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C ÁLCULO E STEQUIOMÉTRICO Profª.: Alessandra Rodrigues.

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Apresentação em tema: "C ÁLCULO E STEQUIOMÉTRICO Profª.: Alessandra Rodrigues."— Transcrição da apresentação:

1 C ÁLCULO E STEQUIOMÉTRICO Profª.: Alessandra Rodrigues

2 C ÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO É o cálculo das quantidades de reagentes e produtos que participam de uma reação química. Essas quantidades podem ser expressas de diversas formas: massa (g e kg), volume (mL e L), quantidade de matéria (mols) e número de moléculas. DICAS 1- Saber montar a equação química do processo. 2- Equilibrar ou balancear os coeficientes estequiométricos da equação química. Neste caso, lembre-se de que a mesma quantidade de átomos de cada tipo deve aparecer em ambos os lados da equação. 3- Montar a proporção baseando-se nos dados e nas perguntas do problema (massa-massa, massa-quantidade em mols, massa-volume etc). A maneira mais simples para isso é através da regra de três.

3 P ROPORÇÃO ESTEQUIOMÉTRICA Os cálculos estequiométricos baseiam-se nos coeficientes da equação. 2CO (g) + 1O 2(g) → 2CO 2(g) (2 : 1 : 2) É importante saber que, numa equação balanceada, os coeficientes nos dão a proporção em mols dos participantes da reação. Assim, analisando uma equação balanceada como 2CO (g) + 1O 2(g) → 2CO 2(g) Devemos saber que ela indica que 2 mols de CO reagem com 1 mol de O 2 para dar 2 mols de CO 2 gasoso. Lembre-se que mol é o número de Avogadro (6, ) de partículas.

4 R ELAÇÃO EM MASSA Os dados do problema e as quantidades de incógnitas pedidas são expressos em termos de massa. Exemplo: Na reação N 2(g) + 3H 2(g) → 2NH 3(g) qual a massa de NH 3 obtida quando se reagem totalmente 3g de H 2 ? Resolução: a) Proporção em quantidade de matéria 3 mol de H 2 –––––––– 2 mol de NH 3 b) Regra de três 3. 2g de H 2 –––––––– 2. 17g de NH 3 3g de H 2 –––––––– x x = 102/6 = 17g de NH 3

5 R ELAÇÃO DE VOLUME Basta lembrar que 1 mol de qualquer gás, a 0ºC e 1 atm, ocupa o volume de 22,4 litros. Exemplo: Na reação N 2 (g) + 3H 2 (g) → 2NH 3 (g) qual o volume de N 2, a 0ºC e 1 atm, obtido quando se reagem totalmente 3g de H 2 ? Resolução: a) Proporção em mol 1 mol de N 2 –––––––– 3 mol de H 2 b) Regra de três 22,4L de N 2 –––––––– 3. 2g de H 2 x –––––––– 3 de H 2 x = 22,4/2 = 11,2L

6 R EAGENTE EM EXCESSO Quando o problema dá as quantidades de dois reagentes, provavelmente um deles está em excesso, pois, em outro caso, bastaria a quantidade de um deles para se calcular a quantidade do outro. Para fazer o cálculo estequiométrico usamos o reagente que não está em excesso (reagente limitante). Para isso, a primeira coisa é se determinar o reagente em excesso.

7 R EAGENTE EM EXCESSO Na reação 2H 2(g) + O 2(g) → 2H 2 O (g) colocando-se em presença 3g de hidrogênio e 30g de oxigênio, qual a massa de água formada? Resolução: a) Verificar qual substância está em excesso 2 mol de H 2 –––––––– 1 mol de O 2 4g de H 2 –––––––– 32g de O 2 3g de H 2 –––––––– x gramas de O 2 x = 24g Como 3g de H 2 reagem com 24g de O 2, se no recipiente existem 30g de O 2, conclui-se que sobram 30 – 24 = 6g de O 2 em excesso (sem reagir). O reagente limitante é o H 2.

