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Pureza do Reagente e Rendimento

Lista de 12 exercícios de Química com gabarito sobre o tema Pureza do Reagente e Rendimento com questões de Vestibulares.


Você pode conferir as videoaulas, conteúdo de teoria, e mais questões sobre o tema Pureza do Reagente e Rendimento.




01. (UFRGS-RS) O gás hilariante, N2O(g), pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrato de amônio, NH4NO3(s), conforme mostra a reação a seguir:

NH4NO3(s) → N2O(g) + 2 H2O(ℓ)

Se de 4,0 g do NH4NO3(s) obtivemos 2,0 g de gás hilariante, podemos prever que a pureza do sal é de ordem:

  1. 100%
  2. 90%
  3. 75%
  4. 50%
  5. 20%

Resposta: B

Resolução:

02. (Cesgranrio-RJ) Uma indústria adquire hidróxido de sódio impuro como matéria-prima para o seu processo. Segundo as normas da empresa, devem ser recusadas as remessas com teor de NaOH inferior a 80%. Três amostras designadas por I, II e III, contendo cada uma 5 gramas do produto são analisadas com H2SO4, sendo as massas de ácido consumidas na neutralização indicadas na tabela abaixo: Tabela de exercício sobre amostras com impurezas

Tabela de exercício sobre amostras com impurezas

Do resultado da análise depreende-se que a(s) amostra(s) aprovada(s) foi (foram):

  1. apenas a I.
  2. apenas a II.
  3. apenas a III.
  4. apenas a I e a II.
  5. apenas a II e a III.

Resposta: A

Resolução:

03. (ENEM/2015) Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas:

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2

ZnO + CO → Zn + CO2

Considere as massas molares: ZnS (97 g/mol); O2 (32 g/mol); ZnO (81 g/mol); SO2 (64 g/mol); CO (28 g/mol); CO2 (44 g/mol); e Zn (65 g/mol).

Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfalerita?

  1. 25
  2. 33
  3. 40
  4. 50
  5. 54

Resposta: C

Resolução:

04. (Osec-SP) A massa de 28 g de ferro impuro, atacada por ácido clorídrico em excesso, produziu 8,96 litros de hidrogênio, nas CNTP. Sendo as massas atômicas Fe = 56, H = 1 e Cℓ = 35,5, pode-se dizer que o teor de ferro no material atacado era de:

  1. 20%
  2. 45%
  3. 89,6%
  4. 50%
  5. 80%

Resposta: E

Resolução:

1. Reação química:

Fe+2HCl→ FeCl2 + H₂

2. Dados fornecidos:

. Massa de ferro impuro: 28 g

. Volume de hidrogênio produzido: 8,96 L (nas CNTP)

3. Volume molar de um gás nas CNTP:

Sabemos que nas CNTP, 1 mol de gás ocupa 22,4 L. Então, o número de mois de H₂ produzido é

Número de mols de H2 8,96 / 22,4 = 0,4 mol

4. Estequiometria da reação:

Para cada mol de H₂ produzido, 1 mol de Fe reage. Logo, a quantidade de mols de Fe que reagiu também é 0,4 mol.

5. Massa de ferro puro que reagiu:

A massa molar do ferro (Fe) é 56 g/mol. Portanto, a massa de ferro puro que reagiu é:

Massa de ferro puro = 0,4 x 56 = 22,4 g

6. Cálculo do teor de ferro:

O teor de ferro é dado pela razão entre a massa de ferro puro e a massa total do material impuro, multiplicada por 100:

Teor de ferro 22,4 / 28 x 100 = 80%

5. (Osec-SP) 12,25 g de ácido fosfórico com 80% de pureza são totalmente neutralizados por hidróxido de sódio, numa reação que apresenta rendimento de 90%.

