Quantidade de matéria e transformações químicas

GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

QUANTIDADE DE MATÉRIA E SUA UNIDADE (MOL)

Exercícios em sala de aula
Páginas 4 - 5

1.
massa de arroz 0,020 g 1 000 g 1000 g  1 grão
   X   X  50 000 grãos
número de grãos de arroz 1 grão X 0,020 g

Assim, em 1 kg de arroz, tem-se cerca de 50 000 grãos desse alimento.
2. Os alunos podem apresentar os nomes que quiserem para a unidade de quantidade de
grãos. São apresentados alguns exemplos:
Nome da unidade: batoque Símbolo: bq
Nome da unidade: sacada __ Símbolo: scd
3. “Assim como em uma dúzia (1 dz) temos 12 unidades, em um(a) batoque (1 bq)
temos 50 000 grãos”. Ou: “Assim como em uma dúzia (1 dz) temos 12 unidades, em
um(a) sacada (1 scd) temos 50 000 grãos.”
4. massa de arroz 1 kg 5 kg
   X  5 bq
quantidade de grãos de arroz 1 bq X

quantidadede grãos de arroz 1 bq 5 bq 50 000 grãos  5 bq
  X  X  250 000 grãos
número de grãos de arroz 50 000 grãos X 1 bq
ou, simplesmente, 5 × 50 000 = 250 000 grãos

5. massa de arroz 1 kg X
   X  10 kg
quantidade de grãos de arroz 1 bq 10 bq

1


6.

Quantidade de grãos na
Número de grãos Massa de arroz
unidade criada (___)

50 000 1 1 000 g

500 000 10 10 kg

100 000 2 2 kg ou 2 000 g

5 000 0,1 100 g ou 0,1 kg

600 000 12 12 kg ou 12 000 g

7. Se 1 bq de feijão equivale a 50 000 grãos de feijão, então, em 3 bq de feijão têm-se:
3 × 50 000 = 150 000 grãos de feijão.
8.
massa de milho 0,15 g X
   X  7 500 g
número de grãos de milho 1 grão 50 000 grãos
Sabendo que 50 000 grãos de milho equivalem a 7 500 g, pode-se dizer também que
1 bq de milho equivale a 7 500 g. Dessa forma, em 5 bq de milho têm-se:
5 × 7 500 = 37 500 g de milho ou 37,5 kg de milho.
9. 2 bq de feijão equivalem a: 2 × 50 000 = 100 000 grãos de feijão.
Como 1 grão de feijão tem massa 0,40 g, então, 100 000 grãos de feijão terão:
100 000 × 0,40 = 40 000 g ou 40 kg.
5 bq de milho equivalem a: 5 × 50 000 = 250 000 grãos de milho.
Como 1 grão de milho tem massa 0,15 g, então, 250 000 grãos de milho terão:
250 000 × 0,15 = 37 500 g ou 37,5 kg.
Assim, 2 bq de feijão têm massa maior do que 5 bq de milho.

2



Páginas 6 - 8

1. Três ideias principais devem ser contempladas nesse resumo:
• mol é a unidade de quantidade de matéria que foi estabelecida tendo como
padrão o número de átomos de carbono contidos em 12,0 g de carbono;
• essa unidade equivale a 6,0 × 1023 partículas;
• o mol pode ser usado para representar quantidades de qualquer espécie química.
2. O quadro pode ser completado assim:

Unidade de quantidade Unidade de quantidade de
de grãos matéria

Nome da unidade batoque mol

Símbolo da unidade bq mol

Massa de matéria 1 kg de arroz 12,0 g de carbono
estabelecida como padrão

Número de partículas 50 000 grãos de arroz 6,0 × 1023 átomos de carbono
nessa porção de matéria


Fórmula Massa molecular (massa Massa molar (massa Massa de
da de 1 partícula da de 1 mol de partículas diferentes
substância substância) da substância) quantidades de
matéria

