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Ficha nº11

         ⇒ Rendimento de uma reação química;

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1. Durante muitos anos utilizou-se a combustão de magnésio como fonte de luz para fotografia; observava-se uma luz branca muito intensa que “feria” os olhos quando se olhava diretamente e era visível a deposição de um pó branco na lâmpada como produto da combustão.

1.1 Traduz esta reação pela respetiva equação química.

1.2 Para cada fotografia era necessário utilizar uma amostra de 4,0 g de magnésio e um volume de O₂ de 2000 cm³ (CNPT). Justifica qual dos reagentes é o limitante.

1.3 Determina a quantidade de produto formado.

2. O ferro metálico pode obter-se a partir da hematite, Fe₂O₃, que é um minério de ferro, por redução com o carvão, de acordo a equação química seguinte:

2 Fe₂O₃ (s) + 3 C (s) → 4 Fe (s) + 3 CO₂ (g)

Determina a massa de hematite com 45% de impurezas que se deve utilizar para se obter 500,0 kg de ferro metálico, sabendo que a reação ocorre com um rendimento de 80%.

3. Considera a reação de síntese do ácido nítrico:

3 NO₂ (g) + H₂O (l) → 2 HNO₃ (aq) + NO (g)

3.1 Calcula a massa de óxido de nitrogénio formada:

3.1.1 a partir de 89,6 dm³ de dióxido de nitrogénio (PTN);

3.1.2 considerando que o rendimento foi de 85 %.

3.2 Qual é a massa de ácido nítrico formada quando se misturam 440,0 g de dióxido de nitrogénio e 144,0 g de água, considerando que o reagente limitante contém 10 % de impurezas e não esquecendo que o rendimento da reação é 65 %?

• M(NO) = 30,01 g mol^-1 
• M(NO₂) = 46,01 g mol^-1  
• M(H₂O) = 18,02 g mol^-1 
• M(HNO₃) = 63,02 g mol^-1

4. A equação que representa a decomposição da água é

2 H₂O (l) → O₂ (g) + 2 H₂ (g) ;    ∆H = 498 kJ mol^-1

4.1 Calcula a energia que está envolvida na formação de 10,6 moles de H₂ e a massa de oxigénio que se obtém, admitindo um rendimento de 100%.

4.2 Por decomposição de 720 g de água, através de eletrólise, obtiveram-se 89,6 litros de oxigénio nas condições PTN.

Determina o rendimento da eletrólise.

4.3 Nos tubos de ensaio, qual deveria ser a relação entre o volume ocupado pelos dois gases libertados?

Justifica com base na análise da estequiometria da reação.

• M(H₂O) = 18,02 g mol^-1
• M(O₂) = 32,0 g mol^-1

5*. Adicionaram-se 10,00 g de ácido sulfúrico a 7,40 g de hidróxido de cálcio, ocorrendo uma reação (neutralização) traduzida pela seguinte equação química:

H₂SO₄ (aq) + Ca(OH)₂ (aq) → CaSO₄ (aq) + 2 H₂O (l)

Seleciona a opção que representa, após a reação terminar, a massa do reagente em excesso.

(A) 0,190 g de H₂SO₄

(B) 0,0180 g de H₂SO₄

(C) 1,88 g de H₂SO₄

(D) 0,260 g de Ca(OH)₂

6. Nas estações de tratamento de água, a eliminação de impurezas sólidas em suspensão pode ser processada por floculação de hidróxido de alumínio, Al(OH)₃, produzido de acordo com a reação representada por:

Al₂(SO₄)₃ (s) + 3 Ca(OH)₂ (aq) → 2 Al(OH)₃ (s) + 3 CaSO₄ (aq)

Sabendo que foram recolhidas 6,24 toneladas de Al(OH)₃ quando se adicionaram 34,2 toneladas de Al₂(SO₄)₃, no tratamento de 2,0 x 10⁶ m³ de água, determina o rendimento do processo, considerando que existe Ca(OH)₂ em excesso.

• M[Al₂(SO₄)₃] = 342,17 g mol^-1
• M[Al(OH)₃] = 78,0 g mol^-1

7*. Preparou-se 1,00 kg de cloreto de manganês, MnCl₂, fazendo reagir 46,0 dm³ de uma solução de ácido clorídrico, HCl (aq), com a concentração de 1,00 mol dm^-3, com excesso de óxido de manganês, MnO₂, de acordo com a equação química seguinte:

MnO₂ (s) + 4 HCl (aq) → MnCl₂ (aq) + 2 H₂O (l) + Cl₂ (g)

7.1 Seleciona a opção que corresponde ao valor do rendimento desta reação.

(A) 69%

(B) 17%

(C) 83%

(D) 50%

7.2 Seleciona a opção que completa corretamente a frase seguinte.

A quantidade química de HCl (aq) necessária para se obter 10,0 L de Cl₂, nas condições PTN, é …

(A) 0,45 mol.

(B) 1,80 mol.

(C) 3,50 mol.

(D) 2,58 mol.

8. A combustão do nitrogénio originando dióxido de nitrogénio é representada pela equação química:

N₂ (g) + 2 O₂ (g) → 2 NO₂ (g)

8.1 Calcula as massas molares de cada substância envolvida nesta reação.

8.2 Calcula a massa máxima de dióxido de nitrogénio que se pode formar se reagirem 500 g de N₂.

8.3 Determina o rendimento da reação se a partir de 500 g de N₂ forem obtidos 840 g de dióxido de nitrogénio.

9. A reação do amoníaco com o dióxido de carbono, em condições de pressão e temperatura elevadas, leva à obtenção da ureia, composto muito utilizado como fertilizante.

