Aspetos quantitativos das reações químicas

Exame Nacional 2017, 1.ª fase — Grupo IV, item 3.1

3. O hidrogénio utilizado nos balões meteorológicos pode ser produzido a partir da reação entre o hidreto de cálcio sólido, \({\text{CaH}}_{2}\left( s \right)\), e a água líquida, formando-se hidróxido de cálcio sólido, \({Ca(OH)}_{2}\left( s \right)\), e hidrogénio gasoso, \({H}_{2}\left( g \right)\).

Escreva a equação química que traduz a reação acima descrita.

Exame Nacional 2019, 1.ª fase — Grupo IV, item 2

A reação de síntese do amoníaco pode ser traduzida por

\[{N}_{2}\left( g \right)+3\,{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)  \Delta H<0\]

Que volume de \({H}_{2}\left( g \right)\) terá de reagir, no mínimo, para se obter \(35,0 {\text{dm}}^{3}\) de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), em condições de pressão e de temperatura constantes?

(A) \(52,5 {\text{dm}}^{3}\)

(B) \(35,0 {\text{dm}}^{3}\)

(C) \(23,3 {\text{dm}}^{3}\)

(D) \(105 {\text{dm}}^{3}\)

Exame Nacional 2019, época especial — Grupo VI, item 1

Numa reação química, em sistema fechado, poderá ocorrer variação

(A) da massa do sistema.

(B) da carga elétrica total.

(C) do número total de eletrões.

(D) do número total de moléculas.

Exame Nacional 2022, época especial — item 1.2

1. A água, \({H}_{2}O\), é uma substância que apresenta propriedades físicas e químicas particulares.

A água pode ser obtida a partir da reação entre o dioxigénio, \({O}_{2}\), e o di-hidrogénio, \({H}_{2}\). Tal reação é traduzida por

\[{O}_{2}\left( g \right)+2\,{H}_{2}\left( g \right)\to 2\,{H}_{2}O(g)\]

Num recipiente fechado, introduziram-se \(6 \text{mol}\) de \({O}_{2}\) e \(10 \text{mol}\) de \({H}_{2}\). Após reação completa,

(A) foram obtidas \(16 \text{mol}\) de \({H}_{2}O(g)\).

(B) ficou por reagir \(1 \text{mol}\) de \({O}_{2}\left( g \right)\).

(C) foram consumidas \(6 \text{mol}\) de \({H}_{2}\left( g \right)\).

(D) ficaram por reagir \(2 \text{mol}\) de \({H}_{2}\left( g \right)\).

Exame Nacional 2026, época especial — item 6.1

6. Algumas embarcações estavam equipadas com canhões. Estes usavam pólvora como carga explosiva propulsora dos projéteis. A pólvora é uma mistura constituída por nitrato de potássio, \({\text{KNO}}_{3}\left( s \right)\), enxofre, \(S(s)\), e carbono, \(C(s)\), cuja reação de combustão, na forma simplificada, pode ser traduzida por

\[2\,{\text{KNO}}_{3}\left( s \right)+S(s)+3\,C(s)\to {K}_{2}S(s)+{N}_{2}\left( g \right)+3\,{\text{CO}}_{2}\left( g \right)\]

Nesta reação, a variação de entalpia associada à combustão de \(1 \text{mol}\) de \(S(s)\) é \(-597,73 \text{kJ}\).

Por cada mole de \({\text{KNO}}_{3}\) que reage, considerando a reação completa, formam-se

(A) \(2,0 \text{mol}\) de gases.

(B) \(2,5 \text{mol}\) de gases.

(C) \(4,0 \text{mol}\) de gases.

(D) \(5,0 \text{mol}\) de gases.