A massa de sal obtida nesta reação é de:

(Dados: massas atômicas: H = 1; O = 16; Na = 23; P = 31)

  1. 14,76 g
  2. 16,40 g
  3. 164,00 g
  4. 9,80 g
  5. 10,80 g

Resposta: A

Resolução:

6. (FM Pouso Alegre-MG) Uma indústria queima diariamente 1 200 kg de carvão (carbono) com 90% de pureza. Supondo que a queima fosse completa, o volume de oxigênio consumido para essa queima na CNTP seria de: (Dados: C = 12; volume molar nas CNTP = 22,4 L/mol.)

  1. 22 800 L
  2. 22 800 m³
  3. 24 200 L
  4. 24 200 m³
  5. 2 016 m³

Resposta: E

Resolução: A queima de carbono puro (C) com oxigênio (O2) gera dióxido de carbono (CO₂) pela reação:

C+O2→CO2

A massa de carbono puro utilizada na queima é:

O carvão possui 90% de pureza, então em 1.200 kg de carvão, temos: 1.200 kg x 0,90 1.080 kg de carbono puro

Convertendo para gramas:

1.080 kg 1.080.000 g

A massa molar do carbono (C) é 12 g/mol, então o número de mols de carbono é:

1.080.000 g 12 g/mol 90.000 mol de C

A estequiometria da reação mostra que 1 mol de C reage com 1 mol de Oz. Logo, serão consumidos 90.000 mols de O2.

Sabendo que 1 mol de gás ocupa 22,4 L nas CNTP, o volume de oxigênio consumido será: 90.000 mol x 22, 4 L/mol = 2.016.000 L

Convertendo para metros cúbicos (m³):

2.016.00= 2.016 m²

7. (Ufla-MG) Quando o nitrato de amônio decompõe-se termicamente, produz-se gás hilariante (N2O) e água. Se a decomposição de 100 g de NH4NO3 impuro fornece 44 g de N2O, a pureza do nitrato de amônio é: (Dados: N = 14; H = 1; O = 16.)

NH4NO3 -> N2O + H2O

  1. 20%
  2. 40%
  3. 60%
  4. 80%
  5. 90%

Resposta: D

Resolução:

A decomposição do nitrato de amônio (NH4NO3) segue a reação:

NH4NO3 → N2O + H2O

A massa molar do NH₄NO₃ é:

(2 x 14) + (4x1) + (3 × 16) = 80 g/mol

Se 100 g de nitrato de amônio impuro produzem 44 g de N₂O, vamos calcular quantos mols de N₂O foram formados:

A massa molar do N₂O é:

(2 x 14) + (1 x 16) = 44 g/mol

Logo, 44 g de N₂O correspondem a:

44g / 44 g/mol = 1 mol de N₂O

Como a estequiometria da reação é 1:1, 1 mol de NH4NO3 puro também gera 1 mol de N₂O. Ou seja, foram decompostos 80 g de NH4NO3 puro para produzir esse 1 mol de N₂O.

Agora, para calcular a pureza:

80 g de NH4NO3 puro / 100 g de amostra impura X 100 = 80%

08. (UFRS-RS) Num experimento, 1000 kg do minério hematita (Fe2O3 + impurezas refratárias) foram reduzidos com coque, em temperatura muito elevada, segundo a reação representada a seguir.

Fe2O3 + 3 C -> 2 Fe + 3 CO

Supondo-se que a reação tenha sido completa, a massa de ferro puro obtida foi de 558 kg. Pode-se concluir que a percentagem de pureza do minério é aproximadamente igual a:

  1. 35,0%.
  2. 40,0%.
  3. 55,8%.
  4. 70,0%.
  5. 80,0%.

Resposta: E

Resolução:

09. (PUC-MG) Na metalurgia do zinco, uma das etapas é a reação do óxido de zinco com o monóxido de carbono, produzindo zinco elementar e dióxido de carbono, segundo a equação:

ZnO(s) + CO(g) -> Zn(s) + CO2(g)

Considere que a amostra de ZnO tenha 60 % de pureza. Nessas condições, para cada mol de zinco produzido, a massa de ZnO(s) impuro utilizado, em gramas, é aproximadamente igual a:

Dados:

Zn = 65,4; O = 16.

