ESTEQUIOMETRIA Estudo das reações Indicadores de uma reação química: Produção de um gás Liberação ou absorção de calor Formação de um precipitado Mudança de cor 3
Descrevendo uma reação química Reagentes Produtos Reação do metano com oxigênio e formação de gás carbônico e água Metano e oxigênio gás carbônico e água Reagentes Produtos Representação de uma reação química Equação que represente a reação do gás metano com gás oxigênio e formação de gás carbônico e água: (a) Representação com códigos: CH 4 + O 2! CO 2 + H 2 O
(b) Balanço o de massa de uma reação química reagentes produtos reagentes produtos Antes do balanço o de massa Após s o balanço o de massa (c) Indicação do estado físico: Hidrogênio gás Oxigênio gás Vapor d água 2H 2(g) + O 2(g)! 2H 2 O (g)
Estequiometria C (s) + O 2 (g)! CO 2 (g) Um(a) átomo C molécula O 2 molécula CO 2 Uma dúzia Um mol 6,02 x 10 23 átomos C 12 g de C 6,02 x 10 23 Moléculas de O 2 32 g de C 6,02 x 10 23 Moléculas de CO 2 44 g de CO 2 Balanço o de equação: cuidado! Não é apenas um acerto numérico Balanço o incorreto Equilibrar a equação Balanço o incorreto Balanço o correto 9
Reagentes 1 átomo de C 4 átomos de H 4 átomos de O Produtos 1 átomo de C 4 átomos de H 4 átomos de O Qual é a quantidade máxima de ferro que pode ser extraída de 1,000 kg de hematita? (Considere excesso de CO(g) na reação). Dado os valores de massa molar (MM): Fe 2 O 3 = 159,69 g mol -1 Fe = 55,85 g mol -1 Fe 2 O 3 (s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO 2 (g)
Qual é a quantidade máxima de alumínio necessária para obter cromo metálico a partir de 10,0 kg de óxido de cromo (III)? Cr 2 O 3 (s) + 2Al(s) 2Cr(s) + Al 2 O 3 (s) Dados os valores de massa molar (MM): Cr 2 O 3 = 151,99 g mol -1 Al = 26,98 g mol -1 Rendimento de uma reação: 100%? Rendimento de reação: é definido pela razão entre a quantidade de produto realmente obtido e a quantidade teoricamente prevista pela estequiometria da reação. Geralmente é dado em percentagem. Principais razões para que o rendimento de uma reação seja inferior a 100%: Perdas operacionais Presença de impurezas Ocorrência de reações paralelas Reagente limitante Possibilidade da reação não ser completa Questão: Qual é o rendimento percentual de um teste de combustão de 1,00 L de octano que produziu 1,14 kg de CO 2 quando o esperado era de 2,17 kg?
RENDIMENTO REAGENTE LIMITANTE REAGENTE EM EXCESSO Definição: é o reagente fornecido em quantidade menor que a necessária pela estequiometria da reação. É inteiramente consumido até a reação se completar. Reagentes em excesso: os que não são completamente consumidos Questão: Se 0,30 mol de zinco metálico for adicionado a 0,52 mol ácido clorídrico, qual é a quantidade (em mol) de gás hidrogênio produzida? Zn(s) + 2HCl(aq)! ZnCl 2 (aq) + H 2 (g)
O carbeto de cálcio (CaC 2 ) reage com água para formar o hidróxido de cálcio e o gás acetileno, segundo a reação abaixo. CaC 2 (s) + 2H 2 O(l) " Ca(OH) 2 (aq) + C 2 H 2 (g) 1. Qual é o reagente limitante quando 100 g de CaC 2 reagem com 100 g de água? 2. Qual é a quantidade de acetileno (em massa) que pode ser produzida? 3. Qual é a quantidade de reagente (em massa) que permanece após a reação se completar? O salicilato de metila, C 8 H 8 O 3, também chamado óleo de gualtéria, é preparado pelo aquecimento do ácido salicílico, C 7 H 6 O 3, com metanol, CH 3 OH: C 7 H 6 O 3 + CH 3 OH C 8 H 8 O 3 + H 2 O Em uma experiência, faz-se a reação entre 1,50 g de ácido salicílico e 11,20 g de metanol, tendo-se obtido 1,31 g de C 8 H 8 O 3. Pergunta-se: a) Qual a produção teórica, em gramas, de salicilato de metila? b) Qual o rendimento percentual da reação?
O cloreto de cálcio é formado a partir da reação do hidróxido de cálcio com ácido clorídrico, ocorrendo ainda a formação de água. Ca(OH) 2 + 2HCl CaCl 2 + 2H 2 O a) Quantos gramas de hidróxido de cálcio são necessários para a formação de 5 mol de cloreto de cálcio? b) Se a partir de 219g de ácido clorídrico são obtidos 300g do cloreto, qual foi o rendimento da reação? c) Quando são usados 444g de hidróxido de cálcio e 6,5 mol de ácido clorídrico, qual é o reagente limite da reação? E o reagente em excesso? O clorato de potássio (KClO 3 ) decompõe-se em cloreto de potássio e oxigênio segundo a reação abaixo representada: KClO 3 KCl + O 2 a) Para obter 100 litros de oxigênio gasoso, quantos gramas de clorato de potássio seriam necessários? (considere que para as condições da reação um litro de oxigênio gasoso pese 1,429g) b) A partir de quantos gramas de clorato de potássio são obtidos 149g de cloreto de potássio? Para uma mesma quantidade de clorato de potássio, quantos gramas de cloreto de potássio seriam obtidos se o rendimento da reação for de 97%?
O cloreto de manganês, MnCl 2, pode ser preparado pela reação do permanganato de potássio com peróxido de hidrogênio em meio ácido. 2KMnO 4 (aq) + 5H 2 O 2 (aq) + 6HCl(aq) 2MnCl 2 (aq) + 5O 2 (g) + 8H 2 O(l) + 2KCl(aq) Em uma experiência, 30,0 g de KMnO 4, foram reagidos com 10,0 g de H 2 O 2 em presença 1,00 x 10 2 g de HCl. Calcule: a) A produção teórica, em gramas, do cloreto de manganês. b) O rendimento percentual da reação sabendo que foram obtidos nesse experimento 9,82 g de MnCl 2