Lista de Exercícios 5

Pureza e Rendimento 1. Qual a porcentagem de impureza que existe em uma amostra impura de 150 g de hidróxido de sódio (NaOH) que contém 120 g de NaOH puro? 2. Para obtermos 17,6 g de gás carbônico (CO2) pela queima total de um carvão com 60% de pureza, necessitaremos de uma amostra de carvão com massa igual a: (Dadas as massas atômicas: C = 12, O = 16) a) 2,4 g. b) 4,8 g. c) 8,0 g. d) 16,0 g. e) 17,6 g. 3. Em siderurgia, uma das reações é dada pela equação química:

CO (g) + FeO (s) → Fe (l) + CO2 (g) Admita que a amostra de FeO tenha 60% em massa de pureza. Nestas condições, para cada mol de ferro produzido, a massa de FeO impuro necessária será: (Dadas as massas atômicas: Fe = 56, O = 16) a) 120 g. b) 72 g. c) 60 g. d) 43 g. e) 56 g. 4. Quando submetido a aquecimento, o clorato de potássio (KClO3) se decompõe, formando cloreto de potássio (KCl) e gás oxigênio (O2). Qual a massa de O2 obtida, usando-se uma amostra de 1 kg de clorato de potássio com 85,75% de pureza? (Dadas as massas atômicas: K = 39, Cl = 35,5, O = 16)

Nome: ________________________________________________________

Bimestre: 1º Ano / série: 2ª série ____ Ensino: Médio

Componente Curricular: Química Professor: Ricardo Honda

Data: / / 2012

Resolução * Cálculo da quantidade de NaOH presente nos 150 g da amostra: 150 g ---------- 100 % (toda amostra) 120 g ---------- x (só o NaOH) x = 80 % (só de NaOH) Portanto, a porcentagem de impureza é de 20 %.

Resolução * A equação química corretamente balanceada que corresponde ao processo é: 1 C + 1 O2 → 1 CO2 * Cálculo da quantidade de C necessária para produzir 17,6 g de CO2 (massa molar = 44 g/mol): 1 ∙ 12 g de C ---------- 1 ∙ 44 g de CO2 x ---------- 17,6 g de CO2

x = 4,8 g de C * Cálculo da massa de carvão com 60 % de pureza de C: 4,8 g de C ---------- 60 % (só o C) y ---------- 100 % (toda a amostra de carvão)

y = 8 g de carvão

Resolução Alternativa A. * Cálculo da massa de FeO (massa molar = 72 g/mol) necessária para gerar 1 mol de Fe: 1 CO (g) + 1 FeO (s) → 1 Fe (l) + 1 CO2 (g) 1 ∙ 72 g de FeO ---------- 1 mol de Fe Verifica-se que para gerar 1 mol de Fe são necessários 72 g de FeO. * Cálculo da massa da amostra de FeO impura: 72 g ---------- 60 % (só o FeO) y ---------- 100 % (toda a amostra de FeO impuro)

y = 120 g da amostra de FeO impuro

5. (MACKENZIE) – Uma amostra de 10 g de calcário contém 8 g de carbonato de cálcio. A porcentagem de pureza do carbonato de cálcio é: a) 0,8%. b) 10,0%. c) 8,0%. d) 80%. e) 20,0%. 6. (FUVEST) – Um lote de sal grosso, com especificação de conter no mínimo 90% de sal, é suspeito de estar adulterado com areia. A uma amostra de 250 g do produto seco foi adicionada quantidade suficiente de água e, após filtração, o resíduo, separado e seco, pesou 50 g. Justifique a conclusão possível. 7. O acetileno (C2H2), gás utilizado em maçaricos, pode ser obtido a partir do carbeto de cálcio (carbureto) de acordo com a equação:

CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2

Qual o volume de gás acetileno obtido a 25 ºC e 1 atm a partir de 1,0 kg de CaC2 com 30% de impureza? (Dados: massa molar do CaC2 = 64 g/mol; volume molar a 25 ºC e 1 atm = 24 L/mol) 8. (PUC-MG) – O medicamento "Leite de Magnésia" é uma suspensão de hidróxido de magnésio. Esse medicamento é utilizado para combater a acidez estomacal provocada pelo ácido clorídrico, encontrado no estômago. Sabe-se que, quando utilizamos 12,2 g desse medicamento, neutraliza-se certa quantidade do ácido clorídrico, produzindo 16,0 gramas de cloreto de magnésio. O grau de pureza desse medicamento, em termos do hidróxido de magnésio, é igual a: (Dadas as massas molares: Mg(OH)2 = 58 g/mol, HCl = 36,5 g/mol e MgCl2 = 95 g/mol) a) 90%. b) 80%. c) 60%. d) 40%. e) 30%.

