BALANCEAMENTO DE REAÇÕES E TIPOS DE REAÇÕES

BALANCEAMENTO DE REAÇÕES E TIPOS DE REAÇÕES
1. (Atkins, exemplo H.1) O metano, CH4, é o principal ingrediente do gás natural. Ele queima com o
oxigênio para formar dióxido de carbono e água. Para escrever a equação balanceada para a
reação, primeiro escrevemos a equação esqueleto:
CH 4  O2  CO2  H 2O
Como C e o H aparecem em duas fórmulas e o O aparece em três, começamos com C e H. Os átomos
de C já estão balanceados. Balanceamos os átomos de H usando um coeficiente estequiométrico igual
a 2 para H2O para obter quatro átomos de H de cada lado:
CH4  O2  CO2  2H 2O
Observe agora, que somente os átomos de O precisam ser balanceados. Como há quatro átomos de O
no lado direito, mas somente dois do esquerdo, O2 necessita de um coeficiente estequiométrico igual a
O resultado é:
CH4  2O2  CO2  2H2O
Verificamos que a equação está balanceada contando o número de átomos de cada elemento de cada
lado da flecha. Neste ponto, especificamos os estados. Se a água for produzida como vapor,
escrevemos:
CH4 ( g )  2O2 ( g )  CO2  2H 2O( g )
2. (Atkins, autoteste H.1A) Quando o alumínio é fundido e aquecido com óxido de bário sólido,
BaO, uma reação vigorosa ocorre, e o bário elementar fundido e óxido de alumínio sólido, Al2O3,
são formados. Escreva a equação química para a reação.
3. (Atkins, autoteste H.1B) Escreva a equação balanceada para a combustão do gás propano, C3H8, a
dióxido de carbono e água líquida.
4. (Atkins, exercícios H.1) Balanceie as seguintes equações químicas esqueletos:
a) P4O10 (s)  H 2O(l )  H 3 PO4
b) Cd ( NO3 )2 (aq)  Na2 S (aq)  CdS (s)  NaNO3 (aq)


KClO4 ( s)  KCl ( s )
c) KClO3 ( s) 
d) HCl (aq)  Ca(OH )2 (aq)  CaCl2 (aq)  H 2O(l )
5. (Atkins, exercícios H.2) Balanceie as seguintes equações químicas esqueletos:
a) Al (s)  H 2 SO4 (aq)  Al2 (SO4 )3 (s)  H 2 ( g )
b) Pb( NO3 ) 2 (aq)  Na3 PO4 (aq)  Pb3 ( PO4 ) 2 (s)  NaNO3 (aq)


KCl ( s )  O2 ( g )
c) KClO3 ( s) 
d) H 3 PO4 (aq)  Na2CO3 (aq)  Na3 PO4 (aq)  CO2 ( g )  H 2O(l )
6. (Russel, problema 2.33) Balanceie cada uma das reações utilizando coeficientes inteiros:
a) C3 H 8 O2  O 2  CO2  H 2 O
b)
NO  NH 3  N 2  H 2 O
c)
P4  O 2  P4 O10
d)
H 2  NO  NH 3  H 2 O
e)
FeCl3  O 2  Fe2 O3  Cl2
f)
P4  Cl2  PCl5
g)
Fe(OH )2  O2
h)
CO  NO  N 2  CO2
i)
CaSO4  CaS  CaO  SO2
j)
FeTiO3  C  Cl2  FeCl3  TiCl 4  CO2
 H 2O  Fe(OH )3
TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS

Reação de Síntese, Adição ou Combinação Direta é a reação onde duas ou mais substâncias se
combinam diretamente para formar um novo composto químico.
Fórmula Geral: A + B ---> AB
Exemplo: Fe + S ---> FeS
i.e., Ferro + Enxofre ---> Sulfeto de Ferro
2H2 + O2

2H2O
H2O + CO2
H2CO3
Reação de Análise ou Decomposição é a reação onde um composto químico se quebra
(decompõe) em duas ou mais substâncias. Se a decomposição requer uma fonte de calor, a mesma
é chamada decomposição térmica.
Fórmula Geral: AB ---> A + B
Exemplo: ZnCO3 ---> ZnO + CO2
i.e., Carbonato de Zinco (+ Calor) ---> Óxido de Zinco + Dióxido de Carbono 2H2O
O2

