Estequiometria-Estudo Físico dos Gases. - Portal

EsPCEX 2016 Química
28 g de ferro são colocados para reagir com 36 g de
enxofre, segundo a reação: Fe + S → Fe3S3.
Dados: M(Fe) = 56; M(S) = 32; M(Fe2S3) = 208
Responda:
Cálculos Estequiométricos
LEIS PONDERAIS
São todas relacionadas à massa.
Lei de Lavoisier: As massas dos reagentes envolvidos
em uma reação são sempre iguais às massas dos
produtos obtidos.
Ex.
H2(g) + ½ O2(g) à H2O(v)
(coef) x M:
2g
16 g
18 g
2 g + 16 g = 18 g
a) Qual a massa de Fe2S3 formada.
b) Calcule a massa do reagente em excesso.
c) Qual o reagente limitante dessa reação?
Resolução:
Lei de Proust: As proporções das substâncias em
uma reação serão sempre obedecidas.
Ex. .
H2(g) + ½ O2(g) à H2O(v)
(coef) x M:
2g
16 g
18 g
Proporção:
4g
32 g
36 g
Coloca-se os valores dados e o que foi pedido no
problema, na 2ª linha abaixo das respectivas
substâncias e, na 1ª linha, coloca-se os valores
estequiométricos da reação:
2Fe + 3S → Fe2S3
2x56 -- 3x32 ---- 160
28g -- 36g ---- x
Primeiramente verifica-se se a reação está
balanceada, caso contrário, faz-se o
balanceamento: 2Fe + 3S → Fe2S3
Exercício Resolvido:
Certa quantidade de cobre reagiu completamente
com 2,52 g de HNO3, conforme a reação:
3Cu + 8HNO3 à 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Calcula-se o valor necessário para que 30g de Fe
reaja totalmente:
112 ------ 64
28 ------ x à x = 16 g
Calcule:
a) o número de átomos de cobre que reagiu;
b) a massa de Cu(NO3)2 formado;
c) a quantidade (mol) de H2O formado;
d) o volume de NO formado nas CNTP.
Dados: Cu = 63; N = 14; O = 16; H = 1
Logo, como preciso de 16 g de S para reagir com
28 g de Fe, tem-se excesso de S (dos 36 g que foi
colocado para reagir, 16g reagiu, logo, houve
uma sobra de: 36 g – 16 g = 20 g de enxofre)
Com isso, podemos dizer que o reagente limitante é
o ferro, pois todo ele reage e limita a reação nesse
valor estequiométrico.
Resolução:
Massa molar HNO3 = 1 + 14 + 3x16 = 63g/mol
Massa molar Cu(NO3)2 = 63+(14+3x16)x2 =
187g/mol
Volume molar = 22,4l/mol
3Cu + 8HNO3 à 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
3x6.1023 -- 8x63g ---- 3x187g -----2x22,4 l ---4 mols
a (átomos) --2,52 g--- b (m) --- d (vol) ----c(mol)
Com isso, calculamos o valor do Fe2S3 a partir do Fe
utilizado:
2Fe + 3S → Fe2S3
2x56 g ------- 160g
28g --------- x à x = 40 g de Fe2S3
Reação com grau de pureza
a = 9.1021 átomos
b = 2.805 g
c = 0,02 mol
d = 0,224 litros
Em uma reação onde um dos reagentes tem um
determinado grau de pureza, calcula-se esse grau de
pureza e faz-se os cálculos estequiométricos. A
parte pura é a que reage.
Exemplo: Calcule a massa de calcáreo, com grau de
pureza igual a 80% de carbonato de cálcio que deve
ser usada para obter 140 g de óxido de cálcio, CaO,
segundo a reação: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g).
Dados: Massas molares: Ca = 40; C = 12; O = 16.
Reação com excesso de reagente
Em uma reação balanceada corretamente, o
somatório das massas molares dos reagentes igualase ao somatório das massas molares do produto (Lei
de Lavoisier). Porém, quando se coloca para reagir
uma quantidade acima da necessária da proporção
correta, existirá sobra (parte não reage), que
chamamos de excesso.
O reagente que reage totalmente, sem
sobra, é chamado de reagente limitante da reação
(pois,
ele
é
que
vai
determinar
estequiometricamente
a
proporção
dos
componentes da reação).
Exercício Resolvido:
Resolução:
CaCO3 → CaO + CO2
100 g --- 56 g
x
--- 140 g à
x = 250 g
Como somente a parte pura que reage e, o calcáreo
tem 80% de pureza, a massa calculada (250g)
corresponde a 80% do calcáreo, então calculamos a
quantidade de calcáreo que foi usada (os 100% da
massa colocada)
-1-
Profª Fátima Serrado
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250 g --- 80%
x
--- 100% à x = 312,5 g de calcáreo
Massa Molar CO = 12 + 16 = 28 g/mol; Cl2 = 35x2 =
71 g/mol; COCl2 = 12 + 16 + 71 = 99 g/mol.
Reação com rendimento
CO(g) + Cl2(g) à COCl2(g)
28 g --- 71 g
560 g --- x
onde x = 1.420 g (como
é maior que a quantidade utilizada, que é de 355 g,
significa que a quantidade de CO está em excesso,
logo, o reagente limitante é o Cl2.
