitante, em excesso, com impurezas. Rendimento de uma reação química. 11.º Ano Turma A e B 2016/01/26 NOME Nº Turma 1. Acerta os seguintes esquemas químicos: a) b) c) 2. O óxido de etileno, C 2 H 4 O, é produzido na indústria por oxidação do etileno, C 2 H 4. A equação química que traduz esta reação é Sabendo que 140 g de etileno reagiram com excesso de oxigénio produzindo 132 g de óxido de etileno, qual foi o rendimento da reação? = 12,01 2 + 4 1,01= 28,06 gmol -1 M( ) = 12,01 2+4 1,01+16,00 = 44,06 gmol -1 2 28,06 g ----------- 2 44,06 g ( ) 140 g ------------ x g ( ) 219,8 g ( ) 60,05 % 3. O amoníaco é produzido a partir de hidrogénio e azoto segundo a equação: Qual é a massa de hidrogénio que dá origem a 5,6 dm 3 normais de pressão e temperatura? de amoníaco nas condições = 2 1,01 = 2,02 gmol -1 1 mol de nas condições PTN ocupa um volume igual a 22,4 dm 3. 3 2,02 g ----------- 2 22,4 dm 3 ( ) x g ------------ 5,6 dm 3 ( ) 0,76 g 1
4. Uma amostra de 0,50 g de uma liga de cobre e alumínio foi tratada com ácido clorídrico, tendo-se verificado que apenas o alumínio se dissolvia, de acordo com a equação libertando-se 593 cm 3 de hidrogénio, medidos nas condições PTN. Determina a percentagem de alumínio na referida liga metálica. Apenas o alumínio presente na liga de cobre e alumínio irá sofrer reação de acordo com a equação química acima referida. = 26,98 gmol -1 1 mol de nas condições PTN ocupa um volume igual a 22,4 dm 3. 2 26,98 g ----------- 3 22,4 dm 3 ( ) x g ------------ 593 10-3 dm 3 ( ) 0,476 g ( ) 100 % 100 = 95,2 % 5. As letras X, Y, Z, D e C representam reagentes e produtos de uma possível reação química traduzida pela seguinte equação: 2 X + Y + Z D + C 5.1. Indica qual ou quais das seguintes questões exigem, para a sua resolução, a identificação do reagente limitante. A. Qual a massa de C que se pode obter quando se combinam 5 g de X com 5 g de Y e com 5 g de Z? (Exige) B. Qual a quantidade de X necessária para reagir com 5 g de Y? (Não exige) C. Qual a quantidade de Z necessária para produzir 10 g de D? (Não exige) D. Combinam-se 10 g de X com 10 g de Y na presença de excesso de Z. Qual a quantidade de C que se produzirá nessa reação? (Exige) E. Faz-se reagir 15 g do reagente Z com excesso de reagentes X e Y. Que massa de D se poderá obter? (Não exige) 5.2. Justifica as tuas opções. A. Qual a massa de C que se pode obter quando se combinam 5 g de X com 5 g de Y e com 5 g de Z? Exige porque nos cálculos estequiométricos não se comparam as massas de cada um dos reagentes entre si mas sim as massas que cada um dos reagentes deverá ter face à estequiometria da reação. O reagente que tiver menor massa face à estequiometria da 2
reação é o reagente limitante e é ele que vai limitar a quantidade, a massa ou o volume de cada um dos produtos da reação que se irá formar. B. Qual a quantidade de X necessária para reagir com 5 g de Y? (Não exige porque estou a falar apenas de quantidades estequiométricas entre os 2 reagentes). C. Qual a quantidade de Z necessária para produzir 10 g de D? (Não exige porque estou a falar apenas de quantidades estequiométricas entre um reagente e um produto da reação). D. Combinam-se 10 g de X com 10 g de Y na presença de excesso de Z. Qual a quantidade de C que se produzirá nessa reação? (Exige, pelo exposto em A preciso saber, de entre o X e o Y, qual deles é o reagente limitante). E. Faz-se reagir 15 g do reagente Z com excesso de reagentes X e Y. Que massa de D se poderá obter? (Não exige, pois é dito que os reagentes X e Y estão em excesso logo o reagente Z é o reagente limitante, pelo que a massa de Z é aquela que vai condicionar a massa de C e D que se vão formar). 6. Uma central termoelétrica consome, por dia, 14 000 t de carvão com 20% de impurezas. 6.1. Calcula, para um dia: 6.1.1. A massa de oxigénio necessária para a combustão do carvão. C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) m amostra impura =14 000 1000 1000 g m amostra impura =14 10 9 g m( amostra pura ) = m(c) m(c) = 0,80 14 10 9 g =1,12 10 10 g 12,01 g ----------- 32,0 g ( ) 1,12 10 10 g ------------ x g ( ) g (O 2 ) = 12,01 g mol -1 6.1.2. A quantidade de dióxido de carbono produzida, supondo um rendimento de 70%. = 12,01 + 2 16,00 = 44,01 g mol -1 12,01 g ----------- 44,01 g ( ) (CO 2 ) 1,12 10 10 g ------------ x g ( ) g (CO 2 ) m = n M n = = 5,90 x 10 8 mol (CO 2 ) 3
6.2. O dióxido de carbono libertado é transformado em celulose através da fotossíntese. A equação química que traduz a formação de uma unidade de celulose é: Calcula: 6.2.1. A massa de água necessária para reagir com todo o dióxido de carbono produzido na reação. = 12,01 + 2 16,00 = 44,01 g mol -1 = 2 1,01 + 16,00 = 18,02 g mol -1 6 x 44,01 g ( )----------- 5 x 18,02 g ( ) g ( ) ------------ x g ( ) 8,87 10 9 g ) 6.2.2. A quantidade de oxigénio produzida. 6 x 44,01 g ( )----------- 6 x 32,0 g ( ) g ( ) ------------ x g ( ) m = n M n = = 5,91 x 10 8 mol ( ) 1,89 10 10 g ( ) 6.2.3. A massa de celulose obtida. = 6 12,01 + 10 1,01 + 5 16,00 = 162,16 g mol -1 6 x 44,01 g ( )----------- 162,16 g g ( ) ------------ x g 1,60 10 10 g 4
7. O silício ultrapuro usado no fabrico dos chips e circuitos eletrónicos é produzido industrialmente a partir da areia, por redução do seu principal componente, a sílica (SiO 2 ), pelo carbono, segundo a reação: Sabendo que cada chip contém 0,30 g de silício, calcula o número de chips que se podem fabricar a partir de 12,02 kg de sílica e de 7,20 kg de carbono = 28,09 + 2 16,00 = 60,09 g mol -1 Calculo do reagente limitante: 60,09 g ---------- 12,01 g g ------------ x g ( 2,40 10 3 g (C) Estequiometricamente preciso apenas de 2,40 10 3 g de (C) para reagir com g de mas disponho de 7,20 x 10 3 g de (C) pelo que este elemento é o reagente que se encontra em excesso face à estequiometria da reação. Assim o reagente limitante é a sílica, isto é, é ela que vai limitar a massa de silício (Si) que se irá formar e portanto o número de chips que se irão formar. 60,09 g ---------- 28,09 g g ------------ x g ( = = 18730 chips 5,619 10 3 g (Si) 5