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segunda-feira, 8 de maio de 2023

CÁLCULO COM REAÇÃO

(UFRGS 2023) Vários métodos têm sido empregados para a captura de CO2 na atmosfera, com o objetivo de diminuir os danos causados pelo efeito estufa, como, por exemplo, a produção de ácido oxálico, o qual pode ser utilizado posteriormente para obtenção de compostos de alto valor agregado. Uma das rotas possíveis é a de um processo eletroquímico cuja reação total é

2CO2(g) + H2O(l) => H2C2O4(aq) + ½O2(g)

             Considerando que o CO2 se comporta como um gás ideal nas CNTP, a quantidade de CO2 nessas condições, retirado da atmosfera para produção de 900 g de ácido oxálico, é, em L, aproximadamente de

A) 44.             B) 88.              C) 224.               D) 448.             E) 880.

 

Resolução

Leitura da equação

[2CO2] => significa que dois mols de gás carbônico reagem com a água.

        O volume de um mol de qualquer gás nas CNTP é igual a 22,4 litros, logo dois mols será o dobro, ou seja 44,8 litros

[H2C2O4(aq)] => mesmo não sabendo a fórmula, por exclusão concluímos que está é a fórmula do ácido oxálico, pois deve ser produto e a outra substância produzida é o gás oxigênio.

        Um mol de ácido oxálico será produzido, mas como o dado do teste fala em gramas, vamos calcular quantos gramas corresponde a um mol do ácido oxálico.

[H2C2O4] = (1x2) + (2x12) + (4x16) = 80 gramas / mol

A equação mostra que 44,8litros de gás carbônico reage com a água e produz 40 gramas e ácido oxálico.

44,8 litros .............. 90 gramas

X litros ................... 900 gramas

X = 448 litros

Resposta: letra D



(UFRGS 2020) Nos aterros sanitários, o processo de biodegradação da matéria orgânica ocorre geralmente em condições anaeróbicas (em ausência de oxigênio ou de ar), produzindo gases causadores do efeito estufa, metano e gás carbônico, conforme mostrado na equação abaixo, exemplificada para a glicose.

                                       C6H12O6(s) => 3CH4(g) + 3CO2(g)

 O volume de gases do efeito estufa, gerado pela decomposição anaeróbica de 0,9 kg de glicose nas CNTP (0ºC e 1atm), será de aproximadamente

 (A) 22,4 L.      (B) 67,2 L.      (C) 125,4 L.     (D) 336,0 L.      (E) 672,0 L.

 

Resumo teórico

 Leitura da equação: 1 mol de glicose se decompõe produzindo 3 mols de CH4 e 3 mols de CO2, totalizando uma quantidade de gases igual a 6 mols.

 Massa molar da glicose: (6x12) + (12x1) + (6x16) = 180 gramas/mol

 Volume molar (CNTP) um mol de qualquer gás nas CNTP ocupam um volume de 22,4 litros.

 Resolução do teste

 Teste: qual é a pergunta ?  O volume de gases do efeito estufa, gerado

 Qual foi o dado fornecido no teste: 0,9 kg de glicose ou 900 gramas.

 A regra de três envolve massa de glicose e volume total de gases gerados.

 6 mols de gases = 6 x 22,4 litros = 134,4

 Massa de glicose .................. Volume total de gases

 180 gramas ......................... 134,4 litros

 900 gramas ......................... X litros

 X= 900 x 134,4 / 180 = 672,0 L.

 Resposta: letra E


01) Qual a quantidade de matéria de álcool etílico líquido, C2H6O(l), que deve reagir para fornecer 12 mols de gás carbônico? 

Considere esta uma reação de combustão completa.

Resumo teórico

Equação Balanceada:  C2H6O(l)  +   3 O2(g) →   2CO2(g)  + 3 H2O(v)

Leitura molar: 1 mol de álcool etílico produz 2 mols de gás carbônico, assim pode-se fazer uma regra de três simples para resolver o problema:
Resolução do exercício
1 mol .................  2 mols
x ....................... 12 mols

x = 6 mols de álcool etílico são necessários para gerar 12 mols de gás carbônico.


02) Na reação gasosa N2(g) + H2(g) => NH3(g), qual o número de moléculas de gás hidrogênio (H2) consumido, quando é produzido 340g de gás amônia(NH3) ?

Resumo teórico

Acerto os coeficientes da equação: 1N2 +3H2 => 2NH3

Leitura molar: 1 mol de gás nitrogênio rege com 3 mols de gás hidrogênio produzindo 2 mols de gás amônia ou 3 .6,02 .1023 moléculas de gás hidrogênio ao reagirem com o gás nitrogênio produzem 34 gramas de gás amônia.

Cálculo da quantidade de moléculas de gás hidrogênio que reagiram para produzir 340 gramas de gás amônia.

Resolução do exercício

         3H2 -------------<------------> 2NH3
3 .6,02 .1023 .............. 34g
           x .................... 340g

x = 1,8 .1025 moléculas de gás hidrogênio serão consumidas.


03)  10 gramas de uma substância X reagem com 120 gramas de uma substância Y, produzindo 3 mols de uma substância Z e uma substância W. Sendo a massa molecular de Z igual a 20 gramas, a massa, em gramas, de W produzida na reação é igual a:

Resumo teórico

Lei da Conservação das Massas: a soma das massas dos reagentes em uma reação química deve ser igual a soma das massas dos produtos, considerando a reação ocorrendo em um sistema fechado.

Reação: X  +   Y  =>  Z   +   W

Resolução do exercício

Massa total dos reagentes = 10 + 120 = 130 gramas

Massa total dos produtos = 3 mols de W  + x gramas de Z

Massa molar de W = 20 gramas/mol, logo 3 mols tem massa igual a 60 gramas.

