2ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS – Reagente limitante e

2ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS – Reagente limitante e rendimento
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a
1 Questão
O silício puro, Si, é um dos componentes de chips de computador. A etapa final de sua
obtenção envolve a reação entre o tetracloreto de silício, SiCl 4, e o magnésio, Mg,
conforme a representação abaixo:
SiCl4(l) + 2Mg(s)  Si(s) + 2MgCl2(s)
Responda as questões que se seguem, sabendo que 500,0 g de SiCl 4 foram colocados
para reagir com 500,0 g de Mg.
a) Qual é o reagente limitante da reação? Mostre com cálculos.
b) Calcule a quantidade, em mol, de cada uma das quatro espécies após o termino da
reação, considerando 100% de rendimento.
c) Calcule o rendimento percentual da reação quando forem obtidos 70,0 g de Si.
Dados:
M(SiCl4) = 169,9 g mol-1
M(Mg) = 24,31 g mol -1
M(Si) = 28,09 g mol-1
Gabarito:
a) O reagente limitante é o SiCl4.
b) n (SiCl4) = 0; n (Mg) = 14,68 mol; n (Si) = 2,943 mol; n (MgCl 2) = 5,886 mol
c) Rendimento = 84,7%
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a
2 Questão
O nitrito de sódio, NaNO2, é usado na fabricação de corantes e também como
conservante em carnes processadas para evitar o botulismo. Ele pode ser preparado
borbulhando os gases monóxido de nitrogênio, NO, e oxigênio, O 2, em uma solução
aquosa de carbonato de sódio, Na2CO3. Após observar a reação abaixo responda as
seguintes questões:
2Na2CO3(aq) + 4NO(g) + O2(g) → 4NaNO2(aq) + 2CO2(g)
a) Calcule a massa, em gramas, de NaNO 2 que resulta ao reagirmos 748 g de Na 2CO3
com um excesso de NO e O2. Considere 100% de rendimento.
b) Em outra condição utilizou-se 225 mL de Na2CO3 1,50 mol L-1 e 22,1 g de NO.
Considerando que o O2 está em excesso, determine o reagente limitante, mostrando com
cálculos.
c) Calcule a quantidade de NaNO2, em massa, nas condições do item b, sabendo que o
rendimento percentual da reação é de 95%.
Dados:
M(NaNO2) = 68,99 g mol-1
M(Na2CO3) = 105,99 g mol-1
M(NO) = 30,0 g mol-1
Gabarito:
a) 974 g
b) Na2CO3 é o reagente limitante
c) 44 g
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3ª Questão
O único minério de cromo de importância comercial é a cromita, FeCr 2O4. O metal na sua
forma elementar é obtido da cromita em um processo que envolve diversas etapas:
4 FeCr2O4(s) + 8 Na2CO3(s) + 7 O2(g)  8 Na2CrO4(s) + 2 Fe2O3(s) + 8CO2(g) equação 1
2 Na2CrO4(aq) + H2SO4(aq)  Na2Cr2O7(aq) + Na2SO4(aq) + H2O(l)
equação 2
Na2Cr2O7(s) + 2 C(s)  Cr2O3(s) + Na2CO3(s) + CO(g)
equação 3
Cr2O3(s) + 2 Al(s)  2 Cr(l) + Al2O3(s)
equação 4
Considere que, ao longo de todo o processo, o reagente contendo cromo é o limitante e
que partiu-se de 6000 kg de FeCr2O4.
a) Calcule massa de Na2CO3, em kg, necessária para se efetuar a calcinação completa da
cromita (equação 1).
b) Calcule a concentração de Na2Cr2O7, em mol L-1 , na solução resultante da segunda
etapa para um volume final obtido de 15000 L, assumindo que as reações descritas pelas
equações 1 e 2 têm rendimentos de 100%.
c) Se, a partir dessa quantidade inicial de minério, forem obtidos 2370 kg de cromo puro,
qual seria o rendimento percentual global do processo?
Dados:
M(FeCr2O4) = 223,837 g mol -1;
M(Na2CO3) = 105,989 g mol -1;
M(Cr) = 51,996 g mol-1
Gabarito:
a) 5682 kg;
b) 1,787 mol L-1
c) 85,01%
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4ª Questão
Na revelação de chapas fotográficas a base de sais de prata, como por exemplo, o
brometo de prata, AgBr, este é removido com uma solução aquosa de tiosulfato de sódio,
Na2S2O3, segundo a reação abaixo:
2 Na2S2O3(aq) + AgBr(s)  Na3[Ag(S2O3)2](aq) + NaBr(aq)
Considere uma chapa fotográfica que contém 940 mg de AgBr e responda as questões
abaixo:
a) Calcule a percentagem de AgBr que reage com 250 ml de uma solução com 0,50% em
massa de Na2S2O3 e densidade 1,01 g mL-1.
b) Defina reagente limitante e indique qual é o reagente limitante no item (a).
c) Calcule a quantidade em mol do reagente que ficou em excesso.
Dados:
M(Na2S2O3) = 158 g mol-1
M(AgBr) = 188 g mol-1
Gabarito:
a) 80%;
b) Reagente limitante é aquele que numa reação está presente em quantidade inferior à
estequiométrica. No item a o reagente limitante é o Na 2S2O3;
c) 0,0010 mol de AgBr