CaCO3 (40 + 12) + (3 × 16) = 100 u 100 g/mol 2 mol = 200 g

Fe2O3 (2 × 56) + (3 × 16) = 160 u 160 g/mol 0,5 mol = 80 g

NaCl 23 + 35,5 = 58,5 u 58,5 g/mol 4 mol = 234 g

CH4 12 + (4 × 1) = 16 u 16 g/mol 0,1 mol = 1,6 g

C2H5OH (2 × 12) + (6 × 1) + 16 = 46 u 46 g/mol 20 mol = 920 g

3



Quantidade de matéria
Número de partículas Massa (g)
(mol)

6,0  1023 1 mol de O2 32 g

12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de O2 64 g

12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de C 24 g

18,0  1023 3 mol de C 36 g

12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de Fe 112 g

Páginas 8 - 9

1. A massa molar da água é 18 g/mol. A massa molecular representa a massa de uma
única partícula e a massa molar representa a massa de 1 mol de partículas.
2. Em 56 g de ferro existe 1 mol de átomos de ferro, ou seja, 6,0 × 1023 átomos de ferro.
3.
56 g 2,8 g 6,0 10 23 átomos  2,8 g
  X  X  3,0 10 22 átomos de ferro
6,0 10 átomos
23
X 56 g

Outra maneira de resolver a questão é observar que, como a massa de ferro contida
no prego é vinte vezes menor do que a massa de 1 mol (56/2,8 = 20), o número de
átomos será vinte vezes menor (6,0  1023 / 20 = 3,0 × 1022 átomos de ferro).
4. Massa molar do CO2 = 12 + (2 × 16) = 44 g/mol
Como 1 mol de CO2 tem massa de 44 g, então, em 22 g dessa substância tem-se
0,5 mol, o que equivale a 3,0 × 1023 partículas de CO2. Nessa quantidade de
partículas de CO2 tem-se 3,0 × 1023 átomos de C e 6,0 × 1023 átomos de O.

4



PREVISÃO DAS QUANTIDADES DE REAGENTES E DE
PRODUTOS NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS

Páginas 10 - 11

1.

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)

Nome das gás gás oxigênio água
substâncias hidrogênio

Quantidade 2 mol 1 mol 2 mol
de matéria
em mol

2.
a) Para que a quantidade de matéria de água aumente quatro vezes, as quantidades
das substâncias gás hidrogênio e gás oxigênio necessárias para formar 8 mol de água
deverão ser quatro vezes maiores; portanto, serão necessários 8 mol de H2 e 4 mol
de O2.
b) Ao aumentar três vezes a quantidade de matéria de gás hidrogênio, a quantidade
de gás oxigênio necessária será de 3 mol e a de água formada será de 6 mol, ou seja,
diretamente proporcional.
c) A massa de 6 mol de água será:
1 mol 6 mol 6 mol  18 g
  X   108 g
18 g X 1
3.
a) Como a proporção entre carvão (C) e dióxido de carbono (CO2) na combustão
completa é de 1:1, a quantidade de matéria, em mol, de carvão será de 0,5 mol.
b) A massa de carvão consumida será de:

5


1 mol 0,5 mol 0,5 mol  12 g
  X   6,0 g
12 g X 1 mol
Ou seja, 0,5 mol equivale à metade da massa de 1 mol de carbono (12/2); portanto,
a massa consumida será de 6,0 g.

Questões para análise do experimento
Páginas 13 - 15

1. A primeira transformação deve ser descartada, pois é a única que não forma água.
2.
2a possibilidade de reação

2 NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

a 2 mol 1 mol

bec 1,8 × 10-2 mol 0,90 × 10-2 mol

a) Na segunda possibilidade, a proporção em mol (coeficientes estequiométricos da
equação) entre NaHCO3 e Na2CO3 é de 2:1, ou seja, a quantidade de matéria de
carbonato de sódio formado é a metade da quantidade de matéria do
hidrogenocarbonato decomposto.
b) Como a massa molar do NaHCO3 é de 84 g/mol, a quantidade de matéria de
1,5 g de NaHCO3 será:
quantidade de matéria 1 mol X
 
massa 84 g 1,5 g
1 mol  1,5 g
X   X  1,8  10  2 mol
84 g
c) Como a quantidade de matéria de Na2CO3 formado é a metade da quantidade de
matéria do hidrogenocarbonato de sódio decomposto, então deve-se formar
0,90 × 10-2 mol ou 9,0 × 10-3 mol de carbonato de sódio (Na2CO3) a partir de
1,8 × 10-2 mol de hidrogenocarbonato de sódio.