Resolução * A equação química corretamente balanceada que corresponde ao processo é: 1 KClO3 → 1 KCl + 3/2 O2 * Cálculo da massa de KClO3 contida numa amostra de 1 kg (1000 g) com 85,75% de pureza: 1000 g ---------- 100 % (toda a amostra) x ---------- 85,75% (só o KClO3) x = 857,5 g de KClO3 * Cálculo da massa de O2 obtida a partir de 857,5 g de KClO3 (massa molar = 122,5 g/mol): 1 ∙ 122,5 g de KClO3 ---------- 3/2 ∙ 32 g de O2 857,5 g de KClO3 ---------- y y = 336 g de O2

Resolução Alternativa D. * Cálculo da pureza do CaCO3 na amostra de calcário: 10 g ---------- 100 % (toda a amostra de calcário) 8 g ---------- x (só o CaCO3) x = 80 % de CaCO3

Resolução O sal grosso é constituído basicamente por cloreto de sódio, NaCl. Se a água foi adicionada na amostra é de se esperar que o sal grosso seja dissolvido pelo solvente. Assim, o resíduo obtido na filtração (50 g) corresponde às impurezas da amostra (no caso, areia). Conclui-se que há 200 g de sal grosso na amostra. * Cálculo da pureza do sal grosso na amostra: 250 g ---------- 100 % (toda a amostra) 200 g ---------- x (só o sal grosso) x = 80 % de sal grosso Assim, o lote de sal grosso está adulterado visto que não há no mínimo 90 % de sal.

Resolução * Cálculo da massa de CaC2 contida numa amostra de 1 kg (1000 g) com 70% de pureza (30% são impurezas): 1000 g ---------- 100 % (toda a amostra) x ---------- 70% (só o CaC2) x = 700 g de CaC2 * Cálculo do volume de C2H2 obtido a partir de 700 g de CaC2: 1 CaC2 + 2 H2O → 1 Ca(OH)2 + 1 C2H2 1 ∙ 64 g de CaC2 ---------- 1 ∙ 24 L de C2H2 700 g de CaC2 ---------- y y = 262,5 L de C2H2

9. (FMU) – O número de toneladas de H2SO4 que poderia ser produzido por dia, através de um processo que usa 3,2 toneladas por dia de SO2, com uma eficiência de conversão de 70%, é aproximadamente: (Dadas as massas molares: SO2 = 64 g/mol; H2SO4 = 98 g/mol)

SO2 + ½ O2 + H2O → H2SO4

a) 4,9 t/dia. b) 49 t/dia. c) 3,4 t/dia. d) 34 t/dia. e) 9,8 t/dia. 10. (UC-PE) – Qual a massa de gás carbônico obtida na decomposição térmica do CaCO3, sabendo-se que 90,9 g desse composto sofreram reação com um rendimento de 80%? (Dadas as massas molares: CaCO3 = 100 g/mol, CO2 = 44 g/mol)

CaCO3 → CaO + CO2

11. (UEPA) – O processamento do minério de ferro, no alto-forno, pode ser representado pela equação global:

2 Fe2O3 (s) + 6 C (s) + 3 O2 (g) → 4 Fe (s) + 6 CO2 (g) Calcule o rendimento do processo de obtenção de ferro, quando se carrega um alto-forno com 80 toneladas de minério de ferro e são obtidas 50,4 toneladas de ferro. (Dadas as massas molares: Fe2O3 = 160 g/mol, Fe = 56 g/mol) 12. (UFMG) – 65 kg de zinco em pó foram atacados por ácido clorídrico, produzindo um sal e liberando gás hidrogênio.

Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H2 (g) Determine o rendimento desta reação, sabendo que a massa de hidrogênio obtida foi de 1,5 kg. (Dadas as massas atômicas: Zn = 65, H = 1)

Resolução Alternativa B. * A equação química corretamente balanceada que corresponde ao processo é: 2 HCl + 1 Mg(OH)2 → 1 MgCl2 + 2 H2O * Cálculo da massa de Mg(OH)2 necessária para produzir 16 g de MgCl2: 1 ∙ 58 g de Mg(OH)2 ---------- 1 ∙ 95 g de MgCl2 x ---------- 16 g de MgCl2 x = 9,768 g de Mg(OH)2 * Cálculo da pureza de Mg(OH)2 no leite de magnésia: 12,2 g ---------- 100 % (todo o leite de magnésia) 9,768 g ---------- y (só o Mg(OH)2)

y = 80 % de Mg(OH)2 no leite de magnésia

Resolução Alternativa C. * Cálculo da massa de H2SO4 produzida a partir de 3,2 toneladas de SO2 considerando rendimento de 100%: 1 SO2 + ½ O2 + 1 H2O → 1 H2SO4 1 ∙ 64 g de SO2 ---------- 1 ∙ 98 g de H2SO4 3,2 t de SO2 ---------- x x = 4,9 t de H2SO4 * Cálculo da massa de H2SO4 produzida considerando rendimento de 70%: 4,9 t ---------- 100 % y ---------- 70 % y = 3,43 t de H2SO4 / dia

Resolução * Cálculo da massa de CO2 produzida a partir de 90,9 g de CaCO3 considerando rendimento de 100%: 1 CaCO3 → 1 CaO + 1 CO2 1 ∙ 100 g de CaCO3 ---------- 1 ∙ 44 g de CO2 90,9 g de CaCO3 ---------- x x = 40 g de CO2 * Cálculo da massa de CO2 produzida considerando rendimento de 80%: 40 g ---------- 100 % y ---------- 80 % y = 32 g de CO2

Resolução * Cálculo da massa de Fe produzida a partir de 80 t de Fe2O3 considerando rendimento de 100%: 2 Fe2O3 (s) + 6 C (s) + 3 O2 (g) → 4 Fe (s) + 6 CO2 (g) 2 ∙ 160 g de Fe2O3 ---------- 4 ∙ 56 g de Fe 80 t de Fe2O3 ---------- x x = 56 t de Fe * Cálculo do rendimento do processo: 56 t ---------- 100 % 50,4 t ---------- y y = 90 %

13. (UFV-MG) – O alumínio é obtido pela eletrólise da bauxita. Nessa eletrólise, ocorre a formação de oxigênio que reage com um dos eletrodos de carbono utilizados no processo. A equação balanceada que representa o processo global é:

2 Al2O3 + 3 C → 3 CO2 + 4 Al Considerando uma massa de 120 toneladas de Al2O3, determine a massa de Al produzida, sabendo que a eficiência do processo é de 85%. (Dadas as massas molares: Al = 27 g/mol, Al2O3 = 102 g/mol) Gabarito: 1. 20%; 2. C; 3. A; 4. 336 g; 5. D; 6. O lote estava adulterado com apenas 80% de sal; 7. 262,5 L; 8. B; 9. C; 10. 32 g; 11. 90%; 12. 75%; 13. 54 t.

Resolução * Cálculo da massa de H2 produzida a partir de 65 kg de Zn considerando rendimento de 100%: 1 Zn (s) + 2 HCl (aq) → 1 ZnCl2 (aq) + 1 H2 (g) 1 ∙ 65 g de Zn ---------- 1 ∙ 2 g de H2

65 kg de Zn ---------- x x = 2 kg de H2 * Cálculo do rendimento do processo: 2 kg ---------- 100 % 1,5 kg ---------- y y = 75 %

Resolução * Cálculo da massa de Al produzida a partir de 120 t de Al2O3 considerando rendimento de 100%: 2 Al2O3 + 3 C → 3 CO2 + 4 Al 2 ∙ 102 g de Al2O3 ---------- 4 ∙ 27 g de Al 120 t de Al2O3 ---------- x x = 63,53 t de Al * Cálculo da massa de Al produzida considerando rendimento de 85%: 63,53 t ---------- 100 % y ---------- 85 % y = 54 t de Al