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Exercício com grau de pureza fornecido no enunciado

Nesse módulo, você reforça os estudos de Química com alguns exercícios sobre grau de pureza e rendimento.

Exercício para calcular o grau de pureza

Exercício com rendimento fornecido no enunciado

Exercício para calcular o rendimento

Exercício com grau de pureza e rendimento

Grau de pureza

Quando os reagentes não são substâncias puras (Grau de pureza) Em alguns casos na estequiometria os reagentes da reação apresentam em sua composição impurezas, principalmente em reações industriais, ou porque são mais baratos ou porque já são encontrados na natureza acompanhados de impurezas (o que ocorre, por exemplo, com os minérios). Consideremos o caso do calcário, que é um mineral formado principalmente por CaCO3 (substância principal), porém acompanhado de várias outras substâncias (impurezas). Digamos que tenhamos 100kg do mineral calcário, porém, 90kg são compostos por CaCO3 , que é o componente principal desse minério e o que necessariamente vai reagir numa reação química qualquer. Sendo assim, dizemos que 90% de todo minério recolhido é CaCO3 , logo, 10kg são apenas impurezas, que, geralmente, não reagem e não entram no cálculo estequiométrico. Com essa análise chegamos a conclusão que essa amostra de minério tem 90% de pureza, ou seja, dos 100kg que nós recolhemos 90kg serão utilizados.

Sendo assim, define-se: Porcentagem ou grau de pureza é a porcentagem da massa da substância pura em relação à massa total da amostra.

Vejamos um exemplo:
Uma amostra de calcita, contendo 80% de carbonato de cálcio, sofre decomposição quando submetida a
aquecimento, segundo a equação abaixo:

CaCO​3​​ → CaO + CO​2​​

Qual a massa de óxido de cálcio obtida a partir da queima de 800 g de calcita?

Resolução:
O enunciado nos diz que a calcita contém apenas 80% de CaCO3 . Temos então o seguinte cálculo de
porcentagem:

1ª linha) 800 g de calcita _________ 100%
2ª linha) x g de CaCO3 _________ 80% de - Grau de pureza
X = 640g de CaCO3​​ puro

Note que é apenas essa massa (640g de CaCO3​​ puro) que irá participar da reação. Assim, teremos o seguinte cálculo estequiométrico:

 

Exemplo 2:
Deseja-se obter 180 L de dióxido de carbono, medidos nas condições normais de temperatura e pressão, pela calcinação de um calcário com 90% de pureza de CaCO_3​3​​ (massas atômicas: C = 12; O = 16; Ca = 40).
Qual é a massa de calcário necessária?

CaCO​3​​ → CaO → CO2​​

Resolução:

Esta questão é do “tipo inverso” da anterior. Na anterior era dada a quantidade do reagente impuro e pedida a quantidade do produto obtido, agora é dada a quantidade do produto que se deseja obter e pedida a quantidade do reagente impuro que será necessária. Pelo cálculo estequiométrico normal, teremos sempre quantidades de substâncias puras:

 

A seguir, um cálculo de porcentagem nos dará a assa de calcário impuro que foi pedida no problema:

Note que a massa obtida (892,85g) é forçosamente maior que a massa de CaCO​3​​ puro (803,57g) obtida no cálculo estequiométrico, pois na massa do minério encontrada está contida as impurezas.


Rendimento

Vamos considerar a reação:
C + O​2​​ → CO​2​​

Supondo que deveriam ser produzidos 100 litros de CO2 (CNTP);
vamos admitir também que, devido a perdas, foram produzidos apenas 90 litros de CO2(CNTP), logo o
rendimento foi de 90%.

Em casos assim, dizemos que:

Rendimento é o quociente entre a quantidade de produto realmente obtida em uma reação e a quantidade que teoricamente seria obtida, de acordo com a equação química correspondente.

Exemplo:

Num processo de obtenção de ferro a partir da hematita (Fe​2​​O3​​), considere a equação balanceada:

 

Massas atômicas: C = 12; O = 16; Fe = 56

Utilizando-se 4,8 toneladas (t) de minério e admitindo-se um rendimento de 80% na reação, a quantidade de ferro produzida será de:

a) 2.688 kg
b) 3.360 kg
c) 1.344 t
d) 2.688 t
e) 3.360 t

Resolução: Após o balanceamento da equação, efetuamos o cálculo estequiométrico da forma usual