Ficha nº1

 

Reações químicas: equações químicas e relações estequiométricas

1. O ácido acético é preparado industrialmente por reação entre o monóxido de carbono e o metanol:

CO (g) + CH3OH (l) → CH3COOH (l) ; ∆H = -356 kJ mol-1

Numa reação produziram-se 500 ml de ácido acético.

a) Calcule a energia libertada.

ρ(CH3COOH) = 1,04 g/cm3.

b) Indique qual foi a massa de reagentes que se transformou.

c) Determine o volume de CO que reagiu, medido em condições de pressão e temperatura para as quais Vm = 24,2 dm3 mol-1.

2. O flúor é usado de forma ampla na prevenção de cáries. Por reagir com a hidroxiapatita, Ca10(PO4)6(OH)2, presente nos esmaltes dos dentes, o flúor forma a fluorapatita, Ca10(PO4)6F2, um mineral mais resistente ao ataque ácido decorrente da ação de bactérias específicas presentes nos açúcares das placas que aderem aos dentes.

A reação de dissolução da hidroxiapatita é:

Ca10(PO4)6(OH)2 (s) + 8 H+ (aq) 10 Ca2+ (aq) + 6 HPO42- (aq) + 2 H2O (l)

Dados: Massas molares: M[Ca10(PO4)6(OH)2] = 1005 g mol-1; M(HPO42-) = 96 g mol-1; M(Ca) = 40 g mol-1.

Suponha que o esmalte dentário seja constituído exclusivamente por hidroxiapatita, o ataque ácido que dissolve completamente 1,0 mg desse material ocasiona a formação de, aproximadamente:

(A) 0,14 mg de Ca2+.

(B) 0,58 mg de Ca2+.

(C) 1,01 mg de Ca2+.

(D) 0,40 mg de Ca2+.

3. O cianeto de hidrogénio, HCN, é altamente tóxico. Mas, apesar da sua toxicidade, é uma substância importante em várias indústrias, nomeadamente de produção de plásticos (vidro acrílico) e de fibras têxteis sintéticas (nylon).

O cianeto de hidrogénio é preparado industrialmente a partir do amoníaco por um conjunto de reações químicas que podem ser traduzidas através da seguinte equação química global:

2 NH3 + 2 CH4 + 3 O2 → 2 HCN + 6 H2O

a) Calcule as quantidades de matéria de metano e de oxigénio necessárias para reagirem com 0,22 mol de amoníaco.

b) Determine a quantidade de matéria de amoníaco necessária para obter 1200 mol de água.

c) A quantidade total de matéria que se forma quando reage 1 mol de NH3 com 1 mol de CH4 e 1,5 mol de O2 é:

(A) 1 mol + 1 mol + 1,5 mol = 3,5 mol

(B) 1 mol x 1 mol x 1,5 mol = 1,5 mol

(C) 2 mol + 6 mol = 8 mol

(D) 1 mol + 3 mol = 4 mol

4. Acerte os seguintes esquemas químicos:

I. Ca (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (aq) + H2 (g)

II. KClO3 (s) → KCl (s) + O2 (g)

III. Fe2O4 (s) + H2 (g) → Fe (s) + H2O (g)

IV. SiCl4 (s) + H2O (l) → SiO2 (s) + HCl (aq)

V. Fe2O3 (s) + C (s) → Fe (s) + CO (g)

VI. Na2S (s) + ZnCl2 (aq) → NaCl (aq) + ZnS (s)

5. Considere a reação representada pela equação química seguinte:

FeS (s) + 2 H+ (aq) Fe2+ (aq) + H2S (g)

Quando 2 moles de sulfureto de ferro reagem com ...... moles de ácido clorídrico em solução aquosa, são produzidos ........ moles de sulfureto de hidrogénio.

(A) ... 2 ... 2

(B) ... 4 ... 1

(C) ... 4 ... 2

(D) ... 2 ... 4

6. Dissolveram-se 21,0 g de hidróxido de amónio em água, tendo-se obtido 250,0 ml de solução. Em seguida, 50,0 ml desta solução aquosa reagiram completamente com 40,0 ml de uma solução de ácido nítrico, de acordo com a equação química seguinte:

NH4OH (aq) + HNO3 (aq) NH4NO3 (aq) + H2O (l)

6.1 Determine a massa de nitrato de amónio que se formou.

6.2 Selecione a opção que corresponde à concentração do ácido nítrico.

(A) 1,50 mol dm-3.

(B) 3,00 mol dm-3.

(C) 4,50 mol dm-3.

(D) 6,00 mol dm-3.

7. A lixívia é uma solução aquosa de hipoclorito de sódio NaClO (aq). Para a fabricar, faz-se reagir hidróxido de sódio, NaOH, e cloro, Cl2:

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

Suponha que reagiram 100 g de hidróxido de sódio.

a) Calcule o volume de cloro que reage, medido à pressão normal e à temperatura de 0 ºC.

b) Calcule a massa de hipoclorito de sódio que se obtém.