6


3.
3a possibilidade de reação

2 NaHCO3 (s) → Na2O (s) + 2CO2 (g) + H2O (g)

a 2 mol 1 mol

bec 1,8 × 10-2 mol 0,90 × 10-2 mol

a) Na terceira possibilidade, a proporção em mol (coeficientes estequiométricos da
equação) entre NaHCO3 e Na2O é de 2:1, ou seja, a quantidade de matéria de sólido
formado (Na2O) é a metade da quantidade de matéria do hidrogenocarbonato
decomposto.
b) A resposta é igual à da questão 2b: 1,8 × 10-2 mol.
c) Como a quantidade de matéria de sólido formado é a metade da quantidade de
matéria do hidrogenocarbonato de sódio decomposto, então deve-se formar
0,90 × 10-2 mol ou 9,0 × 10-3 mol de óxido de sódio (Na2O) a partir de 1,8 × 10-2 mol
de hidrogenocarbonato de sódio.
4. Cálculo da massa de Na2CO3:
massa 106 g X
 
quantidade de matéria 1 mol 9,0  10 3 mol
X = 9,5 × 10-1 g ou 0,95 g

Cálculo da massa de Na2O:
massa 62 g X
 
quantidade de matéria 1 mol 9,0  10 3 mol
X = 5,6 × 10-1 g ou 0,56 g
Pela massa obtida experimentalmente (0,90 g), pode-se chegar à conclusão de que a
transformação química ocorrida é a que leva à formação do carbonato de sódio,
Na2CO3, pois o valor previsto teoricamente na segunda possibilidade é o que mais se
aproxima do resultado experimental obtido.

7


Atividade 2 – Prevendo quantidades envolvidas no processo de
obtenção de ferro e de cobre


Páginas 15 - 17

1. Levando em consideração a proporção em mol e em massa, tem-se a tabela:

2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g)  4 Fe(l) + 6 CO2(g)

óxido de carvão oxigênio ferro dióxido de
ferro III carbono

Proporção
em mol entre 6 mol 4 mol
C e Fe

Proporção 6 mol × 12 4 mol ×
em massa g/mol 56 g/mol
entre C e Fe
72 g 224 g

Massa de C
necessária
para X 1,0 t
produzir 1 t
de Fe

massa de C 72 g X 72 g  1,0 t
   X   0,32 t
massa de Fe 224 g 1,0 t 224 g

2. Algumas considerações podem ser feitas sobre a diferença entre os valores teórico e
real:
• A combustão do carvão, além de fornecer o reagente CO, que vai interagir com
o minério, também fornece a energia necessária para ocorrer a transformação.
• O carvão não contém apenas carbono (C), pois nele existem impurezas e
umidade e o rendimento da reação depende da pureza dos reagentes envolvidos.

8


• O consumo de carvão depende também de fatores técnicos envolvidos na
construção do alto-forno e no controle do processo siderúrgico. Por exemplo, o forno
pode perder calor para o meio ou a distribuição do calor ao longo do alto-forno pode
não ocorrer de maneira adequada.
3. Como 318 g de minério calcosita são o dobro da massa de 1 mol desse composto, a
massa dos outros componentes também será o dobro, como podemos observar na
tabela a seguir:

Cu2S(s) + O2(g)  2 Cu(l) + SO2(g)

