Estequiometria – IME

ESTEQUIOMETRIA - IME
Exercícios Resolvidos
01. (IME-02) O processo Solvay de produção de carbonato de sódio realiza-se mediante as reações abaixo:
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2
NH3 + H2O → NH4OH
2 NH4OH + CO2 → (NH4)2CO3 + H2O
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O → 2 NH4HCO3
NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3
2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
2 NH4Cl + Ca(OH)2 → 2 NH3 + CaCl2 + 2 H2O
A partir destas equações, determine:
a)
a reação global que representa o processo;
b)
a massa de cada reagente que é necessária para produzir 1.000 kg de carbonato de sódio.
Solução
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2
2 NH3 + 2 H2O → 2 NH4OH
2 NH4OH + CO2 → (NH4)2CO3 + H2O
(NH4 )2CO3 + CO2 + H2O → 2 NH4HCO3
2 NH4HCO3 + 2 NaCl → 2 NH4Cl + 2 NaHCO3
2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
2 NH4Cl + Ca(OH)2 → 2 NH3 + CaCl2 + 2 H2O
____________________________________________________________
CaCO3 + 2 NaCl → CaCl2 + Na2CO3
1 mol de CaCO3
100 g
x
2 mols de NaCl
117 g
y
x=
100 × 1000
= 943,40
106
kg de CaCO3.
y=
117 × 1000
= 1103,77
106
kg de NaCl.
1 mol de Na2CO3
106 g
1000 kg
02. (IME-03) Uma fonte de vanádio é o mineral vanadinita, cuja fórmula é Pb5(VO4)3Cl. Determine:
a) a porcentagem em massa de vanádio nesse mineral;
b) a massa em gramas de vanádio numa amostra que contém 2,4x1024 átomos de cloro.
Solução
a) Em cada molécula de Pb5(VO4)3Cl temos 3 átomos de V: mV = 3. 51 = 153 g
Massa molar da vanaditina: 1415 g/mol.
1415 g
153 g
-
`
-
x = 10,8%, em massa, de vanádio
100%
x%
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b) Em cada molécula de Pb5(VO4)3Cl temos 1 átomo de Cl, ou seja, 6,02.1023 átomos de Cl;
153 g de V - 6,02 × 1023 átomos de Cl
y g de V - 2,4 × 1024 átomos de Cl
y = 610 g de V
03. (IME-2004) Um calcário composto por MgCO3 e CaCO3 foi aquecido para produzir MgO e CaO. Uma amostra de 2,00
gramas desta mistura de óxidos foi tratada com 100 cm3 de ácido clorídrico 1,00 molar. Sabendo-se que o excesso de ácido
clorídrico necessitou de 20,0 cm3 de solução de NaOH 1,00 molar para ser neutralizado, determine a composição percentual,
em massa, de MgCO3 e CaCO3 na amostra original desse calcário.
Solução
O aquecimento do calcário gera uma mistura dos óxidos MgO e CaO.
Definimos: massa de MgO = x; massa de CaO = y → x + y = 2
O número de mols inicial de HCl é 0,1 x 1 = 0,1 mol.
O número de mols de HCl consumido pelo NaOH é 0,02 x 1 = 0,02 mol.
Logo, reagiram com os óxidos 0,08 mol de HCl.
Reação CaO + 2 HCl:
56 g
y
-
n1 =
Reação MgO + 2 HCl:
40 g
x
-
2 mols
n1 mols
2y y
=
56 28
n2 =
2 mols
n2 mols
2x x
=
40 20
Somando, obtemos:
x
y
x 2− x
+
= 0,08 →
+
= 0,08 → x = 0,6 g → y = 2 − 0,6 → y = 1,4 g
20 28
20
28
Convertendo estas massas para as massas de carbonatos, temos:
MgCO3
84 g
m1
-
MgO
40 g
0,6 g
m1 = 1,26 g de MgCO3
CaCO3
100 g
m2
-
CaO
56 g
1,4 g
m2 = 2,5 g de CaCO3
A massa total de carbonatos é 3,76 g.
% de MgCO3:
1,26
x100% = 33,5%
3,76
Logo, a % de CaCO3 é 66,50%.
04. (IME-2007) Oleum, ou ácido sulfúrico fumegante, é obtido através da absorção do trióxido de enxofre por ácido sulfúrico.
Ao se misturar oleum com água obtém-se ácido sulfúrico concentrado. Supondo que uma indústria tenha comprado 1.000 kg
de oleum com concentração em peso de trióxido de enxofre de 20% e de ácido sulfúrico de 80%, calcule a quantidade de água
que deve ser adicionada para que seja obtido ácido sulfúrico com concentração de 95% em peso.
Dados: Massas atômicas (u.m.a): S = 32; O = 16; H = 1
a) 42 kg
b) 300 kg
c) 100 kg
d) 45 kg
e) 104,5 kg
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Solução: C
1000 kg de oleum → 200 kg de SO3 + 800 kg de H2SO4 puro.