Massa de Z = 130 g - 60 g = 70 gramas


04) A Sociedade Interplanetária Inglesa sugeriu o uso de hidróxido de sódio para remover o dióxido de carbono da atmosfera de uma cabine de expedição lunar. Em média, o corpo humano elimina 924 g de dióxido de carbono por dia. 

A quantidade mínima de hidróxido de sódio que deve ser levada a bordo, para 10 dias de viagem, para cada astronauta, é: 

Resumo teórico e resolução do exercício

Reação envolvida: 2NaOH + CO2 => Na2CO3 + 2H2O


Massa molar das substâncias envolvidas no cálculo.


2NaOH = 2 .[(1 .23) + (1 .16) + (1 .1)] = 2 .40 = 80gramas


CO2 = (1 .12) + (2 .16) = 44 gramas


Massa de hidróxido de sódio consumida por dia


80g NaOH ............ 44g CO2

x gramas ............. 924g CO2

x = 1.680 gramas de NaOH, logo em 10 dias será 16.800g = 16,8 kg


05) O hipoclorito de sódio tem propriedades bactericida e alvejante sendo utilizado para cloração de piscinas e é vendido no mercado consumidor em solução como água sanitária, cândida, Q-boa etc. 

Para fabricá-lo, reage-se gás cloro com soda cáustica: 

Cl2(g) + 2 NaOH(aq) => NaCl(aq) + NaClO(aq) + H2O(l) 


A massa de soda cáustica, NaOH(aq), necessária para obter 149 kg de hipoclorito de sódio é:


Resumo teórico e resolução do exercício


Massa das substâncias envolvidas seguindo os coeficientes estequiométricos da reação.


1NaClO = (1 . 23)  +  (1 . 35,5)  +  (1 .16) = 74,5 gramas


2NaOH = 2[(1 .23)  +  (1 . 16)  +  (1 .1)] = 80 gramas


Cálculo da massa de soda cáustica


Lembrando que 149Kg = 149.000 gramas


80g NaOH ............ 74,5g NaClO

x g NaOH ............. 149.000g NaClO

x = 160.000 gramas de NaOH = 160 kg


06) Qual a massa de sulfato de cálcio obtida quando se trata 37gramas de hidróxido de cálcio com um excesso de solução de ácido sulfúrico.


Resumo teórico e resolução do exercício

Reação: 1H2SO4 + 1Ca(OH)2 => 1CaSO4 + 2H2O

A relação a ser feita é massa de sulfato de cálcio e massa de hidróxido de cálcio.

Cálculo da massa molar do sulfato de cálcio.

(1 . 40) + (1 . 32) + (4 . 16) = 136 gramas

Cálculo da massa molar do hidróxido de cálcio.

(1 . 40) + (2 . 16) + (2 . 1) = 74 gramas

74 gramas de hidróxido de cálcio reagem com ácido sulfúrico e produzem 136 gramas de sulfato de cálcio

O teste pergunta qual é a massa de sulfato de cálcio obtida quando se reage 37 gramas de hidróxido de cálcio.

Observe que 37 gramas é a metade da massa calculada de hidróxido de cálcio, logo produzirá a metade de sulfato de cálcio, ou seja, 68 gramas.



07)  O dióxido de enxofre lançado na atmosfera pode provocar sérios prejuízos ambientais. Para minimizar esses efeitos, pode-se realizar o tratamento das emissões de chaminés que liberam dióxido de enxofre com uma pasta úmida de calcário, em presença de um oxidante.

Essa pasta de calcário, em contato com o dióxido de enxofre, produz a reação abaixo.

SO2(g)  +  1/2 O2(g)  +  CaCO3(s) => CaSO4(s)  + CO2(g)

Considere que a chaminé de uma determinada indústria emite 160 quilogramas de dióxido de enxofre ao dia.

Qual a massa diária de carbonato de cálcio necessária para consumir essa quantidade de dióxido de enxofre.

Resumo teórico

A relação estequiométrica é entre a massa de dióxido de enxofre (SO2) e a massa de carbonato de cálcio (CaCO3).

Pela reação temos: 64 gramas de dióxido de enxofre reagem com 100 gramas de carbonato de cálcio.

Resolução do exercício

SO2 ................... <------------>1 CaCO3

64g .....................  100g

160.000g .............  x

x = 250.000 gramas ou 250 Kg



08) Qual é a massa de ácido fosfórico utilizada na obtenção de 15,5g de fosfato de cálcio, quando o ácido se combina com excesso de solução de hidróxido de cálcio.

Resumo teórico

Reação: 2H3PO4 + 3Ca(OH)2 ==> 1Ca3(PO4)2 + 3H2O

Relação: massa de ácido fosfórico com massa de fosfato de cálcio


2 mols de ácido fosfórico reagem com hidróxido de cálcio e forma 1 mol de fosfato de cálcio.

Resolução do exercício

Cálculo das massas molares.


Ca3(PO4)2 = [(3 . 40) = (2 . 31) + (2 . 4 . 16)


Ca3(PO4)2 = 310g/mol

H3PO4 = [(3 . 1) + (1 . 31) + (4 . 16)] = 98g/mol

2 mols ( 98 . 2 = 196g ) de ácido fosfórico reagem com hidróxido de cálcio e forma 1mol (310g) de fosfato de cálcio.

Proporção: 196g ………….. 310g
                       x g …………. 15,5g

 x = 9,8g de fosfato de cálcio



09) A reação do alumínio com oxigênio é altamente exotérmica e pode ser representada como segue.