Proporção em mol 1 mol 2 mol 1 mol

Proporção em massa 159 g 127 g 64,0 g

Massa de Cu e massa de 318 g X Y
SO2 formadas a partir de
318 g de calcosita

massa de Cu 2 S 159 g 318 g 318 g  127 g
   X   254 g
massa de Cu 127 g X 159 g

massa de Cu 2 S 159 g 318 g 64,0 g  318 g
   Y  128 g
massa de SO2 64,0 g Y 159 g

Páginas 17 - 18
1. Calculando as massas molares de CaCO3, temos 40 + 12 + (3 × 16) = 100 g/mol;
CaO = 40 + 16 = 56 g/mol.

massa de CaCO3 100 g 300 g
   X  168 g
massa de CaO 56 g X

9


CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)

1 mol 1 mol 1 mol

100 g 56 g

300 g X

Outra maneira de resolver essa questão é perceber que a massa do CaCO3 triplicou e,
portanto, a massa de CaO deverá ser o triplo, ou seja, 3 × 56 = 168 g.
2.
a) A proporção em mol de Na2SO3 e SO2 é de 1:1; assim, quando é consumido
0,60 mol de Na2SO3, é produzido 0,60 mol de SO2.
b) Como 1 mol de partículas de SO2 contém 6,0 × 1023 partículas, 0,60 mol
equivale a 3,6  1023 partículas.
quantida de matéria 1 mol 0,60 mol
   X  3,6 10 23 partículas
número de partículas 6,0  10 partículas
23
X

Desafio!
Página 18

As massas de carvão e de minério (óxido de ferro III) utilizadas em uma indústria
siderúrgica que produz diariamente 1,35 × 104 t de ferro-gusa estão calculadas a seguir e
têm seus valores apresentados na tabela:

2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g)  4 Fe(s) + 6 CO2(g)

Óxido de ferro Carvão Oxigênio Ferro Dióxido de
III carbono

Proporção em mol 2 mol 6 mol 4 mol

Proporção em massa 2 mol  160 6 mol  12 4 mol 
g/mol = 320 g g/mol =
56 g/mol =
72 g
224 g

1,93 × 104 t 4,34 × 103 t 1,35 × 104 t

10


massa Fe2 O3 320 g X
   X  1,93  10 4 t (valor teórico)
massa Fe 224 g 1,35  10 t
4

massa C 72 g X 72 g  1,35  10 4 t
   X   4,34  10 3 t (valor teórico)
massa Fe 224 g 1,35  10 4 t 224 g

massa de C (teórico) 0,32 t 4,34  10 3 t
   X  9,63  10 3 (valor real )
massa de C (real ) 0,71 t X

11



ENERGIA LIBERADA OU ABSORVIDA NAS TRANSFORMAÇÕES
QUÍMICAS

Questões para análise do experimento

Páginas 20 - 22

1. Essa transformação pode ser classificada como exotérmica, pois a temperatura do
sistema aumentou devido à liberação de energia térmica.
2. O gás formado na transformação do alumínio com hidróxido de sódio é o gás
hidrogênio (H2).
3. A densidade da solução expressa uma relação entre sua massa e seu volume:
massa da solução 1,2 g X
d    X  12 g
volume da solução 1 mL 10,0 mL
A massa de 10 mL de solução é de 12 g.
4.
a) Como 1 g de solução de NaOH necessita de 1,0 cal para a temperatura subir 1 ºC
e como a temperatura aumentou 20 ºC, pode-se calcular, primeiro, a energia
necessária para que a temperatura aumente em 20 ºC, considerando-se a massa de 1 g
de solução:

1 ºC ------ 1 cal

20 ºC -------- X

X = 20 cal/1 g de solução para um aumento de temperatura de 20 ºC.
b) Como a energia absorvida por 1 g de solução é de 20 cal, a energia absorvida por
12 g da solução é de 240 cal.

