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Pessoal material muito bom para estudar o conteúdo novo!!!! Agora FALTA pouco!
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Cálculo Estequiométrico ou Estequiometria:é o cálculo das quantidades de reagentes e/ou produtos
das reações químicas feito com base nas leis das reações
e executado, em geral, com auxilio de regra de três
simples.
Cálculo Estequiométrico ou Estequiometria: é o cálculo
das quantidades de reagentes e/ou produtos das reações
químicas feito com base nas leis das reações e executado,
em geral, com auxilio de regra de três simples.
E se fosse para fazer 2 bolos e meio quanto de trigo, ovos,
xícaras de leite precisaria?
1 trigo ------------------------------------ 1 bolo
X trigo ------------------------------------ 2,5 bolos
X = 2,5 de trigo
# Para o trigo:
# Para o ovo:
6 ovos ------------------------ 1 bolo
X ovos ------------------------ 2,5 bolos
X = 2,5 x 6
X = 15 ovos
# Para o leite:
3 xícaras --------- 1 bolo
X xícaras --------- 2,5 bolos
X = 2,5 x 3
X = 7,5 xícaras
VALORES DA ESTEQUIOMETRIA:
- Massa (mg, g, Kg,...).
- Mol (mol).
- Nº de Partículas (átomos, moléculas ou íons).
- Volume (mL, L, ...).
1 MOL = MASSA MOLAR = 6 X 1023 (nº de partículas) = 22,4 L (CNTP)
Ex1: Reação de produção de amônia.
Ex2: Relação mol, massa, volume e nº departículas
- Massa = 18g.
Em 1 mol de H2O - Volume (CNTP) = 22,4L.
- Nº de partículas = 6x1023 moléculas.
“RECEITA” PARA RESOLVER PROBLEMAS DE CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO:
I. Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
II. Identificar no problema o dado e a pergunta;
III. Montar uma proporção acertando os coeficientesentre produtos e reagentes;
IV. Estabelecer e Solucionar uma regra de três simplesentre o dado e a pergunta.
# I.P.C.: Relações e Fórmulas importantes:
1 mol = Massa molar = 6 x 1023 (entidades) = 22,4 L (CNTP)
nº mols = m P x V = n x R x TM x M
•CASOS GERAIS DE CÁCULOESTEQUIOMÉTRICO:
I. RELACIONANDO MOL com MOL:
Equação: Mol ---------- MolProblema: mol ---------- mol
É quando o dado e a pergunta do problema estãoexpressos em mols.
Ex3: Dada a equação química balanceada:Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Sabendo que o cobre metálico que reage completamentecom 3,2 mols de HNO3. Quantos mols de óxido nítrico se formam?
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) a equação química mencionada no problema;
3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
8 HNO3 ----------- 2 NOEquação: Mol --------------- MolProblema: 3,2mols ---------- Xmols NO=?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientes entre produtos e reagentes;
8 HNO3 ----------- 2 NOEquação: 8mols ------------ 2molsProblema: 3,2mols ---------- Xmols NO=?
X = 6,48
X = 0,8 mols
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
8 mols ---------2mols3,2mols --------- Xmols
8X = 3,2 X 28X = 6,4
II. RELACIONANDO MASSA com MASSA:
Equação: MM ---------- MMProblema: m ------------ m
MM: massa molar.
É quando o dado e a pergunta do problema estãoexpressos em massa.
Ex5: Na reação de formação do óxido de cobre (CuO) descritaabaixo: 2Cu + O2 → 2CuO
Calcule a massa de óxido de cobre obtida a partir de 2,54gde cobre metálico. (Dados: Cu=63,5; O=16).
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
2Cu + O2 → 2CuO
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
2 Cu ------------ 2 CuOEquação: MM ------------- MMProblema: 2,54 g ---------- Xgramas CuO=?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientes entre produtos e reagentes;
2 Cu ------------------- 2 CuO
Equação: 2 x 63,5g/mol----------- 2 x 79,5g/mol
Problema: 2,54 g ----------------- Xgramas CuO=?
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simplesentre o dado e a pergunta.
x = 403,86127
X = 3,18 g
2 x 63,5g/mol----------- 2 x 79,5g/mol
2,54 g ----------------- Xgramas CuO=?
127X = 403,86
III. RELACIONANDO MOL com MASSA:
Equação: Mol ---------- MMProblema: mol ----------- m
MM: massa molar.
É quando o dado é expresso em mol e a pergunta emmassa ou vice-versa.