2Al(s)  +  3/2 O2(g)  =>  Al2O3(s)

onde a energia liberada foi igual a 1670 quilojoules ( kJ )

A quantidade de calor, expressa em kJ, liberada na combustão de 1 grama de alumínio é aproximadamente igual a :

Resumo teórico e resolução do exercício

Pela equação temos que 54 gramas (27g . 2) de alumínio ao queimar faz uma reação que libera 1670 quilojoules de energia.

Regra de três direta.

54g ...........  1670 kJ
1 g ............   x kJ

x = 31 kJ



10) Uma colônia de bactérias, presentes na água de um rio, consome completamente o composto orgânico biodegradável dodecilbenzenosulfonato de sódio, usado como tensoativo na fabricação de sabão em pó. Considerando o oxigênio gasto apenas na oxidação do carbono deste composto, para a produção de 264g de gás carbônico, a massa de oxigênio consumido, em gramas, é de aproximadamente:

Resumo teórico e resolução do exercício

Equação: 1C + 1O2 => 1CO2

Relação de massa: massa do oxigênio gasta e massa de gás carbônico formada.

* 1 mol (32g) de oxigênio reage com carbono e produz 1 mol (44g) de gás carbônico.

32g ………… 44g

x g ……….… 264g

x = 192g de oxigênio



11) O acionamento de air bags é efetuada através da decomposição violenta da azida de sódio, segundo a reação representada pela equação química:

                 NaN3 => Na + 3/2N2

A decomposição completa de 130g de azida de sódio produz um volume de nitrogênio, em litros, nas CNTP, aproximadamente igual a:

Resumo teórico

Relação de massa com volume

1 mol de azida de sódio se decompõe em 3/2 mol de gás nitrogênio.

65 g de azida de sódio se decompõe em [3/2 . 22,4] = 33,6litros de gás nitrogênio.

Resolução do exercício

65gramas ……….... 33,6 litros
130gramas ……….. x litros

x = 67,2 litros de nitrogênio



12) Qual volume de gás, que se obtém nas CNTP, resultante da combustão de 50 litros de gás amoníaco, sabendo que a reação produz água gasosa e um gás existente na atmosfera?

Resumo teórico

4NH3(g) + 3O2(g) => 6H2O(g) + 2N2(g)

Relação entre volume de gás amoníaco e gás nitrogênio, que é o gás produzido.


4 mols de gás amoníaco reage completamente com oxigênio e forma 6 mols de água e 2 mols de gás nitrogênio.

89,6 (4x22,4) litros de gás amoníaco reage completamente com oxigênio e forma 134,4 
(6x22,4) litros de água e 44,8 (2x22,4) litros de gás nitrogênio.

O volume de gás produzido é a soma do volume de nitrogênio e água (134,4 + 44,8), pois na temperatura da queima (combustão) a água esta no estado gasoso.

Resolução do exercício

89,6L ............... 179,2L
50L .................. x

x = 100 litros de gás, que é a mistura de gás nitrogênio e água. 



13) Na combustão do ciclo hexano, qual o número de mols de oxigênio consumido, para queimar 5 mols de ciclo hexano?

Resumo teórico

1C6H12 + 9O2 => 6CO2 + 6H2O

Leitura molar: um mol de ciclo hexano queima ao reagir com 9 mols de gás oxigênio.

Relação será entre mols de ciclo hexano e mols de gás oxigênio.

Resolução do exercício

1 mol ............. 9 mol
5 mol .............. x mol

x = 45 mols de gás oxigênio  



14) Quando o cobre metálico é atacado por solução de ácido sulfúrico quente e concentrado, forma-se 1 mol de sulfato de cobre II, 2 mols de água e desprende-se dióxido de enxofre gasoso, cujo volume nas CNTP é de 1,12 litros.

Qual a massa de cobre metálico que reagiu segundo a reação?

1Cu + 2H2SO4 => 1CuSO4 + 2H2O + 1SO2

Resumo teórico

Leitura molar: 1 mol de cobre metálico reage e produz 1 mol de dióxido de enxofre.

Lembrando: um mol de qualquer gás nas CNTP ocupam um volume de 22,4litros.

Leitura de massa e volume: 64g de cobre metálico reagem e produz 22,4 litros de dióxido de enxofre.

Resolução do exercício

64g ............. 22,4L
x g …........... 1,12L

x = 3,2 g de cobre metálico



15)
 Um botijão de gás, contendo unicamente butano, foi utilizado em um fogão durante certo tempo, apresentando uma diminuição de massa de 5,8 kg. 
Sabendo-se que:

            1C4H10(g)   +   13/2O2(g)   ==>   4CO2(g) + 5H2O(g) + 2900kilojoules

A quantidade de calor produzido no fogão, em kJ, devido à combustão do butano, foi de aproximadamente.

Resumo teórico

Diminuição de massa significa a massa de butano que reagiu com o oxigênio na combustão.

A relação é massa de gás butano (C4H10) e energia em Kilojoules gasta para esta queima.

Leitura molar: um mol de gás butano reage com 13/2mols de gás oxigênio produzindo 4 mols de gás carbônico e 5 mols de água e libera 2900kilojoules de energia.

Massa molar do gás butano: C4H10 = (4 . 12) + (10 . 1) = 58gramas/mol

Dados da equação dizem que 58gramas de butano queimam produzindo 2900 kilojoules de energia.

Precisamos calcular a energia liberada ao queimar 5,8 kilogramas ou 5800gramas de butano.

