The World Alchemist

Estequiometria (caso particular-4):

Quando o rendimento da reação não é total.  

Quando dizemos que 1 mol de H₂ (ou 6 x 10^23 moléculas; ou 22,4 litros, ou 2g) produz 1 mol de água (6 x 10^23 moléculas; 22,4 litros, 18g), estamos considerando que as reações ocorrem de maneira completa, ou seja, as quantidades de reagentes disponíveis conseguem produzir a quantidade máxima possível de produtos.

            Contudo, nem sempre as reações se comportam dessa maneira ideal. Muitas vezes, a reação não consegue produzir o máximo estimado de produto. Quando isso acontece dizemos que a reação não rendeu tudo que poderia render. Em outras palavras, o rendimento da reação não foi de 100%, ou seja, não foi total.

            Para entedermos melhor vamos fazer uma analogia do nosso dia-a-dia: Imagine que voce tenha 8 duzias de laranjas e, por infortunio, 1 duzia apodrecer e for jogada fora, é evidente que so conseguiremos fazer menos de 5 litros de suco. Na quimica ocorre, muitas vezes, algo parecido.

                                                    

O Rendimento pode ser considerado: o quociente entre a quantidade de produto realmente obtida, e a quantidade teoricamente calculada. Pode ser expresso em porcentagem.

R = quantidade real / quantidade teórica x 100.

A seguir deixamos alguns exercicios resolvidos e outros propostos para que vocês possam praticar:

• EXERCICIOS RESOLVIDOS:

1. Qual a quantidade de água formada a partir de 10g de hidrogênio, sabendo-se que o rendimento da reação é de 80%?

Massas atômicas: H(1u); O(16u).

1º passo: conhecer a equação

                              H2 + O2 --->  H2O

2º passo: balancear a equação

                              2H2 + 02 ---> 2H2O

3º passo: regra de três para encontrar os valores de rendimento 100%

                                       2 mol de H₂ ________  2 mol de H₂O

                                      4g de H₂ ___________ 36g de H₂O

                                     10g de H₂ ___________ x de H₂O

                                            x = 360/4 = 90g de H₂O

Ou seja, se a reação tivesse rendimento 100%, 10g de hidrogênio produziriam 90g de água. Contudo, o rendimento é de 80%. Para sabermos a quantidade de água realmente produzida, é só efetuar outra regra de três:

90g de H₂O _______ 100%

      y ____________ 80%

y = 72g de H₂O.

2. (FUVEST - SP) O nitrogênio pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrito de amônio.

                      a)Escreva a equação de decomposição do nitrito de amônio.

                       b)Calcule o volume de nitrogênio obtido, nas condições normais de pressão e temperatura, pela decomposição de 12,8g de nitrito de amônio, supondo que o rendimento da reação seja de 80% (em massa).

Massas atômicas: H (1,0u); N (14,0u); O (16,0u)

Volume molar dos gases nas CNTP = 22,4L/mol

    a) Conhecer a equação:

NH4NO2 -à N2 + 2 H20

                                                                                         

  b) Vamos calcular primeiro os valores para uma reação de rendimento 100%. A equação já está balanceada.

1 mol de NH₄NO_{2 ___________} 1 mol de N₂

64g (14 + 4 + 14 + 32) ________ 28g (14 + 14)

12,8g ____________ x

x = 358,4/64 = 5,6g

Ou seja, se a reação tivesse rendimento de 100%, 12,8g de nitrito de amônio produziria 5,6g de nitrogênio. Mas como a reação tem rendimento 80%, vamos calcular o valor real de nitrogênio produzido:

5,6g _________ 100%

y __________ 80%

y = 44,8/10 = 4,48g

Nesta reação, 12,8g de nitrito de amônio produzirá 4,48g de nitrogênio. Mas o problema pede o volume do gás e não a massa. Então, é só converter!

1 mol de N₂ _____ 22,4L

        28g ________22,4L

4,48g _______ z

z = 100,352/28

z = 3,58L de N₂

3. (UNESP) Hidreto de Lítio pode ser preparado segundo a reação expressa pela equação química:

2 Li + H2 à 2 LiH

Admitindo que o volume de hidrogênio é medido nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CTP), calcule:

 a)  A massa de hidreto de lítio que pode ser produzida na reação de 13,8g de lítio com 11,2L de hidrogênio; 

b) O rendimento (em porcentagem) da reação se, com as quantidades de reagentes acima indicadas, ocorrer a formação de 6,32g de LiH.

