Atividades de Estequiometria, Rendimento e Pureza

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1 DISCIPLINA: Química DATA: 12/04/2017 Atividades de Estequiometria, Rendimento e Pureza 01 A combustão da gasolina e do óleo diesel libera quantidades elevadas de poluentes para a atmosfera. Para minimizar esse problema, tem-se incentivado a utilização de biocombustíveis como o biodiesel e o etanol. O etanol pode ser obtido a partir da fermentação da sacarose, conforme a equação apresentada a seguir. Considerando-se o exposto e o fato de que uma indústria alcooleira utilize 100 mols de sacarose e que o processo tenha rendimento de 85%, conclui-se que a quantidade máxima obtida do álcool será de (A) 27,60 kg. (B) 23,46 kg. (C) 18,40 kg. (D) 15,64 kg. (E) 9,20 kg O elemento boro pode ser preparado pela redução do B2O3, segundo a equação abaixo. Partindo-se de 262,5 g do óxido de boro em excesso de magnésio, obteve-se 33 g de B, o que significa que o rendimento percentual (%) da reação foi mais próximo de: (A) 30 (B) 35 (C) 40 (D) 45 (E) substituição de aço por alumínio permite a fabricação de veículos mais leves, com consequente redução do consumo de combustíveis e aumento da resistência à corrosão. Modelos mais recentes já empregam em torno de 90 kg de alumínio por unidade produzida. O alumínio é geralmente extraído da bauxita, minério que contém Al2O3. Quantos automóveis podem ser produzidos com o alumínio obtido a partir de kg de bauxita com 50% de Al2O3? Dados: Al = 27, O = 16 (A) 5 (B) 6 (C) 9 (D) 12 (E) Uma aliança de 10 g contém uma quantidade desconhecida de prata. Para se determinar essa quantidade, a aliança foi tratada com solução aquosa de ácido nítrico, de modo a transformar toda a prata presente em íons Ag+ (aq). Em seguida, foi adicionado excesso de cloreto (Cl-) para precipitar o Ag+ (aq) na forma de cloreto de prata, AgCl (s), conforme equação a Sendo a massa de cloreto de prata igual a 2,87 g, após filtração e secagem, é correto afirmar que a opção que mais se aproxima da percentagem de prata na aliança é: (A) 10 %. (B) 22 %. (C) 48 %. (D) 75 %. (E) 99 % O cromo é um metal empregado na produção do aço inox e no revestimento (cromação) de algumas peças metálicas. Esse metal é produzido por meio da reação a Partindo-se de 15,2 gramas de Cr2O3 e admitindo-se que este processo tem um rendimento de 75 %, a massa produzida de cromo é igual a: (A) 11,8 g. (B) 10,4 g. (C) 13,8 g. (D) 15,2 g. (E) 7,8 g. Página 1

