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PROCESSOS INDUSTRIAIS INORGÂNICOS Prof. MBA Renato Mariano QUÍMICA INDUSTRIAL I - UNILINS.

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1 PROCESSOS INDUSTRIAIS INORGÂNICOS Prof. MBA Renato Mariano QUÍMICA INDUSTRIAL I - UNILINS

2 ESTEQUIOMETRIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS REVISÃO 01

3 AS REAÇÕES QUÍMICAS Uma reação química significa uma transformação de uma substância em outras. As substâncias que iniciam uma reação química são chamadas reagentes, enquanto que aquelas que são obtidas são chamadas produtos da reação. Diz-se então que os reagentes são transformados nos produtos.

4 E STEQUIOMETRIA – PRINCIPIO BÁSICO Uma equação química é a descrição global da reação química. Nela, constam as fórmulas das substâncias reagentes e dos produtos formados. Reagentes Produtos O cálculo das quantidades das substâncias envolvidas numa reação química é chamado ESTEQUIOMETRIA palavra derivada do grego stoicheia = partes mais simples e metreim = medida.

5 E STEQUIOMETRIA – PRINCIPIO BÁSICO Para efetuarmos os cálculos estequiométricos, devemos conhecer as proporções existentes entre os elementos que formam as diferentes substâncias. Estas proporções são perceptíveis pelo conhecimento das fórmulas das substâncias

6 E STEQUIOMETRIA – PRINCIPIO BÁSICO Tipos de Fórmulas: Fórmula Percentual; Fórmula Mínima ou Empírica; Fórmula Molecular.

7 F ÓRMULA PERCENTUAL Indica a porcentagem, em massa, de cada elemento que constitui a substância. EXEMPLO: Por exemplo, sabendo que a fórmula molecular do metano é CH4 e que as massas atômicas do carbono e do hidrogênio são, respectivamente, 12 e 1, temos:

8 Assim, na massa molecular igual a 16, o carbono participa com 12 e o hidrogênio com 4. Logo: Desse modo, temos: C75% H25%

9 F ÓRMULA MÍNIMA I ndica a menor proporção, em números inteiros de mol, dos átomos dos elementos que constituem uma substância. EXEMPLO: Uma amostra contém 2,4 g de carbono e 0,6 g de hidrogênio (Dados: massas atômicas: C = 12, H = 1). Para determinar a fórmula mínima do composto, devemos inicialmente calcular o número de mol (n) de átomos de cada elemento.

10 Em seguida devemos determinar as menores proporções possíveis, em números inteiros: Assim, a fórmula mínima é CH 3.

11 F ÓRMULA MOLECULAR Indica o número real de átomos de cada elemento na molécula Em alguns casos, a fórmula molecular é igual à fórmula mínima; em outros, porém, é um múltiplo inteiro da fórmula mínima. fórmula molecular = (fórmula mínima)n em que n é inteiro.

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13 ESTEQUIOMETRIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS As bases para o estudo da estequiometria das reações químicas foram lançadas no século XVIII por cientistas que conseguiram expressar matematicamente as regularidades que ocorrem nas reações químicas, através das Leis das Combinações Químicas. Essas leis foram divididas em dois grupos: Leis ponderais: relacionam as massas dos participantes de uma reação. Lei volumétrica: relaciona os volumes dos participantes de uma reação.

14 L EIS P ONDERAIS Lei da conservação das massas (Lavoisier ) Num sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos.

15 L EIS P ONDERAIS Lei das proporções constantes (Louis Proust – 1799) Toda substância apresenta uma proporção em massa constante na sua composição.

16 L EI VOLUMÉTRICA DE G AY -L USSAC – 1808 Nas mesmas condições de pressão e temperatura, os volumes dos gases participantes de uma reação química têm entre si uma relação de números inteiros e pequenos.

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18 RELACIONANDO QUANTIDADES É importante saber a quantidade de produto que pode ser obtida a partir de uma determinada quantidade de reagentes.; O objetivo econômico de toda indústria que envolve processos químicos é produzir substâncias em quantidade suficiente, usando a menor quantidade possível de reagentes e com o menor custo, obtendo, assim, a melhor relação custo/benefício. Em Química, as relações em massas, volumes e mesmo em quantidade de energia são denominadas cálculos estequiométricos.

19 OS COEFICIENTES E A QUANTIDADE DE SUBSTÂNCIA (MOL) As equações químicas nos mostram a proporção em número de moléculas, segundo a qual as substâncias reagem e se formam. Entretanto, quando estamos num laboratório ou numa indústria, trabalhamos com quantidades de substância medidas em massa (g, kg, ton…).

20 Vejamos, por exemplo, a reação que permite produzir amônia (NH3): Essa conclusão, de grande importância, mostra que os coeficientes de cada substância, numa equação balanceada, correspondem aos números de mol de cada um dos participantes.

21 A quantidade de matéria em mol pode ser expressa em outras grandezas, tais como: massa em gramas, volume de gases e, ainda, número de moléculas.

22 ATIVIDADES 1) (EEM-SP) Um cloreto de ferro hidratado (FeClx · y H2O), de massa molecular 270,5, apresenta 20,6% de ferro e 39,4% de cloro, em massa. (Massas atômicas: Fe = 56; Cl = 35,5; H = 1; O = 16) a) Qual a porcentagem de água nesse sal? b) Qual é a fórmula desse sal?

