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Estequiometria: Casos Especiais –
Pureza dos reagentes e
Rendimento das reações químicas
Prof.ª Greice Magalhães
(aula referente ao dia letivo 26/03/2020)
Primeiramente algumas orientações...
Queridos alunos das turmas 201 e 202,
Em função da nossa atual situação de aulas presenciais suspensas, como
meio de conter a disseminação do COVID – 19, vamos dar prosseguimento
ao nosso calendário escolar através de atividades à distância, as quais irei
postando aqui no Portal da UNO.
Iremos finalizar o estudo da Estequiometria que já estava programado,
para que não nos atrasemos muito... Seguiremos juntos nosso estudo, mesmo
que de longe!!
Sendo assim, pessoal, oriento vocês a não deixarem os estudos de lado
nesse momento. Lembrem-se: vocês não estão de férias!!!
Estudem o material que foi dado em aula, refaçam os exercícios que estão
no material de aula e prossigam com os estudos pelos materiais novos que irei
disponibilizando no portal. Mais adiante irei postar orientações para um
trabalho avaliativo, para que ganhemos tempo e vocês já me entreguem em
nosso retorno.
Primeiramente algumas orientações...
Tentem utilizar esse tempo em casa para organizar os materiais de aula e
também para, aos poucos, irem “pegando o ritmo” dos estudos no 2º ano
do Ensino Médio.
No que precisarem de algum conselho, ou sanar alguma dúvida, podem
(e devem) entrar em contato comigo pelo fórum no portal da UNO
durante o horário em que deveríamos estar tendo aula presencial. Será umprazer ajudar!!
Falta pouco para concluírem o Ensino Médio, não desistam agora!
Enfim, vamos prosseguir agora com a parte final do estudo dos cálculos
estequiométricos, que são os casos especiais, onde trabalharemos com a
pureza dos reagentes e o rendimento da reação.
O livro da UNO é o 9, capítulo 3, para quem já o tem do ano anterior e
deseja usar como complemento. Senão, para esse conteúdo basta o material
que foi fornecido em aula e os exemplos que serão aqui resolvidos.
Pureza dos reagentes
O cálculo de pureza é feito para determinar a
quantidade de impurezas que existem nas
substâncias, e então utilizar no cálculo apenas
o valor da substância pura.
Estes cálculos são muito utilizados, já que nem
todas as substâncias são puras.
Observem as imagens dos frascos de
reagentes ao lado.
Ambos apresentam no rótulo um valor em
porcentagem ao lado do nome do composto,
para indicar que APENAS essa quantidade é
pura, ou seja, é o próprio reagente.
Pureza dos reagentes
Por exemplo, o ácido glicólico apresenta pureza de
70%.
Mas o que isso significa?
Nesse frasco temos ao todo 1000 mL. Logo, apenas
700 mL representam o ácido glicólico, os outros 300
mL são impurezas. Entenda como cheguei nesse
valor observando a regra de três abaixo:
1000 mL ----------- 100% (o frasco todo)
x ------------ 70% (volume puro)
x = 700 mL
O valor de reagente impuro não nos interessa pois
ele não participa da reação, isto é, não está
relacionado com a formação do produto desejado.
Pureza dos reagentes
Agora tentem vocês calcularem o volume puro do
reagente mostrado ao lado, o ácido lático 85%.
Lembre-se que o frasco contém 1000 mL.
Resposta estará no próximo slide...
Pureza dos reagentes
Ácido lático 85%
Nesse frasco temos ao todo 1000 mL. Logo, apenas
850 mL representam o ácido glicólico, os outros 150
mL são impurezas. Entenda como cheguei nesse
valor observando a regra de três abaixo:
1000 mL ----------- 100% (o frasco todo)
x ------------ 85% (volume puro)
x = 850 mL
Concordam que o ácido lático apresentam MAIOR
pureza do que o ácido glicólico? Por que?
Pois, uma vez que ambos possuem o mesmo volume
total, 850 mL representa o ácido lático puro,
enquanto que apenas 700 mL representa o ácido
glicólico.
Pureza dos reagentes
Seguindo o material fornecido em aula, página 2...
Exemplo: A hematita, Fe2O3(s), é uma das principais riquezas minerais do Brasil. Esse
mineral é empregado na obtenção de ferro metálico, Fe(s), obtido a partir de um
processo de redução em alto forno, usando carvão, C(s), como agente redutor.