2 H2 +
2H2O2
2H2O + O2
Reação de Simples Troca ou deslocamento é a reação onde um elemento substitui outro em um
composto químico para produzir um novo composto e o elemento deslocado.
Fórmula Geral: A + BC ---> AC + B
Exemplo: Fe + CuSO4 ---> FeSO4 + Cu
i.e., Ferro + Sulfato de Cobre ---> Sulfato de Ferro + Cobre
2Na + 2H2O
2NaOH + H2 (o sódio desloca o hidrogênio da água H-OH)
Au + HCl
não reage (o ouro não consegue deslocar o hidrogênio)
Reação de Dupla Troca é a reação onde dois compostos químicos trocam seus radicais para
formar dois novos compostos.
Fórmula Geral: AB + CD ---> AD + CB
Exemplo: KCl + AgNO3 ---> KNO3 + AgCl
i.e., Cloreto de Potássio + Nitrato de Prata ---> Nitrato de Potássio + Cloreto de Prata
NaCl + AgNO3
NaCl + LiNO3
NaNO3 + AgCl
NaNO3 + LiCl
DETERMINAÇÃO DA ANÁLISE ELEMENTAR A PARTIR DE FÓRMULAS
1. (Russel, exemplo 2.12) O ácido butírico, um composto produzido quando a manteiga se deteriora, tem a
fórmula C4H8O2. Você pode dizer se esta é a fórmula molecular apenas olhando-a?
Qual é a análise elementar do ácido butírico? Dados: MC=12 g/mol; MH=1 g/mol e MO=16 g/mol.
4 mol de átomos de C têm a massa de
4mol de átomos de C
12,0 g de C
 48,0 g de C
1 mol de átomos de C
8 mol de átomos de H têm a massa de
8mol de átomos de H
1,01g de H
 8,08 g de H
1 mol de átomos de H
2 mol de átomos de O têm a massa de
2mol de átomos de O
16,0 g de O
 32,0 g de O
1 mol de átomos de O
Assim, a massa de um mol de C4H8O2 é 48,0 g + 8,08 g + 32,0 g + 88,1 g. Agora tudo o que precisamos fazer é
encontrar a contribuição percentual de cada elemento na massa de 88,1 g:
%C 
48,0 g
100  54,5% em massa
88,1g
%H 
8,08 g
 100  9,17% em massa
88,1g
%O 
32,0 g
 100  36,3% em massa
88,1g
2. (Russel, problema paralelo 268) Ácido oxálico, H2C2O4, é um composto moderadamente tóxico encontrado em
ruibarbo e outras plantas. Qual é a análise elementar do ácido oxálico? Dados: MC=12 g/mol; MH=1 g/mol e
MO=16 g/mol (Resp.: 2,22% H; 26,7% C e 71,1% O, em massa)
3. (Russel, problema 2.25) O gás mostarda foi usado na Primeira Guerra Mundial. Sua fórmula molecular é
C4H8Cl2S. Qual é a sua análise elementar (composição percentual) em massa? Dados: MC=12 g/mol; MH=1
g/mol MCl=35 g/mol e MS=32 g/mol (Resp.: 5% H; 30,2% C, 44,6% Cl e 20,1% S, em massa)
4. (Russel, problema 2.26) Glutamato monosódio (MSG) é um intensificador de aroma usado na preparação de
alimentos. Sua fórmula é NaC5H8O4N. Qual é sua análise elementar? Dados: MNa=23 g/mol; MC=12 g/mol;
MH=1 g/mol; MO=16 g/mol e MN=14 g/mol (Resp.: 13,6% Na; 35,5% C, 4,7% H, 37,9% O e 8,28% N, em
massa)
ESTEQUIOMETRIA DA REAÇÃO
N 2 ( g )  3H 2 ( g )  2 NH3 ( g )
1 mol de N2 reage, consumindo 3 mols de H2, produzindo 2 mols de NH3
Calculando a massa de reagente necessária para reagir com outro reagente
1. (Atkins, exemplo L1) Que massa de alumínio é necessária para reduzir 10,0 kg de óxido de cromo (III) para
produzir o cromo metálico? A equação química para a reação é:

