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Cálculos estequiométricos no Enem

Química

A resolução de cálculos estequiométricos de forma simples no Enem é possível a partir do uso de algumas regras básicas.
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O cálculo estequiométrico é um tema muito recorrente em todas as edições do Enem e está direta ou indiretamente presente em vários outros conteúdos de Química, como:

Neste texto você terá acesso a dicas importantíssimas para resolver cálculos estequiométricos de forma simples no Enem:

1ª Dica: Conhecimentos fundamentais para desenvolver o cálculo estequiométrico

  • Lei de Lavoisier: a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.

A + B → C + D

mA + mB = mC + mD

  • Lei de Proust: A proporção em massa de cada um dos participantes da reação é sempre igual.

A + B → C + D

mA + mB = mC + mD
mA'   mB'    mC'   mD'

  • Mol (quantidade de matéria): de acordo com Avogadro, em um mol, temos sempre 6,02.1023 entidades (moléculas, átomos, íons etc.).

1mol---------6,02. 1023

  • Cálculo da massa molar: a massa molar, calculada pela fórmula da substância (XaYb), é a somatória dos resultados da multiplicação da quantidade de cada elemento químico pela sua massa atômica.

Massa molar = a.massa do X (na Tabela Periódica) + b.massa do Y (na Tabela Periódica)

  • Massa molar: equivale à massa em gramas correspondente a 6,02.1023 entidades da substância.

1mol---------6,02. 1023----------massa em gramas (molar)

  • Volume molar: equivale a 22,4 litros, que se referem ao espaço ocupado por 6,02.1023 entidades da substância:

1mol---------6,02. 1023----------massa em gramas (molar)-----22,4L

2ª Dica: Passos fundamentais para resolver um cálculo estequiométrico

  • Retirar os dados fornecidos pelo exercício;

  • Escrever a equação química, caso o exercício não tiver fornecido;

  • Realizar o balanceamento da equação;

  • Os coeficientes utilizados no balanceamento devem ser utilizados para conhecermos as proporções estequiométricas entre os participantes;

  • Montar regras de três que relacionam as informações presentes no enunciado, elementos da equação e o balanceamento dela.

3ª Dica: Relações fundamentais no cálculo estequiométrico

Em toda regra de três que é montada em um exercício de cálculo estequiométrico, podemos fazer as seguintes relações

Volume————————-mol

ou

Volume————————-Volume

ou

Massa—————————mols

ou

Massa—————————Massa

ou

Massa—————————Nº de entidades

ou

mol—————————Nº de entidades

ou

Volume—————————Nº de entidades

ou

Volume—————————massa

4ª Dica: Como proceder em um exercício que envolva reações sucessivas

Reações sucessivas são etapas reacionais que formam uma única reação. Quando fazem parte do exercício, devemos, antes de realizar o cálculo estequiométrico, formar uma única reação.

Para isso, devemos cancelar a substância que aparece no reagente de uma e no produto da outra. Por exemplo:

S + O2 → SO2

SO2 + O2 → SO3

SO3 + H2O → H2SO4

Cancelando o SO2 e o SO3, temos a seguinte reação:

S + 3/2O2 + H2O → H2SO4

5ª Dica: Como proceder em um exercício que envolva reagente em excesso e limitante

Sabemos que um exercício envolve excesso e limitante sempre que no enunciado temos a presença da massa das duas substâncias que formam os reagentes. Para desenvolver os cálculos estequiométricos, devemos utilizar sempre a massa do limitante.

Para descobrir a massa do reagente limitante, basta dividir a massa molar de cada substância, multiplicada pelo seu coeficiente estequiométrico na equação, e dividir pela massa fornecida pelo exercício.

Por exemplo, se temos uma reação química de 50 gramas de NaCl com 50 gramas de CaBr2:

2 NaCl + 1 CaBr2 → 2 NaBr + 1 CaCl2

2.58,5 = 1. 200
  50          50  

2,34 = 4

O maior valor dessa divisão sempre corresponde ao reagente em excesso, enquanto o menor valor sempre corresponde ao reagente limitante.

6ª Dica: Como proceder em um exercício que envolva pureza

Exercícios de cálculo estequiométrico que envolvem pureza ou impureza possuem no enunciado a porcentagem referente à parte pura ou impura de uma amostra. Assim, antes de mais nada, devemos calcular qual é a massa realmente pura da amostra, pois apenas ela dá origem ao produto de uma reação.

Por exemplo, se temos 70 gramas de uma amostra e 20% dela é impura, quer dizer que 80% dela é pura. Logo, montamos uma regra de três para determinar a massa em gramas que é pura:

70g-------100%

xg-------80%

100.x = 70.80

100x = 5600

x = 5600
      100

x = 56 gramas de massa pura.