Ex8: Quantos mols de ácido clorídrico são necessários paraproduzir 23,4g de cloreto de sódio, obedecendo a seguintereação: HCl + NaOH → NaCl + H2O(Dados: Na=23; Cl=35,5; O=16; H=1)
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
HCl + NaOH → NaCl + H2O
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
HCl -------------- NaClEquação: Mol -------------- MMProblema: Xmol HCl=? ------ 23,4 g
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientes entre produtos e reagentes;
HCl ---------------- NaCl
Equação: 1 mol -------------- 58,5g/mol
Problema: Xmol HCl=? -------- 23,4 g
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
X = 23,458,5
X = 0,4 mols
1 mol -------------- 58,5g/mol
Xmol HCl=? ---------- 23,4 g
58,5X = 23,4
IV. RELACIONANDO VOLUME com VOLUME:
É quando o dado e a pergunta são expressos em volume.
Equação: Mol de volume ---------- Mol de volumeProblema: Volume ------------------ Volume
Ex11: Nos veículos movidos a metano, uma das reações érepresentada abaixo. Nas mesmas condições de pressão etemperatura, qual o volume de H2O produzido a partir da queimade 50 cm³ desse combustível?
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
CH4 -------------- 2 H2OEquação: mol (V) ---------- mol (V)Problema: 50 cm³ ---------- X cm³ de CO2 =?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientes entre produtos e reagentes;
CH4 -------------- 2 H2OEquação: 1 mol (V) ----------- 2 mols (V)Problema: 50 cm³ ---------- X cm³ de CO2 =?
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
1 mol (V) ----------- 2 mols (V)
50 cm³ ------------- X cm³ de CO2 =?
X = 100 cm³ ou 100 mL
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
1 mol (V) ----------- 2 mols (V)
50 cm³ ------------- X cm³ de CO2 =?
X = 100 cm³ ou 100 mL
V. RELACIONANDO MASSA com VOLUME:
É quando o dado é expresso em massa e a pergunta emvolume ou vice-versa.
Ex14: Calcular o volume de gás carbônico obtidos, nas condiçõesnormais de temperatura e pressão, por calcinação de 200g decálcio. (Dados: C=12; O=16; Ca=40; Vmolar = 22,4L).
CaCO3 → CaO + CO2
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
CaCO3 → CaO + CO2
Equação: MM ------- 22,4 LProblema: m -------- Volume
MM: massa molar.Volume Molar (CNTP) = 22,4 L.
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
CaCO3 -------- CO2
Equação: MM---------- VMOLAR
Problema: 200 g ---------- X cm³ de CO2 =?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientesentre produtos e reagentes;
CaCO3 ------------ CO2
Equação: 100g/mol ---------- 22,4 LProblema: 200g ------------- X L de CO2 =?
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
100g/mol ---------- 22,4 L
200g ------------- X L de CO2 =?
100X = 4480
X = 4480100
X = 44,8 L (CNTP)
# I.P.C: O problema acima trata de um gás nas CNTP, casoisso não ocorra, o resultado deve ser transformado parade um gás real. Observe o próximo exemplo.
Ex15: (Mackenzie-SP) O volume de CO2, medido a 27°C e 1 atm, produzido na combustão de 960g de metano, é: (Dados: C=12; O=16; H=1; R=0,082 atm.L.mol-1.K-1)
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
16g/mol ------------- 22,4L
960g -------------- X litros de CO2 = ?
16X = 21504
X = 2150416
X = 1344L p/gás ideal (CNTP)
P.V = n.R.T
1.V = 60.0,082.300
V = 1476 L
X = 96016
X = 60 mols
# P/ gás real:CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
16g/mol --------------- 1 mol
960g ____________ Xmol CO2=?
16X = 960
VI. RELACIONANDO MASSA com Nº DEPARTÍCULAS:
É quando o dado é expresso em massa e a pergunta emnº de partículas (átomos, íons, moléculas, etc.) ou vice-versa.
Equação: MM ------- 6x1023 partículasProblema: m -------- nº de partículas
MM: massa molar.Número de Avogadro: 6x1023 partículas.
Ex18: Quantas moléculas de gás carbônico podem ser obtidas pelaqueima completa de 4,8g de carbono puro? (Dados: C=12;O=16):
C + O2 → CO2
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
C + O2 → CO2
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
C -------------- CO2
Equação: MM------------ Nº de AvogadroProblema: 4,8g ---------- Xmoléculas de CO2 = ?