Uma das reações ocorridas nesse processo é dada pela seguinte equação não
balanceada:
Fe2O3 (s) + C(s) → Fe(s) + CO(g)
Calcule a massa de Fe(s) (em kg) que é possível obter a partir de 100 kg de hematita
70% pura. (Massas atômicas: C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; Fe = 56 g/mol)
Primeiro passo: BALANCEAR A EQUAÇÃO!
Fe2O3 (s) + 3 C(s) → 2 Fe(s) + 3 CO(g)
Segundo passo: Calcular a pureza da hematita (Fe2O3 ). Lembra como fizemos
anteriormente para os ácidos usados como exemplo? Tente calcular a massa pura
de hematita antes de mudar de slide...
Pureza dos reagentes
Cálculo da pureza da hematita
100 kg -------------- 100%
x ----------------- 70%
100 kg . 70% = x . 100%
7000 / 100 = x
x = 70 kg
o De um total de 100 kg de hematita utilizados na reação, uma vez que sua
pureza é de 70%, apenas 70 kg irão participar da formação dos produtos
(massa PURA).
Mineral Hematita (mistura de
ferro e oxigênio – função
óxido) – Fe2O3
Pureza dos reagentes
Seguindo o material fornecido em aula, página 2...
Terceiro e último passo: calcular a massa de Fe (em kg) como é pedido noenunciado do exercício, montando a regra de três da mesma forma que fizemosnas aulas anteriores:
1 mol de Fe2O3 (s) → 2 mols de Fe(s)
(massa) (massa)
160 g --------------- 2 x 56 g
70 kg -------------- x
x = 49 kg de ferro
ou
160 g --------------- 2 x 56 g
70000 g -------------- x
x = 49000 g / 1000 = 49 kg
Note que como a questão pediu a massa
em kg de Fe, não foi necessário
converter a massa de hematita para
gramas... Ao deixar a massa dela em kg,
já achamos a massa do ferro também
em kg!!!
Mas quem preferir, pode converter para
gramas antes de fazer a regra de três!
Porém, depois deve fazer nova
conversão para kg!
Pureza dos reagentes
Exercícios da página 3
1) Calcule o volume de CO2 medido nas CNTP, obtido de acordo com a reação
abaixo, quando foram usados 200g de CaCO3 com 80% de pureza.
CaCO3 → CaO + CO2
Tente resolver em seu caderno antes de passar para o próximo slide.
Pureza dos reagentes
Exercícios da página 3
1) Calcule o volume de CO2 medido nas CNTP, obtido de acordo com a reação
abaixo, quando foram usados 200g de CaCO3 com 80% de pureza.
CaCO3 → CaO + CO2
RESOLUÇÃO:
CaCO3 → CaO + CO2
200 g
80% de pureza
V = ??
Equação já
balanceada!!
Pureza dos reagentes
Exercícios da página 3
1) Calcule o volume de CO2 medido nas CNTP, obtido de acordo com a reação
abaixo, quando foram usados 200g de CaCO3 com 80% de pureza.
CaCO3 → CaO + CO2
RESOLUÇÃO:
1º) Cálculo da pureza do carbonato de cálcio (CaCO3)
200 g ------------ 100%
x ------------- 80%
x = 160 g
Essa é a massa pura de CaCO3
Apenas ela vai reagir e formar o
CaO e o CO2 !!!
Pureza dos reagentes
Exercícios da página 3
1) Calcule o volume de CO2 medido nas CNTP, obtido de acordo com a reação
abaixo, quando foram usados 200g de CaCO3 com 80% de pureza.
CaCO3 → CaO + CO2
RESOLUÇÃO:
2º) Cálculo do volume do dióxido de carbono (CO2)
1 mol de CaCO3 → 1 mol de CO2
100 g ------------ 22,4 L
160 g ------------- x
x = 35,84 L de CO2
Pureza dos reagentes
Exercícios da página 3
2) Na queima de 10 kg de carvão, de 80% de pureza, qual será o volume de gás
carbônico produzido?
C + O2→ CO2
Tente resolver em seu caderno antes de passar para o próximo slide.
Pureza dos reagentes
2) Na queima de 10 kg de carvão, de 80% de pureza, qual será o volume de gás
carbônico produzido?
C + O2→ CO2
RESOLUÇÃO:
C + O2→ CO2
10 kg
80% de pureza
V = ??
