Repost: Exercícios resolvidos de Estequiometria - 2023

 QUÍMICA] - Exercícios resolvidos de Estequiometria

1ª questão:
O hipoclorito de sódio, é uma substância comercializada, em solução aquosa, com o nome de água sanitária ou água de lavadeira,possuindo propriedades bactericidas e alvejantes. Esse sal é produzido a partir de cloro e de soda cáustica, de acordo com a reação equacionada a seguir: Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O
Determine as massas de cloro e de soda cáustica necessárias à obtenção de 1490g de hipoclorito de sódio.(Empregue os seguintes valores de massa molar: Cl2 = 71,0g/mol . NaOH = 40,0g/mol . NaClO= 74,5g/mol )

resolução:
Cl2 + 2 NaOH → NaCl + NaClO + H2O
71 g de Cl2 ---------- 74,5 g de NaClO
x ------------------------ 1490 g de NaClO
x = 71 x 1490 / 74,5
x = 1420 g de Cl2


Cl2 + 2 NaOH → NaCl + NaClO + H2O
2 x 40 g de NaOH --------- 74,5 g de NaClO
x' ------------------------------- 1490 g de NaClO
x' = 2 x 40 x 1490 / 74,5
x' = 1600 g de NaOH


2ª questão:
Houston, we have a problem”. Ao enviar essa mensagem em 13 de abril de 1970, o comandante da missão espacial Apollo 13, Jim Lovell, sabia: a vida de seus companheiros e a sua própria estavam em perigo.
Um dos tanques de oxigênio da nave explodira. Uma substância, o superóxido de potássio (K2O4), poderia ser
utilizada para absorver o CO2 e ao mesmo tempo restaurar o O2 na nave. CALCULE, segundo a equação
K2O4 + CO2 → K2CO3 + 3/2O2, a massa, em kg, de K2O4 necessária para consumir todo o CO2 exalado por um tripulante durante 72 horas se, em média, uma pessoa exala 1,0 kg de CO2 por dia.
(O = 16, C = 12, K = 39).

resolução:
A reação envolve (em Kg) K2O4 = 39 x 2 + 4 x 16 = 142g ou 0,142kg
CO2 = 12 + 2 x 16 = 44g = 0,044kg.

Então são necessários 0,142g de K2O4 para reagirem totalmente com 0,044kg de CO2

Regra de três:

0,142kg ------- 0,044kg
x ----------------3kg ( 3kg - pois 1kg CO2 em 1 dia - 72 horas = 3dias, portanto 3kg)

x = (3 x 0,142)./0,044 ====> x = 9,68kg de K2O4


3ª questão:Há alguns meses, a Petrobrás anunciou (revista Veja de 1/5/91) que reduziria, de 5% para 3%, o teor de enxofre no óleo combustível. Isto significa 272 toneladas de enxofre a menos, por dia, na atmosfera. Sabe-se que o enxofre contido no óleo é, na realidade, transformado em SO2(um gás) no momento da queima(combustão). Qual a massa (em toneladas) deste gás que deixará de ser lançada na atmosfera, por dia, devido à melhoria anunciada? Massas atômicas relativas: O=16; S=32. Dado:
S + O2 ------ SO2

resolução:
S + 1/2 O2 --> SO2

32 g de S ------------------ 64 g de SO2
272 ton de S ------------- m
x = 544 ton de SO2

4ª questão:
Para se obter manganês metálico, muito utilizado em diversos tipos de aços resistentes, o dióxido de manganês reage com o alumínio metálico, segundo a equação:
3 MnO2 + 4 Al -------> 2 Al2O3 + 3 Mn

