Estequiometria: pureza e consecutiva (ENEM Química): Notas de revisão
Estequiometria: pureza e consecutiva
O que é estequiometria com reagentes impuros?
Em muitas situações reais da química, os reagentes não estão completamente puros. As impurezas são traços de outras substâncias que estão misturadas com o reagente principal, mas que não participam da reação química.
Como essas impurezas não reagem, o primeiro passo ao resolver problemas envolvendo reagentes impuros é calcular a quantidade de amostra pura que realmente irá reagir.
Como resolver problemas com pureza
Passos essenciais:
- Determinar a quantidade de amostra pura (quantidade que irá, de fato, reagir)
- Utilizar as mesmas etapas do caso geral da estequiometria
Exemplo Trabalhado: Decomposição do carbonato de cálcio
Situação: A partir da decomposição de 180 g de calcário (CaCO₃) com 90% de pureza, determine a massa de CO₂ produzida.
Resolução:
Passo 1: Calcular a quantidade de CaCO₃ puro
- 180 g —— 100%
- x —— 90%
- x = 162 g de CaCO₃ puro
Observe que dos 180 g iniciais, apenas 162 g correspondem ao CaCO₃, sendo a diferença (18 g) referente às impurezas.
Passo 2: Montar a regra de três usando a equação química CaCO₃ → CaO + CO₂
- 1 mol CaCO₃ —— 1 mol CO₂
- 100 g —— 44 g
- 162 g —— y
- y = 71,28 g de CO₂
Calculando o grau de pureza
Quando você precisa encontrar a porcentagem de pureza de uma amostra, o processo é inverso:
Exemplo Trabalhado: Combustão do carbono
Situação: Ao se queimar 18 g de uma amostra de carvão (C) foram produzidos 13,2 g de CO₂. Determine a pureza da amostra de carvão.
Resolução:
1C + 1O₂ → 1CO₂
- 1 mol C —— 1 mol CO₂
- 12 g —— 44 g
- x —— 13,2 g
- x = 3,6 g de C
Observe que a massa de 13,2 g foi obtida. Logo, é um dado confiável, ao contrário das 18 g de carvão, uma vez que esse valour representa a massa de carbono acrescida da massa das impurezas.
Para calcular a pureza:
- 18 g —— 100%
- 3,6 g —— P
- P = 20%
Estequiometria envolvendo reações consecutivas
Nos problemas envolvendo mais de uma reação química, é preciso considerar todas as etapas antes de iniciar a resolução.
Método para resolver reações consecutivas:
- Montar a equação global (somar as três equações e "cortar" as substâncias iguais que aparecem em lados opostos)
- Utilizar as etapas do caso geral
Exemplo Trabalhado: Formação do ácido sulfúrico
As reações abaixo ocorrem na formação da chuva ácida:
- S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
- SO₂(g) + ½ O₂(g) → SO₃(g)
- SO₃(g) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq)
Equação global: S(s) + 3/2 O₂(g) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq)
Partindo-se de 320 g de S(s), determine o número de mols de ácido sulfúrico produzido.
Resolução:
- 1 mol S —— 1 mol H₂SO₄
- 32 g —— 1 mol
- 320 g —— n
- n = 10 mols de H₂SO₄
Dica importante para reações consecutivas
Após o balanceamento, garanta que toda substância que é produzida em uma etapa e utilizada na etapa seguinte apresente o mesmo coeficiente estequiométrico. Dessa forma, elimina-se a necessidade de fazer a equação global antes de resolver o problema.
Exemplo Trabalhado: Tratamento de água
Situação: A floculação é uma das fases do tratamento de águas de abastecimento público e consiste na adição de óxido de cálcio e sulfato de alumínio à água. As reações correspondentes são:
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
3Ca(OH)₂ + Al₂(SO₄)₃ → 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄
Se os reagentes estiverem em proporções estequiométricas, cada 28 g de óxido de cálcio originarão de sulfato de cálcio:
Resolução:
Como o Ca(OH)₂ produzido na primeira etapa está sendo utilizado na segunda etapa como reagente com coeficiente igual a 3, deve-se multiplicar a primeira reação por 3:
3 CaO + 3 H₂O → 3 Ca(OH)₂
3Ca(OH)₂ + Al₂(SO₄)₃ → 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄
O problema fornece um dado sobre o óxido de cálcio e pergunta a quantidade de sulfato de cálcio formada:
- 3 mol CaO —— 3 mol CaSO₄
- 56 g —— 136 g
- 28 g —— m
- m = 68 g
Pontos-chave para lembrar:
- Impurezas não participam da reação - sempre calcule primeiro a quantidade de amostra pura
- Em problemas de pureza, use regra de três para encontrar a massa pura que realmente reagirá
- Para reações consecutivas, some todas as equações para formar a equação global ou garanta que os coeficientes das substâncias intermediárias sejam iguais
- Resolva passo a passo: determine a amostra pura, depois aplique a estequiometria normal
- A porcentagem de pureza indica quanto da amostra é realmente o composto desejado
