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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 1.L - Ex. 3

O combustível sólido do foguete auxiliar do ônibus espacial é uma mistura de perclorato de amônio e pó de alumínio. Na ignição, a reação que ocorre é 6   N H 4 C l O 4 s + 10   A l s → 5   A l 2 O 3 s + 3   N 2 g + 6   H C l g + 9   H 2 O g . (a) Que massa de alumínio deve ser misturada com 1,325   k g de N H 4 C l O 4 para essa reação? (b) Determine a massa de A l 2 O 3 (alumina, um pó branco finamente dividido que é produzido como uma enorme nuvem de fumaça branca) formada na reação de 3,500 × 10 3   k g de alumínio.

Passo 1

a) Queremos determinar a massa de alumínio que deve reagir com 1,325   k g de N H 4 C l O 4 .

Primero precisamos saber quantos m o l s de N H 4 C l O 4 tem em 1,325   k g .

Massa molar ( M ) de  N H 4 C l O 4 é  117,49   g . m o l - 1 . 

M   d e   N H 4 C l O 4 = M N + 4 × M H + M C l + 4 × M O

M   d e   N H 4 C l O 4 = 14   g . m o l - 1 + 4 × 1   g . m o l - 1 + 35,5   g . m o l - 1 + 4 × 16   g . m o l - 1

M   d e   N H 4 C l O 4 = 117,5   g . m o l - 1

Calculamos o número de mols de N H 4 C l O 4 da seguinte forma:

m o l s   C a O = m M = 1,325   k g 117,5   g . m o l - 1 × 1000 g 1   k g = 11,277   m o l s

Passo 2

A reação que ocorre é a seguinte:

6   N H 4 C l O 4 s + 10   A l s → 5   A l 2 O 3 s + 3   N 2 g + 6   H C l g + 9   H 2 O g

Pela equação acima podemos perceber que a relação estequiométrica entre o N H 4 C l O 4 e o A l , é de 6 para 10 . Ou seja, para cada 6   m o l s de N H 4 C l O 4 precisamos de 10   m o l s de A l . Assim, calculamos o número de mols de A l da seguinte maneira:

11,277   m o l s   N H 4 C l O 4 × 10   m o l s   A l 6   m o l s     N H 4 C l O 4 = 18,795   m o l s   A l

Em seguida, converta a m o l s de  A l em massa de Al da seguinte maneira:

m   A l = m o l s × M = 18,795   m o l s × 26,98   g . m o l - 1 = 507,1   g  

Portanto, a quantidade de alumínio é  0,5071   k g .

Passo 3

b) Queremos determine a massa de A l 2 O 3 formada na reação de 3,500 × 10 3   k g de alumínio.

Massa molar ( M ) de A l 2 O 3 é  101,96   g . m o l - 1 . 

M   d e   A l 2 O 3 = 2 × M A l + 3 × M O   = 2 × 26,98   g . m o l - 1 + 3 × 16   g . m o l - 1

M   d e   A l 2 O 3 = 101,96     g . m o l - 1

Primeiro converta a massa A l em m o l s de A l da seguinte maneira:

m o l s   A l = m M = 3,500 × 10 3   k g 26,98   g . m o l - 1 × 1000 g 1   k g = 12,97 × 10 4   m o l s   A l

Passo 4

A reação que ocorre é a seguinte:

6   N H 4 C l O 4 s + 10   A l s → 5   A l 2 O 3 s + 3   N 2 g + 6   H C l g + 9   H 2 O g

Pela equação acima podemos perceber que a relação estequiométrica entre o A l e o   A l 2 O 3 , é de 10 para 5 . Ou seja, para cada 10   m o l s de A l são formados 5   m o l s de   A l 2 O 3 . Assim, calculamos o número de mols de   A l 2 O 3 da seguinte maneira:

12,97 × 10 4   m o l s   A l × 5   m o l s     A l 2 O 3 10   m o l s     A l = 6,485 × 10 4   m o l s   A l 2 O 3

Em seguida, converta m o l s de  A l 2 O 3 em massa de A l 2 O 3 da seguinte maneira:

m   A l 2 O 3 = m o l s × M = 6,485 × 10 4   m o l s × 101,96   g . m o l - 1 = 6,612 × 10 6   g  

Portanto, a quantidade de A l 2 O 3 formado é  6,612 × 10 3   k g .

Resposta

a) 0,5071   k g de A l

b) 6,612 × 10 3   k g de A l 2 O 3

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