2 NH₃ (g) + CO₂ (g) → NH₂CONH₂ (s) + H₂O (g)

Considera que se fazem reagir 1000 kg de amoníaco com 1200 kg de dióxido de carbono, numa reação cujo rendimento foi de 80,0 %.

9.1 Calcula as quantidades de matéria de amoníaco e de dióxido de carbono utilizadas.

9.2 Seleciona a opção que identifica o reagente limitante.

(A) CO₂

(B) NH₃

(C) H₂O

(D) NH₂CONH₂

9.3 Determina a massa de ureia, NH₂CONH₂ (M = 60,07 g/mol), obtida na reação descrita.

10. O hidróxido de magnésio sólido, Mg(OH)₂, reage com ácido clorídrico, formando cloreto de magnésio, MgCl₂.

A reação que ocorre é traduzida por:

Mg(OH)₂ (s) + 2 HCl (aq) → MgCl₂ (aq) + 2 H₂O (l)

10.1 Admite que se fez reagir 100 moles de Mg(OH)₂ com HCl em excesso e que se obteve 50 moles de MgCl₂.

A reação pode considerar-se completa, uma vez que …

(A) um dos reagentes se esgotou.

(B) o rendimento foi inferior a 100%.

(C) ambos os reagentes se esgotaram.

(D) o rendimento foi igual a 100%.

10.2 Considera uma outra situação em que o rendimento da reação é 70%.

Calcula a quantidade, em mole (mol), de hidróxido de magnésio que tem de reagir para ser possível obter, na prática, 2,5 kg de MgCl₂ (M = 95,21 g mol^-1) .

Exame Nacional 2014 – Época Especial

11. Nas Estações de Tratamento de Agua, eliminam-se as impurezas sólidas em suspensão através do arrasto por flóculos de hidróxido de alumínio, produzidos na reação, representada por:

Al₂(SO₄)₃ (aq) + 3 Ca(OH)₂ (aq) → 2 Al(OH)₃ (aq) + 3 CaSO₄ (aq)

Para tratar 2,0 x 10⁶ m³ de água, foram adicionadas 300 kg de Al₂(SO₄)₃.

Sabendo que a massa de Al(OH)₃ obtida foi de 41,0 kg, calcula o rendimento do processo.

• M(Al(OH)₃) = 78,01 g mol^-1
• M(Al₂(SO₄)₃ = 343,17 g mol^-1

12. A benzamida (2) pode ser preparada pela reação de amoníaco concentrado com cloreto de benzoílo (1), segundo a equação química:

C₆H₅Cl  + 2 NH₃ → ……… + NH₄Cl

( 1)                         (2)              

12.1 Escreve a fórmula molecular da benzamida a partir da sua fórmula de estrutura, que se encontra na figura.

12.2 Numa determinada situação laboratorial, para obter 22,2 g de benzamida pura, utilizou-se o volume de 130 cm³ de amoníaco concentrado (em excesso) e 30,0 g de cloreto de benzoílo.

12.2.1 Indica uma razão para ser necessário utilizar amoníaco em excesso.

12.2.2 Seleciona, das hipóteses A, B, C e D, aquela que representa a expressão que permite o cálculo do rendimento da reação.

13. Considera uma qualquer reação química com dois reagentes e com um rendimento de 100%.

Nestas reações, o reagente limitante transforma-se completamente em produtos da reação.

Das opções seguintes, seleciona aquela que completa corretamente a frase seguinte.

Sobre esta reação pode afirmar-se que …

(A) … a concentração final dos produtos da reação é igual à concentração inicial do reagente limitante.

(B) … a concentração final dos produtos da reação é igual à concentração inicial do reagente em excesso.

(C) … a massa total dos produtos da reação é igual à massa total dos reagentes que se consumiram.

(D) … a quantidade química final dos produtos da reação é igual à quantidade química inicial do reagente limitante.

14. Para obter sulfato de zinco realizou-se a reação representada pela seguinte equação química:

Zn (s) + H₂SO₄ (aq) → ZnSO₄ (aq) + H₂ (g)

tendo-se utilizado 40,0 cm³ de uma solução aquosa 1,00 mol dm^-3 em ácido sulfúrico, H₂SO₄.

14.1 Calcula a massa de zinco, Zn, que seria necessária para reagir completamente com a solução ácida.

14.2 Calcula a massa de sulfato de zinco obtida nas condições da alínea anterior.

14.3 Utilizando 1,30 g de zinco, a massa de sulfato de zinco obtida foi 2,94 g. Calcula o rendimento do processo.

15*. Nos aparelhos de solda oxiacetilénica, em que se atingem temperaturas de 2000 ºC, a chama resulta da combustão do acetileno com oxigénio, de acordo com a equação química seguinte:

2 C₂H₂ (g) + 5 O₂ (g) → 4 CO₂ (g) + 2 H₂O (g)

Admite que se fizeram reagir 95,4 g de C₂H₂ com 160,8 dm³ de O₂, em condições PTN, e se formaram 38,8 g de água.

15.1 Verifica qual é o reagente Limitante.

15.2 Calcula o rendimento da reação.