Cálculos Envolvendo Reações Químicas

Cálculos Envolvendo

Reações Químicas

Prof. Marcio Pozzobon PedrosoProf. Cleber Paulo Andrada Anconi

A análise da matéria e o estudo de reações constituem os focos centrais da Ciência Química.

0,96 g de K+ ------- 100 mL (concentração)

x g de K+ ---------- 250 mL (volume total)

x = 2,40 g de K+

Reações químicas implicam na transformação da matéria e são representadas por uma equação química.

Em equações químicas, Reagentes originam

produto(s)

Mg(s) + ½ O2 → MgO

REAGENTES

PRODUTO

Equações químicas BALANCEADAS*, são coerentes com o princípio de conservação da massa de Lavoisier.

1Mg(s) + ½ O2 → 1MgO

coeficientes estequiométricos

*equações balanceadas apresentam coeficientes estequiométricos adequados

1Mg(s) + ½ O2 → 1MgO

No estudo de reações, torna-se útil o trato de massa molar e quantidade de matéria, grandezas intimamente relacionadas à unidade mol.

O mol é uma quantidade padrão da grandeza quantidade de matéria

Dessa forma, pode-se dizer: “A quantidade de matéria de um litro de mercúrio é aproximadamente igual a 68 mol”Recomenda-se como plural de “mol”, o

termo “mols”.

O mol corresponde à quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares (N) quantos são os átomos contidos em 0,012 kg de carbono 12 (que correspondem a 6,02214 x 1023 )

Quantidade de matéria (n) = 1 mol

maior massamaior quantidade de matéria,

A massa (m) de uma determinada substância é diretamente proporcional à quantidade de matéria (n)

0,30 kg0,20 kg

A constante de proporcionalidade entre massa (m) e a quantidade de matéria (n) de uma substância é denominada massa molar (M). Dessa forma, m=M.n e portanto, n=m/M

A unidade de massa molar (M) é o g/mol.

Substância Fórmula Massa Molar (g/mol)

água H2O 18,02

etanol CH3CH2OH 46,07

magnésio Mg 24,31

oxigênio O2 32,00

óxido de magnésio MgO 40,31

monóxido de carbono

CO 28,01

dióxido de carbono CO2 44,01

Exemplos:

Em cálculos estequiométricos (cálculos envolvendo reações químicas) é a massa molar (M) a grandeza a ser empregada.

Para se obter os valores de massas molares é preciso associar a unidade g/mol aos respectivos valores de massas atômicas relativas, dispostos, por exemplo, em tabelas periódicas.

Como determinar a massa molar do monóxido de carbono (CO)?

M(CO)= ? g/mol

12,01 + 16,00 = 28,01 g/molM(CO)= 28,01 g/mol

12,01 + 16,00 = 28,01 g/molM(CO)= 28,01 g/mol

12,01 + 16,00 = 28,01 g/molM(CO)= 28,01 g/mol

12,01 + 16,00 = 28,01 g/molM(CO)= 28,01 g/mol

Como determinar a massa molar do dióxido de carbono (CO2)? M(CO2)= ? g/mol

monóxido de carbono: CO

12,01 + 16,00 = 28,01 g/molM(CO)= 28,01 g/mol

12,01 + 2x16,00 = 28,01 g/molM(CO)= 28,01 g/mol

12,01 + 2x16,00 = 44,01 g/molM(CO)= 28,01 g/mol

12,01 + 2x16,00 = 44,01 g/molM(CO2)= 44,01 g/mol

dióxido de carbono: CO2

Em cálculos estequiométricos, basicamente, é preciso:

•Ter conhecimento da equação química que representa a reação em estudo•Atribuir coeficientes estequiométricos adequados às espécies na equação

•Ter conhecimento das massas molares das espécies envolvidas

•Saber utilizar regra de três simples.

INCLUIR ANIMACAO

ANIMACAO DA REAÇÃO DE IODO E HIDROGENIO

EM UM FRASCO (SEM EXCESSO)

Qual massa de iodeto de hidrogênio pode ser obtida a partir da reação completa de 507,6g de iodo com quantidade suficiente de hidrogênio?

Equação Balanceada: 1I2(g) + 1H2 (g) → 2HI(g)

Substância Fórmula Massa Molar (g/mol)

iodo I2 253,8

hidrogênio H2 2,016

iodeto de hidrogênio

HI 127,908

1x253,8 2x127,908 507,6 X

X = 511,632g

Qual massa de óxido de magnésio pode ser obtida a partir da reação completa de 0,7293g de magnésio com gás oxigênio ?

Equação Balanceada: 1Mg(s) + ½O2 (g) → 1MgO(s)

Substância Fórmula Massa Molar (g/mol)

magnésio Mg 24,31

oxigênio O2 32,00

óxido de magnésio

MgO 56,31

1x24,31 1x56,31 0,7293 X

X = 1,689g

Qual massa de oxigênio pode ser obtida a partir da reação completa de 1,350g de permanganato com peróxido de hidrogênio ?

Equação Balanceada: 2MnO4

- (aq) + 3H2O2 (l) +2H+(aq) → 2MnO2 + 3O2 + 4H2O

Substância Fórmula Massa Molar (g/mol)

permanganato MnO4 - 118,94

oxigênio O2 32,00

2x118,94 3x32,00 1,350 X

X = 0,5448g

Em litros, qual é o volume de gás oxigênio, medido sob pressão de 1 atm e temperatura 298K, que foi produzido a partir da reação completa de 1,350g de permanganato de potássio com peróxido de hidrogênio?

Em cálculos estequiométricos envolvendo gases, usualmente, aplica-se a equação do gás ideal:

pV=nRT

Nessa equação:p=pressão (atm)V=volume (litros)n=quantidade de matéria (mol)R=constante universal (0.082atm.L/mol.K)T=temperatura (kelvin)

No experimento III, foram obtidos 0,5448g de gás oxigênio.

Sabendo-se que M(O2)=32,00g/mol,

tem-se: n=0,5448g/(32,00g/mol)

n=0,01703mol

Aplicando-se pV=nRT, obtém-se:

V=(0,0173x0.082x298/1,0)=0,416L

Qual massa de dióxido de carbono pode ser obtida a partir da reação completa de 3,000g de carbonato de sódio com ácido*?

*Lavoisier conhecia o ácido obtido do sal marinho, o “ácido muriático”. Tal ácido, atualmente denominado ácido clorídrico, foi empregado no experimento. No entanto, a constituição desse ácido na época da publicação do Tratado Elementar de Química (1789), escrito por Lavoisier, era desconhecida.

Equação Balanceada: 1Na2CO3 (s) +2HCl(aq) → 2NaCl + 1H2O + 1CO2(g)

Substância Fórmula Massa Molar (g/mol)

carbonato de sódio

Na2CO3 105,99

dióxido de carbono

CO2 44,01

1x105,99 1x44,01

3,000 X

X = 1,246g

Substância Fórmula Massa Molar (g/mol)

água H2O 18,02

etanol CH3CH2OH 46,07

magnésio Mg 24,31

oxigênio O2 32,00

óxido de magnésio MgO 40,31

monóxido de carbono

CO 28,01

dióxido de carbono CO2 44,01