Supondo rendimento de 100% para essa reação, a massa de dióxido de manganês necessária para se obter 5 toneladas de manganês metálico é aproximadamente:

a) 2 toneladas
b) 3 toneladas
c) 4 toneladas
d) 8 toneladas
e) 9 toneladas

resolução:A partir da reação ocorrida temos os seguintes dados:
3 MnO2 + 4 Al -------> 2 Al2O3 + 3 Mn

massa molar Mn = 55g
massa molar O = 16g

3mol MnO2 --- 3 mol Mn, simplificando:
1 mol MnO2 --- 1 mol Mn

55g Mn --- 87g MnO2
5.000.000g Mn --- m
m = 7.909.090,9g MnO2
m = 8.000.000g = 8 toneladas de MnO2 serão necessárias

5ª questão:
Coletou-se água no rio Tietê, na cidade de São Paulo. Para oxidar completamente toda a matéria orgânica contida em 1,00L dessa amostra, microorganismos consumiram 48,0mg de oxigênio(O2). Admitindo que a matéria orgânica possa ser representada por C6H10O5 e sabendo que sua oxidação completa produz CO2 e H2O, qual a massa da matéria orgânica por litro da água do rio?

(Dados: H = 1, C =12 e O = 16.)

a) 20,5 mg.

b) 40,5 mg.

c) 80,0 mg.

d) 160 mg.

e) 200 mg.

resolução:
C6H10O5 + 6 O2 ---------> 6CO2 + 5H2O

C6H10O5 - mol = 162
O2 - mol = 32 ===> 6 O2 = 192

162 ------------------ 192
x ------------------- 48

x = 48,0x 162/192 = 40,5

Resposta b) 49,5 mg

6ª questão:
Dada a equação:
TiCl4 + Mg ---------> MgCl2 + Ti
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:
(Ti=48g/mol, TiCl4= 190g/mol)

a-) 1,2g
b-) 2,4g
c-) 3,6g
d-) 4,8g
e-) 7,2g

resolução:
1ª coisa a ser feita: balanceamento químico.
1TiCl4 + 2Mg ---------> 2MgCl2 + 1Ti

Para montar a igualdade:
reagente ..... reage produzindo ...... de produto (obtido na equação)
reagente .... .produzirá ..................de produto (qnt a ser calculada)


Teremos então:
190g de TiCl4 (1mol) .................... 48g de Ti (1 mol)
9,5g de TiCl4 .............................. x

190x = 9,5 . 48
x = 456/190
x = 2,4g de Ti

Resposta: b) 2,4g.

7ª questão:
A obtenção de etanol, a partir de sacarose (açúcar) por fermentação, pode ser representada pela seguinte equação:

C12H22O11 + H2O - > 4C2H5OH + 4CO2

Admitindo-se que o processo tenha rendimento de 100% e que o etanol seja anidro (puro), calcule a massa (em kg) de açúcar necessária para produzir um volume de 50 litros de etanol, suficiente para encher um tanque de um automóvel.
Densidade do etanol = 0,8 g/cm¤
Massa molar da sacarose = 342 g/mol
Massa molar do etanol = 46 g/mol

resolução:
primeiramente temos que analisar essa equação, assim vemos que para cada molecula de sacarose temos 4 moleculas de etanol, então devemos calcular primeiro o volume em litros que teremos de etanol para essa molecula de sacarose.

massa do etanol = 46 x 4= 184g
d=m/v
0.8= 184/v
v= 230 cm cubicos= 0,23 L com esse calculo descobrimos quantos litros de etanol temos na equação dada

assim temos que:

0,342kg --- 0,23l de etanol

X --- 50 l de etanol


x=74,35

Vídeo-aula: Estequiometria

 

Cinética Química

 

Cinética Química

 A cinética química estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que alteram esta velocidade.

Reações químicas são o resultado de ações entre substâncias que geralmente formam outras substâncias.

Velocidade das Reações Químicas

O que determina a rapidez com que ocorre uma reação química é o tempo em que os reagentes são consumidos para formar produtos. Assim, a velocidade de uma reação pode ser representada tanto pelo consumo de um reagente, quanto pela geração de um produto.