Resolução do exercício

58gramas ..................  2900kilojoules
5800gramas ..............  x

x = 2,9 .10kilojoules


16) Hidreto de lítio era usado com a finalidade de, em contato com a água, gerar gás para inflar botes salva-vidas, conforme a reação:

LiH + H2=> LiOH + H2

Calcule quantos mols de hidreto de lítio são necessários para inflar um bote salva-vidas com 244L de gás, a 25oC e 1atm de pressão.

Resumo teórico e resolução do exercício

Volume molar (a 25oC e 1atm) = 24,4L/mol.

Leitura Molar: 1 mol de hidreto de lítio reage com a água e forma 1 mol (24,4L) de gás hidrogênio. 

Logo para produzir 244L, que é um volume dez vezes maior, são necessários ?

x = 10 mols de hidreto de lítio  



17) Na combustão completa do carbono, qual é o número de átomos deste elemento necessário para reagir com 1,12 litros de gás oxigênio nas CNTP?

Resumo teórico

Reação: 1C + 1O2  => 1CO2

Relação: número de átomos com volume.

Leitura molar: 1 mol de átomos de carbono reage com 1 mol de moléculas de oxigênio.

1 mol = 6,02 . 1023 unidades

Nas CNTP 6,02 . 1023 átomos de carbono reagem com 22,4 litros, volume correspondente a um mol de gás oxigênio.

Resolução do exercício

6,02 . 1023 átomos ................. 22,4 litros
x átomos ................................ 1,12 litros

x = 3,01 . 1022 átomos



18) Quantos mols de ácido sulfúrico serão necessários para reagir com 18 mols de hidróxido de sódio.

Resumo teórico

Reação: H
2SO4(aq) + NaOH(aq) => Na2SO4(aq) + H2O(l)

Acerto de coeficientes da equação de neutralização.


1H
2SO4(aq) + 2NaOH(aq) => 1Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

Leitura molar:
 1 mol de ácido sulfúrico reage com 2 mols de hidróxido de sódio produzindo 1 mol de sulfato de sódio e 2 mols de água.

Relação: mols de ácido sulfúrico com mols de hidróxido de sódio.


Resolução do exercício

1 mol ......................  2mols

x mol .....................  18mols

x = 9mols



19) Quantos mols de clorato de potássio são necessários para a produção de 9,03 . 1023 moléculas de oxigênio, nas CNTP, na decomposição térmica do clorato de potássio

Resumo teórico

Reação: 2KClO3 => 2KCl + 3O2

Leitura molar: 2 mols de clorato de potássio se decompõe em 3 mols de moléculas de oxigênio e 2mols de cloreto de potássio.

A relação solicitada é de mols com número de moléculas, lembrando que um mol de moléculas é igual a 6,02 . 1023 moléculas.

*2 mols de clorato de potássio se decompõe em 3 . 6,02 . 1023 moléculas de oxigênio.

Resolução do exercício

2 mols ................... 18,06 . 1023 moléculas
x mols ....................  9,03 . 1023 moléculas

x = 1 mol de clorato de potássio



20) 
Qual o número de moléculas de oxigênio necessárias para na combustão do monóxido carbono produzir 3,01 . 1023 moléculas de dióxido de carbono?

Resumo teórico

Equação: 1CO + 1/2O2 ==> CO2

Leitura molar: 1 mol de moléculas monóxido de carbono reage com meio mol de moléculas de gás oxigênio para produzir 1 mol de moléculas de dióxido de carbono.

Relação de moléculas com moléculas

* 6,01 . 1023 moléculas de monóxido de carbono reage com 3,01 . 1023moléculas de gás oxigênio para produzir 6,01 . 1023 moléculas de dióxido de carbono.

Resolução do exercício

(CO2) 6,01 . 1023……. 3,01 . 1023 (O2)
           3,01 . 1023 .......... x

x = 1,505 . 1023 moléculas de gás oxigênio


21) Na decomposição térmica de 60 Kg de sulfito de cálcio segundo a equação:

                                      1CaSO3 => 1CaO + 1SO2

Foram produzidas quantas moléculas de dióxido de enxofre?

Resumo teórico

Leitura molar: 1 mol de sulfito de cálcio decomposto forma 1 mol de dióxido de enxofre.

Relação será entre massa de CaSO3 e número de moléculas de SO2

Resolução do exercício

Massa molar => (1 . 40) + (1 . 32) + (3 . 16) = 120g/mol

120 g de sulfito de cálcio se decompõe formando 6,02 . 1023 moléculas de dióxido de enxofre.

120g ....................  6,02 . 1023 moléculas
60 . 103g .............  x moléculas

x = 3,01 . 1026 moléculas



22) Uma fábrica consome 5 quilogramas de ácido nítrico, na obtenção de nitroglicerina.

                        1C3H8O3  + 3HNO3 ==> C3H5N3O9 + 3 H2O


A quantidade em mols de nitroglicerina obtida nesta reação.

Resumo teórico

Leitura molar: 1 mol de C3H8O3 reage com 3 mols de HNO3 produzindo 1 mol de C3H5N3O9 e 3 mols de água.


A relação é entre a massa de ácido nítrico e a quantidade em mols de nitroglicerina.


Massa molar do ácido nítrico(HNO3) = (1 . 1) + (1 . 14) + (3 . 16) = 63gramas


massa de 3HNO3 ................. mols de C3H5N3O9


Resolução do exercício

3 . 63g ................................. 1mol

5000g .................................. x mols

X =  26,45 mols de nitroglicerina será produzido



23) Na reação: 3Fe + 4H2O => Fe3O4 + 4H2

O número de átomos de hidrogênio produzidos pela reação de 6,0.1023 átomos de ferro é:

Resumo teórico

Leitura atômica: 3 átomos de ferro reagem e formam 8 (4 . 2) átomos de hidrogênio.

