ESTEQUIOMETRIA COM GASES Muitas reaes qumicas, incluindo algumas
dos mais importantes processos em indstrias qumicas, envolvem
gases. Milhes de toneladas de amnia, por exemplo, so manufaturadas
cada ano pela reao do hidrognio com nitrognio de acordo com a reao
3 H2 + N2 2 NH3 , por isso devemos ser hbeis em fazer clculos
envolvendo este tipo de reao. Este tipo de clculo envolve o
conhecimento das variveis P, V, T e n entre si atravs da lei dos
gases perfeitos. Por exemplo, a reao usada para o enchimento dos
sacos de ar como segurana em automveis, corresponde decomposio da
azida sdica (NaN3) a alta temperatura para produzir o gs nitrognio
(N2). (o sdio deve ser removido em uma reao subseqente).
Perguntamos ento, quantos litros de N2 a 1,15 atm e 30oC so
produzidos pela decomposio de 145 g de NaN3?
Valores para P e T so dados neste problema, o valor de n pode
ser calculado, e a aplicao da lei dos gases ideiais nos dar condies
de calcular o valor de V. Para achar n, o nmero de mols do gs N2
produzido, ns primeiro devemos achar quantos mols corresponde a 145
g de NaN3.
Agora, devemos achar quantos mols de N2 so produzidos na
decomposio da reao. A equao balanceada nos diz que 2 mols de NaN3
produzem 3 mols de N2. Assim, 2,23 mols de NaN3 produzem 3,35 mols
de N2:
Finalmente, usamos a lei dos gases ideais para calcular o volume
do N2. Lembre-se de usar a temperatura em graus kelvin (303 K) e no
em graus Celsius (30oC):
Os qumicos s vezes precisam calcular o volume de gs consumido ou
produzido em uma reao. Exemplos: Que volume de gs carbnico
produzido quando o combustvel queima? Que volume de oxignio
necessrio para reagir com uma determinada massa de hemoglobina nos
glbulos vermelhos do nosso sangue?
O volume molar (a temperatura e presso especificadas) usado para
converter a quantidade de um reagente ou produto de uma reao qumica
em um volume de gs.
MASSA DE A
VOLUME DE B
MASSA MOLAR DE A
VOLUME MOLAR
MOLS DE A
ESTEQUIOMETRIA
MOLS DE B
Exerccio: O gs carbnico, gerado pelo pessoal na atmosfera
artificial de submarinos e espaonaves, deve ser removido do ar e o
oxignio recuperado. Grupos de projetistas de submarinos
investigaram o uso de superxido de potssio, KO2, como um
purificador de ar, porque este composto reage com gs carbnico e
libera oxignio.
4 KO2(s) + 2 CO2(g) 2 K2CO3(s) + 3 O2(g)
Calcule a massa de KO2 necessria para reagir com 50 mL de gs
carbnico a 25oC e 1,0 atm. Dados: Volume molar de um gs ideal a 25o
C e 1 atm = 24,47 L/mol; MM do KO2 = 71,1 g/mol; use o caminho
inverso do esquema acima. Soluo:
Massa de KO2 = (50 L) x (1 mol CO2/24,47 L) x (2mol KO2/1mol
CO2) x (71,1 g/1 mol KO2) = 2,9 x 102 g
Exerccio: Automveis esto sendo equipados com Bags de ar que se
enchem com N2, usando uma rpida reao de azida sdica, e xido de
ferro(III), Fe2O3, que inciada por uma fasca (spark). A reao total
:
6 NaN3 (s) + Fe2O3(s) 3 Na2O (s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g) Quantos
gramas de azida sdica sero requeridas para produzir 75,0 L do gs
nitrognio a 25oC e 748 mm Hg ? Dados: Volume molar de um gs ideal a
25o C e 748 mm Hg = 24,9 L/mol; MM do KO2 = 71,1 g/mol; use o
caminho inverso do esquema acima. Soluo 1: Massa de NaN3 = (75 L de
N2) x (1 mol de N2/24,9 L de N2) x (6 mol de NaN3/9 mol de N2) x
(65,01 g de NaN3/1 mol de NaN3) = 130,8 g de NaN3 Soluo 2: PV = nRT
n= PV/RT = (0,984 atm x 75,0 L)/ (0,0821 (L. atm/K.mol) x 298K) =
3,02 mols 3,02 mols de N2 x (6 mol de NaN3/9 mol de N2) x (65,01 g
de NaN3/1 mol de NaN3) = 131 g de NaN3
Uma amostra de 7,85g de uma mistura de carbonato de clcio e
carbonato de magnsio reage com excesso de cido clordrico, conforme
as reaes abaixo: CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
MgCO3(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) Considere que a
amostra reage completamente e produz o total de 1,94 L de CO2, a
25oC e 785 mmHg. Utilizando todas estas informaes, calcule as
percentagens (em massa) de CaCO3 e MgCO3 na mistura.