Exame Nacional 2017, 2.ª fase — Grupo V, item 2

Considere que, num reator com a capacidade de \(1,00 L\), se misturaram \(0,80 \text{mol}\) de um reagente \(A\left( g \right)\) com \(1,30 \text{mol}\) de um outro reagente \(B\left( g \right)\), que reagiram entre si, formando-se os produtos \(C\left( g \right)\) e \(D\left( g \right)\). Esta reação pode ser traduzida por

\[A(g)+2\,B(g)⇌C(g)+D(g)\]

Depois de atingido o equilíbrio, à temperatura \(T\), verificou-se que existiam no reator \(0,45 \text{mol}\) de \(C\left( g \right)\).

Determine o rendimento da reação, nas condições consideradas.

Apresente todas as etapas de resolução.

Exame Nacional 2018, 2.ª fase — Grupo V, item 1.2

1. O cobre metálico reage com soluções concentradas de ácido nítrico, podendo a reação que ocorre ser traduzida por

\[Cu(s)+4\,{\text{HNO}}_{3}\left( \text{aq} \right)\to {Cu(NO}_{3}{)}_{2}\left( \text{aq} \right)+2\,{\text{NO}}_{2}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(l)\]

Que massa de cobre é necessária para reagir completamente com \(500 {\text{cm}}^{3}\) de uma solução de ácido nítrico de concentração \(14,0 {\text{mol dm}}^{-3}\)?

(A) \(445 g\)

(B) \(222 g\)

(C) \(111 g\)

(D) \(890 g\)

Exame Nacional 2018, época especial — Grupo V, item 1

A reação entre o metanal, \({\text{CH}}_{2}O(g)\), e o hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), para formar metanol, \({\text{CH}}_{3}OH(g)\), pode ser traduzida por

\[{\text{CH}}_{2}O(g)+{H}_{2}\left( g \right)⇌{\text{CH}}_{3}OH(g)\]

Num recipiente fechado, introduziram-se inicialmente \(3,94 \text{mol}\) de metanal e \(3,94 \text{mol}\) de hidrogénio. Ao fim de um determinado intervalo de tempo, o sistema atingiu um estado de equilíbrio, existindo, no total, \(4,72 \text{mol}\) de moléculas no recipiente.

No intervalo de tempo considerado, o número total de átomos no recipiente ____________, tendo a quantidade de metanal diminuído ____________.

(A) manteve-se constante … \(0,78 \text{mol}\)

(B) manteve-se constante … \(3,16 \text{mol}\)

(C) não se manteve constante … \(3,16 \text{mol}\)

(D) não se manteve constante … \(0,78 \text{mol}\)

Exame Nacional 2019, 2.ª fase — Grupo II, item 2.2

2. Adicionando uma solução de \({\text{Ag}}^{+}\left( \text{aq} \right)\) a uma solução de \({\text{SCN}}^{-}\left( \text{aq} \right)\), precipita tiocianato de prata, \(AgSCN(s)\), um sal muito pouco solúvel cujo produto de solubilidade é \(1,0\times {10}^{-12}\), a \(25{ }^{\circ }C\). Esta reação pode ser traduzida por

\[{\text{Ag}}^{+}\left( \text{aq} \right)+{\text{SCN}}^{-}\left( \text{aq} \right)⇌AgSCN(s)\]

Verificou-se que, adicionando \(4,0\times {10}^{-2} \text{mol}\) de ião \({\text{Ag}}^{+}\left( \text{aq} \right)\) a \(5,0\times {10}^{-3} \text{mol}\) de ião \({\text{SCN}}^{-}\left( \text{aq} \right)\), se obteve \(0,66 g\) de \(\text{AgSCN}\) (\(M=165,95 {\text{g mol}}^{-1}\)) sólido.

Qual terá sido o rendimento do processo?

Mostre como chegou ao valor solicitado.

Exame Nacional 2020, época especial — Grupo IV, item 3.3

3. O etanol, \({\text{CH}}_{3}{\text{CH}}_{2}\text{OH}\) (\(M=46,08 {\text{g mol}}^{-1}\)), é um dos álcoois mais comuns, podendo ser usado, por exemplo, como biocombustível.