Resolução do exercício

3 átomos ....................... 8 átomos
6,0 . 1023 átomos ........ x

x = 16,0 . 1023 átomos de hidrogênio



24) Ozonizadores são aparelhos que transformam gás oxigênio em gás ozônio por descarga elétrica. Calcule o número de átomos de oxigênio gerados na decomposição de 3,0 . 1023 moléculas de gás oxigênio.

Resumo teórico

Equação: 3O2 => 2O3

A relação será entre moléculas de gás oxigênio e átomos do gás ozônio

Leitura molecular: três moléculas de gás oxigênio se decompõe em 2 moléculas de gás ozônio.

Cada molécula de gás ozônio apresenta 3 átomos, logo 2 moléculas tem 6 átomos.

Resolução do exercício

3 moléculas ....................... 6 átomos
3,0 . 1023 moléculas ......... x átomos

x = 6,0 . 1023 átomos de oxigênio



25)
 
O ácido sulfídrico reage com o dióxido de enxofre, produzindo enxofre mais água. Quantos átomos de enxofre são produzidos quando 3,4gramas de ácido sulfídrico reagem com quantidade suficiente de dióxido de enxofre.

Resumo teórico

Reação: 2H2S + 1SO2 => 3S + 2H2O

Leitura molar: 2 mols de ácido sulfídrico reagem com dióxido de enxofre produzindo 3 mols de átomos de enxofre.

A relação é entre massa de ácido sulfídrico e número de átomos de enxofre.

Massa molar do H2S: ( 2.1) + (1.32) = 34g por mol

68 gramas de ácido sulfídrico reagem com dióxido de enxofre e produzem 3 . 6,02 . 1023 átomos de enxofre.

Resolução do exercício

68g .................. 18,06 . 1023 átomos
3,4g ................. x átomos

x = 9,03 . 1022 átomos


26) Calcular a massa de gás carbônico necessária para reagir com 4mols de óxido de cálcio e produzir carbonato de cálcio.

Resumo teórico

Reação: CO2(g)  +  CaO(s) => CaCO3(s)


Leitura molar: 1 mol de gás carbônico (44gramas) reage com 1 mols de óxido de cálcio(46gramas) produzindo um mol de carbonato de cálcio(100gramas).


1mol de CaO reage com 44gramas de CO2.


Resolução do exercício

1mol .............  44gramas

4 mols ..........  x gramas

x = 176gramas



27) Qual a massa de gás oxigênio necessária para reagir com 
       2,4 . 1024 moléculas de hidrogênio na obtenção da água.

      Reação: 2H2(g) + O2(g) ==> 2H2O(l)

Resumo teórico

Leitura molar: 2 mols de moléculas de gás hidrogênio(4gramas ou 2 . 6,02 .
1023 moléculas) reagem com um mol de moléculas de gás oxigênio(32gramas ou 1 . 6,02 . 1023 moléculas) produzindo 2 mols de moléculas de água(36gramas ou 2 . 6,02 . 1023 moléculas).

A relação é entre massa de gás oxigênio e moléculas de gás hidrogênio.

Resolução do exercício

32gramas ....................... 2 . 6,02 . 1023 moléculas

x gramas ........................ 2,4 . 1024 moléculas

x = 64 gramas



28) A hematita é um dos minérios de ferro de maior importância industrial. Calcule o número de átomos de ferro que pode ser obtido quando 10 mols de hematita reagem com monóxido de carbono, segundo a reação:

1 Fe2O+ 3 CO => 2 Fe + 3 CO2

Resumo teórico e resolução do exercício

Leitura molar: 1 mol de hematita reage e produz 2 mols de átomos de ferro.

* 10 mols de hematita reagem e produzem 20 mols de átomos de ferro.

* 20 mols de átomos de ferro corresponde a 20 . 6,02 . 1023 átomos que é igual a 12,04 . 1024 átomos



29) Nas indústrias petroquímicas, o enxofre pode ser obtido pela seguinte reação:
                         2H2S(g) + 1SO2(g) => 3S(s) + 2H2O(l)

Qual o número de moléculas de água que serão formadas, quando 30litros de gás estiverem reagindo?

Resumo teórico

Leitura molar: 2 mols de H2S reagem com 1 mol de SOproduzindo 3mols de S e dois mols de H2O

O número de moléculas de água e volume de gás reagente, neste caso é o total de gases que estão reagindo, ou seja a soma dos volumes de H2S e  SO2

2H2S(g) + 1SO2(g) = 3 mols de gases estão reagindo formando 2 mols de moléculas de água.

Um mol de qualquer gás nas CNTP ocupa um volume medido de 22,4litros.

Resolução do exercício

3 . 22,4litros .................... 2 . 6,02 . 1023moléculas
30 litros ............................ x moléculas

X = 5,4 . 1023 moléculas



30) 
Qual é o volume de gás carbônico nas CNTP produzido na decomposição de 250gramas de carbonato de cálcio.

Resumo teórico

Fórmulas: gás carbônico => CO2 e carbonato de cálcio => CaCO3

Reação de decomposição do carbonato de cálcio.

1CaCO3(s) => 1CO2(g)  +  1CaO(s)

Leitura molar: 1mol de carbonato de cálcio(100gramas) se decompõe em 1mol de gás carbônico(22,4litros) e um mol de óxido de cálcio.

Relação volume de gás carbônico e massa de carbonato de cálcio.

Resolução do exercício

100gramas ...............  22,4litros
250gramas ...............   x litros

x = 56litros







31) Tratando-se 25g de uma liga de ouro e cobre com ácido nítrico concentrado, obteve-se um volume gasoso, que, nas CNTP, mediu 2,24 litros. 