8. Verifique se os seguintes esquemas obedecem à Lei de Lavoisier.

Se não obedecerem à Lei de Lavoisier, acerte-os:

a) Fe (s) + O2 (g) Fe3O4 (s)

b) HgO (s) → Hg (l) + O2 (g)

c) S8 (s) + O2 (g) → SO2 (g)

d) NH3 (g) + NO (g) → N2 (g) + H2O (l)

9. Uma garrafa de oxigénio, O2, contém 224 litros desse gás nas condições PTN.

a) Determine o número de átomos de oxigénio naquele volume de gás.

b) Calcule a massa de oxigénio dentro da garrafa.

c) Se aquele volume de gás for comprimido:

(A) a quantidade de matéria de oxigénio aumenta e a massa diminui.

(B) a quantidade de matéria de oxigénio diminui e a massa também.

(C) a quantidade de matéria de oxigénio mantém-se e o volume diminui.

(D) a quantidade de matéria de oxigénio mantém-se e o volume aumenta.

10. A reação completa entre o hidróxido de sódio e o ácido sulfúrico permite obter o sulfato de sódio, utilizado nos processos de fabrico do papel reciclado, e pode ser traduzida pela seguinte equação química:

2 NaOH (aq) + H2SO4 (aq) → Na2SO4 (aq) + 2 H2O (l)

10.1. Qual é a massa de hidróxido de sódio necessária para reagir completamente com 49,05 g de ácido sulfúrico?

10.2. Determine o volume de solução aquosa de ácido sulfúrico, de concentração 0,200 mol dm-3, que é necessário utilizar de modo a reagir completamente com 50,00 g de hidróxido de sódio.

10.3. Das afirmações seguintes, selecione a opção correta.

(A) A massa de ácido sulfúrico que reage é sempre dupla da massa de hidróxido de sódio consumida.

(B) A massa de hidróxido de sódio que reage é dupla da massa de ácido sulfúrico consumida.

(C) A quantidade química de ácido sulfúrico que reage é sempre dupla da quantidade de hidróxido de sódio consumida.

(D) A quantidade química de hidróxido de sódio que reage é dupla da quantidade de ácido sulfúrico consumida.

11. O hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3), também conhecido como bicarbonato de sódio, apresenta um grande número de aplicações, entre outras, a produção de antiácidos estomacais, de fermentos para bolos, de desodorizantes, de dentífricos e de extintores de incêndio de espuma química.

Pode ser obtido industrialmente através do processo Solvay, que consta das seguintes etapas de reações:

1.ª etapa: CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2 (g)

2.ª etapa: CO2 (g) + H2O (l) + NH3 (g) → NH4HCO3 (aq)

3.ª etapa: NaCl (aq) + NH4HCO3 (aq) → NaHCO3 (aq) + NH4Cl (aq)

A partir de NaHCO3, pode-se fabricar o composto W (cujo nome popular é soda ou barrilha), processo traduzido pela equação química seguinte:

2 NaHCO3  → W + CO2 + H2O

11.1. Indique a fórmula química e o nome IUPAC do composto W.

11.2. Faça a leitura em termos de quantidade química da equação da 2.ª etapa.

11.3. Calcule o volume de CO2 libertado (CNPT) na 1.ª etapa na decomposição por aquecimento (calcinação) de 2,5 molde CaCO3.

11.4. Na 3.ª etapa, 500 ml de uma solução de NaCl com a concentração de 5,0 mol/dm3 reagem completamente com NH4HCO3(aq). Prove que a quantidade de NH4Cl que se forma é 2,5 mol.

12. Selecione a opção correta.

(A) Numa reação química, o estado físico dos produtos da reação é sempre igual ao estado físico dos reagentes.

(B) Numa reação química a proporção em que os reagentes reagem entre si pode variar.

(C) A massa do sistema reacional conserva-se durante a reação química.

(D) O reagente limitante é o que apresenta maior quociente entre a sua quantidade e o respetivo coeficiente estequiométrico.

13. A adição de uma solução aquosa de hidróxido de sódio a uma solução aquosa de sulfato de cobre (II) provoca a formação de um precipitado sólido. A equação iónica acertada que corresponde ao fenómeno descrito, é:

(A) Cu2+ (aq) + 2 OH- (aq) Cu(OH)2 (s)

(B) 2 NaOH (aq) + CuSO4 (aq) Na2SO4 (aq) + Cu(OH)2 (s)

(C) Cu2+ (aq) + 2 OH- (aq) 2 Cu(OH)2 (s)

(D) Cu2+ (aq) + OH- (aq) 2 Cu(OH)2 (s)

14. A gasolina é uma mistura de alcanos que contém essencialmente octano, C8H18. A equação química que traduz a combustão deste hidrocarboneto é:

2 C8H18 (l) + 25 O2 (g) → 16 CO2 (g) + 18 H2O (g)

Determine o volume de ar, medido em condições PTN, que intervém no consumo completo do combustível contido no depósito de um automóvel com capacidade de 80 litros, admitindo que é constituído só por octano.

Considere que o valor para a massa volúmica da gasolina é 0,70 g/cm3 e que o ar contém 20% (V/V) de O2.

15. O hidróxido de sódio, NaOH, é um componente importante de alguns produtos de uso comum, como os limpa-fornos e os desentupidores de canalizações.

Normalmente designa-se por soda cáustica.

a) Determine a massa molar do hidróxido de sódio.

b) Calcule a massa de NaOH correspondente a:

i) 0,15 mol.

ii) 0,40 mol.

c) Uma embalagem de limpa-fornos contém 200 g de hidróxido de sódio. Determine a quantidade de matéria de NaOH contida no limpa-fornos.

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