23 2) (Cesgranrio-RJ) A síntese da aspirina (ácido acetil- salicílico) foi uma das maiores conquistas da indústria farmacêutica. Sua estrutura é: Determine a porcentagem, em massa de carbono, do hidrogênio e do oxigênio na aspirina. (Dados: massas molares (g/mol): C = 12, O = 16, H = 1)

24 3) (UNI-RIO) O etileno glicol, substância muito usada como agente anticongelante em motores automotivos, é um álcool e possui 38,7% de C, 9,7% de H e 51,6% de O. A fórmula mínima deste composto é: (Dados: massas atômicas: H = 1 u; C = 12 u; O = 16 u)

25 4) (Unicamp-SP) Sabe-se que 1,0 mol de um composto contém 72 g de carbono (C), 12 mol de átomos de hidrogênio (H) e 12 · átomos de oxigênio (O). Admitindo-se o valor da Constante de Avogadro como sendo 6,0 · 1023 mol–1 e com base na Classificação Periódica dos elementos, escreva: a) a fórmula molecular do composto; b) a fórmula mínima do composto; c) a fórmula percentual do composto.

26 5) O açúcar comum, quando submetido a aquecimento, pode se transformar em carvão. Foram realizados dois experimentos cujos dados constam da tabela a seguir: Determine os valores de a, b e c.

27 6) A queima do carvão pode ser representada pela equação: carvão + oxigênio gás carbônico Sabendo-se que 12 g de carvão reagem exatamente com 32 g de oxigênio, pergunta-se: a) Qual a massa de gás carbônico produzida na reação? b) Qual a razão entre a massa de carvão e a de oxigênio que reagiram? c) Se reagirmos 20 g de carvão com 32 g de oxigênio, qual será a quantidade de gás carbônico produzida?

28 7) A reação de decomposição da amônia pode ser representada pela equação: A decomposição de 500 L de NH3 produzirá quantos litros de N2 e H2, nas mesmas condições de pressão e temperatura?

29 8) (ENEM) O esquema a seguir ilustra o processo de obtenção do álcool etílico a partir da cana-de-açúcar. Em 1996, foram produzidos no Brasil 12 bilhões de litros de álcool. A quantidade de cana-de-açúcar, em toneladas, que teve de ser colhida para esse fim foi aproximadamente:

30 9) (Acafe-SC) A combustão completa do metano (CH4) produz dióxido de carbono (CO2) e água. A resultado que representa o número de mol de CO2 produzido na combustão de 0,3 mol de CH4 é:

31 10) (UFSM-RS) O mármore (CaCO3) reage com o ácido sulfúrico formando o gesso (CaSO4), de acordo com a equação balanceada A massa de gesso formada pela reação de 25 g de mármore com H2SO4 em quantidade suficiente será: (Dados: CaCO3 = 100 g/mol; CaSO4 = 136 g/mol)

32 11) (Fuvest-SP) O alumínio é obtido pela eletrólise da bauxita. Nessa eletrólise, ocorre a formação de oxigênio que reage com os eletrodos de carbono utilizados no processo. A equação não-balanceada que representa o processo global é: Para dois mol de Al2O3, quantos mol de CO2 e Al, respectivamente, são produzidos nesse processo?

33 12) (ITA-SP) Uma das maneiras de impedir que o SO2, um dos responsáveis pela chuva ácida, seja liberado para a atmosfera é tratá-lo previamente com óxido de magnésio, em presença de ar, como equacionado a seguir: Quantas toneladas de óxido de magnésio são consumidas no tratamento de 9,6 · 10 3 toneladas de SO2? (Dados: massas molares em g/mol: MgO = 40 e SO2 = 64)

34 13) (UFCE) Quando a nitroglicerina (C3H5N3O9) explode, todos os produtos são gases. Utilizando a equação da reação dada a seguir e os dados apresentados, calcule o volume total de gases, em litros, produzido nas condições normais de temperatura e pressão, quando 454 g de nitroglicerina explodem. Indique a opção que apresenta o cálculo correto do volume solicitado. (Dados: massa molar C3H5N3O9 = 227 g; volume molar nas CNTP = 22,4 L)

35 14) (UFRJ) A cebola, ao ser cortada, desprende SO2 que, em contato com o ar, transformase em SO3. Este gás, em contato com a água dos olhos, transforma-se em ácido sulfúrico, causando grande ardor e, consequentemente, as lágrimas. Estas reações estão representadas a seguir: Supondo que a cebola possua 0,1 mol de SO2 e sistema esteja nas CNTP, determine o volume de ácido sulfúrico produzido:

36 15) (Unesp-SP) As máscaras de oxigênio utilizadas em aviões contêm superóxido de potássio (KO2) sólido. Quando a máscara é usada, o superóxido reage com o CO2 exalado pela pessoa e libera O2, necessário à respiração, segundo a equação química balanceada: a) a massa de KO2, expressa em gramas, necessária para reagir com 0,10 mol de CO2. b) o volume de O2 liberado nas CNTP, para a reação de 0,4 mol de KO2. (massas molares em g/mol: C = 12, O = 16; K = 39; volume molar dos gases (CNTP) = 22,4 L)

37 FIM


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