Em uma fábrica de cal em Minas Gerais ninguém trabalha com moléculas soltas: trabalha-se com toneladas de calcário. A equação química balanceada $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$ só diz que $1$ molécula de metano reage com $2$ de oxigênio. Para saber quantos quilogramas de oxigênio é preciso fornecer, ou quantos saem pela chaminé, falta um passo intermediário: o mol.
Da massa aos mols: a massa molar
Se você pesar $12\ \text{g}$ de carbono e $12\ \text{g}$ de magnésio, as massas são iguais, mas um átomo de magnésio tem o dobro da massa de um de carbono, então no prato do magnésio há metade dos átomos. Como é possível contar partículas apenas pesando?
Para os gases há outra via: nas CNTP ($273\ \text{K}$ e $1\ \text{atm}$), $1\ \text{mol}$ de qualquer gás ocupa o mesmo volume.
Pratica★☆☆Por começar
A glicose que os seus músculos utilizam ao praticar esporte tem fórmula $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$. Calcule a sua massa molar e explique com uma frase o que…
A glicose que os seus músculos utilizam ao praticar esporte tem fórmula $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$. Calcule a sua massa molar e explique com uma frase o que significa esse valor (massas atômicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
Em um balão há $0,5\ \text{mol}$ de dióxido de carbono. Sabendo que a massa molar do $\text{CO}2$ é $44\ \text{g/mol}$, calcule a massa de gás que o balão contém.
Em um balão há $0,5\ \text{mol}$ de dióxido de carbono. Sabendo que a massa molar do $\text{CO}_2$ é $44\ \text{g/mol}$, calcule a massa de gás que o balão contém.
Na equação $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$, os coeficientes dizem que $1$ molécula de metano reage com $2$ de oxigênio. Se multiplicarmos tudo pelo mesmo número, a proporção se mantém. Em particular, multiplicando por $6{,}02 \times 10^{23}$ obtemos mols: $1\ \text{mol}$ de $\text{CH}_4$ reage com $2\ \text{mol}$ de $\text{O}_2$ e forma $1\ \text{mol}$ de $\text{CO}_2$ e $2\ \text{mol}$ de $\text{H}_2\text{O}$.
Pratica★☆☆Por começar
A equação balanceada da combustão do metano, $\text{CH}4 + 2\ \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + 2\ \text{H}2\text{O}$, também pode ser lida em mols. a) Quantos mols de…
A equação balanceada da combustão do metano, $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$, também pode ser lida em mols.
a) Quantos mols de oxigênio são necessários para queimar $3\ \text{mol}$ de metano?
b) Quantos mols de dióxido de carbono e quantos de água se formam então?
A equação da formação da água é $2\ \text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{H}2\text{O}$. Se reagirem completamente $4\ \text{mol}$ de hidrogênio: a) Quantos mols de…
A equação da formação da água é $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$. Se reagirem completamente $4\ \text{mol}$ de hidrogênio:
Na síntese da amônia, $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$, fazem-se reagir $6\ \text{mol}$ de hidrogênio com nitrogênio suficiente. a) Quantos mols de…
Na síntese da amônia, $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$, fazem-se reagir $6\ \text{mol}$ de hidrogênio com nitrogênio suficiente.
Num churrasco queimam-se $12\ \text{g}$ de carbono de acordo com a equação $\text{C} + \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2$. Calcule, passando pelos mols, qual massa de…
Num churrasco queimam-se $12\ \text{g}$ de carbono de acordo com a equação $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$. Calcule, passando pelos mols, qual massa de dióxido de carbono se forma (massas atômicas: $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
Um foguete de aeromodelismo queima $4\ \text{g}$ de hidrogênio segundo a equação $2\ \text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{H}2\text{O}$. Calcule, passando pelos…
Um foguete de aeromodelismo queima $4\ \text{g}$ de hidrogênio segundo a equação $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$. Calcule, passando pelos mols, a massa de vapor de água que se forma (massas molares: $\text{H}_2 = 2\ \text{g/mol}$; $\text{H}_2\text{O} = 18\ \text{g/mol}$).
A caldeira de uma residência queima $16\ \text{g}$ de metano de acordo com a equação $\text{CH}4 + 2\ \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + 2\ \text{H}2\text{O}$. Calcule,…
A caldeira de uma residência queima $16\ \text{g}$ de metano de acordo com a equação $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$. Calcule, passando pelos mols:
Deseja-se obter $90\ \text{g}$ de água fazendo reagir hidrogênio com oxigênio de acordo com a equação $2\ \text{H}2 + \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{H}2\text{O}$.…
Deseja-se obter $90\ \text{g}$ de água fazendo reagir hidrogênio com oxigênio de acordo com a equação $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$. Calcule, passando pelos mols, que massa de oxigênio é necessária (massas molares: $\text{O}_2 = 32\ \text{g/mol}$; $\text{H}_2\text{O} = 18\ \text{g/mol}$).
Uma instalação química faz reagir $28\ \text{g}$ de nitrogênio com hidrogênio em excesso segundo a equação $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$. Calcule,…
Uma instalação química faz reagir $28\ \text{g}$ de nitrogênio com hidrogênio em excesso segundo a equação $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$. Calcule, passando pelos mols, a massa de amônia que se obtém (massas molares: $\text{N}_2 = 28\ \text{g/mol}$; $\text{NH}_3 = 17\ \text{g/mol}$).
Uma vela de fósforo queima $12\ \text{g}$ de magnésio segundo a equação $2\ \text{Mg} + \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{MgO}$. Calcule, passando pelos mols, a massa de…
Uma vela de fósforo queima $12\ \text{g}$ de magnésio segundo a equação $2\ \text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{MgO}$. Calcule, passando pelos mols, a massa de óxido de magnésio que se forma (massas molares: $\text{Mg} = 24\ \text{g/mol}$; $\text{MgO} = 40\ \text{g/mol}$).
Uma peça de aço com $56\ \text{g}$ de ferro oxida por completo segundo a equação $4\ \text{Fe} + 3\ \text{O}2 \rightarrow 2\ \text{Fe}2\text{O}3$. Calcule, passando…
Uma peça de aço com $56\ \text{g}$ de ferro oxida por completo segundo a equação $4\ \text{Fe} + 3\ \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{Fe}_2\text{O}_3$. Calcule, passando pelos mols, a massa de óxido de ferro(III) que se forma (massas molares: $\text{Fe} = 56\ \text{g/mol}$; $\text{Fe}_2\text{O}_3 = 160\ \text{g/mol}$).
Um reator precisa produzir $34\ \text{g}$ de amônia segundo a equação $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$. Calcule, passando pelos mols, que massa de…
Um reator precisa produzir $34\ \text{g}$ de amônia segundo a equação $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$. Calcule, passando pelos mols, que massa de hidrogênio deve ser alimentada, no mínimo (massas molares: $\text{H}_2 = 2\ \text{g/mol}$; $\text{NH}_3 = 17\ \text{g/mol}$).
Um aparelho de eletrólise decompõe $90\ \text{g}$ de água de acordo com a equação $2\ \text{H}2\text{O} \rightarrow 2\ \text{H}2 + \text{O}2$. Calcule, passando pelos…
Um aparelho de eletrólise decompõe $90\ \text{g}$ de água de acordo com a equação $2\ \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\ \text{H}_2 + \text{O}_2$. Calcule, passando pelos mols:
O método não muda com quantidades enormes, você só precisa manter as unidades coerentes. Mas as matérias-primas reais raramente são puras: um calcário traz impurezas que não reagem, e só a parte pura conta para o cálculo.
Pratica★★☆Por começar
Em um forno de cal, decompõem-se $100\ \text{g}$ de carbonato de cálcio segundo a equação $\text{CaCO}3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}2$. Calcule, passando pelos…
Em um forno de cal, decompõem-se $100\ \text{g}$ de carbonato de cálcio segundo a equação $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$. Calcule, passando pelos mols, a massa de cal viva ($\text{CaO}$) que se obtém (massas molares: $\text{CaCO}_3 = 100\ \text{g/mol}$; $\text{CaO} = 56\ \text{g/mol}$).
Uma pedreira fornece a uma fábrica de cal um calcário que contém $80\ \%$ de carbonato de cálcio (o restante são impurezas que não reagem). São colocados no forno…
Uma pedreira fornece a uma fábrica de cal um calcário que contém $80\ \%$ de carbonato de cálcio (o restante são impurezas que não reagem). São colocados no forno $250\ \text{g}$ desse calcário: $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$. A barra mostra a composição do calcário:
a) Que massa de carbonato de cálcio entra realmente no forno?
b) Calcule, passando pelos mols, a massa de cal viva ($\text{CaO}$) que se obtém.
Uma siderúrgica recebe um minério de ferro com $80\ \%$ de óxido de ferro(III) (o restante é ganga inerte). No alto-forno, o óxido reage segundo…
Uma siderúrgica recebe um minério de ferro com $80\ \%$ de óxido de ferro(III) (o restante é ganga inerte). No alto-forno, o óxido reage segundo $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\ \text{CO} \rightarrow 2\ \text{Fe} + 3\ \text{CO}_2$. Carregam-se $200\ \text{g}$ de minério:
a) Que massa de $\text{Fe}_2\text{O}_3$ contém essa carga?
b) Calcule, passando pelos mols, a massa de ferro que se obtém.
Num recipiente misturam-se $10\ \text{g}$ de hidrogênio com $64\ \text{g}$ de oxigênio e faz-se saltar a faísca:…
Num recipiente misturam-se $10\ \text{g}$ de hidrogênio com $64\ \text{g}$ de oxigênio e faz-se saltar a faísca: $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$. O esquema resume os dados da experiência:
a) Calcule os mols de cada reagente e deduza qual está em excesso.
b) Que massa de água se forma?
c) Que massa do reagente em excesso fica sem reagir?
Introduzem-se em um reator $14\ \text{g}$ de nitrogênio e $6\ \text{g}$ de hidrogênio para produzir amônia: $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$. a)…
Introduzem-se em um reator $14\ \text{g}$ de nitrogênio e $6\ \text{g}$ de hidrogênio para produzir amônia: $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$.
a) Calcule os mols de cada reagente e deduza qual se esgota primeiro.
Num forno queimam-se $32\ \text{g}$ de metano com $96\ \text{g}$ de oxigênio: $\text{CH}4 + 2\ \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + 2\ \text{H}2\text{O}$. a) Calcule os…
Num forno queimam-se $32\ \text{g}$ de metano com $96\ \text{g}$ de oxigênio: $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$.
a) Calcule os mols de cada reagente e deduza qual é o reagente limitante.
Os cálculos anteriores dão a quantidade teórica de produto, a máxima possível. Em uma reação real costuma-se obter menos: parte do produto se perde na coleta, há reações secundárias ou o sistema atinge um equilíbrio antes de os reagentes se esgotarem.
Pratica★★★Por começar
Ao calcinar $100\ \text{g}$ de carbonato de cálcio puro, $\text{CaCO}3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}2$, a teoria diz que deveriam ser obtidos $56\ \text{g}$ de cal…
Ao calcinar $100\ \text{g}$ de carbonato de cálcio puro, $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$, a teoria diz que deveriam ser obtidos $56\ \text{g}$ de cal viva. No entanto, um forno real produziu apenas $42\ \text{g}$, como comparam as barras da figura.
a) Calcule o rendimento do forno, em porcentagem.
b) Proponha uma razão que explique por que o forno não atinge os $100\ \%$.
De acordo com a equação $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$, $28\ \text{g}$ de nitrogênio deveriam dar $34\ \text{g}$ de amônia. Em um reator real foram…
De acordo com a equação $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$, $28\ \text{g}$ de nitrogênio deveriam dar $34\ \text{g}$ de amônia. Em um reator real foram coletados apenas $20,4\ \text{g}$.
a) Calcule o rendimento da reação, em porcentagem.
b) Apresente duas razões pelas quais uma fábrica pode não atingir o rendimento teórico de $100\ \%$.
Compare o oxigênio necessário para dois combustíveis gasosos. Por um lado, a combustão do metano:…
Compare o oxigênio necessário para dois combustíveis gasosos. Por um lado, a combustão do metano: $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$; por outro, a do propano: $\text{C}_3\text{H}_8 + 5\ \text{O}_2 \rightarrow 3\ \text{CO}_2 + 4\ \text{H}_2\text{O}$.
a) Calcule a massa de oxigênio necessária para queimar $16\ \text{g}$ de metano.
b) Calcule a massa de oxigênio necessária para queimar $44\ \text{g}$ de propano.
c) Expresse ambos os resultados em gramas de oxigênio por grama de combustível e justifique, observando as fórmulas dos dois gases, por que razão aquele que tem maior proporção de hidrogênio na sua molécula consome mais oxigênio por grama.
Voltando ao início: para queimar $1\ \text{kg}$ de metano ($16\ \text{g/mol}$, ou seja, $62{,}5\ \text{mol}$), a relação $1:2$ exige $125\ \text{mol}$ de $\text{O}_2$ ($32\ \text{g/mol}$): o engenheiro tem de fornecer exatamente $4\ \text{kg}$ de oxigênio para cada quilograma de gás.
Em resumo
Vamos praticar! 8 exercícios de nível médio neste tema