O etanol pode ser obtido a partir da sacarose, \({C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}\) (\(M=342,34 {\text{g mol}}^{-1}\)), extraída da beterraba sacarina, num processo que pode ser, globalmente, traduzido por

\[{C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}\left( \text{aq} \right)+{H}_{2}O(l)\to 4\,{\text{CH}}_{3}{\text{CH}}_{2}OH(aq)+4\,{\text{CO}}_{2}\left( g \right)\]

Determine a massa de etanol que se poderá obter, no máximo, a partir de \(3,0\) toneladas de beterraba sacarina, que têm, em média, um teor de sacarose de \(20\,\%\) (\(m/m\)).

Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2020, época especial — Grupo IV, item 5

O propan-2-ol, \({\left( {\text{CH}}_{3} \right)}_{2}\text{CHOH}\), pode ser convertido em propanona, \({\left( {\text{CH}}_{3} \right)}_{2}\text{CO}\), através de uma reação que pode ser traduzida por

\[{\left( {\text{CH}}_{3} \right)}_{2}CHOH(g)\to {\left( {\text{CH}}_{3} \right)}_{2}CO(g)+{H}_{2}\left( g \right)\]

A conversão de \(1 \text{mol}\) de propan-2-ol nos produtos da reação, de acordo com a equação química anterior, envolve a absorção de \(56 \text{kJ}\), em determinadas condições de pressão e de temperatura.

Considere que, nas mesmas condições de pressão e de temperatura, para uma variação de entalpia de reação de \(33 \text{kJ}\), se isolou \(0,50 \text{mol}\) de propanona.

Qual terá sido o rendimento da reação?

(A) \(59\,\%\)

(B) \(85\,\%\)

(C) \(41\,\%\)

(D) \(29\,\%\)

Exame Nacional 2021, 2.ª fase — item 2.3.1

2. A Estação Espacial Internacional (EEI) move-se em torno da Terra, numa órbita aproximadamente circular.

2.3. Na EEI é possível, a partir do dióxido de carbono, \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\), expirado, obter oxigénio, \({O}_{2}\left( g \right)\), que é utilizado na zona habitável da estação. A formação de \({O}_{2}\left( g \right)\) pode ser traduzida por

\[{\text{CO}}_{2}\left( g \right)+4\,{H}_{2}\left( g \right)\to {\text{CH}}_{4}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(g)  \left( 1 \right)\]

\[2\,{H}_{2}O(l)\to 2\,{H}_{2}\left( g \right)+{O}_{2}\left( g \right)  \left( 2 \right)\]

O hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), produzido na reação (2) é reutilizado na reação (1).

Que quantidade de \({H}_{2}\) pode ser reutilizada, no máximo, por cada mole de \({H}_{2}\) consumida?

Exame Nacional 2021, época especial — item 1.3

1. Os ácidos orgânicos apresentam um grupo funcional característico. O ácido cítrico, \({C}_{6}{H}_{8}{O}_{7}\) (\(M=192,14 {\text{g mol}}^{-1}\)), é uma substância presente nos citrinos.

A reação entre o ácido cítrico e o hidrogenocarbonato de sódio, \({\text{NaHCO}}_{3}\left( \text{aq} \right)\), pode ser traduzida por

\[{C}_{6}{H}_{8}{O}_{7}\left( \text{aq} \right)+3\,{\text{NaHCO}}_{3}\left( \text{aq} \right)\to 3\,{H}_{2}O(l)+3\,{\text{CO}}_{2}\left( g \right)+{\text{Na}}_{3}{C}_{6}{H}_{5}{O}_{7}\left( \text{aq} \right)\]

Considere que se adicionam \(80 \text{mL}\) de \({\text{NaHCO}}_{3}\left( \text{aq} \right)\), de concentração \(0,50 {\text{mol dm}}^{-3}\), a \(30 \text{mL}\) de \({C}_{6}{H}_{8}{O}_{7}\left( \text{aq} \right)\), com a mesma concentração, e se recolhem \(3,6\times {10}^{-2} \text{mol}\) de \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\).