Equação já
balanceada!!
Pureza dos reagentes
2) Na queima de 10 kg de carvão, de 80% de pureza, qual será o volume de gás
carbônico produzido?
C + O2→ CO2
RESOLUÇÃO:
1º) Cálculo da pureza do carvão (C)
10 kg ------------ 100%
x ------------- 80%
x = 8 kg = 8000 g
Essa é a massa pura de C
Apenas ela vai reagir com o gás
oxigênio e formar o CO2 !!!
Pureza dos reagentes
Exercícios da página 3
2) Na queima de 10 kg de carvão, de 80% de pureza, qual será o volume de gás
carbônico produzido?
C + O2→ CO2
RESOLUÇÃO:
2º) Cálculo do volume do dióxido de carbono (CO2)
1 mol de C → 1 mol de CO2
12 g ------------ 22,4 L
8000 g ------------- x
x = 14933 L de CO2 (ou 14,93 m3)
1000 L equivale a 1 m3
(metro cúbico), que é
outra unidade
utilizada para volume!!
Pureza dos reagentes
Exercícios da página 3
3) 150 g de carbonato de cálcio decompõe-se produzindo 32 g de gás carbônico.
Qual o teor de impurezas existentes na amostra inicial?
CaCO3 → CaO + CO2
Como podemos perceber, esse exercício é diferente dos outros dois que fizemos nos
slides anteriores, pois agora temos dois valores de massas e temos que calcular o teor
de impurezas do reagente inicial, CaCO3.
Faremos então o caminho inverso, primeiro calcularemos a massa de carbonato de
cálcio que formou as 32 g de gás carbônico. Depois, iremos converter essa massa
para porcentagem de pureza e então descobrir a % impura.
Tente calcular antes de mudar de slide
Pureza dos reagentes
3) 150 g de carbonato de cálcio decompõe-se produzindo 32 g de gás carbônico.
Qual o teor de impurezas existentes na amostra inicial?
CaCO3 → CaO + CO2
RESOLUÇÃO:
CaCO3 → CaO + CO2
150 g
x % de pureza
32 g
Equação já
balanceada!!
Pessoal, entendam que as
32 g de CO2 formadas se
devem APENAS massa de
CaCO3 que for totalmente
pura!!!
Pureza dos reagentes
3) 150 g de carbonato de cálcio decompõe-se produzindo 32 g de gás carbônico.
Qual o teor de impurezas existentes na amostra inicial?
CaCO3 → CaO + CO2
RESOLUÇÃO:
1º) Cálculo da massa de CaCO3 pura, ou seja, que formou as 32 g de CO2
1 mol de CaCO3 → 1 mol de CO2
100 g ------------ 44g
x ------------- 32 g
x = 72,7 g de CaCO3
Essa é a massa
pura de CaCO3
Pureza dos reagentes
3) 150 g de carbonato de cálcio decompõe-se produzindo 32 g de gás carbônico.Qual o teor de impurezas existentes na amostra inicial?
CaCO3 → CaO + CO2
RESOLUÇÃO:
2º) Cálculo do teor de impurezas do CaCO3 inicial
150 g ------------ 100 %
72,7 g --------- x
x = 48,5 % de CaCO3 que é puro!!!
Resposta: 51,5 % de impurezas
Teor de impurezas:
100 % - 48,5 % =
51,5 % está impuro
Pureza dos reagentes
Respostas dos outros exercícios da página 3
4) Determine a massa de ferro que pode ser obtida a partir de 1000kg de minério hematita (Fe2O3) contendo 20% de impurezas.
Fe2O3 (s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g)
Resposta: 560 kg de ferro.
5) O gás hilariante, N2O(g), pode ser obtido pela decomposição térmica do sal de nitrato de amônio, NH4NO3(s), conforme mostra a reação a seguir, já balanceada, mostrada abaixo. Se de 4,0 g do sal NH4NO3(s) obtivemos 2,0 g de gás hilariante (N2O), qual deve ser a pureza desse sal? (N = 14; H = 1; O = 16)
NH4NO3(s) → N2O(g) + 2 H2O(ℓ)
Resposta: 90 % de pureza do sal.
Tentem resolver esses dois últimos exercícios no caderno! Qualquer dúvida, me chamem no fórum, no horário da nossa aula!
Rendimento de uma reação química
É comum, nas reações químicas, a quantidade de produto ser inferior
ao valor esperado.
