CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS — PARTE 1

QUÍMICA - 3o ANO
MÓDULO 19
CÁLCULOS
ESTEQUIOMÉTRICOS
— PARTE 1
regra
de três
proporção teórica ou
estequiométrica
proporção entre o dado e
a pergunta do problema
Como pode cair no enem
Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vivem em rios, lagos e
oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na
química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/L a
20°C) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a
vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica
de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um
sistema hídrico. A DBO corresponde à massa de O2 em miligramas necessária para realizar a
oxidação total do carbono orgânico em um litro de água.
(BAIRD, C. Química Ambiental. Ed. Bookman, 2005 [adaptado].)
Dados: Massas molares em g/mol: C=12; H=1; O=16. Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula
mínima CH2O e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em um litro de água; em quanto
a DBO será aumentada?
a) 0,4 mg de O2/litro.
b) 1,7 mg de O2/litro.
c) 2,7 mg de O2/litro.
d) 9,4 mg de O2/litro.
e) 10,7 mg de O2/litro.
Fixação
1) (ENEM) O esquema ilustra o processo de obtenção do álcool etílico a partir da cana-de-açúcar.
Açúcar
escuro
Refinação
Açúcar
comum
(sacarose)
Etanol
(70 litros)
Concentração
Garapa
e cristalização
Mosto Destilação
fermentado
Trituração
Fermentação
Cana-de-açúcar
Melaço
(1 tonelada)
Óleo fúsel e
(250Kg)
resíduo
Bagaço
(250Kg)
Vonhoto
(910 litros)
Em 1996, foram produzidos no Brasil 12 bilhões de litros de álcool. A quantidade de canade-açúcar, em toneladas, que teve de ser colhida para esse fim foi aproximadamente:
a) 1,7 . 108
b) 1,2 . 109
c) 1,7 . 109
d) 1,2 . 1010
e) 7,0 . 1010
Fixação
2) (UERJ) Sódio metálico, NaO, e cátion sódio, Na+, são exemplos de espécies que apresentam
propriedades químicas diferentes. Quando são utilizados 3g de sal de cozinha (NaCl) na dieta
alimentar, o organismo absorve sódio na forma iônica. No entanto, a ingestão de quantidade
equivalente de sódio metálico, por sua violenta reação com a água do organismo e pelo efeito
corrosivo do hidróxido de sódio formado, causaria sérios danos à saúde. A equação a seguir
mostra essa reação.
Na
+ H2O(I) → NaOH(aq) +1 H2(g) + energia
(s)
2
Considerando rendimento de 100%, a ingestão de 3g de sódio metálico produziria, aproximadamente, uma massa de hidróxido de sódio, em gramas, igual a:
a) 5,2
b) 8,3
c) 12,1
d) 23,0
Fixação
3) Na neutralização de 3,2g de hidróxido de sódio por quantidade suficiente de ácido sulfúrico
determine a massa máxima de sal que pode ser obtida.
Fixação
o4) (UERJ) Em nosso organismo, parte da energia liberada pela oxidação completa da glicose
é captada na reação
ADP + Fosfato → ATP.
Considere que:
• em pessoas sadias, parte da energia liberada pela oxidação completa de 1 mol de glicose
acumula-se sob a forma de 38 mols de ATP, sendo a energia restante dissipada sob forma de
calor;
• em um determinado paciente com hipertireoidismo, o rendimento de produção de ATP foi
15% abaixo do normal;
• a reação de hidrólise ATP → ADP + Fosfato libera 7.000cal/mol.
A quantidade de calor que o paciente com hipertireoidismo libera a mais que uma pessoa
sadia, nas mesmas condições, quando oxida completamente 1,0mol de glicose, é, em Kcal,
aproximadamente igual a:
a) 40
b) 61
c) 226
d) 266
Fixação
5) (UFF) O propano, C3H8, um gás utilizado como combustível, reage com O2 segundo a reação:
C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
Logo, o volume de CO2 obtido nas CNTP, a partir da combustão de 0,20mol de C3H8 será,
aproximadamente:
a) 4,80L
b) 6,72L
c) 13,43L
d) 14,42L
e) 14,66L
Fixação
6) (UERJ)
Na natureza nada se cria, nada se perde;
tudo se transforma
Esse enunciado é conhecido como Lei da
Conservação das Massas ou Lei de Lavoisier.
Na época em que foi formulado, sua validade
foi contestada, já que na queima de diferentes
substâncias era possível observar aumento ou
diminuição de massa.
Para exemplificar esse fenômeno, considere
as duas balanças idênticas I e II mostradas na
figura a seguir. Nos pratos dessas balanças
foram colocadas massas idênticas de carvão
e de esponja de aço, assim distribuídas:
• pratos A e C: carvão;
• pratos B e D: esponja de aço.
prato A
prato B
prato C
prato D
A seguir, nas mesmas condições reacionais,
foram queimados os materiais contidos em B
e C, o que provocou desequilíbrio nos pratos
das balanças.