Com base na equação: 1Cu + 4HNO3 =>1Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

      Qual é o percentual aproximado de ouro na liga?

Resumo teórico

Como a reação é com o cobre vamos calcular tudo em função do cobre e depois calcular a percentagem de ouro.

Relação: massa de cobre e o volume de gás produzido.

A substância gasosa é o dióxido de nitrogênio, pois o nitrato de cobre é um sal sólido e a água é líquida.

Leitura molar: 1 mol de cobre metálico reagem com ácido nítrico concentrado e produz 2 moles de dióxido de nitrogênio, como produto gasoso.

Ou 63,5g de cobre metálico reage com ácido nítrico concentrado formando 44,8 litros de dióxido de nitrogênio.

Resolução do exercício

63,5g ………… 44,8L
x g …………..... 2,24L

x = 3,175g de cobre reagiu com o ácido.

Massa de ouro na liga

25g – 3,175g = 21,825 gramas

Percentagem de ouro

25g …....……. 100%
21,825g …….  x

x = 87,2%



32) Uma amostra de óxido de cromo III contaminada com impureza inerte, é reduzida com hidrogênio de acordo com a seguinte equação:

1Cr2O3(s) + 3 H2(g) => 2 Cr(s) + 3H2O(g)

Qual o volume de gás hidrogênio, medido nas CNTP, necessário para purificar 5,0 gramas de óxido de cromo III contendo 15% de impurezas inertes?

Resumo teórico e resolução do exercício

A relação será entre a massa de óxido de cromo III (Cr2O3) e o volume de gás hidrogênio (3H2)

Cálculo da massa de amostra pura( 85% ).

5,0g ……….. 100%
x g ………… 85%

x = 4,25g

Cálculo do volume de gás hidrogênio necessário:

Leitura molar: 1 mol de óxido de cromo III (152g/mol) reage com 3 moles de gás hidrogênio (3x22,4litros).

152g .............. 67,2 L
4,25g ............ x L

x = 1,8 litros



33) O gás hilariante (N2O) pode ser obtido pela decomposição térmica de nitrato de amônio (NH4NO3). Se de 4 gramas do sal obtivermos 2,0g do gás hilariante, poderemos prever que a pureza do sal é da ordem de:

Resumo teórico

Reação: 1NH4NO3 => 1N2O + 1H2O

Leitura molar: 1 mol de nitrato de amônio se decompõe e produz 1 mol de gás hilariante.

Relação estequiométrica: será entre a massa de nitrato de amônio (NH4NO3) e a massa de gás hilariante (1N2O)

Massas molares:

1NH4NO3 = (14 . 2) + (1 . 4) + (16 . 3) = 80g

1N2O = (14 . 2) + (16 . 1) = 44g

Leitura mássica: 80g de nitrato de amônio se decompõe e produz 44g de gás hilariante.

Resolução do exercício

Cálculo de quantos gramas de gás hilariante, 4 gramas de nitrato de amônio deveriam produzir.

80g ........... 44g
4g ................ x

x = 2,2g deveriam ter sido produzidos, mas produziu 2g, logo é uma amostra impura.

Cálculo da pureza da amostra

2,2g .............. 100%
2,0g .............. x

x = 90% de pureza tem o sal


34) Uma moeda antiga de cobre estava recoberta com uma camada de óxido de cobre (II). Para restaurar seu brilho original, a moeda foi aquecida ao mesmo tempo em que se passou sobre ela gás hidrogênio. Nesse processo, formou-se
vapor de água e redução completa do cátion metálico. 
          As massas da moeda, antes e depois do processo descrito, eram, respectivamente, 0,795 gramas e 0,779 gramas. Assim sendo, calcule a porcentagem em massa do óxido de cobre (II), presente na moeda antes do processo de restauração.

Resumo teórico

Precisamos calcular a massa de óxido de cobre II que se formou na superfície da moeda.

A massa de oxigênio incorporada é a diferença entre as massas antes e depois do processo de restauração.

Resolução do exercício

Massa de Oxigênio = 0,795 - 0,779  = 0,016gramas

Para calcular a massa de óxido de cobre (II) formada precisamos da reação de oxidação do cobre.

Fórmula do óxido de cobre (II) = CuO

Cu(s)   +  1/2 O2(s) => CuO(s)

Pela reação 16 gramas de oxigênio ao oxidar o cobre formará 79,5 gramas de óxido de cobre (II).

16g ................  79,5g
0,016g ...........  x

x = 0,0795gramas de óxido de cobre (II)

% CuO = massa de CuO / massa da moeda antes.

%CuO = 0,0795/ 0,795 = 0,1/1 = 10/100 = 10%





36)  Um experimento clássico em aulas práticas de Química consiste em mergulhar pastilhas de zinco em solução de ácido clorídrico. Através desse procedimento, pode-se observar a formação de pequenas bolhas, devido à liberação de hidrogênio gasoso, conforme representado na reação ajustada abaixo. 
Zn(s) + 2 HCl(aq) => ZnCl2(aq) + H2(g)

       Ao realizar esse experimento, um aluno submeteu 2 g de pastilhas de zinco sólido a um tratamento com solução aquosa de ácido clorídrico em excesso. 

     Com base nesses dados, é correto afirmar que, no experimento realizado pelo aluno, as bolhas formadas liberaram uma quantidade de gás hidrogênio, em mols, igual a:

Resumo teórico

Leitura molar: 1 mol de átomos de zinco ( 65 gramas) reagem com 2 mols de moléculas de ácido clorídrico totalmente ionizadas, formando 1 mol de partículas de cloreto de zinco e 1 mol de moléculas de gás hidrogênio.

