Ficha nº12 – Rendimento de uma reação química.

Voltar a:

 

1. A reação entre o carbono e o dióxido de carbono,

C (s) + CO₂ (g) → 2 CO (g)

é importante na indústria siderúrgica de extração de metais a partir de minérios.

Fizeram-se reagir 880 g de dióxido de carbono com uma amostra de carvão e obtiveram-se 840 g de monóxido de carbono.

1.1 Calcula a massa de CO que se deveria ter obtido a partir do dióxido de carbono disponível.

1.2 Determina o rendimento da reação.

1.3 Calcula o volume de CO₂, nas condições PTN, que não se converteu em CO.

 

2*. O dióxido de carbono que existe no ar de um submarino submerso pode ser removido através da reação química traduzida pela seguinte equação química:

2 Na₂O₂ (s) + 2 CO₂ (g) → 2 Na₂CO₃ (s) + O₂ (g)

2.1 lndica o nome de todas as substâncias que intervêm na reação.

2.2 Se um marinheiro expirar 0,150 L de CO₂ por minuto, à temperatura de 20 ºC e à pressão de 1,02 atm, qual será a massa de Na₂O₂ necessária para remover todo o CO₂ expirado por cada marinheiro num período de 24 horas? Considera Vm (20 ºC; 1,02 atm) = 23,5 dm³ mol^-1

2.3 Num determinado momento dispunha-se das massas 7,80 x 10² g de Na₂O₂ e 352 g de CO₂.

2.3.1 Indica, apresentando todos os passos de resolução, qual o reagente limitante.

2.3.2 Determina a massa de O₂ obtida, sabendo que o rendimento da reação foi de 80%.

 

3. A decomposição térmica do clorato de potássio, KClO₃ (s), é traduzida por:

2 KClO₃ (s) → 2 KCl (s) + 3 O₂ (g)

O rendimento para esta reação é de 80,0%.

Seleciona a opção que corresponde à quantidade de cloreto de potássio, KCl (s), que resulta da reação completa de 38,7 g de clorato de potássio impuro contendo 5,0% de impurezas inertes.

(A) 2,52 x 10^-1 mol

(B) 2,40 x 10^-1 mol

(C) 2,79 x 10^-1 mol

(D) 2,65 x 10^-1 mol

Teste Intermédio de 2009 (adaptado)

 

4. O óxido de eteno, C₂H₄O (g), é preparado a partir do eteno, C₂H₄ (g), de acordo com a seguinte equação química:

2 C₂H₄ (g) + O₂ (g) → 2 C₂H₄O (g)

O óxido de eteno é utilizado no fabrico de etilenoglicol, líquido anticongelante.

Numa investigação piloto obtiveram-se 30,8 g de C₂H₄O.

Sabendo que o rendimento desta reação é de 75,4%, determina a massa de eteno utilizado na reação.

 

5. O dinitrogénio, componente maioritário da atmosfera, é por vezes usado como veneno de ratos e inseticida agrícola, em locais fechados e sem acesso humano.

Este pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrito de amónio.

NH₄NO₂ (s) → N₂ (g) + 2 H₂O (l)

Calcula o volume de dinitrogénio obtido, nas condições PTN, pela decomposição de 25,6 g de nitrito de amónio, supondo que o rendimento da reação é de 75 %.

 

6. O sulfato de alumínio pode ser produzido por ação do ácido sulfúrico sobre o cloreto de alumínio, traduzida pelo seguinte esquema químico:

AlCl₃ (aq) + H₂SO₄ (aq) → Al₂(SO₄)₃ (aq) + HCl (aq)

Numa preparação usaram-se 83,34 g de cloreto de alumínio, com 20,0% de impurezas.

6.1 Acerta o esquema químico apresentado.

6.2 Calcula a quantidade química mínima de ácido sulfúrico utilizada.

6.3 Determina o rendimento da reação quando, nas condições descritas, se obtêm 67,37 g de sulfato de alumínio puro.

 

7. O sulfato se sódio, Na₂SO₄, pode ser obtido por reação entre o ácido sulfúrico, H₂SO₄, e o cloreto de sódio, NaCl, a elevadas temperaturas, processo traduzido pela seguinte equação química:

2 NaCl (s) + H₂SO₄ (aq) → 2 HCl (g) + Na₂SO₄ (aq)

Suponha que, a 200 cm³ de solução aquosa de ácido sulfúrico, de concentração igual a 20,0 mol dm^-3, se adicionou 10,00 g de cloreto de sódio, contendo 40,0% de impurezas inertes.

7.1 Determina a massa de Na₂SO₄ obtida após reação completa.

7.2 Um balão de 3,00 dm³ seria suficiente para recolher todo o gás libertado nesta reacão em condições PTN, supondo que a reação acontece com um rendimento de 100%?

7.3 Determina a massa de ácido clorídrico produzida se, noutras condições, o rendimento do processo fosse de 60,0%.

 

8*. A decomposição de PCl₅, agente clorador, utilizado na preparação de compostos organoclorados, pode ser descrita pela equação química:

PCl₅ (g) → PCl₃ (g) + Cl₂ (g)

Num determinado trabalho laboratorial pretendia-se maximizar o rendimento da reação de decomposição do PCl₅ para 100%, sabendo-se que a partir de 5,0 g deste composto se obtém 1,5 g de Cl₂.