  1. 135,0
  2. 113,0
  3. 81,0
  4. 49,0

Resposta: A

Resolução:

10. (PUC-MG) Nas usinas siderúrgicas, a obtenção do ferro metálico, Fe (M = 56 g.mol-1), a partir da hematita, Fe2O3 (MM = 160 g.mol-1), envolve a seguinte equação, não balanceada:

Fe2O3(s) + CO(g) -> Fe(s) +CO2(g)

Assinale a massa de ferro metálico, em gramas, obtida quando se faz reagir 200 kg de hematita, que apresenta 20 % de impurezas.

  1. 5,60 × 105
  2. 1,12 × 105
  3. 5,60 × 103
  4. 1,12 × 103

Resposta: B

Resolução: A equação balanceada da reação é:

Fe2O3(8)+3CO(g) → 2Fe(s) +3 CO2(g)

A massa molar da hematita (Fe₂O₃) é 160 g/mol e a do ferro metálico (Fe) é 56 g/mol.

A quantidade de hematita pura presente é: 200 kg x 0,80 = 160 kg = 160.000 g

Agora, vamos calcular quantos mols de Fe2O3 temos:

160.000 g / 160 g/mol = 1.000 mol de Fe2O3

A estequiometria da reação indica que 1 mol de Fe2O3 produz 2 mols de Fe. Logo, teremos:

1.000 mol de Fe₂O₃ x 2 = 2.000 mol de Fe

Agora, a massa de ferro obtida é: 2.000 mol de Fe x 56 g/mol = 112.000 g = 1,12 × 105 g

11. (PUC-SP) A pirolusita é um minério do qual se obtém o metal manganês (Mn), muito utilizado em diversos tipos de aços resistentes. O principal componente da pirolusita é o dióxido de manganês (MnO2).

Para se obter o manganês metálico com elevada pureza, utiliza-se a aluminotermia, processo no qual o óxido reage com o alumínio metálico, segundo a equação:

3 MnO2(s) + 4 Aℓ(s) -> 2 Aℓ2O3(s) + 3 Mn(s)

Considerando que determinado lote de pirolusita apresenta teor de 80% de dióxido de manganês (MnO2), a massa mínima de pirolusita necessária para se obter 1,10 t de manganês metálico é:

  1. 1,09 t
  2. 1,39 t
  3. 1,74 t
  4. 2,18 t
  5. 2,61 t

Resposta: D

Resolução:

12. (Puc-Pr) Faz-se a reação de excesso de ácido clorídrico sobre 1200 g de carbonato de cálcio impuro. Obtêm-se 24,6 L de um gás medido sob a pressão de 10 atmosferas e à temperatura de 27°C.

Qual o grau de pureza do carbonato?

Dados: Ca = 40; C = 12; O = 16; H = 1; Cℓ = 35,5

  1. 83,33%
  2. 56,66%
  3. 0,01%
  4. 8,33%
  5. 5,66%

Resposta: A

Resolução:

A reação entre o carbonato de cálcio (CaCO₂) e o ácido cloridrico (HCI) é:

CaCO3(4)+2HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g)+H₂O(1)

Primeiro, vamos determinar a quantidade de gás carbónico (CO₂) obtida. Para isso, usamos a equação dos gases ideais:

PV=nRT

Onde

P=10 atm

V = 24,6L

•T-27 C-300 K

R=0,082 atm/mol K

Substituindo na equação

n = PV / RT 10 x 24,6 / 0,082 x 300 = 9,99 mal

Agora, sabemos que 1 mol de CO, é produzido por 1 mol de CaCO2. Logo, a quantidade de mols de CaCO, puro que reagiu também é 9,99 mol

A massa molar do CaCO3

40+12+(3x16) = 100 g/mol

Então, a massa de CaCO, puro que reagiu é 9,99 mol x 100 g/mol = 999,0g

O grau de pureza do carbonato de cálcio será

999,0g / 1.200 g x 100 = 83,25% ≈ 83,33%

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