1g ------ 20 cal

12 g -------- Y

Y = 240 cal

12


5.
a) Como 1 g de vidro necessita de 0,2 cal para a temperatura subir 1 ºC e como a
temperatura aumentou 20 ºC, calcula-se inicialmente a energia necessária para que a
temperatura aumente em 20 ºC, considerando-se a massa de 1 g de vidro:

1 ºC ------ 0,2 cal

20 ºC -------- X

X = 4 cal/1 g de vidro para um aumento de temperatura de 20 ºC.
b) Como o tubo de ensaio tem massa igual a 20 g, a parte da energia liberada na
reação que foi absorvida de vidro é 80 cal.

1g ------ 4 cal

20 g -------- Y

Y = 80 cal
6. A energia liberada pela reação de 0,09 g de alumínio com 10,0 mL de solução de
hidróxido de sódio é de 320 cal (240 + 80), desprezando-se as perdas de energia para
o ambiente.
7. Quando 0,09 g de alumínio reage com uma solução de hidróxido de sódio há
liberação de 320 cal; então, pode-se calcular a energia liberada por 1 mol de
alumínio:

0,09 g--------------------320 cal

27 g (1mol)--------------- X cal

X = 96,0 kcal/mol de Al

Página 22

1. A energia liberada por 4 mol de alumínio na reação do experimento é de 384 kcal
(4 × 96).

13


2. Como é possível perceber, a energia é três vezes menor, ou seja, é ⅓ do valor de
energia liberada na reação de 1 mol de alumínio. Assim, a massa de alumínio que
deve ser utilizada para a obtenção de 32 kcal é de 9 g, um número três vezes menor
do que a massa de 1 mol de alumínio. Dessa maneira, pode-se evidenciar a
proporcionalidade entre massa e energia em uma transformação química.
3. A soda cáustica (hidróxido de sódio) não deve ser guardada em recipiente de
alumínio, pois este sofrerá corrosão, consumindo parte da soda cáustica e
danificando-se, além de liberar grande quantidade de gás hidrogênio, que é um
material inflamável e explosivo.

Página 23

Os alunos terão a oportunidade de conhecer o valor energético do leite e de
interpretar rótulos de alimentos. Os valores energéticos para uma porção de 200 mL de
leite podem variar de acordo com sua composição. Por exemplo, em uma embalagem
que apresenta o valor de 118 kcal para uma porção de 200 mL de leite, o valor
energético em joules é 493 kJ.

14



IMPACTOS SOCIAIS E AMBIENTAIS DECORRENTES DA
EXTRAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS E DA PRODUÇÃO DE
FERRO, COBRE E OUTROS METAIS

Questão para análise do texto

Página 26

Resposta pessoal. Os quadros podem ser completados como os exemplos a seguir:
a)

b)

15


Páginas 26 - 28

1. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno consiga relacionar a degradação do Pico do
Cauê com a exploração de minério de ferro na região e elabore um texto coerente e
criativo.
2. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno elabore um texto coerente sobre o que foi
aprendido até o momento e reconheça que Itabira faz parte da região do Quadrilátero
Ferrífero (MG), na qual há grande exploração de minério de ferro, podendo
apresentar dados de produção da região.

Páginas 28 - 31

1. Alternativa c. Como a massa molar de CO é de 28 g/mol, a quantidade de matéria,
em mol, de 3,4  10-2 g de monóxido de carbono será de 1,2  10-3 mol.
quantidade de matéria 1 mol X
   X  1,2 10 3 mol
massa 28 g 3,4  10  2 g
2.
a) A resolução pode ser realizada como mostra a tabela a seguir:

2 Al2O3(s) + 3 C(s)  3 CO2(g) + 4 Al(s)

2 mol 3 mol

2  102 g/mol = 204 g 3 mol

408 g 6 mol

ou da seguinte maneira:
102 g de Al 2 O3 408 g de Al 2 O3
  X  4 mol
1 mol de Al 2 O3 X

2 mol de Al 2 O3 4 mol de Al 2 O3
  X  6 mol
3 mol de CO2 X

16


b) Como a massa molar do Al2O3 é 102 g/mol, em 816 g há 8 mol de Al2O3.
Portanto, a partir de 8 mol de Al2O3 são obtidos 16 mol de Al, ou seja, 432 g.

2 Al2O3(s) + 3 C(s)  3 CO2(g) + 4 Al(s)

2 mol 4 mol

8 mol 16 mol

816 g 432 g

3. Alternativa e. Em 552 g de etanol existem 12 mol de etanol (massa molar de
46 g/mol) e como a energia liberada pela combustão do etanol é 326 kcal/mol, a
energia liberada na queima de 12 mol será 3 912 kcal ou 3,9  103 kcal.
4. Alternativa c. Lembrando-se de que 1 t = 106 g, pode-se calcular as quantidades de
matéria de cada substância:
Ácido sulfúrico:
98 g 5,0  10 6  10 6 g 5,0  10 6  10 6 g  1 mol
  X   5,1  1010 mol
1 mol X 98 g
Amônia:
17 g 1,2  10 6  10 6 g 1,2  10 6  10 6 g  1 mol
  Y  7,1  1010 mol
1 mol Y 17 g

Soda cáustica:
40 g 1,0  10 6  10 6 g 1,0  10 6  10 6 g  1 mol
  Z  2,5  1010 mol
1 mol Z 40 g
Portanto, a ordem decrescente em quantidade de matéria é: NH3 > H2SO4 > NaOH.
5. Alternativa d. Como a proporção é de 40 g de MgO para 64 g de SO2, temos:

MgO SO2

40 t ------------------- 64 t

X ----------------- 9,6  103 t

X = 6,0  103 t

17


6. Alternativa e.

Al2(SO4)3 Ca(OH)2

342 t ------------ 3  74 t

17 t ----------------- X
X ≈ 11 t

7. Massas molares: CO = 28 g/mol; Fe = 56 g/mol; C = 12 g/mol
Cálculo da massa de CO necessária:

CO(g) Fe(s)

3  28 g ------- 2  56 g

X -------- 1,0  106 g

X = 7,5  105 g de CO

Cálculo da massa de C necessária:

C(s) CO(g)

2 × 12 g -------------- 2 × 28 g

Y ----------------------7,5  105 g

Y  3,2  105 g = 3,2 × 102 kg de carvão (C)
Portanto, a massa de carvão necessária para produzir 1,0 t de ferro é de 3,2  102 kg.
8.
a) C3H8(g) + 5 O2(g)  4H2O(g) + 3CO2(g)
b) Como a proporção entre a quantidade de matéria de água produzida e a de
propano utilizada é 4:1, então, a partir de 4 mol de propano serão formados 16 mol
de água. Como a massa molar da água é de 18 g/mol, teremos 288 g de água
formados.

18


18 g de H 2 O X
  X  288 g
1 mol de H 2 O 16 mol de H 2 O
c)
6,0 10 23 partículas de C 3 H 8 12,0  10 23 partículas de C 3 H 8
  X  264 g
3  44 g de CO2 X

9.

2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g) → 4 Fe(l) + 6 CO2(g)

2 × 160 g 4 × 56 g

100 kg X

320 g Fe2 O3 100 kg Fe2 O3
  X  70,0 kg
224 g Fe X

Assim, a partir de 100 kg de óxido de ferro III, é possível obter 70 kg de ferro.
10. Como esta questão trata da energia liberada em um experimento, os valores obtidos
podem apresentar variações. Partindo dos resultados experimentais apresentados
anteriormente a título de exemplo (Situação de Aprendizagem 3), pode-se considerar
a seguinte resolução:
Como a energia liberada na reação de 1 mol de alumínio é de 96,0 kcal (conforme a
questão 7 da Situação de Aprendizagem 3), a energia envolvida na reação de 2 mol
de alumínio mostrada na equação química a seguir é 192 kcal.
2 NaOH(aq) + 2 Al(s) + 6 H2O(l)  2 NaAl(OH)4(aq) + 3 H2(g) + 192 kcal.

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Quantidade de matéria e transformações químicas

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