CURSINHO ETWB 2012
Componente Curricular: Química
Professor: Ricardo Honda
Data: Terça-feira, 15/05/2012
Tema da aula: Pureza e Rendimento
“Os cálculos estequiométricos vistos na Aula 24 referem-se a condições teóricas. Na prática, em certas situações,
os reagentes são misturados em quantidades não estequiométricas (contendo excesso de reagentes conforme
visto na Aula 25), ou então apresentam impurezas (conforme estudaremos nesta aula). Nem sempre, também, as
reações ocorrem com aproveitamento total (ou seja, o rendimento de uma reação química nem sempre é de
100%, conforme estudaremos também nesta aula)”.
Reações químicas com substâncias impuras
Até aqui, trabalhamos com as substâncias admitindo que fossem puras (100% de pureza). Na prática, isso
ocorre apenas na produção de medicamentos ou em análises químicas muito especiais. Normalmente,
trabalhamos com substâncias que apresentam certa porcentagem de impurezas.
A pirita (FeS2), por exemplo, minério que permite a obtenção do ferro, é encontrada na natureza agregada
a pequenas quantidades de níquel, cobalto, ouro e cobre. O minério de pirita, usado com objetivo industrial,
apresenta 92% de pureza, o que significa que em 100 partes, em massa, desse minério encontramos 92 partes
em massa de FeS2 e 8 partes em massa de outras espécies químicas (impurezas).
Nos cálculos envolvendo essa situação, temos duas possibilidades:
1. Quando for preciso calcular a massa de produto obtido a partir de uma amostra impura, devemos inicialmente
calcular a parte pura dessa amostra e efetuar os cálculos com o valor obtido.
Exemplo:
Uma amostra de 120 g de magnésio com 80% de pureza reage com oxigênio, produzindo óxido de
magnésio. Determine a massa de óxido de magnésio produzida. (massas molares: Mg = 24 g/mol; MgO = 40
g/mol)
2 Mg (s) + O2 (g) → 2 MgO (s)
Solução
Determinada a massa de magnésio (96 g) existente na massa da amostra, podemos calcular a massa do
produto formado:
2. Quando conhecemos a massa de um produto obtido a partir de uma amostra impura, devemos inicialmente
determinar a massa do reagente puro necessária para formar a massa do produto. A seguir, relacionamos a
massa do reagente puro com a massa total da amostra.
Exemplo:
Determine a massa de uma amostra de carbonato de cálcio, com 80% de pureza, que na decomposição térmica
produziu 84 g de óxido de cálcio, segundo a equação:
1 CaCO3 (s) → 1 CaO (s) + CO2 (g)
(Dadas as massas molares: CaCO3 = 100 g/mol; CaO = 56 g/mol)
Aula 26
Página 1
Solução
Rendimento de uma reação química
Na prática, quando realizamos uma reação química, mesmo utilizando quantidades estequiométricas dos
reagentes, nem sempre conseguimos obter a quantidade máxima possível dos produtos. Isso acontece por vários
fatores. Assim, é comum que a reação ocorra com um rendimento real menor que o rendimento teórico (100%). A
porcentagem real de rendimento pode ser determinada desta maneira:
Para determinar a porcentagem de rendimento real, devemos determinar antes o rendimento teórico, a
partir das quantidades estequiométricas.
Exemplo:
Sabendo que a formação da água ocorre segundo a equação:
2 H2 (g) + 1 O2 (g) → 2 H2O (v)
determine o rendimento real de um experimento no qual 2 g de hidrogênio reagiram com 16 g de oxigênio,
produzindo 14,4 g de água. (Dadas as massas molares: H2 = 2 g/mol; O2 = 32 g/mol; H2O = 18 g/mol).
Solução
Assim, rendimento teórico é: x = 18 g
Como as massas dos reagentes (H2 (g) e O2 (g)) estão em proporção estequiométrica, não existe reagente
em excesso. Teoricamente, deveriam ser produzidos 18 g de H 2O, mas a massa produzida de água foi de 14,4 g.