7ª Dica: Como proceder em um exercício que envolva rendimento

Rendimento está relacionado com a quantidade real, em gramas, de um produto que foi formado a partir de certa massa do reagente. O exercício geralmente nos informa a massa que foi formada. Devemos, então, calcular a massa do produto com a massa do reagente fornecido e jogar na regra de três abaixo:

Massa do produto calculada---------100%

Massa do produto---------------------- x%
  fornecida pelo
     exercício

Por exemplo, na reação de 40 gramas de carbono com oxigênio, foram formados 15 gramas de gás carbônico. Qual será o rendimento da reação?

1 C + 1 O2 → 1 CO2

1.12g de carbono-----1.44g de CO2
40 g de carbono-----x

12.x = 40.44
12x = 1760
x = 1760
       12
x = 146,6 g de CO2

Em seguida, determinamos o rendimento:

146,6 g---------100%
15g--------------x%

146,6x = 1500
x = 1500
     146,6
x= 10,2%

Acompanhe a resolução agora de dois exemplos:

Exemplo 1: (Enem) Atualmente, sistemas de purificação de emissões poluidoras estão sendo exigidos por lei em um número cada vez maior de países. O controle das emissões de dióxido de enxofre gasoso, provenientes da queima de carvão, que contém enxofre, pode ser feito pela reação desse gás com uma suspensão de hidróxido de cálcio em água, sendo formado um produto não poluidor do ar. A queima do enxofre e a reação do dióxido de enxofre com o hidróxido de cálcio, bem como as massas de algumas das substâncias envolvidas nessas reações, podem ser assim representadas:

enxofre (32 g) + oxigênio (32 g) → dióxido de enxofre (64 g)

dióxido de enxofre (64 g) + hidróxido de cálcio (74 g) → produto não poluidor

Dessa forma, para absorver todo o dióxido de enxofre produzido pela queima de uma tonelada de carvão (contendo 1% de enxofre), é suficiente a utilização de uma massa de hidróxido de cálcio de aproximadamente:

a) 23 kg.

b) 43 kg.

c) 64 kg.

d) 74 kg.

e) 138 kg.

Resolução:

Dados fornecidos pelo exercício:

  • 1 tonelada de carvão (C)

  • No carvão, temos 1% de enxofre (pureza)

  • Qual é a massa de hidróxido de cálcio?

1o Passo: Montar uma equação só a partir das reações sucessivas fornecidas:

S + O2 → SO2

SO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2S

Cortando o que se repete, temos a seguinte reação:

S + 1/2O2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2S

OBS.: Esse passo pode ser desprezado, pois o exercício está envolvendo apenas enxofre e hidróxido de cálcio

2o Passo: Calcular a massa de enxofre presente em 1 tonelada de carvão, lembrando que 1% é enxofre, então:

1t de carvão--------100%
x enxofre------------1%

100x = 1
x = 
     100
x = 0,01 t ou 10 kg de enxofre

3o Passo: A partir da massa de enxofre, podemos calcular a massa de hidróxido de cálcio. Nesse cálculo estequiométrico, vamos relacionar apenas massas:

S -------- Ca(OH)2
1.32 g---------- 1.74g
10Kg----------y

32.x = 76.10
x = 760 
      32 
x = 23 kg de gás butano

Exemplo 2: (Enem) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha. Um hambúrguer ecológico? E pra já! Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado).

Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de?

Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol) .

a) 0,25 kg.

b) 0,33 kg.

c) 1,0 kg.

d) 1,3 kg.

e) 3,0 kg.

Resolução:

Os dados fornecidos pelo exercício foram:

  • Massa molar do CO2 = 44 g/mol

  • Massa molar do C4H10 = 58 g/mol

  • 1 kg de CO2 eliminado por uma pessoa

  • Massa de gás butano que deixará de ser queimada em kg = ?

1o Passo: Montar e balancear a equação de combustão do butano (C4H10)

1 C4H10 + 8 O2 → 4 CO2 + 5 H2O

2o Passo: Montar a regra de três do cálculo estequiométrico, que envolverá apenas as massas de butano e gás carbônico:

1 C4H10 → 4 CO2
1.58 g---------- 4. 44g
x----------1Kg

176.x = 58
x = 58 
     176 
x = 0,33 kg de gás butano


Por Me. Diogo Lopes Dias

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

DIAS, Diogo Lopes. "Cálculos estequiométricos no Enem"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculos-estequiometricos-no-enem.htm>. Acesso em 27 de marco de 2017.

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