Neste caso, o rendimento não foi total.
Isto pode acontecer por várias razões, como por exemplo, má
qualidade dos aparelhos ou dos reagentes, falta de preparo do
operador, etc.
O cálculo de rendimento de uma reação química é feito a partir da
quantidade obtida de produto e a quantidade teórica (que deveria
ser obtida).
Quando não houver referência ao rendimento de reação envolvida,
supõe-se que ele tenha sido de 100%, ou seja, toda a massa que foi
usada dos reagentes formou os produtos da reação.
Assim
considerávamos nos
exercícios anteriores...
Rendimento de uma reação química
Seguindo o material fornecido em aula, página 3...
Exemplo: Na reação de combustão de 40 g de carbono puro, com
rendimento de 95%, qual será a massa de dióxido de carbono
obtida?
C + O2 → CO2
Primeiro passo: BALANCEAR A EQUAÇÃO!
Porém, já está balanceada! Seguimos...
Segundo passo: Calcular a massa de CO2 formada com a reação das
40 g de carbono puro. Vamos deixar o valor do rendimento para o
próximo cálculo...
Rendimento de uma reação química
Seguindo o material fornecido em aula, página 3...
Exemplo: Na reação de combustão de 40 g de carbono puro, com
rendimento de 95%, qual será a massa de dióxido de carbono
obtida?
C + O2 → CO2
Segundo passo: Calcular a massa de CO2 formada com a reação das
40 g de carbono puro. Vamos deixar o valor do rendimento para o
próximo cálculo...
1 mol de C → 1 mol de CO2
12 g ------------ 44 g
40 g ----------- x
x = 146,7 g de CO2
Porém, essa massa só seria
formada se a reação
rendesse 100 %, o que não
é o caso nesse exercício...
Rendimento de uma reação química
Seguindo o material fornecido em aula, página 3...
Exemplo: Na reação de combustão de 40 g de carbono puro, com
rendimento de 95%, qual será a massa de dióxido de carbono
obtida?
C + O2 → CO2
Terceiro passo: Calcular a massa de CO2 realmente formada nessa
reação, agora considerando que o rendimento da mesma foi de 95 %
146,7 g ------------ 100 %
x ----------- 95 % (rendimento real)
x = 139,3 g de CO2
Agora sim temos a massa
real de CO2 formada em
uma reação que possui
rendimento de 95 % !!
Rendimento de uma reação Química
Exercícios da página 3
1) O cromo é um metal empregado na produção do aço inox e no revestimento
(cromação) de algumas peças metálicas. Esse metal é produzido por meio da reação
a seguir:
Cr2O3(s) + 2 Al(s) → 2 Cr(s) + Al2O3(s)
Partindo-se de 15,2 gramas de Cr2O3 e admitindo-se que este processo tem um
rendimento de 75 %, a massa produzida de cromo é igual a:
Tente resolver em seu caderno antes de passar para o próximo slide.
Rendimento de uma reação Química
Exercícios da página 3
1) O cromo é um metal empregado na produção do aço inox e no revestimento
(cromação) de algumas peças metálicas. Esse metal é produzido por meio da reação
a seguir:
Cr2O3(s) + 2 Al(s) → 2 Cr(s) + Al2O3(s)
Partindo-se de 15,2 gramas de Cr2O3 e admitindo-se que este processo tem um
rendimento de 75 %, a massa produzida de cromo é igual a:
RESOLUÇÃO:
Como a reação já está balanceada, seguimos para o cálculo estequiométrico:
Cr2O3(s) + 2 Al(s) → 2 Cr(s) + Al2O3(s)
15,2 gm = ?
Rendimento = 75 %
Rendimento de uma reação Química
1) O cromo é um metal empregado na produção do aço inox e no revestimento
(cromação) de algumas peças metálicas. Esse metal é produzido por meio da reação
a seguir:
Cr2O3(s) + 2 Al(s) → 2 Cr(s) + Al2O3(s)
Partindo-se de 15,2 gramas de Cr2O3 e admitindo-se que este processo tem um
rendimento de 75 %, a massa produzida de cromo é igual a:
RESOLUÇÃO:
1º) Cálculo da massa de cromo formada (caso a reação fosse 100 %)
1 mol de Cr2O3(s) → 2 mols de Cr(s)
152 g ------------ 2 x 52 g
15,2 g -------------- x
x = 10, 4 g de Cr
Essa seria a massa de cromo formada
caso a reação rendesse 100 %...