2 06 - A geração de lixo é inerente à nossa existência, mas a destinação do lixo deve ser motivo de preocupação de todos. Uma forma de diminuir a grande produção de lixo é aplicar os três R (Reduzir, Reutilizar e Reciclar). Dentro desta premissa, o Brasil lidera a reciclagem do alumínio, permitindo economia de 95 % no consumo de energia e redução na extração da bauxita, já que para cada kg de alumínio são necessários 5 kg de bauxita. A porcentagem do óxido de alumínio (Al2O3) extraído da bauxita para produção de alumínio é aproximadamente igual a (A) 20,0 %. (B) 25,0 %. (C) 37,8 %. (D) 42,7 %. 9E) 52,9 % 07 - Queimando-se um saco de carvão de 3 kg, numa churrasqueira, com rendimento de 90%, quantos quilogramas de CO2 são formados? (A) 2,7 (B) 3,0 (C) 4,4 (D) 9,9 (E) Alguns metais sofrem risco de escassez na natureza, e por isso apresentam um alto valor agregado. A recuperação dos metais de resíduos industriais e de laboratórios torna-se importante porque associa dois fatores: o econômico e a redução do impacto ambiental, causado pelo descarte dos metais diretamente na natureza. A figura representa um fluxograma para recuperação dos metais Al, Mg e Cu, de 88,0 kg de resíduo de uma liga metálica utilizada na aviação A composição média de uma bateria automotiva esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3% PbO, 17% PbO2 e 36% PbSO4. A média de massa da pasta residual de uma bateria usada é de 6kg, onde 19% é PbO2, 60% PbSO4 e 21% Pb. Entre todos os compostos de chumbo presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois nos processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas das baterias) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente. Para reduzir o problema das emissões de SO2 (g), a indústria pode utilizar uma planta mista, ou seja, utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução de sulfato presente no PbSO4 é feita via lixiviação com solução de carbonato de sódio (Na2CO3) 1 M a 45 C, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91%. Após esse processo, o material segue para a fundição para obter o chumbo metálico. Dados: Massas Molares em g/mol: Pb = 207; S = 32; Na = 23; O = 16; C = 12 Segundo as condições do processo apresentado para a obtenção de carbonato de chumbo (II) por meio da lixiviação por carbonato de sódio e considerando uma massa de pasta residual de uma bateria de 6 kg, qual quantidade aproximada, em quilogramas, de PbCO3 é obtida? (A) 1,7 kg (B) 1,9 kg (C) 2,9 kg (D) 3,3 kg (E) 3,6 kg 10 - Na investigação forense, utiliza-se luminol, uma substância que reage com o ferro presente na hemoglobina do sangue, produzindo luz que permite visualizar locais contaminados com pequenas quantidades de sangue, mesmo superfícies lavadas. É proposto que, na reação do luminol (I) em meio alcalino, na presença de peróxido de hidrogênio (II) e de um metal de transição (Mn+), forma-se o composto 3-aminoftalato (III) que sofre uma relaxação dando origem ao produto final da reação (IV), com liberação de energia (hν) e de gás nitrogênio (N2). Na recuperação dos metais desse resíduo, considera-se que a dissolução alcalina é empregada para dissolver somente o alumínio, não reagindo com os outros dois metais, e a dissolução ácida, para dissolver o magnésio. Sabendo-se que o resíduo da liga contém somente Al, Mg e Cu e que não há perda de massa durante o processo, a porcentagem, em massa, de magnésio nessa liga é igual a: Dados: massas molares (g/mol): Luminol = aminoftalato = 164 (A) 9 %. (B) 16 %. (C) 25 %. (D) 66 %. (E) 75 %. Página 2

3 Na análise de uma amostra biológica para análise forense, utilizou-se 54 g de luminol e peróxido de hidrogênio em excesso, obtendo-se um rendimento final de 70 %. Sendo assim, a quantidade do produto final (IV) formada na reação foi de (A) 123,9. (B) 114,8. (C) 86,0. (D) 35,0. (E) 16, Há várias décadas, o ferro apresenta grande demanda em função de sua utilização nas indústrias como, por exemplo, na automobilística. Uma das principais matérias-primas utilizadas para a sua obtenção é um minério cujo teor em Fe2O3 (hematita) é de cerca de 80%. O ferro metálico é obtido pela redução do Fe2O3 em alto-forno. Dadas as massas molares para o oxigênio (16 g/mol), o ferro (56 g/mol) e a hematita (160 g/mol), e considerando-se que a reação de redução apresente um rendimento de 100%, a quantidade, em toneladas, de ferro metálico que será obtida a partir de 5 toneladas desse minério é igual a : (A) 2,8. (B) 3,5. (C) 4,0. (D) 5,6. (E) 8, A pirolusita é um minério do qual se obtém o metal manganês (Mn), muito utilizado em diversos tipos de aços resistentes. O principal componente da pirolusita é o dióxido de manganês (MnO2). Para se obter o manganês metálico com elevada pureza, utiliza-se a aluminotermia, processo no qual o óxido reage com o alumínio metálico, segundo a equação: Considerando que determinado lote de pirolusita apresenta teor de 80% de dióxido de manganês (MnO2), a massa mínima de pirolusita necessária para se obter 1,10 t de manganês metálico é: (A) 1,09 t (B) 1,39 t (C) 1,74 t (D) 2,18 t (E) 2,61 t 13 - Grandes fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as indústrias de extração de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e a consequente formação da chuva ácida, o gás pode ser lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme mostrado na equação (1). Por sua vez, o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a obtenção do sulfato de cálcio, como mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas. As massas molares dos elementos carbono, oxigênio, enxofre e cálcio são iguais a 12 g/mol, 16 g/mol, 32 g/mol e 40 g/mol, respectivamente Considerando um rendimento de 90% no processo, a massa de gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de : (A) 64 (B) 108 (C) 122 (D) 136 (E) O clorato de potássio, KClO3, é uma substância bastante utilizada nos laboratórios didáticos para obtenção de gás oxigênio, a partir da sua decomposição térmica, gerando ainda como resíduo sólido o cloreto de potássio. Uma amostra de 12,26 g de uma mistura de sais de clorato e cloreto de potássio foi aquecida obtendo-se 9,86 g de resíduo sólido (KCl). Considerando-se que todo o clorato de potássio contido na mostra de mistura de sais foi decomposto, então a porcentagem em massa de KClO3 na amostra era inicialmente igual a: (A) 20%. (B) 40%. (C) 50%. (D) 60%. (E) 80% O gás sulfeto de hidrogênio é uma substância que dá aos ovos podres o nauseabundo odor que exalam. Esse gás é formado na reação de um ácido forte, como o ácido clorídrico, HCl (aq), com sulfeto de sódio, Na2S. Considerando que a reação química se processa até consumir todo o reagente limitante, quando são transferidos para um recipiente 195 g de sulfeto de sódio, 584 g de ácido clorídrico a 25 % em massa e água destilada, a quantidade produzida de sulfeto de hidrogênio, em gramas, é igual a (A) 779. (B) 683. (C) 234. (D) 85. (E) 68. Página 3