Antes de acontecer a reação química, temos quantidade máxima de reagentes e nenhum produto. Quando um dos reagentes é totalmente consumido, formam-se os produtos e a reação termina.

A Velocidade Média de uma reação química é a variação na quantidade de um reagente ou produto em um determinado intervalo de tempo.

Quando calculamos a velocidade média, queremos saber a velocidade em que um reagente foi consumido ou a velocidade em que um produto foi formado.

As unidades utilizadas no cálculo para expressar as substâncias produzidas ou consumidas podem ser, por exemplo, concentração, em mol/L, quantidade de matéria, em mol, e variação da pressão para gases, em atm. Já a variação do tempo pode ser dada em segundos (s), minutos (min) ou horas (h).

Exemplo: uma reação química genérica pode ser representada pela equação:

Onde,

A e B são os reagentes
C e D são os produtos
a, b, c e d são os coeficientes da equação balanceada

Portanto, a velocidade de consumo dos reagentes e de formação dos produtos podem ser expressas da seguinte forma:

Note que o símbolo [ ] refere-se à concentração, geralmente apresentada em mol/L.

A taxa de desenvolvimento média de uma reação química leva em consideração, além do consumo ou formação dos produtos, os coeficientes da equação balanceada.

Observe que os valores negativos indicam o consumo da substância e os valores positivos indicam que as substâncias estão surgindo.

As reações químicas diferem na velocidade em que acontecem. Elas podem ser rápidas, moderadas ou lentas:

·         Reações rápidas ocorrem instantaneamente, com duração de microssegundos. Um exemplo é a queima do gás de cozinha.

·         Reações moderadas levam de minutos a horas para serem finalizadas. Um exemplo é a queima do papel.

·         Reações lentas podem durar séculos, porque os reagentes combinam-se lentamente. Um exemplo é a formação do petróleo.

Teoria das Colisões

A teoria das colisões é aplicada para reações gasosas. Ela determina que para a reação química acontecer os reagentes devem estar em contato, através de colisões.

Entretanto, apenas isso não garante que a reação ocorra. Também é preciso que as colisões sejam efetivas (orientadas). Isso garantirá que as moléculas adquiram energia suficiente, a energia de ativação.

Energia de ativação

A energia de ativação (Ea) é a energia mínima necessária para que a formação do complexo ativado e efetiva realização da reação.

O complexo ativado é um estado transitório da reação, entre os reagentes, enquanto os produtos finais ainda não foram formados.

As reações mais rápidas são aquelas que apresentam a menor energia de ativação. Um exemplo de energia de ativação no nosso dia a dia é a energia obtida pelo atrito para acender um fósforo.

Fatores que Influenciam na Velocidade das Reações

Os principais fatores que afetam a velocidade das reações são:

Concentração de Reagentes

Quando a concentração dos reagentes aumenta, a frequência de choques entre as moléculas também aumenta, acelerando a reação. Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.

Superfície de Contato

Essa condição afeta apenas reações entre sólidos. A superfície de contato é a área de um reagente que fica exposta aos demais reagentes. Como as reações precisam de contato entre os reagentes, concluímos que: Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação.

Pressão

Essa condição afeta apenas reações com gases. Com o aumento da pressão, o espaço entre as moléculas diminui, fazendo com que tenham mais colisões, aumentando a velocidade da reação. Quanto maior a pressão, maior a velocidade da reação.

Temperatura

Temperatura é uma medida de energia cinética, que corresponde ao grau de agitação das partículas. Quando a temperatura é alta, as moléculas estão mais agitadas, aumentando a velocidade da reação. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação.

Catalisadores

O catalisador é uma substância capaz de acelerar uma reação química, sem ser consumido ao final da reação. As enzimas são catalisadores biológicos. A presença de um catalisador aumenta a velocidade da reação.

 

 

 

Escrito por  Prof.: Carolina Batista