Assim, temos:
EXERCÍCIOS DE CLASSE
1. (FUVEST) – O minério usado na fabricação de ferro em algumas siderúrgicas brasileiras contém cerca de 80 %
de óxido de ferro (III). Quantas toneladas de ferro podem ser obtidas pela redução de 20 toneladas desse minério?
(Dadas as massas atômicas: Fe = 56 u; O = 16 u)
a) 11,2.
b) 11,6.
c) 12,4.
d) 14,0.
e) 16,0.
2. (PUC 2012) – A bauxita é um minério de alumínio que apresenta alto teor de óxido de alumínio, além de
impurezas de óxidos de ferro (responsáveis pela tonalidade avermelhada do mineral) e óxidos de silício. A bauxita
é purificada, obtendo-se a alumina (Al2O3) de alto teor de pureza que, posteriormente, por eletrólise ígnea resulta
no metal alumínio.
Considere que a partir de 6,0 t de bauxita obtém-se 2,7 t de metal alumínio. Nesse caso, a pureza do minério em
questão é de
a) 27 %.
Aula 26
b) 45 %.
c) 53 %.
d) 85 %.
e) 100 %.
Página 2
3. (UFSCar 2009) – Dentre os elementos metálicos, apenas alguns são encontrados naturalmente na forma
metálica, como o ouro; estes foram utilizados pela humanidade desde tempos remotos. A maioria dos elementos
metálicos ocorre na forma de minérios, associados com outros elementos e, por isso, só passaram a ser utilizados
após o desenvolvimento de processos de obtenção, o que levou alguns séculos em certos casos, como o do ferro.
Atualmente, ferro metálico é obtido em altos-fornos que operam a quase 2 000 °C, a partir da reação entre minério
de ferro, Fe2O3, e monóxido de carbono, num processo que demanda elevado consumo de energia. A equação
seguinte descreve a reação que ocorre no alto-forno.
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (l) + 3 CO2 (g).
a) Sabendo que, para esta reação, ΔH ≅ 1600 kJ/mol, calcule a quantidade de energia necessária para processar
3,2 toneladas de minério puro.
b) Considerando rendimento de 75%, qual seria a massa de ferro metálico produzido no processamento dessas
3,2 toneladas de minério puro?
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES
1. (UNIFESP 2008) – A geração de lixo é inerente à nossa existência, mas a destinação do lixo deve ser motivo de
preocupação de todos. Uma forma de diminuir a grande produção de lixo é aplicar os três R (Reduzir, Reutilizar e
Reciclar). Dentro dessa premissa, o Brasil lidera a reciclagem do alumínio, permitindo economia de 95% no
consumo de energia e redução na extração da bauxita, já que para cada kg de alumínio são necessários 5 kg de
bauxita. A porcentagem do óxido de alumínio (Al2O3) extraído da bauxita para produção de alumínio é
aproximadamente igual a
a) 20,0%.
b) 25,0%.
c) 37,8%.
d) 42,7%.
e) 52,9%.
2. (UNIFESP 2009) – O CaCO3 é um dos constituintes do calcário, importante matéria-prima utilizada na
fabricação do cimento. Uma amostra de 7,50 g de carbonato de cálcio impuro foi colocada em um cadinho de
porcelana de massa 38,40 g e calcinada a 900 ºC, obtendo-se como resíduo sólido somente o óxido de cálcio.
Sabendo-se que a massa do cadinho com o resíduo foi de 41,97 g, a amostra analisada apresenta um teor
percentual de CaCO3 igual a
a) 70%.
b) 75%.
c) 80%.
d) 85%.
e) 90%.
3. (UFMG 2008) – Um frasco que contém 1 litro de água oxigenada, H2O2 (aq), na concentração de 1 mol/L, foi
armazenado durante um ano. Após esse período, verificou-se que 50% dessa água oxigenada se tinha
decomposto, como mostrado nesta equação:
2 H2O2 (aq) → 2 H2O (l) + O2 (g)
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que a massa de oxigênio produzida nesse processo é
a) 8 g.
Aula 26
b) 16 g.
c) 17 g.
d) 32 g.
Página 3