4 16 - O CaCO3 é um dos constituintes do calcário, importante matéria-prima utilizada na fabricação do cimento. Uma amostra de 7,50 g de carbonato de cálcio impuro foi colocada em um cadinho de porcelana de massa 38,40 g e calcinada a 900 C, obtendo-se como resíduo sólido somente o óxido de cálcio. Sabendo-se que a massa do cadinho com o resíduo foi de 41,97 g, a amostra analisada apresenta um teor percentual de CaCO3 igual a: (A) 70 %. (B) 75 %. (C) 80 %. (D) 85 %. (E) 90 % A nitroglicerina - comumente denominada trinitrato de glicerila - é um poderoso explosivo, instável ao calor e ao choque. É produzida em condições controladas por reação entre o glicerol e o ácido nítrico sob catálise de ácido sulfúrico. O processo é representado pela reação a 19 - A combustão completa do gás metano, feita em presença de ar, a temperatura e pressão constantes, pode ser representada pela seguinte equação química não balanceada: Admita que: - 60,0 L deste combustível foram queimados por um veículo; - o oxigênio reagente represente 20% do volume total do ar; - o rendimento do processo seja de 90%. Nestas condições, o volume de ar, em litros, necessário à combustão equivale a: (A) 810 (B) 540 (C) 480 (D) No laboratório de química, um grupo de alunos realizou o experimento esquematizado na figura, que simula a fabricação do bicarbonato de sódio, um produto químico de grande importância industrial. Em um experimento, 25,0 g de glicerol (C3H8O3) foram tratados com excesso de ácido nítrico, obtendo-se 53,0 g de trinitrato de glicerila (C3H5N3O9). O percentual de rendimento dessa reação é, aproximadamente: (A) 6% (B) 12% (C) 27% (D) 56% (E) 86% 18 - O ferro metálico pode ser produzido a partir da reação do Fe2O3 com CO de acordo com a seguinte equação química não balanceada: Considere a reação completa entre 1,60 g de Fe2O3 e 3,00 g de CO e assinale a alternativa correta. (A) O reagente limitante desta reação é o monóxido de carbono. (B) A quantidade máxima de ferro metálico produzida será de aproximadamente 1,12 g. (C) Após a reação se completar, restará 0,58 g de monóxido de carbono no meio reacional. (D) A quantidade máxima de dióxido de carbono produzida será de aproximadamente 4,60 g. (E) Se o rendimento for de 80%, serão produzidos aproximadamente 2,50 g de ferro metálico. O frasco II, imerso em um banho de água e gelo, contém solução aquosa com carbonato de amônio e 23,4 g de cloreto de sódio. O frasco I, gerador de gás carbônico, contém "gelo seco", que quando borbulhado na solução do frasco II causa uma reação, produzindo como único produto sólido o bicarbonato de sódio. Decorrido o tempo necessário de reação, os cristais foram separados e secados, obtendo-se 25,2 g de NaHCO3. Considerando que reagente limitante é NaCl, o rendimento percentual desse processo, corretamente calculado pelo grupo de alunos, foi igual a (A) 85%. (B) 80%. (C) 75%. (D) 70%. (E) 39%. Página 4

5 Gabarito Química (12-04) Química D C B B E C D B C D A D C C E D E B B C Página 5