Toda reação, teoricamente, ocorre com 100% de
eficiência (rendimento), então, caso tenha um
rendimento definido, calcula-se, dos valores
formados nos produtos, o correspondente ao
rendimento.
CO(g) + Cl2(g) à COCl2(g)
71 g ---- 99 g
355 g --- x
onde x = 495 g
Exemplo: Reagindo 320 g de Fe2O3, segundo a
reação 2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2 , qual a massa
de ferro obtida, sabendo-se que o rendimento é de
90%.
Dados: M(Fe2O3) = 160g/mol; M(Fe) = 56 g/mol.
2. [EsPCEx-2013] Considerando a equação não
balanceada da reação de combustão do gás
butano descrita por C4H10(g) +O2(g) → CO2(g) +
H2O(g), a 1 atm de 25 oC (condições padrão) e o
comportamento desses como gases ideais, o
volume de gás carbônico produzido pela
combustão completa do conteúdo de uma
botijão de gás contendo 174,0 g de butano é:
Dados:
Massas atômicas: C = 12u; O = 16u e H =
1u; Volume molar nas condições padrão = 24,5
L.mol-1
Resolução: Calcula-se a massa de Fe obtida:
2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2
2x160 g ------ 4x56 g
320 g ------ x
x = 224 g (essa massa é obtida para um
rendimento de 100%), porém, como o rendimento
é 90%, então, a massa obtida será 90% de 224g =
201,6 g.
[A] 1000,4 L
[B] 198,3 L
[C] 345,6 L
[D] 294,0 L
[E] 701,1 L
Questões da EsPCEx
1. [EsPCEx-2014]
O fosgênio é um gás
extremamente venenoso, tendo sido usado
em combates durante a Primeira Guerra
Mundial como agente químico de guerra. É
assim chamado porque foi primeiro
preparado pela ação da luz do sol em uma
mistura dos gases monóxido de carbono
(CO) e cloro (Cl2), conforme a equação
balanceada da reação descrita a seguir:
CO(g) + Cl2(g) à COCl2(g)
Resp: opção [D]
C4H10 + 13/2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O
58 g ------------------ 98 L
174 g----------------- x L
x = 294 L
3. [EsPCEx-2013] Considerando que para a
inutilização de uma peça de morteiro seja
necessária a produção de 336 g de ferro
metálico na alma da peça e admitindo-se o
alumínio como reagente limitante e o
rendimento da reação de 100% em relação ao
alumínio, a proporção em porcentagem de
massa de alumínio metálico que deve compor
900 g da mistura de termita supracitada
(alumínio metálico e óxido de ferro III) numa
granada incendiária, visando à inutilização desta
peça de morteiro, é de
Em um reator foram dispostos 560 g de
monóxido de carbono e 355 g de cloro.
Admitindo-se a reação entre o monóxido de
carbono e o cloro com rendimento de 100 %
da reação e as limitações de reagentes, a
massa de fosgênio produzida é
Dados: massas atômicas: C = 12 u ; Cl = 35,5
u; O = 16 u
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
228
495
654
832
928
g
g
g
g
g
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
Resp.: opção [B]
Quando fornecido as quantidades dos reagentes,
geralmente se trata de questão de estequiometria
com excesso. Para isso devemos verificar qual dos
reagentes está em excesso.
Sabendo-se o reagente limitante (o que não está em
excesso), o que limita a reação, calcula-se a
quantidade do produto.
3%
18 %
32 %
43 %
56 %
Resp.: opção [B]
2 Al → 2 Fe
x g --- 336 g
54 g --- 112 g
x = 162 g de Al
900 g --- 100 %
162 g --- x
x = 18 %
-2-
Profª Fátima Serrado
A) Falsa. O metanol só apresenta ligações sigma.
B) Falsa. O Solução:
butano e o metilpropano apresentam pontos de fusão e ebulição
A)
O metanol
só apresenta
ligações
sigma.
diferentes, 39.
poisFalsa.
apresentam
cadeias
diferentes
(simples
e ramificada,
Assinale
a alternativa
correta:
B) Falsa. O butano e o metilpropano apresentam pontos de fusão e ebulição
respectivamente).
Dados:
diferentes, pois apresentam cadeias diferentes (simples e ramificada,
C) Verdadeira.
Elemento Químico H-Hidrogênio C-Carbono O-Oxigênio
respectivamente).
D) Falsa. Existem
cadeias ramificadas com carbonos terciários e quaternários.
EsPCEX
2016
Química
C)
Verdadeira.
Número
Atômico
Z=1
Z=6
Z=8
E) Falsa. O nome do composto resultante
é 2,2-dimetilbutano.
D) Falsa. Existem cadeias ramificadas com carbonos terciários e quaternários.
4. [EsPCEx-2012] O etino, também conhecido como
[B] 245,0 L
Resposta: C E) Falsa. O nome do composto resultante é 2,2-dimetilbutano.
22
a) acetileno,
O metanol,
fórmula
estrutural
é H3C-OH,
do tipo π (pi).
é cuja
um Alcino
muito
importante
na apresente
[C]quatro
430,5 ligações
L
b)
O
butano
e
o
metilpropano
apresentam
a
mesma
fórmula
molecular
(C
H
Química.
Esse
composto
possui
várias
[D]
825,3
L
4
10) e a mesma
Resposta:
C como acetileno, é um Alcino muito importante na Química.