O rendimento da reação é

(A) \(65\,\%\)

(B) \(90\,\%\)

(C) \(80\,\%\)

(D) \(30\,\%\)

Exame Nacional 2022, época especial — item 6.1

6. Considere um sistema gasoso fechado em que as espécies A, B e C são intervenientes numa reação química e \(x\), \(y\) e \(z\) correspondem aos seus coeficientes estequiométricos. Esta reação pode ser traduzida por

\[z\,C(g)⇌x\,A(g)+y\,B(g)\]

A Figura 9 apresenta o gráfico que traduz a evolução, ao longo do tempo, da quantidade de cada uma das espécies, A, B e C, até ser atingido o estado de equilíbrio, à temperatura \(T\).

De acordo com a Figura 9, os coeficientes estequiométricos \(x\), \(y\) e \(z\) são, respetivamente,

(A) 2, 3 e 1.

(B) 2, 1 e 3.

(C) 3, 2 e 1.

(D) 3, 1 e 2.

Exame Nacional 2023, 2.ª fase — item 7.2

7. As indústrias cimenteiras são grandes emissoras de dióxido de carbono, \({\text{CO}}_{2}\). Uma das estratégias para a redução e valorização do \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\) consiste em fazê-lo reagir com di-hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), formando metano, \({\text{CH}}_{4}\left( g \right)\), e água, \({H}_{2}O(g)\), o que permite armazenar energia na forma de \({\text{CH}}_{4}\) (gás natural sintético). A reação pode ser traduzida por

\[{\text{CO}}_{2}\left( g \right)+4\,{H}_{2}\left( g \right)\to {\text{CH}}_{4}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(g)\]

Uma indústria cimenteira avalia a produção de gás natural sintético num teste-piloto. Neste teste, faz-se reagir \(4,40 \text{kg}\) de \({\text{CO}}_{2}\) (\(M=44,01 {\text{g mol}}^{-1}\)) com \(4,48\times {10}^{3} {\text{dm}}^{3}\) de \({H}_{2}\), medido em condições PTN.

Considere que o rendimento da reação de formação de \({\text{CH}}_{4}\) é \(54\,\%\).

Qual é a quantidade de \({\text{CH}}_{4}\) produzida?

(A) \(27 \text{mol}\)

(B) \(50 \text{mol}\)

(C) \(54 \text{mol}\)

(D) \(108 \text{mol}\)

Exame Nacional 2023, época especial — item 1.4.2

1. O etanol, \({\text{CH}}_{3}{\text{CH}}_{2}\text{OH}\), faz parte da composição de bebidas alcoólicas e pode ser utilizado como combustível. O etanal, \({\text{CH}}_{3}\text{CHO}\), pode ser obtido a partir do etanol, e a sua principal utilização é a produção de ácido etanoico. O ácido etanoico, \({\text{CH}}_{3}\text{COOH}\), tem utilizações variadas, destacando-se o fabrico de essências artificiais.

Fazendo reagir etanol com ácido etanoico, obtém-se etanoato de etilo, \({\text{CH}}_{3}{\text{COOCH}}_{2}{\text{CH}}_{3}\), e água, num equilíbrio traduzido por

\[{\text{CH}}_{3}{\text{CH}}_{2}OH(l)+{\text{CH}}_{3}COOH(l)⇌{\text{CH}}_{3}{\text{COOCH}}_{2}{\text{CH}}_{3}\left( l \right)+{H}_{2}O(l)\]

Num laboratório, juntaram-se \(40,0 g\) de \({\text{CH}}_{3}\text{COOH}\) (\(M=60,06 {\text{g mol}}^{-1}\)) a etanol em excesso e obtiveram-se \(40,0 g\) de \({\text{CH}}_{3}{\text{COOCH}}_{2}{\text{CH}}_{3}\) (\(M=88,12 {\text{g mol}}^{-1}\)).

