Qui. Allan Rodrigues Gabriel Pereira (Renan Micha)

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1 Semana 11 Allan Rodrigues Gabriel Pereira (Renan Micha) Este conteúdo pertence ao Descomplica. Está vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados.

2 CRONOGRAMA 03/04 Relações numéricas: u.m.a, massa atômica, número de massa, etc 15:00 Relações numéricas: volume molar nas CNPT e fora das CNPT 19:15 04/04 Relações numéricas: exercícios específicos 13:30 10/04 Leis ponderais; Fórmulas (mínimas, centesimal, molecular) Estequiometria simples 15:00 19:15 11/04 Estequiometria simples: exercícios 13:30

3 17/04 Casos particulares de estequiometria: graus de pureza e rendimento Exercícios de grau de pureza e rendimento 15:00 19:15 18/04 Casos particulares de estequiometria: reagente limitante e em excesso 13:30 24/04 Todos os casos particulares de estequiometria Definições de misturas 15:00 19:15 25/04 Classificação das soluções quanto ao coeficiente e curvas de solubilidade 13:30

4 Todos os casos particulares de estequiometria Exercícios envolvendo mistura dos casos particulares 24 abr 01. Resumo 02. Exercícios para aula 03. Exercícios para casa 04. Questão contexto 05. Gabarito

5 RESUMO Este material será baseado na explicação a partir da feitura de exercícios com os casos particulares: rendimento, pureza, reagente limitante e reagente em excesso. E o que esse valor significa? Que dos 54g de H2O, esperados pela combustão de C6H6O3, a reação só rendeu 21,06g. Uma perda significativa, não? Questão de Rendimento 2. Para a equação balanceada, se a reação de 20,7g de CaCO3 produz 6,81g de CaO, qual é o rendimento do processo? 1. Para a equação balanceada mostrada abaixo, se a reação de 40.8g de C6H6O3 produz um rendimento de 39%, quantos gramas de H2O será produzido? CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Analisemos, inicialmente, a quantidade que 20,7g do sal produziria caso o rendimento fosse 100%: C6H6O3 + 6O2 6CO2 + 3H2O Neste caso, a equação já está balanceada, então, não devemos nos ocupar com isso. O próximo passo seria entender qual seria a quantidade produzida de H2O considerando 100% de rendimento. Basta, para isso, entendermos a proporção na qual as duas espécies se relacionam. Pela equação química, temos: 1C6H6O3:3H2O Pela reação, 1mol de CaCO3 produz 1mol de CaO, 1CaCO3(s):1CaO(s). Se somarmos as massas molares dos elementos Ca (40g/mol), C(12g/mol) e O(16g/ mol), saberemos a quantidade de gramas que existem em cada mol do CaCO3(s), que é 100g/mol (confira, faça a conta também.). Assim, 100g produziriam 1 mol de CaO, que tem 56g/mol de massa molar. Fazemos uma regra de 3 para inferir o virtual valor produzido de CaO a partir dos 20,7g, dados no exercício: 97 Isso significa que cada 1 mol de C6H6O3 produz 3 quantidades de mol de água, ou 126g de C6H6O3 (que equivalem a um mol) produz 54g de H2O (massa que equivale a 3mol de água). O porém aqui é que o rendimento da reação diz que ela não vai acontecer da forma esperada (como a equação química prevê, da forma como calculamos). Da quantidade esperada, 54g de H2O (obtida por cálculos), apenas 39% irá ser, de fato, produzida. 100g g 20,7g Xg X = 56 x 20,7 / 100 = 11.59g Esse valor corresponde a 100% de rendimento da reação. 3. Então, se 100% equivale a 11.59g, 6,81g equivale a que porcentagem? Dessa forma, devemos mobilizar a famigerada regra de três (ou a técnica que você preferir) para descobrir quanto é 39% de 54g. 54g % Xg % Multiplicando 39 por 54, e dividindo o resultado por 100, temos: 21,06g 11, , Y Y = 58,75% de rendimento Ou seja, dos 11,59g esperados pela decomposição de 20,7g de carbonato de cálcio, apenas 6,81g foram produzidos, o que representa um rendimento de 58,75%.