40. O etino, também
conhecido
massa
molar
de
58
g/mol
e,
por
conseguinte,
possuem
iguais
pontos
de
fusão
e
aplicações,
dentre
elas
o
uso
como
gás
de
[E]
350,0
L
Esse composto possui várias aplicações, dentre elas o uso como gás de maçarico
40.
O
etino,
também
conhecido
como
acetileno,
é
um
Alcino
muito
importante
na
Química.
ebulição.
maçarico
oxiacetilenico,
cuja
chama
azul
atinge
oxiacetilênico, cuja chama azul atinge temperaturas em torno de 3000°C.
Esse
composto
possui
várias
dentre
elas
o uso
como
gás de maçarico
Resp:
[C]
A produção industrial
do gás etino
está
abaixo,
emA três
etapas,
conforme
as
c)
Metano,
etano
propano
são
constituintes
de
uma
série
homologia
de hidrocarbonetos.
temperaturas
em erepresentada,
torno
de aplicações,
3000°C.
produção
oxiacetilênico, cuja chama azul atinge temperaturas em torno de 3000°C.
equações balanceadas:
do carbônica
gás etinohomogênea
está representada,
d) industrial
Uma cadeia
é ramificada quando
apresenta
somente
carbonos
4C
(NOetapas,
6 N2(g) + 12
A produção industrial do gás etino está representada, abaixo,
em
as CO(g) + 10 H2O(g) + 7 O2(g)
3H5três
3)3(l) à conforme
abaixo,
em
três
etapas,
conforme
as
equações
primários
e
secundários.
equações
4x227 g ------ 6 + 12 + 10 + 7 = 35 mols de gases
ETAPA I:
CaCO3( s)balanceadas:
→ CaO + CO2( g)
e) balanceadas:
A união das(s) estruturas
dos radicais orgânicos etil e454
t-butil
(ou
g
------terc-butil)
x àgera
x =um
17,5 mols
ETAPA II: CaO
3CI:
+ CO( g)
ETAPA
→ CaO
+
CO
cuja
estrutura
é
nomeada
por
2-metilhexano.
2( s) CaCO
(s) +composto
(graf ) → CaCorgânico
3( s)
s
2
g
( )
( )
ETAPA III: CaC
+ 2HII:
Ca ( OH)2+( aq3C
+ C2H2(→
ETAPA
2O(l) → CaO
2( s )
) ( graf
( s)
) g) CaC2( s) + CO( g)
Dados:
Utilizando a equação de Clapeyron: PV = nRT,
temos:
1 x V = 17,5 x 0,082 x 300 à V = 430,5 L
ETAPA III: CaC2(s) + 2H2O(l) → Ca ( OH)2( aq) + C2H2(g)
Solução:
Elemento
Químico H-Hidrogênio C-Carbono O-Oxigênio Ca-Cálcio
Dados:
Massa
AtômicaO metanol
1u
12 u
16 ligações
u
40 usigma.
A)
Falsa.
só apresenta
6. [EsPCEx-2011]
Um
laboratorista
pesou
Elemento Químico H-Hidrogênio C-Carbono O-Oxigênio Ca-Cálcio
B) Falsa. O butano e o metilpropano apresentam
pontos de uma
fusão
e ebulição
separadamente
amostra
I,
de
hidróxido
de
Massa
1admitindo
ude cada etapa
12 da
uoobtenção16
40 u
asAtômica
etapas
que
Considerando asConsiderando
etapas citadas
admitindo
que ocitadas
rendimento
do u
diferentes,
pois
apresentam
cadeias
diferentes
e amostra
ramificada,
sódio (simples
(NaOH), e uma
II, de óxido de
gás etino por esse
método é dede
100%,
então
a massa
carbonato de
rendimento
cada
etapa
da deobtenção
docálculo
gás (CaCO3(s))
respectivamente).
cálcio
e, do
como não dispunha de
as gás
etapas
que o rendimento de cada
etapa(CaO),
da obtenção
necessária paraConsiderando
produzirpor
5,2 esse
g do
etino citadas
(Cé
é100%, então
2H2(g)
etino
método
de) admitindo
a massa
gás
etino
por
esse
método
é
de
100%,
então
a
massa
de
carbonato
de
cálculo
(CaCO
)
C)
Verdadeira.
etiquetas,
anotou
somente
a soma das massas
3(s)
a) 20,0 g
de carbonato
de cálcio
(CaCO
necessária
para
3(s)
necessária
produzir
5,2
g doramificadas
gás) etino
(C2H2(g)
) é carbonos
D)
Falsa. para
Existem
cadeias
com
terciários
das
amostras (Ie +quaternários.
II) igual a 11,2 g.
b) 18,5 g
a)produzir
20,0 g 5,2 g do gás etino (C2H2(g)) é:
Cada uma das amostras I e II foi tratada
E)
Falsa.
O nome do composto resultante é 2,2-dimetilbutano.
b) [A]
18,520,0
g
g.
separadamente com ácido sulfúrico (H2SO4)
[B] 18,5 Cg. ENDEREÇO: INÁCIO LUSTOSA, 281 www.elitecuritiba.com.br
produzindo, respectivamente, sulfato de sódio
Resposta:
16,0 g.