X = 4,8 x 6x1023
12X = 2,4x1023 moléculas de CO2
C ------------ CO2
Equação: 12g/mol --------- 6x1023 moléculasProblema: 4,8g ------------- Xmoléculas de CO2 = ?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientes entre produtos e reagentes;
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
12g/mol --------- 6x1023 moléculas
4,8g ------------- Xmoléculas de CO2 = ?
12X = 4,8x6x1023
• CASOS PARTICULARES DE CÁLCULOESTEQUIOMÉTRICO:
VII. QUANDO HÁ DUAS OU MAIS REAÇÕES
Veja o exemplo a seguir:
Ex21: Dadas às reações, calcule a quantidade de ácido sulfúrico partindo de 8g de enxofre?
S(s) + O2(g) → SO2(g)SO2(g) + ½O2(g) → SO3(g)SO3(g) + H2O(L) → H2SO4(L)
Quando há esse tipo de problema não é necessário calcular ovalor das quantidades dos produtos formados de cada reação. Émuito mais prático “somar algebricamente” as equaçõesquímicas e efetuar o cálculo estequiométrico diretamentena equação final.
S(s) + O2(g) → SO2(g)
SO2(g) + ½O2(g) → SO3(g)
SO3(g) + H2O(L) → H2SO4(L)
S(s) + O2(g) + H2O(g) → H2SO4(L)
Neste tipo de problema é indispensável que:
- todas as equações estejam balanceadas individualmente;
- as substâncias “intermediárias” terão que sercanceladas, para isso as quantidades devem ser iguais. Apósessas etapas recaímos em um cálculo estequiométrico comum,onde para resolver é só:
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
S(s) + O2(g) + H2O(g) → H2SO4(L)
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
S ------------- H2SO4
Equação: MM------------ MMProblema: 8g ------------ Xgramas de H2SO4 = ?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientesentre produtos e reagentes;
S -------------- H2SO4
Equação: 32g/mol --------- 98g/mol
Problema: 8g ------------- Xgramas de H2SO4 = ?
X = 8 x 9832
X = 24,5 g
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
32g/mol ----------- 98g/mol
8g ---------------- Xgramas de H2SO4 = ?
VIII. RENDIMENTO DAS REAÇÕESQUÍMICAS
É comum em uma reação química produzir uma quantidade deproduto menor do que a esperada pela equação químicacorrespondente. Desta maneira dizemos que o rendimento da reaçãonão foi total, ou seja, não foi 100%.
r = quantidade realquantidade teoricamente
RENDIMENTO (r): é o quociente entre a quantidade de produtoobtida e a quantidade de produto calculada teoricamente.
r =
Ex24: Num processo de obtenção de ferro a partir de hematita(Fe2O3), considere a equação não balanceada:
Fe2O3 + C → Fe + CO
Utilizando-se 4,8 t de minério e admitindo-se um rendimentode 80% na reação, a quantidade de ferro produzida será de:(Dados: Massas atômicas: C = 12; O = 16; Fe = 56).
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
Fe2O3 + 3 C → 2 Fe + 3 CO
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
Fe2O3 ------------ 2 FeEquação: MM--------------- MMProblema: 8g --------------- XTonelada de Fe = ?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientesentre produtos e reagentes;
Fe2O3 ------------- 2 FeEquação: 160 t ------------- 2 x 56 tProblema: 8g ------------- XTonelada de Fe = ?
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simplesentre o dado e a pergunta.
160 t ------------- 2 x 56 t
4,8 t --------------- XTonelada de Fe = ?X = 4,8 x 112
160X = 3,36 t de Fe
- PASSO V: Cálculo da quantidade de produto para 80% derendimento.
Rendimento 100% ---------------------- 3,36 tRendimento 80% ------------------------ Y t
Y = 80 x 3,36100
Y = 2,688 t de Fe
IX. PUREZA DOS REAGENTES DAS REAÇÕESQUÍMICAS
Em reações químicas industriais é comum o uso dereagentes impuros, por motivo de serem mais baratos ou porse tratarem, por exemplo, de minérios. O calcário, por exemplo,que é um tipo de minério formado principalmente por CaCO3(substância principal), porém é acompanhado de várias outrassubstâncias, chamadas de impurezas.
Deste modo, se uma amostra de 25g é composta de 85%de pureza temos:
Amostra: 25 g ------------------------ 100%
Subst. principal: X g ----------------------- 85%X = 85 x 25
100X = 21,25 g de substância pura.
Ex27: Uma amostra de calcita, contendo 80% de carbonato decálcio, sofre decomposição quando submetida a aquecimento,segundo a equação abaixo:
CaCO3 → CaO + CO2Qual a massa de óxido de cálcio obtida a partir da queima
de 800g de calcita?