6 Questão de pureza Imagina que na mesma reação, de decomposição do CaCO3, vista acima, com 20,7g, a pureza desse sal fosse de 30%. Questão com Reagente Limitante e Reagente Em Excesso Observe a reação: 2NH3 + 5/2O2 2NO + 3H2O 1. Quantos gramas de CO2 seriam produzidos considerando rendimento de 100%? Em um experimento, 3.25 g de NH3 reagem com 3.50 g de O2. Nesse caso, devemos entender, antes de realizar qualquer cálculo, que 30% da quantidade do sal (20,7g), são impurezas (ou não são CaCO3). Assim, apenas esta porcentagem poderia participar dos cálculos posteriores. a) Qual reagente é o limitante? b) Quanto sobra, ao final da reação, do reagente em excesso? Explicação e resolução: Vejamos como seria. 20,7g % Zg % Z = 6,21g A proporção entre NH3 e O2 é 2NH3:5/2O2. Convertendo essa razão de mol:mol para massa:massa, sabendo que as massas molares de NH3 e de O2 são, respectivamente, 17 e 32g, temos que: 34g(2 x NH3): 80g(5/2 x O2) ou 34g:80g. Ou seja, apenas 6,21g são de fato CaCO3 e irão participar da reação. Vamos aos cálculos: 1CaCO CO2 100g g 6,21g Kg K = 2,73g (34g de NH3/80g de O2) = 0,425g de NH3/1g de O2 Compare os valores da última fração, que diz que cada grama de O2 consome 0,425g de NH3 e tente racionalizar os reagentes limitante e em excesso. Isso será feito aqui em uma tabela, mas tente antes de olhá-la. 98 EXERCÍCIOS PARA AULA! 1. Uma fábrica produz amoníaco (NH3) com rendimento de 80%. Se na sua caldeira forem misturadas 42ton de cada substância simples necessária, será obtida a seguinte massa de amoníaco: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) a) 22,4 ton b) 40,8 ton c) 44,8 ton d) 67,2 ton e) 238,0 ton

7 2. Amônia gasosa pode ser preparada pela seguinte reação balanceada: CaO(s) + 2 NH4Cl(s) 2 NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s) Se 224 g de cloreto de amônio forem misturados com 224 g de óxido de cálcio 50% puro, então a massa máxima, em gramas, de amônia produzida será de: Dado: massas molares CaO = 56 g/mol, NH4Cl = 53,5 g/mol, NH3 = 17 g/mol 3. A combustão do gás metano, CH4, dá como produtos CO2 e H2O, ambos na fase gasosa. Se 1 litro de metano for queimado na presença de 10 litros de O2, qual o volume final da mistura resultante considerando rendimento de 70% para a reação? Suponha todos os volumes medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão, comportamento ideal para todos os gases. 4. O ácido fosfórico, H3PO4, pode ser produzido a partir da reação entre a fluoroapatita, Ca5(PO4)3F, e o ácido sulfúrico, H2SO4, de acordo com a seguinte equação química: Ca5(PO4)3F(s) + 5 H2SO4(l) 3H3PO4(l) + 5CaSO4(s) + HF(g) Considere a reação completa entre 50,45 g de fluoroapatita com 98,12 g de ácido sulfúrico. 99 a) Qual é o reagente limitante da reação? b) Determine a quantidade máxima de ácido fosfórico produzida considerando rendimento de 30%. 5. Foram misturados 40g de hidrogênio (H2) com 40g de oxigênio (O2) com a finalidade de produzir água, segundo a equação 2H2(g) + 1O2(g) 2H2O(v) A massa de reagente em excesso corresponde a a) 35g de hidrogênio b) 25g de oxigênio c) 5g de hidrogênio d) 35g de oxigênio e) 20g de hidrogênio