CURSO[C]
PRÉ VESTIBULAR
ELITE CURITIBA
ENDEREÇO: INÁCIO LUSTOSA, 281 (Nawww.elitecuritiba.com.br
2SO4) mais água (H2O) e sulfato de cálcio
26,0 g.também conhecido como acetileno, é um Alcino
(CaSOmuito
mais
água na
(HQuímica.
Considere o
40.[D]
O etino,
importante
4)
2O).
[E] composto
28,0 g.
das gás
reações
questão igual a
Esse
possui várias aplicações, dentre elasrendimento
o uso como
de em
maçarico
100%.de 3000°C.
oxiacetilênico,
Resp.:
opção [A] cuja chama azul atinge temperaturas em torno
Sendo
soma
das massas
dos sais
A produção industrial do gás etino está representada, abaixo,
em atrês
etapas,
conforme
as produzidos
Sendo o rendimento de cada etapa 100%, podemos
(Na
SO
+
CaSO
)
igual
a
25,37
g,
então
a massa
2
4
4
equações balanceadas:
somá-las e obter a reação global.
da amostra I de hidróxido de sódio (NaOH) e a
massa de amostra II de óxido de cálcio (CaO)
ETAPA I:
CaCO3( s) → CaO( s) + CO2( g)
são, respectivamente:
ETAPA II:
CaO(s) + 3C(graf ) → CaC2( s) + CO( g)
Dados:
URSO PRÉ VESTIBULAR ELITE CURITIBA
ETAPA III: CaC2(s) + 2H2O(l) → Ca ( OH)2( aq) + C2H2(g)
Reação Global: CaCO3(s) + C(Graf) + 2 H2O(l) à
[A] 6,8 g e 4,4 g.
Dados: + C H + CO + CO
Ca(OH)
2(aq)
2 2(g)
(g)
2(g)
10,0 g e 1,2 g.
Elemento Químico H-Hidrogênio C-Carbono[B] O-Oxigênio
Ca-Cálcio
[C]
4,5 g e 6,7 g.
Massas molares:
CaCO
3 = 40 + 12 + 3x16
Massa
Atômica
1 u = 100 12 u
16 u
40 u
[D] 2,8 g e 8,4 g.
g/mol; C2H2 = 2x12 + 2x1 = 26 g/mol
[E] 5,5 g e 5,7 g.
Considerando
as etapas citadas admitindo que o rendimento de cada etapa da obtenção do
Relação
estequiométrica:
gás etino1 por
método
é de 100%, então a massa de carbonato de cálculo (CaCO3(s))
mol esse
de CaCO
3 ----- 1 mol C2H2
Resp.: opção [D]
necessária para100
produzir
5,2
g ------- g
26do
g gás etino (C2H2(g)) é
Questão bem elaborada e exigindo
a) 20,0 g
x ------- 5,2 g
raciocínio e cálculos precisos.
Envolve duas
b) 18,5 g
x = 20,0 g de CaCO3
reações
de
neutralização
e
cálculos
estequiométricos decorrentes.
5. [EsPCEx-2011] Dada a equação balanceada de
CURSO
PRÉ VESTIBULAR
ELITEnitroglicerina
CURITIBA
ENDEREÇO:
www.elitecuritiba.com.br
detonação
do explosivo
de fórmulaINÁCIO LUSTOSA, 281
a) 2 NaOH + H2SO4 à 1 Na2SO4 + H2O
C3H5(NO3)3(l):
b) 1 CaO + H2SO4 à 1 CaSO4 + H2O
4 C3H5(NO3)3(l) à 6 N2(g) + 12 CO(g) + 10 H2O(g) + 7 O2(g)
a) 2 NaOH ---- 1 Na SO
2
Considerando os gases acima como ideais, a
temperatura de 300 Kelvin (K) e a pressão de
1 atm, o volume gasoso total que será produzido na
detonação completa de 454 g de C3H5(NO3)3(l) é:
Dados:
-2
-1
Constante universal dos gases: R=8,2·10 atm·L·K ·mol
-1
[A] 639,6 L
-3-
80 g -----------142 g
x ----------- x/2
4
x = 2,8 g e y = 8,4 g
b) 1 CaO ------- 1 CaSO4
56 g ---------- 136 g
y
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Sabendo que: x + y = 11,20 g
142 x/2 + 136 z = 25,37 à x = 0,07 mol;
y = 0,15 mol
x = 2,8 g e y = 8,4 g
inicia-se facilmente e gera rapidamente grandes
quantidades de gases, expressiva força de
expansão e intensa liberação de calor, conforme
a equação da reação:
4 C3H5N3O9(l) à 6 N2(g) + 12 CO2(g) + 10 H2O(g) + O2(g)
7.
1 CaO
-------
1 CaSO4
56 g
-------
136 g
y
-------
y
Admitindo-se os produtos gasosos da reação
como gases ideais, cujos volumes molares
são iguais a 24,5 L, e tomando por base a
equação da reação de decomposição da
nitroglicerina, o volume total aproximado, em
litros, de gases produzidos na reação de
decomposição
completa
de 454
g
de
nitroglicerina será de
Dados: massa molar da nitroglicerina = 227 g/mol;
volume molar = 24,5 L/mol (25 ºC e 1 atm)
[EsPCEx-2011] Um antiácido estomacal contém
bicarbonato de sódio (NaHCO3) que neutraliza o
excesso de ácido clorídrico (HCl), no suco
gástrico, aliviando os sintomas da azia, segundo
a equação:
Sobre essas substâncias, são feitas as seguintes
afirmações:
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
HCl(aq) + NaHCO3(aq) à NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
I. A fórmula estrutural do bicarbonato de sódio e
do ácido clorídrico são respectivamente:
355,3 L
304,6 L
271,1 L
123,5 L
89,2 L
Resp.: opção [A]
4 mols C3H5N3O9 à 6 mols N2 + 12 mols CO2 + 10
mols H2O + 1 mol O2
= 6 + 12 + 10 + 1 = 29 mols de volume gasoso
II. Na reação entre o bicarbonato de sódio e o
ácido clorídrico, ocorre uma reação de
oxidorredução.
III. O antiácido contém 4,200 g de bicarbonato de
sódio para neutralização total de 1,825 g do
ácido clorídrico presente no suco gástrico.
4 x 227 g C3H5N3O9 ------- 29 mols x 24,5 L
454 g -------- x
x = 355,25 L
9. EsPCEx-1993: Com base na equação podemos
afirmar que 200g de carbonato de cálcio
produzirá a seguinte massa de cloreto de cálcio
e volume de CO2 nas CNTP, respectivamente,
supondo-se que a reação tenha 100% de
rendimento
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
Dados:
CNTP = Condições Normais de Temperatura e
Pressão; Ca = 40u; C = 12u; O = 16; Cl = 35,5u;
VM = 22,4L/mol.
Das afirmações feitas, está(ão) correta(s)
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
apenas
apenas
apenas
apenas
apenas
I e II.
II e III.
I e III.
III.
II.
[A]
[B]
[C]
[D]
Resp.: opção [D]
I. Falsa. A fórmula estrutural do bicarbonato de
sódio (NaHCO3) está correta, porém a do ácido
clorídrico (HCl) está errada, pois a ligação
entre os átomos é covalente simples.
II. Falsa. O Nox dos elementos não varia entre
suas substâncias reagentes e produtos.
III. Verdadeira. Efetuando-se os cálculos devidos,
veremos sua validade:
NaHCO3 HCl
84 g ------- 36,5 g
y ------- 1,825 g
111
222
111
222
g
g
g
g
e
e
e
e
22,4
22,4
44,8
44,8
L
L
L
L
Resp: [D] M(CaCO3) = 40 + 12 + 3x16 = 100 u;
M(CaCl2) = 40 + 2x35,5 = 111
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
100 g -------- 111 g ------ 22,4 L
200 g ---------x
------y
x = 222g de CaCl2 e y = 22,8 L de CO2
y = 4,200 g
10. EsPCEx-1993: A massa de carbono (grafite)
necessária para produzir 220 g de dióxido de
carbono é:
Dados: Massa Atômica C = 12.
[A] 12g
8. [EsPCEx-2011] A nitroglicerina é um líquido
oleoso de cor amarelo-pálida, muito sensível ao
choque ou calor. É empregada em diversos tipos
de explosivos. Sua reação de decomposição
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[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
[B] 24g
[C] 36g
[D] 60g
Resp: [D] A reação que ocorre é a seguinte:
C + O2 → CO2
12 g ---------- 44 g
x ---------- 220 g
à
x = 60g
Resp: [E]
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
22,4L --------------- 2x17 g
v
--------------- 3400 g à v = 2240 L
14. EsPCEx–1995: A quantidade de ar, nas CNTP,
necessárias para queimar 100 g de metano,
considerando que praticamente 1/5 do volume
atmosférico consiste de oxigênio, é:
[A] 280 L
[B] 2800 L
[C] 1400 L
[D] 140 L
[E] 400L
11. EsPCEx-1993: Um composto orgânico de massa
molecular igual a 46 u possui 0,2 mol de átomos
de carbono combinado com 0,6 g de hidrogênio
e 6x1022 átomos de oxigênio. Sua fórmula
molecular é
[A] CH2O2
[B] C2H2O2
[C] C2H6O
[D] C2H3O
Resp: [C]
Reação de combustão do metano balanceada:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Massa molar do CH4 = 16u
16g --- 2.22,4L
100g -- x = 280 L de O2
(que corresponde a 1/5 do ar):
Resp: [C] Transformando nº massa em nº de mol
do hidrogênio:
1 mol H ---- 1 g
x ----- 0,6 g
x = 0,6 mol de H
Transformando nº de átomos de oxigênio em nº de
mol:
1mol O ---- 6.1023 átomos
x
---- 6.1022 átomos
x= 0,1 mol de O
280 L ----- 1/5
y ----- 5/5
à y = 1400L de ar
15. EsPCEx–2005: Um automóvel faz cerca de 10 km
com um litro de etano (C2H5OH). Durante uma
viagem de 400 km e admitindo a queima
completa do combustível, o volume de gás
carbônico (CO2) emitido pelo carro em metros
cúbicos (m3) é:
Dados: densidade do etanol: 0,8 kg/L
Massa molar do etanol: 46 g/mol;
Volume molar de CO2 = 25 L/mol.
[A] 34,8.
[B] 42,0.
[C] 36,8.
[D] 38,0.
[E] 42,5.