Para restabelecer o equilíbrio, serão necessários procedimentos de adição e retirada
de massas, respectivamente,nos seguintes
pratos:
a) A e D
b) B e C
c) C e A
d) D e B
Fixação
7) (UERJ) No interior do casco dos navios, existem tanques que podem ter seu volume preenchido parcial ou totalmente com água do mar em função das necessidades de flutuabilidade.
Como os tanques são constituídos de materiais metálicos, eles sofrem, ao longo do tempo,
corrosão pelo contato com a água do mar, conforme a equação:
4 Fe(s) + 3O2(g) 2Fe2O3(s)
Um processo corrosivo no interior de um tanque fechado apresenta as seguintes características:
3
volume interno 10.000 m de água do mar
30.000 m3 de ar
concentração de
gás oxigênio no ar,
em volume
após a corrosão: 19,3%
antes da corrosão: 20,9%
Admita que, durante todo o processo de corrosão, o ar no interior do tanque esteve submetido
às CNTP, com comportamento ideal, e que apenas o oxigênio presente no ar foi consumido.
A massa de ferro, em quilogramas, consumida após o processo corrosivo foi igual a:
a) 1300
c) 2100
b) 1600
d) 2800
Fixação
-8) (ENEM) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento
global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em
,1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como
diminuir a queima de gás de cozinha.
-
(Um hamburguer ecológico? É pra já! Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 [adaptado].)
Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar
de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de:
Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol)
a) 0,25 kg
b) 0,33 kg
c) 1,0 kg
d) 1,3 kg
e) 3,0 kg
o
Proposto
1) Uma amostra de sulfato de magnésio cristalizado pesando 1,23g é aquecida até perder toda
a água de cristalização. O sal anidro pesou 0,6g. Dê a fórmula do sal cristalizado.
Dados: (H = 1, O = 16, Mg = 24, S = 32)
Proposto
2) Determine a massa de ácido nítrico necessária para neutralizar completamente 3,7 gramas
de hidróxido de cálcio. Calcule também a massa de sal e o número de moléculas de água
formados na reação.
Proposto
3) (PUC) Leve em consideração as seguintes suposições:
a) a gasolina é composta somente por octano;
b) o CO2 (g) comporta-se como gás ideal;
c) 1% do octano sofre combustão completa com o funcionamento do carro, resultando em um
aumento na concentração de CO2 (g) na atmosfera;
d) um tanque cheio contém 1000 moles de octano;
e) a reação de combustão completa passa-se nas CNTP.
Calcule quantos litros de CO2(g) atingirão a atmosfera, ao gastar-se todo o combustível contido.
Proposto
4) (UNIRlO) Ao mergulharmos uma placa de prata metálica em uma solução de ácido nítrico,
ocorrerá a seguinte reação:
Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O
Ajustando a equação química acima, pode-se calcular que a massa de água produzida,
quando é consumido 1mol de prata metálica é, em gramas:
a) 36
b) 27
c) 18
d) 12
e) 3,6
Proposto
5) (UNIRIO) Óxido de cálcio, óxido de potássio e óxido de sódio reagem, separadamente,
consumindo 18g de H2O em cada reação:
Considere:
m1 → massa de hidróxido de cálcio formado;
m2 → massa de hidróxido de potássio formado;
m3→ massa de hidróxido de sódio formado.
Assim, podemos afirmar que:
a) m1 > m3 > m2
b) m2 > m1 > m3
c) m2 > m3 > m1
d) m3 > m1 > m2
e) m3 > m2 > m1
Proposto
6) (UNIRIO) O vinho é fundamentalmente uma mistura de etanol (C2H5OH) e água. O teor
alcoólico de um vinho é indicado pelo volume, em litros, do etanol contido em 100 litros de
vinho, sendo expresso em graus. Por exemplo: um vinho de 12° é aquele que, em 100 litros de
vinho, apresenta 12 litros de etanol. A determinação do teor alcoólico de uma amostra de vinho
pode ser feita, adicionando-se sódio ao líquido, formando etanoato de sódio (sódio branco) e
hidrogênio, de acordo com a seguinte reação:
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2
Sabendo-se que são consumidos 46g de sódio em 1.000ml de amostra de vinho com o consumo
total de etanol, determine:
Dado: densidade do etanol (20°C) = 0,80g/cm3,
a) o volume de gás hidrogênio liberado nas CNTP;
b) o teor alcoólico, em graus, dessa amostra a 20ºC.