Determinação da massa de água necessária para transformar o SO3 em H2SO4:
SO3
80 g
200 kg
H2O
18 g
x
→
x = 45 kg
SO3
80 g
200 kg
H2SO4
98 g
→
y
y = 245 kg
m(H2SO4 puro) = 800 + 245 = 1045 kg
Determinação da massa de água necessária para transformar esta massa de ácido sulfúrico puro em solução 95% em
massa:
1045 kg H2SO4 puro
m(solução)
m(solução) =
-----
95%
100%
1045
x100% = 1100kg
95%
Massa total de água: 45 kg + (1100 – 1045) kg = 100 kg
Exercícios Propostos
01. (IME-05) Certo metal, em um determinado estado de oxidação, é muito usado na forma de acetato, no qual 1/3 da massa é
constituído pelo metal em questão. O cloreto deste metal, no mesmo estado de oxidação, é também muito usado e apresenta
peso-fórmula 130. Baseado nestas informações, determine:
a.
b.
c.
d.
e.
o equivalente-grama deste metal e seu número de oxidação nos compostos mencionados;
o equivalente-grama do óxido deste metal, neste estado de oxidação;
a massa de H2SO4 que reage com 183 g do nitrato do metal, neste estado de oxidação.
a massa atômica deste metal;
a equação estequiométrica da ração do óxido salino deste metal com HCl.
02. (IME-08) Dispõe-se de uma mistura sulfonítrica de composição mássica igual a 60% de H2SO4, 11,2% de HNO3e 28,8%
de H2O. A 1000 kg desta mistura são adicionados 100 kg de solução de HNO3 88% (m/m) e 200 kg de solução de H2SO4 60%
(m/m). Indique a composição mássica da mistura sulfonítrica final.
A. ( ) 55,4% de H2SO4; 15,4% de HNO3; 29,2% de H2O.
B. ( ) 59,6% de H2SO4; 16,6% de HNO3; 23,8% de H2O.
C. ( ) 59,0% de H2SO4; 16,4% de HNO3; 24,6% de H2O.
D. ( ) 55,9% de H2SO4; 15,5% de HNO3; 28,6% de H2O.
E. ( ) 64,3% de H2SO4; 15,1% de HNO3; 20,6% de H2O.
03. (IME-98) A magnetita é um minério formado em sua maior parte por óxido misto de ferro (Fe3O4). Ao fazer o tratamento
de 100,0 g de uma amostra do minério, com ácido sulfúrico, obtém-se 29,5g de água. Determine:
a) quais as equações químicas balanceadas que representam o tratamento;
b) qual a pureza do minério;
c) quantos gramas de ácido sulfúrico reagiram com o óxido misto.
Dados: Massas atômicas: H = 1 u.m.a. O = 16 u.m.a. S = 32 u.m.a. Fe = 56 u.m.a.
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04. (IME-99) Permanganato de potássio reage com cloreto de sódio em presença de ácido sulfúrico, resultando em sulfato de
manganês II, sulfato de potássio, sulfato de sódio, água e cloro gasoso. Calcule o rendimento da reação quando 58,5g de
cloreto de sódio é 32,6g do permanganato forem adicionadas a80,4 g de ácido sulfúrico, produzindo 34,4 g de gás.
Dados:
Massas Atômicas:
O = 16,0 u.m.a, Na = 23,0 u.m.a
S = 32,0 u.m.a, Cl = 35,5 u.m.a
K = 39,0 u.m.a, Mn = 55,0 u.m.a
05. (IME-00) Em uma síntese, a partir de dois óxidos, obtém-se 8,2 g de nitrato de cálcio. Considerando a conversão
estequiométrica, determine:
a) quais são os óxidos;
b) as quantidades necessárias, em gramas, de cada reagente;
c) a massa de carbonato de cálcio necessária para se obter um dos óxidos para esta síntese.
Dados:
massa atômica do N = 14
massa atômica do Ca = 40
massa atômica do O = 16
Gabarito
01.
a) 29,5 g/mol
b) 37,5 g/mol
e) Co3O4 + 8 HCl → CoCl2 + 2 CoCl3 + 4 H2O
02. A
03. a)
FeO + H2SO4 -> FeSO4 + H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 -> Fe2(SO4)3 + 3H2O
Fe2O3 + 4H2SO4 -> FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
b) pureza = 95,1%
c) m = 160,6 g
04. 97%
CaO
+
05. a) óxido de
cálcio
b)
mCaO = 2,8 g
m N 2 O5 = 5,4 g
N 2O5
anidrido
nítrico
→
Ca ( NO3 ) 2
nitrato de
cálcio
c) mCaCO3 = 5 g
c) 98 g
d) 59 u