2 Al (l )  Cr2O3 ( s) 

Al2O3 ( s)  2Cr (l )
Dados: MAl=26,98 g/mol; MCr=52 g/mol e MO=16 g/mol
Estratégia: converter cada massa dada em uma outra unidade de massa para a massa em gramas.
1kg=101g
A relação estequiométrica entre os dois reagentes é: 1 mol de Cr2O3 ≈ 2 mols de Al
Então:
 10,0kgCr2O3   103 g   2molsAl 
  (26,98g.mol 1 )  3,55 103 g Al
  

massa de alumínio ( g )  
1  
1
kg
1
molCr
O
152
,
0
g
.
mol

 
 
2 3 
Assim, é necessário utilizar 3,55kg de alumínio.
2. (Atkins, autoteste L.3B) Dióxido de carbono pode ser removido dos gases emitidos por uma usina termelétrica
combinando-o
com
uma
solução
diluída
de
silicato
de
cálcio:
2CO2 ( g )  H 2O(l )  CaSiO3 (s)  SiO2 (s)  Ca( HCO3 ) 2 (aq) . Que massa de CaSiO3 (de massa molar
116,17 g.mol-1) é necessária para reagir completamente com 0,300 kg de dióxido de carbono? Dados: MC=12
g/mol; MH=1 g/mol; MO=16 g/mol; MCa=40 g/mol e MSi=28 g/mol (Resp.: 396,03 g de CaSiO3).
3. (Atkins, exercício L.1) Tiossulfato de sódio (Na2S2O3), fixador de fotografias, reage com brometo de prata na
emulsão filme para formar brometo de sódio e um composto solúvel de fórmula Na3[Ag(S2O3)2].
2 Na2 S2O3 (aq)  AgBr (s)  NaBr (aq)  Na3[ Ag (S2O3 ) 2 ]
a) Quantos mols de Na2S2O3 são necessários para dissolver 1,0 mg de AgBr?
b) Calcule a massa de brometo de prata que irá produzir 0,033 mol de Na3[Ag(S2O3)2].
Dados: MNa=23 g/mol; MS=32 g/mol; MO=16 g/mol; MAg=108 g/mol e MBr=80 g/mol (Resp.: 1,06 X 10-5
mols de Na2S2O3)
4. (Atkins, exercício L.2) Ácido fosfórico impuro para uso em preparação de fertilizantes é produzido pela reação
de ácido sulfúrico sobre rocha de fosfato, cujo componente principal é Ca3(PO4)2. A reação é:
Ca3 ( PO4 ) 2 (s)  3H 2 SO4 (aq)  3CaSO4 (s)  2H 3 PO4 (aq)
a) Quantos mols de H3PO4 podem ser produzidos pela reação de 200 kg de H2SO4?
b) Determine a massa de sulfato de cálcio que é produzida como subproduto da reação de 200 mols de
Ca3(PO4)2?
Dados: MCa=40 g/mol; MP=31 g/mol; MO=16 g/mol; MH=1 g/mol e MS=32 g/mol (Resp.:
5. (Atkins, exercício L.6) Superóxido de potássio (KO2) é utilizado em equipamentos de respiração em sistemas
fechados para remover o dióxido de carbono e a água do ar exalado. A remoção de água gera oxigênio para a
respiração pela reação
4KO2 (s)  2H 2O(l )  3O2 ( g )  4KOH (s)
O hidróxido de potássio remove o dióxido de carbono do equipamento pela reação
KOH (s)  CO2 ( g )  KHCO2 (s)
a) Que massa de superóxido de potássio gera 20,0 g de O2?
b) Que massa de CO2 pode ser removida do equipamento por 100 g de KO2?
Dados: MK=39 g/mol; MO=16 g/mol; MH=1 g/mol e MC=12 g/mol (Resp.:
Identificando e usando o reagente limitante
6. (Atkins, exemplo M.2) Carbeto de cálcio, CaC2, reage com água para formar o hidróxido de cálcio e o gás
inflamável etino (acetileno). Esta reação era usada para lâmpadas de bicicletas, pois os reagentes eram
facilmente transportáveis. Para este cálculo, supomos que o carbeto de cálcio está puro e que todo etino é
coletado.
a) Qual é o reagente limitante quando 1,00 X 102 g de água reagem com 1,00 X 102 g de carbeto de cálcio?
b) Que massa de etino pode ser produzida?
c) Que massa de reagente permanece após a reação ser completada? A equação química é:
CaC2 (s)  2H 2O(l )  Ca(OH )2 (aq)  C2 H 2 ( g )
Dados: MCa=40 g/mol; MC=12 g/mol; MO=16 g/mol e MH=1 g/mol [Resp.: a) Carbeto de cálcio; b) 40,6 g de
C2H2; c) 43,8 g de H2O]
7. (Atkins,
exemplo
M.3A)
a)
Identifique
o
reagente
limitante
na
reação
6 Na(l )  Al2O3 (s)  2 Al (l )  3Na2O(s) quando 5,52g de sódio são aquecidos com 5,10 g de Al2O3.
b) Que massa de alumínio pode ser produzida?
c) Que massa de reagente permanece ao final da reação?
Dados: MNa=23 g/mol; MAl=27 g/mol e MO=16 g/mol [Resp.: a) sódio; b) 2,16 g de Al; c) 1,02 g de Al2O3
8. (Atkins, exemplo M.3B) a) Qual é o reagente limitante para a preparação de uréia a partir da reação
2 NH3 ( g )  CO2 ( g )  OC ( NH 2 ) 2 (s)  H 2O(l ) quando 14,5 kg de amônia estão disponíveis para reagir
com 22,1 kg de dióxido de carbono?
b) Que massa de uréia pode ser produzida?
c) Que massa de excesso de reagente permanece ao final da reação?
Dados: MN=14 g/mol; MH=1 g/mol; MO=16 g/mol e MC=12 g/mol [Resp.: a)
9. (Atkins, exercício M.3) O vinho fica ácido quando o etanol, C2H5OH é convertido pela oxidação em ácido
acético: C 2 H 5OH (aq)  2 O2 ( g )  2 H 3COOH (aq)  H 2O(l ) . Se 2,00 g de etanol e 1,00 g de oxigênio
estão encerrados em uma garrafa de vinho, qual será o reagente limitante da oxidação? Dados: MH=1 g/mol;
MO=16 g/mol e MC=12 g/mol (Resp.:
10. (Atkins, exercício M.6) Uma mistura de 7,45 g de óxido de ferro(II) e 0,111 mol de Al como alumínio metálico
é colocada em um cadinho e aquecida em um forno a alta temperatura, onde ocorre a redução do óxido:

3FeO( s)  2 Al (l ) 
3Fe(l )  Al2 O3 ( s) .
a) Qual é o reagente limitante?
b) Determine a quantidade máxima de ferro (em mols de ferro) que podem ser produzidas.
c) Calcule a massa de reagentes em excesso que permaneceu no cadinho.
Dados: MFe=56 g/mol; MO=16 g/mol e MAl=27 g/mol (Resp.:
Calculando o rendimento percentual
11. (Atkins, autoteste M.1A) Calcule o rendimento teórico (em gramas) de nitrito de potássio, quando 24,0 g de
nitrato de potássio são aquecidos com um excesso de chumbo e ocorre a reação

Pb( s )  KNO3 ( s) 

PbO( s)  KNO2 ( s )
Dados: MPb=207 g/mol; MK=39 g/mol; MO=16 g/mol e MN=14 g/mol (Resp.: 20,2 g)
12. (Atkins, autoteste M.2A) Quando 24,0 g de nitrato de potássio foram aquecidos com chumbo, formaram-se
13,8 g de nitrito de potássio na reação dada na questão anterior. Calcule o rendimento percentual de nitrito de
potássio. (Resp.: 68,3%)
13. (Atkins, exemplo M.1) Suponhamos que encontramos, em um teste para monitorar o motor de um automóvel,
que a combustão de 1,001 L de octano sob várias condições produziu somente 1,14 kg de dióxido de carbono, e
não os 2,17 kg previstos teoricamente. Então:
Rendimento percentual de CO2=
1,14kg
100%  52,5%
2,17kg
14. (Atkins, exercício M.1) Quando se aquece pedra calcária que é principalmente CaCO3, são produzidos dióxido


CaO( s)  CO2 ( g ) . Se 11,7 g de CO2 são produzidos a
de carbono e cal, CaO, pela reação CaCO3 ( s ) 
partir da composição térmica de 30,7 g de CaCO3, qual o rendimento percentual da reação?
Dados: MCa=40 g/mol; MC=12 g/mol e MO=16 g/mol (Resp.: