O cálculo estequiométrico es un tema muy recurrente en todas las ediciones de Enem y está presente directa o indirectamente en varios otros contenidos de Química, tales como:
Soluciones
termoquímica
Cinética química
Equilibrio químico
Electroquímica
Radioactividad
Estudio de gases
Funciones orgánicas
En este texto tendrás acceso a consejos muy importantes para resolver cálculos estequiométricos simples en Enem:
1er Consejo: Conocimientos fundamentales para desarrollar el cálculo estequiométrico
Ley de Lavoisier: la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.
A + B → C + D
mA + mB = mC + mD
Ley de Proust: La proporción de masa de cada uno de los participantes en la reacción es siempre la misma.
A + B → C + D
malo + MEGABYTE = mC + Maryland
mA 'mB' mC 'mD'
Mol (cantidad de materia): según Avogadro, en un mol siempre tenemos 6.02.1023 entidades (moléculas, átomos, iones, etc.).
1 mol 6.02. 1023
Cálculo de masa molar: la masa molar, calculada por la fórmula de la sustancia (XaYb), es la suma de los resultados de multiplicar la cantidad de cada elemento químico por su masa atómica.
Masa molar = a. Masa de X (en la tabla periódica) + b. Masa de Y (en la tabla periódica)
Masa molar: equivalente a la masa en gramos correspondiente a 6.02.1023 entidades sustanciales.
1 mol 6.02. 1023masa en gramos (molar)
Volumen molar: equivalente a 22,4 litros, que se refieren al espacio ocupado por 6.02.1023 entidades de sustancia:
1 mol 6.02. 1023masa en gramos (molar) 22.4L
Equilibrio de ecuaciones químicas: coeficientes que igualan el número de átomos de todos los elementos químicos en reactivos y productos.
2do consejo: Pasos fundamentales para resolver un cálculo estequiométrico
Eliminar los datos proporcionados por el ejercicio;
Escriba la ecuación química si el ejercicio no la proporcionó;
Equilibre la ecuación;
Los coeficientes utilizados en el balance deben usarse para conocer las proporciones estequiométricas entre los participantes;
Establezca reglas de tres que relacionen la información presente en el enunciado, los elementos de la ecuación y su equilibrio.
3er consejo: relaciones fundamentales en el cálculo estequiométrico
En cada regla de tres que se ensambla en un ejercicio de cálculo estequiométrico, podemos establecer las siguientes relaciones
Volumen ————————- mol
o
Volumen ————————-- Volumen
o
Misa ————————— mol
o
Misa ————————— Misa
o
Masa ————————— Nº de entidades
o
mol ————————— No de entidades
o
Volumen ————————— No de entidades
o
Volumen ————————— masa
Consejo 4: cómo proceder en un ejercicio que implica reacciones sucesivas
Las reacciones sucesivas son pasos de reacción que forman una sola reacción. Cuando forman parte del ejercicio, debemos, antes de realizar el cálculo estequiométrico, formar una única reacción.
Para ello, debemos cancelar la sustancia que aparece en el reactivo de uno y en el producto del otro. Por ejemplo:
S + O2 → SO2
SOLO2 + O2 → SO3
SOLO3 + H2O → H2SOLO4
cancelar el sistema operativo2 y el sistema operativo3, tenemos la siguiente reacción:
S + 3 / 2O2 + H2O → H2SOLO4
5to Consejo: Cómo proceder en un ejercicio que involucra un reactivo en exceso y limitante
Sabemos que un ejercicio implica exceso y limitación siempre que en el enunciado tengamos la presencia de la masa de las dos sustancias que componen los reactivos. Para desarrollar cálculos estequiométricos, siempre debemos usar la masa ligada.
Para averiguar la masa del reactivo limitante, simplemente divida la masa molar de cada sustancia, multiplicado por su coeficiente estequiométrico en la ecuación, y dividido por la masa dada por el ejercicio.
Por ejemplo, si tenemos una reacción química de 50 gramos de NaCl con 50 gramos de CaBr2:
2 NaCl + 1 CaBr2 → 2 NaBr + 1 CaCl2
2.58,5 = 1. 200
50 50
2,34 = 4
El valor más grande de esta división siempre corresponde al reactivo en exceso, mientras que el valor más pequeño siempre corresponde al reactivo limitante.
Sexto consejo: cómo proceder en un ejercicio de pureza
Los ejercicios de cálculo estequiométrico que involucran pureza o impureza tienen en el enunciado el porcentaje referido a la parte pura o impura de una muestra. Entonces, en primer lugar, debemos calcular cuál es la masa realmente pura de la muestra, ya que solo ella da lugar al producto de una reacción.
Por ejemplo, si tenemos 70 gramos de una muestra y el 20% es impuro, entonces el 80% es puro. Entonces, establecimos una regla de tres para determinar la masa en gramos que es pura:
70g 100%
xg80%
100.x = 70.80
100x = 5600
x = 5600
100
x = 56 gramos de masa pura.