C0,2H0,6O0,1 --- (x10) --------- C2H6O1
Massa molecular é a soma das massas atômicas
do composto:
(C2H6O1)n = 46 ----- (12x2 + 1x6 + 16x1)n = 46
n = 1 (então a fórmula é C2H6O)
12. EsPCEx-1994: Na fórmula do Sulfato cúprico
penta-hidratado (CuSO4.5H2O) as porcentagens
aproximadas em massa de cobre e água são,
respectivamente:
Dados: Cu = 63,5; S = 32; O =16; H = 1
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
0,224 litros
2,24 litros
22,4 litros
224 litros
2240 litros
14,2% e 7,9%
14,2% e 36,1%
7,9% e 25,5%
25,5% e 36,1%
25,5% e 7,9%
Resp: [A] Cálculo do volume de etanol consumido
numa viagem de 100 km:
10 km ----- 1 L
400 km ----- x = 40 litros
Cálculo da massa de etanol usando sua densidade:
0,8 kg ---- 1 L
x --- 40 L
x = 32kg = 32000 g
Resp: D
Massa molar = (63,5 + 32 + 4x16) + 5(1x2 + 16) +
5(1x2 + 16) = 249,5 ------ 100%
Reação da queima do etanol:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
46 g ----------- 2x25L
32000 g --------- x = 34782,6 L
(Cobre) 63,5 ------ x = 25,5%
(água ) 90 ------ y = 36,1%
13. EsPCEx-1994: Na reação de síntese da amônia
(N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)), feitas nas CNTP, o
volume de nitrogênio necessário para se obter
3,4 kg de NH3 será
Dados: Massas molares: N = 14; H = 1. Volume
molar nas CNTP = 22,4 L/mol
Transformando L em m3: 1m3 = 1000 dm3 = 1000 L,
então 34782 L = 34872 dm3 = 34,8 m3
16. EsPCEx–2008: O carbonato de sódio (Na2CO3)
empregado na fabricação de vidro é preparado a
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partir do carbonato de cálcio (CaCO3) e cloreto
de sódio (NaCl), segundo a equação balanceada:
CaCO3 + 2 NaCl à
Nº mol de HCl colocados: 300 mol
Nº mol em excesso reagem com 144 mol de NaOH:
como é necessário 1 mol de NaOH para neutralizar 1
mol de HCl, a quantidade de matéria (mol) do HCl
em excesso é 144, então, a quantidade que reage é:
300 – 144 = 156 mol.
Na2CO3 + CaCl2
Partindo-se de 1250 g de carbonato de cálcio
(com grau de pureza de 80%) e 650 g 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 = 12 u; O = 16 u;
Na = 23 u; Cl = 35,5 u; Ca = 40 u
[A] 585 g.
[B] 1000 g.
[C] 424 g.
[D] 650 g.
[E] 480 g.
Sendo m1 a massa de Na2O que reage e m2 a de K2O
que reage, temos: m1 + m2 = 5828g
Calculando o nº mol dos óxidos, considerando n1 =
nº mol HCl que reage com Na2O e n2 = nº mol de HCl
que reage com K2O, temos: n1 + n2 = 156 mol.
Considerando que:
• 1 mol de Na2O reagem com 2 mols de HCl, então,
62 g ----- 2 mol
m1 ------ n1 à m1 = 31 n1
• 1 mol de K2O reagem com 2 mols de HCl, então,
94 g ----- 2 mol
m2 ------ n2 à m2 = 47 n2
Resp: [C]
Cálculo da massa do carbonato que reage (a parte
pura): 80% de 1250 g = 1000 g
Cálculo da massa de cloreto que reage (a parte
pura): 90% de 650 g = 585 g
Como : m1 + m2 = 5828g e substituindo os valores
acima, temos:
31 n1 + 47 n2 = 5828
n1 + n2 = 156
CaCO3 + 2 NaCl → Na2CO3 + CaCl2
100g ---- 2x58,5 g ---- 106 g
1000 g --- x = 1170 g (está em falta, logo, o
CaCO3 está em excesso)
Resolvendo o sistema encontramos: n2 = 62
(substituindo em: m2 = 47 n2, temos: m2 = 47.62 =
2914g (ou seja, 50% da massa total dos óxido,
5828g)
Cálculo da massa do Na2CO3 formado, utilizando 585
g de NaCl, para um rendimento de 100%:
18. EsPCEx–2009: Uma amostra de 1,72 g de sulfato
de cálcio hidratado (CaSO4.nH2O), onde “n”
representa o número de molécula(s) de água
(H2O), é aquecida até a eliminação total da água
de hidratação, restando uma massa de 1,36 g de
sulfato de cálcio anidro.
Dados: massas atômicas: Ca = 40; S= 32;O = 16;H = 1
A fórmula molecular do sal hidratado é:
2x58,5 g NaCl ---- 106 g Na2CO3
585 g ------------ x = 530 g
Cálculo da massa encontrada
rendimento: 530 g x 80% = 424 g
para
80%
de
17. EsPCEx–2009: Uma quantidade de 5828 g de
mistura de óxido de sódio (Na2O) e óxido de
potássio (K2O) foi tratada com uma solução de
ácido clorídrico que continha 300 mols de HCl.
Admitindo-se que toda a mistura de óxidos
reagiu com parte do HCl, e que o excesso de HCl
necessitou de 144 mols de hidróxido de sódio
(NaOH) para ser totalmente neutralizado, então
a composição percentual, em massa de Na2O e
de K2O era, respectivamente,
Dados: Massas Atômicas: Na = 23u; K = 39u; O = 26u.