Volume molar dos gases (CNTP): 22,4L/mol

Massas molares (g/mol): Li (6,90); H (1,00)

 a)  A massa molar do lítio é 6,9g/mol. Como temos 2 mols de lítio, sua massa será de 13,8g. A massa de hidreto de lítio produzido em uma reação de rendimento 100% é de 15,8g. Sabemos ainda que 22,4L de H₂ (1 mol) produz 44,8L de LiH (2 mol). A partir dessas constatações, podemos notar que o valor que está em disparidade com os valores da reação de rendimento total é o do volume de hidrogênio (11,2L). Vamos montar a regra de três a partir dele, então:

22,4L de H₂ ______ 15,8g de LiH

11,2L de H₂ ______ x

x = 176,96/22,4

x = 7,9g de LiH

    b) O valor que encontramos na primeira parte do problema (7,9g) corresponde ao valor total de hidreto de lítio obtido na reação com 100% de aproveitamento. Para achar o rendimento de uma reação com as mesmas quantidades de reagentes e menor quantidade de produto (6,32g), basta efetuarmos outra regra de três:

7,9g LiH ______ 100%

6,32g LiH ________ y

y = 632/7,9

y = 80%

EXERCICIOS PROPOSTOS:

1. Níquel metálico puro pode ser obtido pela decomposição térmica do tetracarbonilníquel, Ni(CO)4. No processo é liberado o mesmo gás tóxico que usualmente provém dos automóveis.

a) Escreva a equação química balanceada da decomposição do Ni(CO)4.

b) Calcule a massa de níquel metálico puro, expressa em gramas, que pode ser obtida por esta decomposição

estequiométrica de 3,141 kg de Ni(CO)4, que apresenta um rendimento de 96%.

2. Uma das maneiras de se produzir cal viva (CaO) é através da pirólise do calcário (CaCO3). Uma amostra de 20 gramas de

calcário produziu 10 gramas de cal viva. Qual o rendimento da reação?

3. A grafita pura é constituída essencialmente de carbono. Sua queima pode ser representada pela equação:

C + O2 à CO2

a) qual o rendimento da reação sabendo que 66 gramas de grafita pura produz 230 gramas de CO2?

b) se o rendimento da reação fosse 80% quantos gramas de carbono seriam necessários para se obter 30 gramas de CO2

4. 0,4 mol de ácido clorídrico puro reage com zinco em excesso. O volume de gás hidrogênio obtido é 3,360 L nas CNTP.

Qual o rendimento desta reação? (75 %)

5. A reação entre cálcio e oxigênio produz óxido de cálcio. Que massa de CaO será obtida a partir de 8 g de oxigênio, numa reação que apresenta um rendimento de 70 %? (19,6 g)

6. A neutralização do hidróxido de ferro II com ácido clorídrico ocorre com rendimento de 90 %. Que massa de cloreto de ferro II será produzida partindo-se de 18 g hidróxido de ferro II e excesso de HCl? (22,9 g)

7. 65 kg de zinco em pó foram atacados por ácido clorídrico, produzindo um sal e liberando gás hidrogênio Determine o rendimento desta reação, sabendo que a massa de hidrogênio obtida foi de 1,5 kg. Zn + 2 HCl à ZnCl2 + H2

8. “A contaminação da água com arsênio é uma preocupação do governo de Bangladesh (...) que já pediu ajuda internacional”. O arsênio não reage rapidamente com a água. O risco da permanência do arsênio em água é o seu depósito nos sedimentos. É a seguinte reação do arsênio com NaOH:

2 As + 6 NaOH à 2 NaAsO3 + 3 H2

75 gramas de arsênio reagiram com NaOH suficiente, produzindo 25,2 litros de H2, nas CNTP. Qual o rendimento obtido nesta reação e a massa de Na3AsO3 produzida?

9. A combustão do gás amoníaco é representada pela seguinte equação, não balanceada: NH3 + O2 à N2 + H2O. Calcule a massa de água, obtida a partir de 56 L de NH3, nas CNTP, sabendo que o rendimento da reação é de 95%.

10. Determine a massa de Al2O3 impuro (pureza = 60%) necessária para produzir 216g do metal alumínio, num processo com

rendimento de 90%.

Al2O3 à 2 Al + 3/2 O2

                          



                       BOM ESTUDO !!! =D

Postado por: Paulo André Magalhães Pimentel