Resolução do exercício 

Montando a proporção entre massa de zinco e mols de gás hidrogênio teremos.

65gramas .............. 1 mol
2 gramas ............... x mols

x = 0,03 mol

Obs: ácido clorídrico em excesso é para garantir que todo o zinco tenha reagido.





37) A pólvora é considerada a primeira mistura explosiva, usada na China, na Arábia e na Índia. Há textos chineses antigos que a denominam “substância química do fogo”, mesmo sendo uma mistura de nitrato de potássio, carvão e enxofre. A combustão da pólvora pode ser representada pela seguinte equação:

KNO3 + 7 C + S =>  3 CO2 + 3 CO + 2 N2 + K2CO3 + K2

        O que caracteriza a explosão é o súbito aumento de volume, com grande liberação de energia. Nas CNTP, 520g de pólvora produzem, por explosão quantos litros de substâncias no estado gasoso.

Resumo teórico

Inicialmente precisamos saber quem são os gases.

Gases produzidos: CO2; CO; N2, os dois outros produtos são sais e estes são sólidos.

A massa fornecida é da pólvora ou seja será a soma das massas de todos os reagentes.

Resolução do exercício

Massa de pólvora queimada: 

4KNO3 + 7C + 1S = 4 . ( 1.39 + 1.14 + 3.6) + (7.12) + (1.32) = 520 gramas

Volume de substâncias gasosas produzidas pela queima de 480 gramas de pólvora, lembrando que um mol de qualquer gás nas CNTp ocupa um volume de 22,4 litros..

Gases: 3CO2 + 3CO + 2N2 = (3 . 22,4) + (3 . 22,4) + (2 . 22,4) = 179,2 litros.

Logo a queima de 520 gramas de pólvora produzirá 172,9 litros de substâncias gasosas.



38) 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: TiCl 4(g) + Mg(s)  MgCl 2(l) + Ti(s)
Considere que essa reação foi iniciada com 9,5 g de TiCl 4
Supondo que tal reação seja total, a massa de titânio obtida será, aproximadamente: 
  
(Dados: Ti = 48 u; Cl = 35,5 u; Mg = 24 u.) 

Resumo teórico e 
resolução do exercício
 
Calculando a massa molar do TiCl 4, temos: (1 .48) + (35,5 .4) =190 g

Balanceando a equação: 1TiCl 4(g) + 2Mg(s)  2MgCl 2(l) + 1Ti(s)

190 gramas ............................. 48 gramas
9,5 gramas  .............................. x gramas

x = 2,4 gramas de titânio será obtido a partir de 9,5 g de tetracloreto de tit
ânio.



39) 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 + 2 NaOH → NaCl  + NaCl O + H2O

Determine as massas de cloro e de soda cáustica necessárias à obtenção de
1490g de hipoclorito de sódio.

(massa molar: C
l 2 = 71,0g/mol , NaOH = 40,0g/mol , NaCl O= 74,5g/mol )

Resumo teórico

Leitura mássica: 71 gramas de gás cloro (C
l 2) reagem com 80 (2 .40) gramas de hidróxido de sódio (NaOH) produzindo 58,5 gramas de cloreto de sódio (NaCl ), 74,5 gramas de hipoclorito de sódio (NaCl O) e 18 gramas de água (H2O).

Resolução do exercício

Cálculo da massa de gás cloro.

gramas (C
l 2) .................. gramas (NaCl O).
71 gramas .......................... 74,5 g
x gramas ............................. 1490 g

x = 1420 g de gás cloro (C
l 2)

Cálculo da massa de soda cáustica.


gramas de NaOH ................. gramas NaCl O
80 gramas .......................... 74,5 g
x gramas ............................ 1490 g

x = 1600 g de NaOH



40) O ferro existente na hematita pode ser reduzido a ferro metálico pela ação de monóxido de carbono, conforme  equação não balanceada:

Fe2O3(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)

    A massa, em gramas, de monóxido de carbono necessária para produzir 3 mols de ferro metálico é aproximadamente igual a:

Resumo teórico


Equação balanceada: Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)

Leitura molar: 1 mol de hematita reage com 3 mols de monóxido de carbono produzindo 2 mols de ferro metálico e 3 mols de gás carbônico.

Leitura mássica:  160gramas de hematita reage com 84 gramas de monóxido de carbono produzindo 122gramas de ferro metálico e 132gramas de gás carbônico.

A relação é entre massa de monóxido de carbono e mols de ferro metálico.

Resolução do exercício

84g(CO) .................  2 mols (Fe)
x gramas ................. 3 mols

x = 126 gramas de monóxido de carbono








40) "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 gás carbônico(CO2) e ao mesmo tempo restaurar o gás oxigênio (O2) na nave. 

Calcule, segundo a equação:    K
2O4 + CO2 → K2CO3 + 3/2O2

a massa, em kg, de superóxido de potássio(K2O4) necessária para consumir todo o CO2 exalado por um tripulante durante 72 horas se, em média, uma pessoa exala 1,0 kg de gás carbônico(CO2) por dia.  (O = 16, C = 12, K = 39). 

Resumo teórico


Calcular quanto de gás carbônico será exalado em 72 horas ou 3 dias.

1,0 quilogramas é exalado por dia, logo em três dias serão 3 quilogramas ou 3.000 gramas.


Leitura mássica: 142 gramas de superóxido de potássio (K2O4) reage com 44 gramas de gás carbônico(CO2) produzindo 138 gramas de carbonato de potássio(K2CO3) mais 48 gramas de gás oxigênio(O2).

Resolução do exercício

K2O4 ......................... CO2
142gramas ............... 44 gramas
x gramas .................. 3.000 gramas


x = 9.680 gramas ou 9,68 quilogramas de superóxido de potássio (K2O4).