8 b) Cálculo da quantidade de água 2 mol de H 2 –––––––– 2 mol de H 2 O 4g –––––––– 36g 3g –––––––– y y = 27g de água

9 P UREZA Muitas vezes, a substância está acompanhada de impurezas. Por exemplo, CaCO 3 de 80% de pureza  significa que, em 100g de CaCO 3 impuro (CaCO 3 + areia + carvão etc.),  exitem 80g de CaCO 3 puro e 20g de impurezas. Assim, se numa reação estamos usando 150g de CaCO 3 com 80% de pureza, significa que a massa real de CaCO 3 é 120g, ou seja, ,8 = 120g.

10 P UREZA Considerando a reação FeS + 2HCl → FeCl 2 + H 2 S qual é a massa de FeCl 2 obtida quando 1100g de FeS de 80% de pureza reagem com excesso de ácido nítrico? Dados: FeCl 2 127g/mol; FeS 88g/mol. Resolução: Quando o problema não faz referência, consideramos a pureza de 100%. Quando ela é dada, é necessário converter a quantidade de substância impura na quantidade correspondente da substância pura. 1100g –––––– 100% x –––––– 80% x = 880g a) Proporção em mol 1 mol de FeS ––––– 1 mol de FeCl 2 b) b) Regra de três 88g –––––– 127g 880g –––––– y y = 1270g

11 R ENDIMENTO Devido a vários motivos, a quantidade de produto obtida, realmente, é menor do que a calculada de acordo com os coeficientes das substâncias. Assim, rendimento de 90% significa que, na prática, obtém-se 90% da quantidade calculada de acordo com os coeficientes.

12 R ENDIMENTO Exemplo: A 0ºC e 1 atm, 11,2 litros de CO 2 reagem com hidróxido de sódio. Qual a massa de carbonato de sódio (106g/mol) obtida, sabendo-se que o rendimento da reação foi de 90%? Resolução: a) Proporção em mol 1 mol de CO 2 –––––– 1 mol de Na 2 CO 3 b) Regra de três 22,4L de CO 2 –––––– 106g de Na 2 CO 3 11,2L de CO 2 –––––– x x = 53g

13 R ENDIMENTO c) Massa de Na 2 CO 3 com rendimento de 90% 53g –––––– 100% y –––––– 90% y = 47,7g O rendimento de uma reação pode ser calculado teoricamente dividindo-se a quantidade realmente obtida na prática pela quantidade calculada teoricamente pelos coeficientes, neste caso, temos: R = 47,7/53 = 90%

14 E XERCÍCIO (Enem) Atualmente, sistemas de purificação de emissões poluidoras estão sendo exigidos por lei em um número cada vez maior de países. O controle das emissões de dióxido de enxofre gasoso, provenientes da queima de carvão que contém enxofre, pode ser feito pela reação desse gás com uma suspensão de hidróxido de cálcio em água, sendo formado um produto não poluidor do ar. A queima do enxofre e a reação do dióxido de enxofre com o hidróxido de cálcio, bem como as massas de algumas das substâncias envolvidas nessas reações, podem ser assim representadas: enxofre (32g) + oxigênio (32g)  dióxido de enxofre (64g) dióxido de enxofre (64g) + hidróxido de cálcio (74g)  produto não poluidor Dessa forma, para absorver todo o dióxido de enxofre produzido pela queima de uma tonelada de carvão (contendo 1% de enxofre), é suficiente a utilização de uma massa de hidróxido de cálcio de, aproximadamente, a) 23 kg. b) 43 kg. c) 64 kg. d) 74 kg. e) 138 kg.

15 Resolução

16 R EFERÊNCIA acessado em 9h 23/10/2013 Química 1º Ano: Ensino Médio 1º ed. São Paulo: Edições SM, 2010 (Coleção Ser Protagonista)


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