Porém, ela rende apenas 75 %. Logo,
temos que fazer outra regra de três e
encontrar o real valor
Rendimento de uma reação Química
1) O cromo é um metal empregado na produção do aço inox e no revestimento
(cromação) de algumas peças metálicas. Esse metal é produzido por meio da reação
a seguir:
Cr2O3(s) + 2 Al(s) → 2 Cr(s) + Al2O3(s)
Partindo-se de 15,2 gramas de Cr2O3 e admitindo-se que este processo tem um
rendimento de 75 %, a massa produzida de cromo é igual a:
RESOLUÇÃO:
1º) Cálculo da massa real de cromo formada
10,4 g ------------ 100 %
x -------------- 75%
x = 7,8 g de Cr
Agora sim temos a massa
real de cromo formada em
uma reação com
rendimento o de 75 % !!
Rendimento de uma reação Química
Exercícios da página 3
2) O processo de obtenção do ferro envolve a redução da hematita, Fe2O3, nos altos-
fornos das usinas siderúrgicas. A reação que ocorre é:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)
Admitindo que a reação tenha um rendimento de 90 %, a massa de hematita
necessária para a produção de 7,56 toneladas de ferro é:
Tente resolver em seu caderno antes de passar para o próximo slide.
Rendimento de uma reação Química
Exercícios da página 3
2) O processo de obtenção do ferro envolve a redução da hematita, Fe2O3, nos altos-
fornos das usinas siderúrgicas. A reação que ocorre é:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)
Admitindo que a reação tenha um rendimento de 90 %, a massa de hematita
necessária para a produção de 7,56 toneladas de ferro é:
RESOLUÇÃO:
Como a reação já está balanceada, seguimos para o cálculo estequiométrico:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)
M = ? 7,56 t
Rendimento = 90 %
Rendimento de uma reação Química
2) O processo de obtenção do ferro envolve a redução da hematita, Fe2O3, nos altos-
fornos das usinas siderúrgicas. A reação que ocorre é:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)
Admitindo que a reação tenha um rendimento de 90 %, a massa de hematita
necessária para a produção de 7,56 toneladas de ferro é:
RESOLUÇÃO:
1º) Calcular a massa de hematita que formou as 7,56 t de ferro. Atente para o fato de
que essa massa já estará calculada considerando os 90% do rendimento, pois como
já temos a massa de produto formada, só pode ter sido por causa da massa dereagente que realmente reagiu...
1 mol de Fe2O3 (s) → 2 mols de Fe (s)
160 g ------------ 2 x 56 g
x -------------- 7,56 t x = 160 g x 7,56 t / 112 g
x = 10,8 t de hematita
Rendimento de uma reação Química
2) O processo de obtenção do ferro envolve a redução da hematita, Fe2O3, nos altos-
fornos das usinas siderúrgicas. A reação que ocorre é:
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)
Admitindo que a reação tenha um rendimento de 90 %, a massa de hematita
necessária para a produção de 7,56 toneladas de ferro é:
RESOLUÇÃO:
1º) Calcular a massa de hematita necessária para ser utilizada no início da reação,para que apenas 10,8 t dela reajam e formem as 7,56 t de ferro resultantes:
10,8 t ------------ 90 %
x ------------ 100 %
X = 12 t de hematita
Agora sim temos a massa necessário de
hematita (que é o reagente) a ser
colocada na reação para formar o
produto com rendimento de 90% !
Se fosse colocado apenas 10,8 t de
hematita na reação, teríamos um
rendimento menor, pois menos massa iria
reagir para formar o ferro.
Rendimento de uma reação Química
Respostas dos outros exercícios da página 3
3) Qual será a quantidade de água formada a partir de 15 g de hidrogênio, sabendo
que o rendimento da reação é de 80%? (H = 1, O = 16)
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) (reação balanceada)
Resposta: 108 g de água.
4) A combustão de 36g de grafite (C) provocou a formação de 118,8g de gáscarbônico. Qual foi o rendimento da reação? (C = 12; O = 16).
C(s) + O2(g) → CO2(g)
Resposta: 90 % de rendimento.
Tentem resolver esses dois últimos exercícios no caderno! Qualquer dúvida, me
chamem no fórum, no horário da nossa aula!