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
28%
42%
50%
58%
80%
e
e
e
e
e
[A] CaSO4.1H2O
[B] CaSO4.2H2O
[C] CaSO4.3H2O
[D] CaSO4.4H2O
[E] CaSO4.5H2O
Resp: [B]
1,72 g ----- 100% (massa total do sal hidratado)
1,36 g --- x (massa do sal anidro)
x = 79%
Então 100 – 79 = 21% (quantidade de água retirada)
Massa molar: CaSO4 = 136 g/mol H2O = 18 g/mol
Então 136 + 18n ---- 100%
18n --- 21% à 18n.100 = (136 + 18n).21 à n = 2
72%
58%
50%
42%
20%
Gases
O movimento das partículas de um gás é
contínuo e ininterrupto e exerce pressão uniforme
nas paredes do recipiente. A pressão exercida por
um gás dentro de um recipiente resulta dos choques
das partículas contra as paredes, que ocorrem de
forma perfeitamente elástica, sem que haja
variação da energia mecânica total.
Resp: [C]
As reações que ocorrem são:
Na2O + 2HCl → 2NaCl + H2O
K2O + 2HCl → 2KCl + H2O
e
Massas molares: Na2O = 62g/mol e K2O = 94 g/mol
Chamamos de gás ideal ou gás perfeito
qualquer gás que apresente essas características, o
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que normalmente não ocorre com a maioria dos
gases com os quais trabalhamos, devido ao fato de
ocorrerem interações entre suas moléculas. Esses
gases são denominados gases reais, que, a altas
temperaturas e a baixas pressões, se assemelham,
no seu comportamento, aos gases perfeitos.
Quando estudamos um gás, devemos medir e
estabelecer relações entre as seguintes grandezas:
pressão (P); volume (V); temperatura (T) e
quantidade de substância, que é indicada pelo
número de mol (n).
Equação Geral do Gases
Condições Normais de Temperatura e Pressão
(CNTP)
Pressão:
1 atm = 760 mm Hg = 760 torr
1 atm = 101.325 Pa (pascal) ( ≅ 105 Pa) = 1,0 bar
Volume: 1 mL = 1 cm3
PNormal = 1 atm = 760 mm Hg
TNormal = 0°C = 273 K
1 L = 1 dm3
≅ 100 kPa
Temperatura: T(K) = t(°C) + 273
Volume Molar
Transformações Gasosas
Volume ocupado por um mol de qualquer gás, a
uma determinada pressão e temperatura
Lei de Boyle e Mariotte
Isotérmica (T = constante)
VM = 24,5 L/mol (a 25°C e 1 atm)
VM = 22,71 L/mol ( a 0°C e 1 bar = 10–5 Pa)
Lei de Avogadro
Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas
condições de pressão e temperatura, apresentam a
mesma quantidade de substância em mol ou
moléculas.
Equação de Clapeyron
Quanto mais a isoterma se afasta da origem, maior é
a temperatura do gás, assim: T1 < T2 < T3.
Com base nas leis experimentais de Avogadro,
Boyle, Charles e Gay-Lussac, Clapeyron sintetizou-as
sob a forma de uma equação de estado de um gás
ideal.
Como o volume de um gás é diretamente
proporcional ao seu n° de mols e à temperatura e
inversamente proporcional à pressão, então é
natural que:
PV
=R
nT
ou seja:
PV = nRT
onde R, a constante de proporcionalidade, foi
denominada de constante Universal dos Gases
Perfeitos.
Alguns valores de R:
Lei de Charles Gay-Lussac
Isobárica (P = constante)
R = 0,082 atm.L/mol.K
R = 8,31 J/mol.K
R = 62,3 mmHg.L/mol.K
Densidade dos Gases
A partir da equação de Clapeyron podemos
calcular a densidade do gás.
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Sabendo-se que:
PV =
mas,
d=
ou seja,
n=
m
RT
M
m
, então
V
d=
m
M
, temos que:
ou
PM =
Resp: [B]
Amoníaco (ou gás amoníaco) é a amônia (NH3),
que tem massa molar = 17 g/mol (N=14; H=1)
A água clorada contém cloro, Cl2, massa molar
= 71 g/mol (Cl=35,5)
Sendo molécula da amônia mais pesada que
a do cloro, a velocidade de difusão a amônia é
maior do que a do cloro, então a pessoa sentirá
primeiro o cheiro da amônia.
m
RT
V
PM = d RT
MP
RT
3)
onde M é a massa molar do gás
A densidade de um gás é diretamente
proporcional à massa molecular e à pressão e
inversamente proporcional à temperatura.
1)
EsPCEx-1994: Um frasco contém um gás à
temperatura de 127ºC. A que temperatura
devemos aquecê-lo para que fiquem no frasco
apenas ¼ do número de moléculas do gás
original.
