Exercícios resolvidos – Volume molar, estequiometria

1. Determinar o número de oxidação do Cloro no ácido clórico (HClO₃).

Resolução:

• Identificar os números de oxidação dos elementos que formam a molécula:

Sabemos que: nox (H) = +1 ; nox (O) = –2

• Considerar x o nox do cloro:

_{(+1) (x) (-2)}

 H   Cl   O₃

• Calcular x (o nox desconhecido) tendo em conta que a soma dos números de oxidação dos átomos numa molécula é igual a zero:

(+1) + X + 3(-2) = 0   ↔  X = +5

Confirmar que, com o nox obtido, a soma é igual a zero:

(+1) + (+5) + 3(-2) = 0 

1 + 5 – 6 = 0   ↔   0 = 0    Verdadeiro

2. Determinar o número de oxidação do crómio no ião dicromato (Cr₂O₇ ^-2),

Resolução:

• Identificar os números de oxidação dos elementos que formam a molécula:  sabemos que nox (O) = -2.

• Considerar X o nox do crómio:

_{(x)    (-2)}

Cr₂      O₇ ^-2

• Calcular X tendo em conta que a soma dos números de oxidação dos átomos num ião é igual à carga do ião:

2x + 7(-2) = -2   ↔ x = +6

• Confirmar que, com o nox obtido, a soma é igual a -2:

_{(+6)    (-2)}

Cr₂        O₇ ^-2

2(+6) + 7 (–2) = –2     ↔ –2 = –2     Verdadeiro

3. O Cloro é obtido no laboratório através da reacção: KClO₃ + 6HCl → HCI + 3H₂O + 3Cl₂

a) Quantas moléculas de Cloro são obtidas a partir das 3 mol de moléculas formadas, em CNTP? Massas atómicas: K = 39; Cl = 35,5; O = 16; H = 1.

b) Que massa de Cloro se forma durante a reacção?

c) Calcule o volume de Cloro corresponde a 3 mol de moléculas formadas, em CNTP?

Resolução:

a) Segundo Avogadro: 1 mol de moléculas (Cl₂) → 6,02 × 10²³ moléculas (Cl₂). Pretende-se o número de moléculas correspondentes as 3 mol de moléculas de Cloro formadas.

Com recurso regra de três simples teremos:

1 mol de moléculas (Cl₂) ^{_____________________} 6,02 × 10²³ moléculas (Cl₂)

3 mol de moléculas (Cl₂) ^{_____________________} X

X = 3 × 6,02 × 10²³ ÷ 1     ↔    X = 18,06 × 10²³ moléculas (Cl₂)

R.: Em 3 mol de moléculas de Cloro existem 18,06 × 10²³ moléculas de cloro.

b) Sabe-se que a massa molar de uma substância é a massa de 1 mol dessa substância, M = m ÷ n, como se pretende a massa correspondente as 3 mol de moléculas de Cloro formadas, começaremos por calcular a massa molar do cloro, que é o resultado do somatório das massas atómicas relativas.

M(Cl₂) = 2A_r(Cl) = 2 × 35,5 = 71 g/mol

De M = m ÷ n, podemos isolar m, que é a massa pretendida. Então:

m = M × n   ↔    m = 3 mol × 71 g/mol  ↔    m = 213 g

Tendo calculado a massa molar da molécula de cloro, pode-se usar a regra de três simples:

1 mol de molec (Cl₂) ^{_____________________} 71 g

3 mol de molec (Cl₂) ^{______________________} X

X = 3 × 71 = 213 g

R.: Durante a reacção forma-se 213 g de cloro.

c) O volume molar de um gás é o volume de uma mole da substância Vm = V ÷ n. Em CNTP, sabe-se que V_m = 22,4 l/mol. Assim sendo, pode-se calcular o volume, V, com base no número de moles de Cloro obtido:

V = n × V_m = 3 × 22,4 = 67,2 l/mol ou

Com base na regra de três simples:

1 mol de moléculas (Cl₂) ^{________________} 22,4 l

3 mol de moléculas (Cl₂) ^{_________________} x

X = 3 × 22,4 l ÷ 1 = 67,2 l

R.: 3 mol de moléculas de Cloro correspondem a 67,2 litros de cloro.

Bibliografia

SILVA, Filomena Neves. Q9 – Química 9ª Classe. 2ª Edição. Texto Editores, Maputo, 2017.