Proposto
7) (UFF) Em alguns antiácidos, emprega-se o Mg(OH)2 como agente neutralizante do HCl
contido no suco gástrico. A reação que ocorre é a seguinte:
Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + 2H2O(l)
Supondo-se que alguém tenha 36,5mg de HCl no estômago, a massa de Mg(OH)2 necessária
para completa neutralização será:
a) 29,3 mg
b) 58,5 mg
c) 36,6 mg
d) 18,9 mg
e) 19,0 mg
Proposto
8) (UFF) A reação total entre Fe2+ e MnO4 não balanceada, em meio ácido, é:
Fe2+ + MnO+ H+
Fe3+ + H O + Mn2+
(aq)
4(aq)
(aq) (aq)
2
(aq)
Em certa experiência, na qual esta reação ocorreu, 1,360 x 10-3 mol Fe2+ foram utilizados.
a
Pede-se:
a) representar a equação balanceada;
b) quantos gramas do sal FeSO4 . 7 H2O foram utilizados considerando Fe2+ componente deste
sal?
Proposto
9) (UFRJ) Industrialmente, o ácido lático (ácido 2-hidroxi- -propanoico) é produzido pela fermentação da glicose por bactérias do gênero Lactobacillus. Para evitar a inibição do bioprocesso
pelo ácido láctico, à medida que é formado, o ácido é neutralizado pelo carbonato de cálcio, o
qual é previamente adicionado ao meio reacional. As reações de formação do ácido e da sua
neutralização são representadas pelas equações a seguir:
Equação 1:
C6H12O6 → 2 CH3CHOHCOOH
Glicose Ácido láctico
Equação 2:
2CH3CHOHCOOH + CaCO3(s)
→ (CH3CHOHCOO–)2Ca2+ + CO2(g)+ H2O
Lactato de cálcio
Calcule o número de mols de glicose que em um processo de obtenção de ácido láctico,
conforme o esquema apresentado, gera 6.720l de CO2 nas condições normais de temperatura
e pressão. Admita que este gás apresenta comportamento ideal.
Proposto
-10) (UFF) Acompanhando a evolução dos transportes aéreos, as modernas caixas-pretas
registram centenas de parâmetros a cada segundo, constituindo recurso fundamental na determinação das causas de acidentes aeronáuticos. Esses equipamentos devem suportar ações
destrutivas e o titânio, metal duro e resistente, pode ser usado para revesti-los externamente.
O titânio é um elemento possível de ser obtido a partir do tetracloreto de titânio por meio
da reação não balanceada:
TiCl4(g) + Mg(s) → MgCl2(líq) + Ti(s)
Considere que essa reação foi iniciada com 9,5g de TiCl4. Supondo-se que tal reação seja
total, a massa de titânio obtida será, aproximadamente:
a) 1,2 g
b) 2,4 g
c) 3,6 g
d) 4,8 g
e) 7,2 g
Proposto
11) (UFF) O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas
com coque, na presença de sílica.
Considere a reação:
2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → P4 + 6 CaSiO3 + 10 CO
Determine quantos gramas de fósforo elementar são produzidos a partir de 31,0 g de fosfato
de cálcio.
a) 3,10 g
b) 6,20 g
c) 12,40 g
d) 32,00 g
e) 62,00 g
Proposto
s12) (UFF) No combate à dor e à febre, um medicamento muito utilizado é a aspirina, cuja
composição centesimal é: C = 60,00%, H = 4,44% e O = 35,56%.
Sabendo-se que em uma amostra de aspirina com 0,18g de massa existem 6,02 x 1020
moléculas, conclui- -se que a fórmula molecular desse composto é:
a) C9H6O3
b) C8H4O5
oc) C H O
10 12 3
d) C9H8O4
e) C8H8O4
Proposto
13) (UFF) O cloro empregado nos sistemas de purificação da água é obtido, industrialmente, pela
decomposição eletrolítica da água do mar mediante a reação química representada a seguir:
2NaCl(aq) + 2H2O(l)→ 2NaOH(aq)+ H2(g) + Cl2(g)
A massa de cloreto de sódio a ser utilizada na produção de 25 toneladas (ton) de cloro,
supondo uma eficiência de 100% do processo, será, aproximadamente:
a) 13 ton
b) 21 ton
c) 28 ton
d) 41 ton
e) 83 ton
Proposto
14) (UNIRIO) Assinale a opção que contém o óxido com o maior percentual de oxigênio em
sua fórmula.
Dados: O = 16u; N = 14u; Al = 27u; S = 32u; Mn = 55u;
Cd = 112u
a) Al2O3
b) MnO2
c) CdO
d) SO3
e) NO2
Proposto
15) (UERJ) Uma das principais causas da poluição atmosférica é a queima de óleos e carvão,
que libera para o ambiente gases, sulfurados. A sequência reacional a seguir demonstra um
procedimento moderno de eliminação de anidrido sulfuroso, que consiste em sua conversão
a gesso.
SO2 + H2O → H+ + HSO-3
H+ + HSO3 + 1/2 O2 → 2H+ + SO-2
2H+ + SO-2 + Ca(OH)2 → CaSO4 · 2H2O
Gesso
Calcule a massa de gesso, em gramas, que pode ser obtida a partir de 192g de anidrido
sulfuroso, considerando um rendimento de 100% no processo de conversão.