Slide Pt2 - Estequiometria 2020

Disciplina: Química Geral 2020 Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química Estequiometria – Parte 02 Informações quantitativas a partir de equações balanceadas 2 ✓ Os coeficientes de uma equação química balanceada indicam, tanto os números relativos de moléculas (ou unidades de fórmula) na reação quanto o número relativo de quantidade de substância (em mol). Informações quantitativas a partir de equações balanceadas 3 ✓ Como ler uma equação química? Reagentes limitante e em excesso 4 ✓ O reagente que é consumido completamente na reação é chamado de reagente limitante, porque ele determina, ou seja limita, a quantidade de produto que pode ser formada. Os outros reagentes são, por vezes, chamados de reagentes em excesso. ✓ A quantidade de produto calculada que se forma quando se consome todo o reagente limitante é chamada de rendimento teórico. O rendimento real é sempre menor que o teórico. O rendimento percentual é a razão entre os rendimentos real e teórico. Reagentes limitante e em excesso 5 2 A + B → C + 3 D Reagente A Reagente B Produto C Produto D Antes da reação 2 mol 1 mol - - O que vai reagir 2 mol 1 mol - - O que vai produzir - - 1 mol 3 mol O que vai sobrar - - Reagente A Reagente B Produto C Produto D Antes da reação 2 mol 2 mol - - O que vai reagir 2 mol 1 mol - - O que vai produzir - - 1 mol 3 mol O que vai sobrar - 1 mol Reagente limitante Reagente em excesso Reagentes em quantidades estequiométricas CASO 1 CASO 2 Reagentes em quantidades não estequiométricas Reagentes limitante e em excesso 6 2 A + B → C + 3 D Reagente A Reagente B Produto C Produto D Antes da reação 2 mol 2 mol - - O que vai reagir 2 mol 1 mol - - O que vai produzir - - 1 mol 3 mol O que vai sobrar - 1 mol Reagente limitante Reagente em excesso CASO 2 Rendimento calculado (Rendimento teórico) Máximo rendimento possível Na pratica, o rendimento real observado (Rendimento experimental ou Rendimento percentual) pode ser diferente do rendimento calculado Algumas razões: reações paralelas, perdas nas purificações, entre outros Reagentes limitante e em excesso 7 2 A + B → C + 3 D Reagente A Reagente B Produto C Produto D Antes da reação 2 mol 2 mol - - O que vai reagir 2 mol 1 mol - - O que vai produzir - - 1 mol 3 mol O que vai sobrar - 1 mol O que realmente formou 0,5 mol 1,5 mol CASO 2 Rendimento calculado (Rendimento teórico): 1 mol C e 3 mol D Rendimento experimental (real): 0,5 mol C e 1,5 mol D Rendimento percentual: 50% Cálculo estequiométrico 8 ✓ Como fazer um cálculo envolvendo uma equação química? 1. Escreva a equação química balanceada 2. Converta as quantidades conhecidas das espécies em quantidades de substâncias (mol) 3. Use os coeficientes estequiométricos (da equação balanceada) para identificar o reagente em excesso, o reagente limitante (com base nas quantidades determinadas na etapa anterior) e poder calcular a quantidade de substância da espécie desejada 4. Converta a quantidade de substância da espécie desejada na grandeza desejada Cálculo estequiométrico ✓ O metanol queima ao ar, de acordo com a equação descrita a seguir. Sabendo-se que 209 g de metanol foram usados na combustão, qual foi a massa de água produzida? 9 2 CH3OH + 3 O2 2 CO2 + 4 H2O massa CH3OH (g) n CH3OH (mol) n H2O (mol) massa H2O (g) Massa molar CH3OH Coeficientes estequiométricos Massa molar H2O n CH3OH → m CH3OH 1 mol → 32,0 g X → 209 g X = 6,53 mol 2 mol CH3OH → 4 mol H2O 6,53 mol CH3OH → y y = 13,06 mol H2O n H2O → m H2O 1 mol → 18,0 g 13,06 mol H2O → z z = 235 g H2O Cálculo estequiométrico ✓ Em um processo, 124 g de Al são colocados em contato com 601 g de Fe2O3. Calcule a massa de Al2O3 formado, no processo descrito pela seguinte equação: 10 2 Al + Fe2O3 Al2O3 + 2 Fe massa Al (g) n Al (mol) n Fe2O3 necessária (mol) massa Fe2O3 necessária (g) OU massa Fe2O3 (g) n Fe2O3 (mol) n Al necessária (mol) massa Al necessária (g) n Al → m Al 1 mol → 27,0 g X → 124 g X = 4,59 mol 2 mol Al → 1 mol Fe2O3 4,59 mol Al → Y Y = 2,30 mol Fe2O3 n Fe2O3 → m Fe2O3 1 mol → 160,0 g 2,30 mol → Z Z = 368 g Fe2O3 Tem mais Fe2O3 (601 g) no início. Fe2O3 é o reagente em excesso e Al é o reagente limitante Cálculo estequiométrico ✓ Em um processo, 124 g de Al são colocados em contato com 601 g de Fe2O3. Calcule a massa de Al2O3 formado, no processo descrito pela seguinte equação: 11 2 Al + Fe2O3 Al2O3 + 2 Fe Usando os dados do reagente limitante para calcular a massa de produto. massa Al (g) n Al (mol) n Al2O3 (mol) massa Al2O3 (g) n Al → m Al 1 mol → 27,0 g X → 124 g X = 4,59 mol 2 mol Al → 1 mol Al2O3 4,59 mol Al → W W = 2,30 mol Al2O3 n Al2O3 → m Al2O3 1 mol → 102,0 g 2,30 mol → G G = 235 g Al2O3 Cálculo estequiométrico ✓ Para o mesmo processo, em que 124 g de Al são colocados em contato com 601 g de Fe2O3 determine a quantidade percentual do excesso e qual é o rendimento percentual se apenas 179 g de Al2O3 forem produzidos. 12 2 Al + Fe2O3 Al2O3 + 2 Fe Início: Al → 4,59 mol (124 g) Fe2O3 → 3,76 mol (601 g) Fe2O3 é o reagente em excesso e Al é o reagente limitante Produto Al2O3 → 2,30 mol (235 g) Rendimento teórico (caso a reação fosse completa) Necessário: 368 g Fe2O3 368 g → 100% (601-368) g → X X = 63,3% de excesso 235 g → 100% 179 g → Y Y = 76,2% de rendimento percentual Resumindo... 13 ✓ Informações quantitativas a partir de equações balanceadas ✓ Reagente limitante e reagente em excesso ✓ Rendimento teórico e rendimento percentual ✓ Como fazer um cálculo envolvendo uma equação química ✓ Conversões das grandezas conhecidas para as grandezas de interesse Referências 14 ✓ ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018. 1094 p. ✓ BROWN , T. L. et al. Química. A Ciência Central. 13. ed. São Paulo: Pearson, 2016. 1216 p. ✓ CHANG, R. Química Geral. Conceitos Essenciais. 4° Ed. Porto Alegre: McGrawHill, 2007. 778 p.