Cesgranrio · Petrobras · Técnico(a) de Operação Júnior · 2017 · questão 35

Cesgranrio Petrobras 2017 Química · Cálculos estequiométricos também em Química · Rendimento, pureza e reagente limitante

Questão 35

O clorato de potássio (\(\mathrm{KC\ell O_{3}}\)), quando aquecido, se decompõe segundo a equação química abaixo. \[ 2\ \mathrm{KC\ell O_{3(s)}} \longrightarrow 2\ \mathrm{KC\ell_{(s)}} + 3\ \mathrm{O_{2(g)}} \] Uma mistura com massa desconhecida contém apenas \(\mathrm{KC\ell O_{3}}\) e \(\mathrm{KC\ell}\) e foi aquecida produzindo 0,175 mol do gás oxigênio proveniente da reação de decomposição completa do \(\mathrm{KC\ell O_{3}}\). Após o aquecimento, a massa final de \(\mathrm{KC\ell}\) foi de 25,0 g.

Dessa forma, a massa total aproximada, em gramas, da mistura que foi aquecida era de

Dados
\(\mathrm{M(KC\ell)} = 75\) g mol\(^{-1}\)
\(\mathrm{M(KC\ell O_{3})} = 123\) g mol\(^{-1}\)

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Resposta da banca: B

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Estequiometria com mistura: o O₂ dá o clorato que havia, o clorato dá o KCl que se formou, e a diferença para o KCl final é o KCl original.

Objetivo

Achar a massa inicial de uma mistura de KClO₃ e KCl que produziu 0,175 mol de O₂ e terminou com 25,0 g de KCl. O que está em jogo é separar o KCl formado do KCl que já estava lá.

Conceitos para revisar

Do O₂ ao clorato

3 O₂ para 2 KClO₃: 0,175 mol de O₂ vêm de 0,1167 mol de clorato, 14,35 g, que formam 0,1167 mol de KCl, 8,75 g.

\[n(\ce{KClO3}) = \dfrac{2}{3} \cdot 0{,}175 = 0{,}1167\ \text{mol}\]

14,35 g de clorato, 8,75 g de KCl formado

KCl original

Dos 25,0 g finais, 8,75 vieram da reação; 16,25 g já estavam na mistura.

\[m_{\text{inicial}} = 14{,}35 + 16{,}25 = 30{,}6\ \text{g}\]

(B)

Preparar o terreno antes de calcular.

Dados

Grandeza	Valor
O₂ produzido	0,175 mol
KCl final	25,0 g
Massas molares	KCl 75, KClO₃ 123 g/mol
Pergunta	massa inicial da mistura, em g

Conversões

Nenhuma além de mol para grama.

Estratégia

Clorato: 2/3 × 0,175 mol = 14,35 g.
KCl formado: mesmo mol, 8,75 g.
KCl original: 25,0 − 8,75. Some ao clorato.

Agora sim, calcular.

Passos lógicos

A resolução tem 4 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.

Clorato

2 mol para 3 de O₂.

\[n = 0{,}1167\ \text{mol} \quad m = 0{,}1167 \cdot 123 = 14{,}35\ \text{g}\]

KCl formado

1 para 1 com o clorato.

\[m = 0{,}1167 \cdot 75 = 8{,}75\ \text{g}\]

KCl original

25,0 menos 8,75.

\[16{,}25\ \text{g}\]

Mistura

Clorato mais KCl original. (B).

\[14{,}35 + 16{,}25 = 30{,}6\ \text{g}\]

Resposta

\[m = 30{,}6\ \text{g}\]

Alternativa B

Acelerar, conferir e escapar da armadilha.

Como resolver rápido

\[m_{\text{inicial}} = m_{\text{final}} + m_{\ce{O2}}\]

Conservação de massa: a mistura inicial pesa a massa final mais o oxigênio que saiu. 0,175 mol de O₂ são 5,6 g.

125,0 mais 5,6 g de O₂

30,6 g. Conta rápida.

Avaliar a coerência

1A mistura pesa mais que os 25 g finais

Saíram 0,175 mol de O₂, 5,6 g: a inicial é 25,0 + 5,6. Com 27,5 só teriam saído 2,5 g. Elimina (A). Atalho mental.

2Os dois caminhos batem

Pelo O₂ perdido, 25,0 + 5,6 = 30,6; pelas parcelas, 14,35 + 16,25 = 30,6. Confirma (B), elimina (C), (D) e (E).

Cuidado com a pegadinha

Tomar os 25 g como só KCl formado

Quem calcula o clorato a partir de 25 g de KCl, 0,333 mol, e chega a 41 g de clorato, fora da lista.

A banca deu o O₂ justamente porque o KCl final é soma de dois KCl. O oxigênio é o único dado que vem só do clorato.

AntídotoParta do produto que só um componente gera: o O₂.