EsPCEx-1996: 420 g de um alceno gasoso, cuja
molécula contém 6 hidrogênios, encontram-se
num recipiente de 41 litros a uma pressão de
5,5 atm e a uma temperatura de
aproximadamente:
(Dados os Pesos Atômicos: H=1, C=12 e R=0,082
atm.l/mol.K)
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
[A] 400ºC
[B] 508ºC
[C] 1327ºC
[D] 1600ºC
[E] 1727ºC
- 2ºC
27,5ºC
275ºC
548 ºC
2477 ºC
Resp: [A]
Um alceno tem a fórmula geral: CnH2n
Um alceno que contém 6H é o C3H6 (M = 3x12 +
6x1 = 42 g/mol) (dados: C = 12; H = 1)
Resp: [C]
Utilizando a equação geral dos gases:
inicial: P1V1 = n1RT1
final:
P2V2 = n2RT2
Utilizando a equação de Clapeyron:
, temos:
Dividindo uma pela outra:
Sendo:
P1 = P2
V 1= V 2
n2 = ¼ n1 , ou seja, n1 = 4 n2
T1 = 127 + 273 = 400K
4)
Temos:
T2 = 1600K ------- Transformando para
graus Celsius: T2 = 1600 – 273 = 1327ºC
2)
EsPCEx-1995: No canto da sala são quebrados
simultaneamente dois frascos: um deles
contendo amoníaco e outro água clorada, de
concentrações
molares
aproximadamente
iguais. Uma pessoa no canto oposto da sala
sentirá:
EsPCEx-1997: A temperatura interna de um
recipiente de 164 litros, que contém 400 g de
gás carbônico a 2 atm de pressão, é de:
(Dados os Pesos Atômicos: C=12, O=16 e
R=0,082 atm.l/mol.K)
[A] 7ºC
[B] 553ºC
[C] 280ºC
[D] 440 ºC
[E] 167ºC
Resp: [E]
Utilizando a equação de Clapeyron e a massa
molar do gás carbônico, CO2 (12 + 2x16 = 44
g/mol), temos:
[A]
[B]
[C]
[D]
primeiro o cheiro do cloro.
primeiro o cheiro do amoníaco.
o cheiro de ambos simultaneamente.
não sentirá o cheiro de nenhum, pois irá
reagir com o ar.
[E] não sentirá o cheiro de nenhum, pois não
são substâncias voláteis.
5)
-8-
EsPCEx-1998: Após a combustão completa de
um hidrocarboneto e a separação de todo o
vapor d’água produzido, restou um gás
contendo 1,8 x 1024 átomos de oxigênio, que foi
todo armazenado num recipiente de 4,1 litros e
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3
atm,
a
uma
temperatura
aproximadamente:
(Dado: R=0,082 atm.l/mol.K)
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
d’água
de
Elemento
Nitrogênio
Oxigênio
Hidrogênio
Argônio
Carbono
100ºC
-23ºC
-173ºC
227 ºC
373ºC
Para um volume de ar expirado de 124,64
litros, em uma pressão igual a da tabela acima,
com uma temperatura igual a 27ºC e R = 0,082
atm.L.mol-1.K-1, a massa do gás carbônico do ar
expirado é de, aproximadamente:
Resp: [C]
A combustão de hidrocarbonetos forma CO2 e
H2O.
Retirando todo o vapor de água, resta somente
CO2 (que contém 1,8 x 1024 átomos de
oxigênio):
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
23
1 mol CO2 ----- 2 x 6 x 10 átomos de O
n
----- 1,8 x 1024 átomos de O
n = 1,5 mol de CO2
Utilizando a equação de Clapeyron: PV = nRT,
temos:
EsPCEx-1999: A massa de CO2, encerrada num
recipiente de 164 mL, a 1520 mmHg, é de 2,2 x
10-1 g. Nestas condições a sua temperatura é:
(Dado: 6C12 e 8O16; R=0,082 atm.l/mol.K)
[A]
[B]
[C]
[D]
[E]
327ºC
527ºC
600ºC
800 ºC
1073ºC
Temperatura em Kelvin: T(K) = 27 + 273 = 300K
Massa molar do CO2 = 12 + 2 x 16 = 44 g/mol
Pressão parcial do CO2 = 60 mmHg = 60/760 =
0,0789 atm
Resp: [B]
Utilizando a equação de Clapeyron e
transformando a pressão em atm (1520/760 = 2
atm), o volume em litros (164 mL = 0,164L) e
sabendo que a massa molar do CO2 é 44 g/mol
(12 + 2x16 = 44), temos:
7)
5,6 g.
8,8 g.
11,2 g.
17,8 g.
26,4 g.
Resp: [D]
Sabendo-se que a quantidade do ar
inspirado é igual à quantidade do ar expirado,
temos:
590 + 160 + 0,1 + 5,6 + 4,3 = 544,3 + 88,2 + X +
5,0 + 62,5
X = 60 mmHg (pressão parcial do CO2)
Sabendo-se que a pressão total (a nível do mar)
é de 760 mmHg, temos:
760 mmHg --- 100%
60 mmHg --- x
x = 7,89 % de CO2
3 x 4,1 = 1,5 x 0,082 x T
à
T = 100K à T = 100 – 273 = - 173ºC
6)
Massa
atômica
14
16
1
39,9
12
EsPCEx-2000: Um atleta ao nível do mar,
inspira
e
expira
o
ar,
modificando
quantitativamente a sua composição. As
tabelas a seguir apresentam as pressões
parciais do ar, em mmHg, nas duas composições
e as massas atômicas dos elementos.
Gás
Ar
Ar
inspirado expirado
Nitrogênio
590
544,3
Oxigênio
160
88,2
Gás
0,1
X
carbônico
Argônio
5,6
5,0
Vapor
4,3
62,5
-9-
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