-PASSO I: Cálculo da quantidade de reagente puro.
800 g ----------------------- 100%CaCO3 puro --------------- 80%
CaCO3 puro = 800 x 80100
CaCO3 puro = 640 g
- PASSO II: Após o cálculo do reagente puro proceda como umcaso geral de cálculo estequiométrico. Escreva e Balancie (acertaros coeficientes) a equação química mencionada no problema;
CaCO3 → CaO + CO2
- PASSO III: Identificar no problema o dado e a pergunta;
CaCO3 --------- CaOEquação: MM------------ MMProblema: 640 g ---------- X gramas de CaO =?
- PASSO IV: Montar uma proporção acertando os coeficientesentre produtos e reagentes;
CaCO3 --------- CaOEquação: 100 g ---------- 56 gProblema: 640 g ---------- X gramas de CaO =?
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
100 g ---------- 56 g640 g ---------- X gramas de CaO =?
X = 640 x 56100
X = 358,4 g
X. REAGENTE EM EXCESSO E LIMITANTE
# IMPORTANTE !
1º) Numa reação química, os reagentes presentes nem sempreestão de acordo com os coeficientes da equação químicabalanceada.
2º) Nesse caso, um dos reagentes será consumido primeiro e vaideterminar o final da reação, sendo chamado de ReagenteLimitante.
3o) O outro reagente que não foi totalmente consumido ou“restou” é chamado de Reagente em Excesso.
# “Receita para resolver”
Quando são dadas duas quantidades de reagentes umadelas provavelmente está em excesso.
-PASSO I. Escolha uma quantidade e Isole o outro valor;
- PASSO II. Monte a regra de três entre o dado e apergunta e a solucione;
- PASSO III.
Se o valor encontrado > valor isolado → reagente limitante.
Se o valor encontrado < valor isolado → reagente em excesso.
Se o valor encontrado = valor isolado → reagente em excesso.
Ex31: Misturando-se 147g de ácido sulfúrico e 100g de hidróxidode sódio para que reajam segundo a equação descrita abaixo:
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
Pede-se calcular:
a) a massa de sulfato de sódio formada;
b) a massa do reagente que sobra (excesso) após a reação.
- PASSO I: vamos escolher a massa de ácido sulfúrico (147g) eisolar a massa do hidróxido de sódio (100g);
- PASSO II: vamos fazer o cálculo da quantidade de hidróxido desódio que reagiria com 147g de ácido sulfúrico;
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 --------- 2 NaOH
Equação: 98g ---------- 2 x 40g
Problema: 147g --------- Xgramas de NaOH=?
X = 147 x 8098
X = 120 g de NaOH
# I.P.C.: Nestes termos isso é impossível, pois oenunciado do problema informa que temos apenas 100gde NaOH. Como foi encontrado (120g) um valor maior queo isolado (100g) dizemos que o NaOH é o reagentelimitante e que o H2SO4 é o reagente em excesso.
Agora vamos inverter o cálculo, usaremos a quantidade deNaOH e isolaremos o valor de H2SO4 o excesso de H2SO4.
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 --------- 2 NaOHEquação: 98g ----------- 2 x 40gProblema: Ygramas H2SO4=? ---------- 100g
Y = 100 x 9880
Y = 122,5 g de H2SO4
# I.P.C.: Agora isso é possível, significa dizer que 100g deNaOH dados no problema reagem com 122,5g de H2SO4.Como temos 147g de H2SO4, ainda sobrarão 24,5g o queresponde a pergunta (b) do exemplo 31.
Então agora que sabemos o reagente limitante podemoscalcular o valor do produto formado, procedendo como caso geralda estequiometria:
- PASSO I: Escrever e Balancear (acertar os coeficientes) aequação química mencionada no problema;
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
- PASSO II: Identificar no problema o dado e a pergunta;
2 NaOH ------------ Na2SO4Equação: MM----------------- MMProblema: 100g --------------- mgramas de Na2SO4 = ?
- PASSO III: Montar uma proporção acertando os coeficientesentre produtos e reagentes;
2 NaOH ------------ Na2SO4
Equação: 2 x 40g-------------- 142gProblema: 100g --------------- mgramas de Na2SO4=
- PASSO IV: Estabelecer e Solucionar uma regra de três simples entre o dado e a pergunta.
2 x 40g ---------- 142g100g ---------- mgramas de Na2SO4=?
m = 100 x 14280
m = 177,5 g de Na2SO4
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