Séptimo consejo: cómo proceder en un ejercicio que implica Producir
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El rendimiento está relacionado con la cantidad real, en gramos, de un producto que se ha formado a partir de una determinada masa de reactivo. El ejercicio generalmente nos dice cuánta masa se ha formado. Luego debemos calcular la masa del producto con la masa del reactivo suministrado y jugar la regla de tres a continuación:
Masa de producto calculada 100%
Masa del producto x%
proporcionado por
ejercicio
Por ejemplo, en la reacción de 40 gramos de carbono con oxígeno, se formaron 15 gramos de dióxido de carbono. ¿Qué producirá la reacción?
1 C + 1 O2 → 1 CO2
1,12 g de carbono 1,44 g de CO2
40 g de carbonx
12.x = 40,44
12x = 1760
x = 1760
12
x = 146,6 g de CO2
Luego determinamos el rendimiento:
146,6 g 100%
15gx%
146,6x = 1500
x = 1500
146,6
x = 10,2%
Siga ahora la resolución de dos ejemplos:
Ejemplo 1: (Enem) Actualmente, los sistemas de purificación de emisiones contaminantes están siendo exigidos por ley en un número creciente de países. El control de las emisiones gaseosas de dióxido de azufre al quemar carbón, que contiene azufre, puede ser producido por la reacción de este gas con una suspensión de hidróxido de calcio en agua, formando un producto no contaminante de la aire. La quema de azufre y la reacción del dióxido de azufre con hidróxido de calcio, así como las masas de algunas de las sustancias involucradas en estas reacciones, se pueden representar de la siguiente manera:
azufre (32 g) + oxígeno (32 g) → dióxido de azufre (64 g)
dióxido de azufre (64 g) + hidróxido de calcio (74 g) → producto no contaminante
De esta forma, absorber todo el dióxido de azufre que se produce al quemar una tonelada de carbón. (que contiene 1% de azufre), es suficiente utilizar una masa de hidróxido de calcio de acerca de:
a) 23 kg.
b) 43 kg.
c) 64 kg.
d) 74 kg.
e) 138 kg.
Resolución:
Datos proporcionados por el ejercicio:
1 tonelada de carbón (C)
En carbón, tenemos 1% de azufre (pureza)
¿Cuál es la masa de hidróxido de calcio?
1O Paso: Construya una ecuación solo a partir de las reacciones sucesivas proporcionadas:
S + O2 → SO2
SOLO2 + Ca (OH)2 → CaCO3 + H2s
Cortando lo que se repite, tenemos la siguiente reacción:
S + 1 / 2O2+ Ca (OH)2 → CaCO3 +H2s
NOTA: Este paso se puede descuidar, ya que el ejercicio implica solo azufre e hidróxido de calcio.
2O Paso: Calcule la masa de azufre presente en 1 tonelada de carbón, recordando que el 1% es azufre, luego:
1t de carbón 100%
x azufre1%
100x = 1
x = 1
100
x = 0,01 to 10 kg de azufre
3O Paso: A partir de la masa de azufre, podemos calcular la masa de hidróxido de calcio. En este cálculo estequiométrico, solo enumeraremos las masas:
S Ca (OH)2
1,32 g 1,74 g
10 kilogramos
32.x = 74.10
x = 740
32
x = 23,125 kg de gas butano
Ejemplo 2: (Enem) En Japón, un movimiento nacional para promover la lucha contra el calentamiento global lleva el lema: 1 persona, 1 día, 1 kg de CO2 ¡a menos! La idea es que cada persona reduzca la cantidad de CO en 1 kg2 emitidos todos los días, a través de pequeños gestos ecológicos, como reducir la quema de gas de cocina. ¿Una hamburguesa ecológica? ¡Y por ahora! Disponible: http://lqes.iqm.unicamp.br. Consultado el: 24 de febrero 2012 (adaptado).
Considerando un proceso de combustión completo de un gas de cocción compuesto exclusivamente por butano (C4H10), la cantidad mínima de este gas que un japonés debe dejar de quemar para cumplir con la meta diaria, solo con este gesto, ¿no?
Datos: 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.
Resolución:
Los datos proporcionados por el ejercicio fueron:
Masa molar de CO2 = 44 g / mol
C masa molar4H10 = 58 g / mol
1 kg de CO2 eliminado por una persona
Masa de gas butano que ya no se quemará en kg =?
1O Paso: Reúna y equilibre la ecuación de combustión del butano (C4H10)
1C4H10 + 8 O2 → 4 CO2 + 5 horas2O
2O Paso: Ensamble la regla de tres del cálculo estequiométrico, que involucrará solo las masas de butano y dióxido de carbono:
1C4H10 → 4 CO2
1,58 g 4. 44g
x1Kg
176.x = 58
x = 58
176
x = 0,33 kg de gas butano
Por mí. Diogo Lopes Dias