8 EXERCÍCIOS PARA CASA! 1. Em um recipiente são colocados para reagir 60,0 g de ácido sulfúrico 66,7% puro (H2SO4) com 40,0 g de hidróxido de sódio (NaOH). Sabe-se que um dos reagentes está em excesso. Após a reação se completar, permanecerão sem reagir: (Dados: H = 1 ; O = 16 ; Na = 23 ; S = 32) a) 32,6 g de NaOH b) 9,0 g de H2SO4 c) 7,4 g de NaOH d) 18,1 g de H2SO4 e) 16,3 g de NaOH 2. Em certo processo de produção do ácido acético, o oxigênio é borbulhado numa solução de acetaldeído, sob determinada pressão, a 60 C, na presença de acetato de magnésio como catalisador. Considere uma experiência em que 20,0 g de acetaldeído e 10,0 g de oxigênio foram colocados num recipiente, onde ocorreu a reação descrita acima, e determine a massa, em grama: 3. a) de ácido acético produzido, supondo que o rendimento da reação foi de 75%; b) do reagente, em excesso. 12,25 g de ácido fosfórico com 80% de pureza são totalmente neutralizados por hidróxido de sódio, numa reação que apresenta rendimento de 90%. A massa de sal obtida nesta reação é de: 100 (Dados: massas atômicas: H = 1; O = 16; Na = 23; P = 31) a) 14,76 g b) 16,40 g c) 164,00 g d) 9,80 g e) 10,80 g 4. A cisplatina, de fórmula Pt(NH3)2Cl2, é um composto utilizado no tratamento de determinados tipos de câncer. A sua obtenção passa pela reação, não balanceada, representada a seguir. (NH4)2PtCl4(s) + NH3(aq) NH4Cl (aq) + Pt(NH3)2Cl2(s) Fazendo reagir 1,875mol de (NH4)2PtCl4 (pureza de 80%) com 0,5mol de NH3, é correto afirmar que a quantidade máxima de cisplatina obtida será igual a: a) 75 g. b) 90 g. c) 108 g. d) 130 g. e) 155 g.

9 5. O carbonato de sódio (Na2CO3) empregado na fabricação de vidro é preparado a partir do carbonato de cálcio (CaCO3) e cloreto de sódio (NaCl), segundo a equação balanceada: CaCO3 + 2NaCl Na2CO3 + CaCl2 Partindo-se de 1250g de carbonato de cálcio (com grau de pureza de 80%) e 650g de cloreto de sódio (com grau de pureza de 90%), a massa de carbonato de sódio (Na2CO3) obtida dessa reação, admitindo-se um rendimento da reação de 80%, será de: Dados: Massas atômicas: C = 12u; O = 16u; Na = 23u; Cl = 35,5u; Ca = 40u. a) 585g b) 1000g c) 424g d) 650g e) 480g QUESTÃO CONTEXTO! Eis os ingredientes de uma receita de um belo pão caseiro! 2 copos (americano) de leite morno 2 ovos inteiros (em temperatura ambiente) 50 g de fermento fresco ou 3 tabletes de 15 g cada (em temperatura ambiente) 1/2 copo (americano) de óleo 1 xícara (chá) de açúcar 1 kg de farinha de trigo sem fermento (reserve uma xícara e só use-a se for necessário) 1/2 colher (sopa) de sal 101 Imagine que você tenha todos esses ingredientes em sua dispensa, porém, apenas 200g de açúcar. Quantos pães você seria capaz de produzir? Indique quanto de excesso você teria do ingrediente fermento fresco ao final e diga quem é o ingrediente limitante.

10 GABARITO 01. Exercícios para aula! 1. b 2. 68g 3. Volume final dos gases = 2,1L Volume que sobra de O2 = 8L 4. a) A fluoroapatita (Ca5(PO4)3F) é o reagente limitante da reação. = 8,823g b) 29,41g H3PO4 x 0,3 (30% de rendimento) 03. Questão contexto 1/5 de pão ou 20% de um pão. Sobra 10g de fermento 5. a 02. Exercícios para casa! 1. a 2. a) 20,5g de ácido acético; 3. a 4. a 5. c b) 2,7g de oxigênio em excesso 102 2) c 3) d 4) c 5) d 7) a 8) c

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