Verifica se o objetivo foi alcançado.

 

9*. O alumínio pode ser obtido da bauxite fundida (óxido de alumínio) por redução com carbono.

A equação que traduz o processo global é:

2 Al₂O₃ (l) + 3 C (s) → 3 CO₂ (g) + 4 Al (l)

A partir de uma determinada massa de Al₂O₃ contendo 40 % de impurezas, obteve-se uma massa de 42,35 kg de Al.

Sabendo que o rendimento do processo é de 80 %, determina a massa da amostra de bauxite.

 

10*. A preparação do amoníaco no laboratório pode ser representada pela seguinte equação química:

2 NH₄Cl (s) + CaO(s) → 2 NH₃ (g) + CaCl₂ (s) + H₂O (l)

Considera que se misturam 16, 9 g de cloreto de amónio com 13,3 g de óxido de cálcio.

10.1 Identifica o reagente limitante.

10.2 Determina a massa de cada produto que seria de esperar, se o rendimento da reação fosse de 100%.

10.3 Calcula a massa que se obterá de cada um dos três produtos, se o rendimento for de 20,0%.

 

11*. Prepara-se fósforo, P₄, reduzindo fosfato de cálcio, Ca₃(PO₄)₂, com carvão de coque, na presença de areia, SiO₂.

Os produtos da reação são o fósforo, o silicato de cálcio, CaSiO₂, e o monóxido de carbono.

A equação química que traduz esta reação é a seguinte:

2 Ca₃(PO₄)₂ (s) + 16 C (s) + 6 SiO₂ (s) → P₄ (s) + 6 CaSiO₂ (s) + 16 CO (g)

Utilizando 75,0 kg de fosfato de cálcio e considerando o rendimento da reação igual a 90%, determina:

11.1 a massa de fósforo que se obtém;

11.2 o volume de monóxido de carbono que se liberta, nas condições PTN.

 

12*. Muitos dos sistemas de aquecimento utilizados, tanto a nível industrial como doméstico, recorrem a reações de combustão dos alcanos, como, por exemplo, do butano, uma vez que estas reações são fortemente exotérmicas.

2 C₄H₁₀ (g) + 13 O₂ (g) → 8 CO₂ (g) + 10 H₂O (g)

Colocaram-se num sistema reacional 2,58 mol de butano e 1,00 kg de dioxigénio, obtendo-se, nas condições PTN, 100,0 dm³ de CO₂.

12.1 Determina a quantidade de dioxigénio existente no sistema reacional.

12.2 Prova que o gás oxigénio é o reagente excedentário na reação em causa.

12.3 Seleciona a opção que traduz a correta relação entre as quantidades de vapor de água e de dióxido de carbono obtidas no processo.

(A) n (CO₂) = 10/8 n (H₂O)

(B) n (H₂O)= 10 n (CO₂)

(C) n (H₂O) = 10/8 n (CO₂)

(D) n (CO₂) = 8 n (H₂O)

12.4 Determina o rendimento da reação.

 

13* O carbonato de sódio é produzido em duas etapas traduzidas pelas seguintes equações químicas:

NaCl (s) + CO₂ (g) + H₂O (l) → NaHCO₃ (aq) + NH₃ (aq) (1)

2 NaHCO₃ (aq) → Na₂CO₃ (aq) + CO₂ (g) + H₂O (l) (2)

13.1 Determina o valor máximo da massa de carbonato de sódio que se pode obter a partir de 800 g de cloreto de sódio, supondo que as duas reações são completas.

13.2 Se o rendimento da reação da equação (1) fosse de 80% e o da reação da equação (2) de 100%, calcula o valor máximo da maior massa de carbonato de sódio que se poderia obter a partir de 800 g de cloreto de sódio.

13.3 Se o cloreto de sódio tivesse um teor de impurezas de 15%, determina o valor máximo da massa de carbonato de sódio que se poderia obter a partir de 800 g de cloreto de sódio nas condições da situação 2.

 

14. A uma amostra de 48,0 g de benzeno, C₆H₆, adicionou-se, gota a gota, bromo molecular, Br₂, na presença de uma pequena quantidade de brometo de ferro (III), FeBr₃, de acordo com a equação química seguinte:

C₆H₆ (C) + Br₂ (C) → C₆H₅Br (C) + HBr (g)

Obtiveram-se 56,0 g de bromobenzeno.

Determina:

14.1 a massa de benzeno que reagiu;

14.2 o rendimento da reação.

 

15*. A preparação de silício puro, usado em microchips, envolve a reação entre tetracloreto de silício e magnésio:

SiCl₄ (l) + Mg (s) → Si (s) + MgCl₂ (s)

A reação de 1,70 g de tetracloreto de silício com 9,72 g de magnésio produziu 0,150 g de silício.

Seleciona das opções A, B, C e D a que traduz o rendimento (aproximado) desta reação.

(A) 88%

(B) 97%

(C) 53%

(D) 65%