41) Há alguns meses, a Petrobrás anunciou 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. 

Resumo teórico

Reação de combustão do enxofre:  S + O2 => SO2

Lembrando que 1 tonelada é igual a 1.000.000 gramas

Leitura mássica: 32 gramas de enxofre(S) reagem com 32 gramas de gás oxigênio(O2) produzindo 64 gramas de dióxido de enxofre(SO2).

Resolução do exercício

Enxofre ...................................  dióxido de enxofre

32 gramas ................................ 64 gramas
272.000.000 gramas ................ x gramas


x = 544.000.000 gramas ou 544 toneladas de 
SO2





42) 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 (C6H10O5e sabendo que sua oxidação completa produz gás carbônico (CO2) e água (H2O), qual a massa, em gramas, de matéria orgânica por litro da água do rio?

Resumo teórico

Reação de oxidação da matéria orgânica representada por

C6H10O5  +   6O2  =>  6CO2   +  5H2O

Leitura mássica: 162 gramas de matéria orgânica(C6H10O5) reage com 192 gramas de gás oxigênio(O2) produzindo 286 gramas de gás carbônico(CO2) e 90 gramas de água(H2O).

Lembrando que 1 grama é igual a 1.000 miligramas.

Cada litro de água consome 48,0 miligramas de gás oxigênio(O2), com esse dado vamos calcular a quantidade de matéria orgânica(C6H10O5 oxidada segundo a reação.

Resolução do exercício

Matéria orgânica  .................... gás oxigênio

162.000 miligramas ................  192.000 miligramas
x miligramas ...........................   48 miligramas

x = 40.500 miligramas = 40,5 gramas de matéria orgânica(C6H10O5foi oxidada.



43) A produção mundial de gás cloro é de 60 milhões de toneladas por ano em um processo eletrolítico usando solução aquosa de cloreto de sódio.
Um processo eletroquímico moderno e menos agressivo ao meio ambiente, em que se utiliza uma membrana semipermeável, evita que toneladas de mercúrio, utilizado no processo eletroquímico convencional, sejam dispensadas anualmente na natureza. Considerando a produção mundial de gás cloro fornecida no texto qual seria a produção de gás hidrogênio em milhões de toneladas?

     Equação representando a eletrólise da solução aquosa de cloreto de sódio.

         1NaC(aq)  + corrente elétrica => 1 NaOH(aq)  +  1 C2(g)  + H2(g) 

Resumo teórico


Leitura mássica: a equação mostra a produção de 71gramas de gás cloro e 2 gramas de gás hidrogênio.

     Mesmo os dados da equação serem fornecidos em gramas e a pergunta em toneladas, não a necessidade de conversão de unidades, pois a proporção em gramas será  a mesma que a proporção em toneladas.

Resolução do exercício

71gramas ......................................  2 gramas
60 milhões de toneladas ..................  x milhões de toneladas

x = 1,69 milhões de toneladas



44) Em março de 2013, cardeais da Igreja Católica de todo o mundo reuniram-se na Capela Sistina, no Vaticano, para conduzir a eleição de um novo Papa, em um processo conhecido como “Conclave”. As reuniões e votações ocorriam em sessão fechada, e os fiéis eram comunicados do resultado pela cor da fumaça que saía por uma chaminé da capela – a fumaça preta era indício de um processo de eleição não conclusivo, ao passo que a fumaça branca indicava a eleição do pontífice. Os compostos químicos utilizados para produzir a fumaça eram, até então, desconhecidos do público, e somente no início deste ano a composição química foi revelada. A fumaça branca era produzida pela reação de clorato de potássio (KCℓO3) com lactose (C12H22O11) e uma pequena quantidade de resina extraída de pinheiros, ao passo que a fumaça preta era produzida pela reação entre perclorato de potássio (KCℓO4), um hidrocarboneto policíclico aromático e enxofre elementar, ambas após ignição induzida por uma descarga elétrica. As reações simplificadas e não balanceadas são mostradas abaixo (alguns componentes da fumaça foram omitidos):

Reação I (fumaça branca): 

 KCℓO3(s)  +  C12H22O11(s)  =>  CO2(g)  +  H2O(g)  +  KCℓ(s)

Reação II (fumaça preta): KCℓO4(s)  +  S(s)  =>  KCℓ(s)  +  SO2(g)

Na reação II, na produção da fumaça preta, para que sejam formados 149g de cloreto de potássio, é necessário promover a reação entre 138,55 g de perclorato de potássio e 64,2 g de enxofre sólido.

Afirmação acima é verdadeira ?

Resumo teórico

Equações balanceadas:

8KCℓO3(s)  +  C12H22O11(s)  =>  12CO2(g)  +  11H2O(g)  +  8KCℓ(s)

1KCℓO4(s)  +  2S(s)  =>  1KCℓ(s)  + 2 SO2(g)

Massas molares na reação II.

Perclorato de potássio: KCℓO4 = 138,55 gramas

Dióxido de enxofre: SO2 = 64,2 gramasCloreto de potássio: KCℓ = 74,5 gramas

Enxofre: S = 32,1 . 2 = 64,2 gramas

Leitura mássica: 138,5 gramas de perclorato de potássio reagem com 64,2 gramas enxofre sólido produzindo 74,5 gramas de cloreto de potássio e 128,4 gramas de dióxido de enxofre.

Resolução do exercício

Relação entre perclorato de potássio e cloreto de potássio.

138,5 gramas ..............  74,5 gramas
x gramas ..................... 149 gramas

x = 277 gramas de perclorato de potássio

Logo a afirmação esta errada.

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