Objetivo da atividade
Exercitar os cálculos fundamentais da estequiometria: a relação entre quantidade de matéria (mol), massa e número de partículas, o cálculo da massa molar e o uso da proporção entre os coeficientes de uma equação química balanceada para prever quantidades de reagentes e produtos. Ao final, você deve ser capaz de converter entre gramas e mols e usar uma reação balanceada como "receita" para calcular o que se consome e o que se forma.
Instruções para os alunos
- Use as seguintes massas atômicas usuais (em g/mol): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; S = 32; Cl = 35,5; Ca = 40; Fe = 56; Cu = 64.
- Considere a constante de Avogadro como 6,0 × 10²³ partículas por mol.
- Mostre todos os passos dos cálculos: identificação dos dados, montagem da proporção e resultado com unidade.
- Confira sempre se a equação química está balanceada antes de montar a proporção.
- Use vírgula como separador decimal e arredonde os resultados para, no máximo, duas casas decimais quando necessário.
Questões
Questão 1. A massa molar de uma substância é a soma das massas atômicas dos átomos da sua fórmula. Qual é a massa molar do gás carbônico (CO₂)?
a) 28 g/mol b) 44 g/mol c) 32 g/mol d) 16 g/mol
Questão 2. Quantos mols há em 90 g de água (H₂O)?
a) 0,5 mol b) 2 mols c) 5 mols d) 9 mols
Questão 3. Calcule a massa, em gramas, de 0,25 mol de carbonato de cálcio (CaCO₃). Mostre o cálculo da massa molar e a conversão.
Questão 4. Uma amostra contém 3,0 × 10²³ moléculas de gás oxigênio (O₂). A quantidade de matéria, em mols, correspondente a essa amostra é:
a) 0,25 mol b) 0,5 mol c) 1 mol d) 2 mols
Questão 5. Considere a combustão completa do metano, representada pela equação balanceada:
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Quantos mols de gás oxigênio (O₂) são necessários para reagir completamente com 3 mols de metano (CH₄)?
Questão 6. Na reação de síntese da amônia, representada por
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
quantos mols de amônia (NH₃) são produzidos a partir de 4 mols de gás hidrogênio (H₂), supondo nitrogênio em excesso?
a) 1,33 mol b) 2,67 mols c) 4 mols d) 6 mols
Questão 7. O ferro reage com o oxigênio formando óxido de ferro (III), segundo a equação balanceada:
4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃
Calcule a massa de óxido de ferro (III), Fe₂O₃, produzida a partir de 11,2 g de ferro. (Massa molar do Fe₂O₃ = 160 g/mol.)
Questão 8. O magnésio queima em presença de oxigênio formando óxido de magnésio:
2 Mg + O₂ → 2 MgO
Partindo de 6 g de magnésio, calcule a massa de óxido de magnésio (MgO) formada. (Massa molar do MgO = 40 g/mol.)
Questão 9. Explique, com suas palavras, por que é indispensável que a equação química esteja balanceada antes de se fazer qualquer cálculo estequiométrico de proporção entre reagentes e produtos. Relacione sua resposta com a Lei da Conservação das Massas (Lei de Lavoisier).
Questão 10. A reação entre o ácido clorídrico e o hidróxido de sódio é uma neutralização representada por:
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
A partir de 0,2 mol de HCl, reagindo completamente, calcule: a) a quantidade de matéria (em mols) de NaCl formada; b) a massa, em gramas, de NaCl formada. (Massa molar do NaCl = 58,5 g/mol.)
Gabarito
Questão 1 — Alternativa b. Massa molar do CO₂ = 12 (C) + 2 × 16 (O) = 12 + 32 = 44 g/mol.
Questão 2 — Alternativa c. Massa molar da H₂O = 2 × 1 + 16 = 18 g/mol. n = massa ÷ massa molar = 90 ÷ 18 = 5 mols.
Questão 3. Massa molar do CaCO₃ = 40 (Ca) + 12 (C) + 3 × 16 (O) = 40 + 12 + 48 = 100 g/mol. massa = n × massa molar = 0,25 × 100 = 25 g.
Questão 4 — Alternativa b. n = número de partículas ÷ constante de Avogadro = (3,0 × 10²³) ÷ (6,0 × 10²³) = 0,5 mol.
Questão 5. A equação mostra a proporção 1 CH₄ : 2 O₂. Montando a proporção: 1 mol de CH₄ exige 2 mols de O₂, logo 3 mols de CH₄ exigem 3 × 2 = 6 mols de O₂.
Questão 6 — Alternativa b. Proporção da equação: 3 H₂ : 2 NH₃. 3 mols de H₂ → 2 mols de NH₃ 4 mols de H₂ → x x = (4 × 2) ÷ 3 = 8 ÷ 3 ≈ 2,67 mols de NH₃.
Questão 7. Primeiro, converter a massa de ferro em mols: massa molar do Fe = 56 g/mol. n(Fe) = 11,2 ÷ 56 = 0,2 mol. Proporção da equação: 4 Fe : 2 Fe₂O₃, que simplifica para 2 Fe : 1 Fe₂O₃. 0,2 mol de Fe → 0,2 ÷ 2 = 0,1 mol de Fe₂O₃. massa = n × massa molar = 0,1 × 160 = 16 g de Fe₂O₃.
Questão 8. Converter a massa de magnésio em mols: massa molar do Mg = 24 g/mol. n(Mg) = 6 ÷ 24 = 0,25 mol. Proporção da equação: 2 Mg : 2 MgO, ou seja, 1 : 1. Logo, n(MgO) = 0,25 mol. massa = 0,25 × 40 = 10 g de MgO.
Questão 9. Espera-se que o aluno argumente que os coeficientes de uma equação balanceada expressam a proporção real (em mols) entre as substâncias que participam da reação. Sem o balanceamento, essa proporção estaria errada e os cálculos não corresponderiam ao que de fato acontece. Isso decorre da Lei de Lavoisier: como os átomos não são criados nem destruídos numa reação química, a quantidade de cada elemento deve ser a mesma antes e depois — e o balanceamento é justamente o que garante essa igualdade de átomos nos dois lados da equação, refletindo a conservação da massa.
Questão 10. A proporção da equação é 1 HCl : 1 NaCl (também 1:1 para todos os participantes). a) 0,2 mol de HCl produz 0,2 mol de NaCl. b) massa = n × massa molar = 0,2 × 58,5 = 11,7 g de NaCl.