“Prova de Química: Estequiometria e Sustentabilidade Industrial”
Tema: Estequiometria
Etapa/Série: 2º ano – Ensino Médio
Disciplina: Química
Questões: 1
Prova de Química – Estequiometria
Instruções
Leia atentamente as questões a seguir. Responda de forma clara e objetiva, utilizando os conhecimentos adquiridos sobre o tema ‘Estequiometria’. A prova é composta por uma questão dissertativa.
Questão Dissertativa
1) (15 pontos) Uma pesquisa foi realizada para otimizar a produção de um composto químico, onde se utiliza a reação de combustão do metano (CH₄) em presença de oxigênio (O₂). A reação química pode ser representada da seguinte forma:
CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(g)
a) Calcule a quantidade de dióxido de carbono (CO₂) que pode ser produzida a partir de 16 g de metano (CH₄). Considere que a reação ocorre em condições ideais e que o metano é a única substância limitante.
b) A partir dos dados obtidos no item anterior, discorra sobre a importância da estequiometria na indústria química, particularmente em processos de combustão, e como ela pode impactar a sustentabilidade ambiental.
Gabarito
Resposta da Questão 1:
a) Cálculo da quantidade de CO₂:
- Primeiro, devemos calcular a quantidade de mols de CH₄ que temos em 16 g.
Para isso, utilizamos a massa molar do metano (CH₄):
- C (carbono): 12 g/mol
- H (hidrogênio): 1 g/mol × 4 = 4 g/mol
- Massa molar do CH₄ = 12 + 4 = 16 g/mol
Agora, usamos a fórmula dos mols: n = m/M, onde n é o número de mols, m é a massa e M é a massa molar.
n(CH₄) = 16 g / 16 g/mol = 1 mol
Reação Estequiométrica:
De acordo com a equação: 1 mol de CH₄ produz 1 mol de CO₂.
Portanto, a partir de 1 mol de CH₄, a quantidade de CO₂ produzida será:
n(CO₂) = 1 mol
A massa molar do CO₂ também é necessária para a conversão de mols em gramas: M(CO₂) = 12 (C) + 16*2 (O) = 44 g/mol.
Logo, a massa de CO₂ produzida será:
m(CO₂) = n × M = 1 mol × 44 g/mol = 44 g
b) Discussão sobre a importância da Estequiometria:
A estequiometria é essencial na indústria química porque permite calcular as quantidades exatas dos reagentes e produtos envolvidos nas reações químicas. No processo de combustão, a estequiometria ajuda a otimizar a quantidade de combustível necessário para uma queima completa, evitando desperdícios e minimizando a emissão de poluentes. Essa otimização é crucial para a sustentabilidade ambiental, pois contribui para a diminuição da liberação de gases de efeito estufa e melhora a eficiência energética dos processos. Além disso, ao entender as proporções de reagentes e produtos, os engenheiros químicos podem projetar reatores mais eficientes, reduzindo o impacto ambiental da produção industrial.