Determine o rendimento da reação.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2024, 2.ª fase — item 6.3

6. O ácido acetilsalicílico é uma das substâncias mais utilizadas na redução da inflamação, da dor e da febre.

Na síntese desta substância, o ácido salicílico, \({C}_{7}{H}_{6}{O}_{3}\) (\(M=138,13 {\text{g mol}}^{-1}\)), reage com o anidrido acético, \({C}_{4}{H}_{6}{O}_{3}\) (\(M=102,10 {\text{g mol}}^{-1}\) e \(\rho =1,08 {\text{g cm}}^{-3}\)), dando origem ao ácido acetilsalicílico, \({C}_{9}{H}_{8}{O}_{4}\) (\(M=180,17 {\text{g mol}}^{-1}\)), e ao ácido acético. Esta reação é catalisada por ácido sulfúrico e pode ser traduzida por

Na reação de síntese, qual é, aproximadamente, a percentagem, em massa, dos átomos dos reagentes incorporados no ácido acetilsalicílico?

(A) \(32\,\%\)

(B) \(75\,\%\)

(C) \(49\,\%\)

(D) \(57\,\%\)

Exame Nacional 2025, 2.ª fase — item 6.3

6. A utilização do «hidrogénio verde» na produção de amoníaco, \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), tem incentivado a exploração do \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\) como combustível ambientalmente mais sustentável do que os combustíveis fósseis. A combustão do \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\) pode ser traduzida por

\[4\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)+3\,{O}_{2}\left( g \right)\to 2\,{N}_{2}\left( g \right)+6\,{H}_{2}O(g)\]

Para estudar a reação de combustão do \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), colocaram-se, num motor de teste, \(2,3 \text{mol}\) de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), com excesso de \({O}_{2}\left( g \right)\).

Considere que, nas condições em que se realizou a combustão, o volume molar é \(24,1 {\text{dm}}^{3}{\text{mol}}^{-1}\) e o rendimento da reação é \(30\,\%\).

Determine o volume de \({N}_{2}\left( g \right)\) formado na combustão.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2018, época especial — Grupo IV, item 2.1

2. As primeiras experiências que conduziram à obtenção do fósforo, sob a forma de \({P}_{4}\left( s \right)\), foram realizadas a partir da urina humana. Duas das reações que ocorrem podem ser traduzidas por

\[{Na(NH}_{4}){\text{HPO}}_{4}\left( \text{aq} \right)\to {\text{NaPO}}_{3}\left( s \right)+{\text{NH}}_{3}\left( g \right)+{H}_{2}O(l)\]

\[8\,{\text{NaPO}}_{3}\left( s \right)+10\,C(s)\to 2\,{\text{Na}}_{4}{P}_{2}{O}_{7}\left( s \right)+10\,CO(g)+{P}_{4}\left( s \right)\]

Considere que se utilizou \(1,1\times {10}^{2} {\text{dm}}^{3}\) de urina na qual a concentração em massa de \({Na(NH}_{4}){\text{HPO}}_{4}\) (\(M=137,02 {\text{g mol}}^{-1}\)) era \(1,6 {\text{g dm}}^{-3}\), tendo-se obtido \(4,5 g\) de \({P}_{4}\left( s \right)\) (\(M=123,90 {\text{g mol}}^{-1}\)).

Determine o rendimento global do processo de síntese do \({P}_{4}\left( s \right)\).

Apresente todas as etapas de resolução.

Exame Nacional 2019, época especial — Grupo IV, item 4.2

4. O enxofre, \(S\), pode existir em pequenas quantidades no aço. Numa análise de controlo de qualidade, converteu-se todo o enxofre existente numa amostra de aço, de massa \(8,30 g\), em dióxido de enxofre, \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\).

Admita que todo o dióxido de enxofre formado reagiu com uma solução de peróxido de hidrogénio, \({H}_{2}{O}_{2}\left( \text{aq} \right)\), à qual se tinha adicionado uma solução de hidróxido de sódio, \(NaOH(aq)\). A reação que ocorre pode ser traduzida por

\[{\text{SO}}_{2}\left( g \right)+{H}_{2}{O}_{2}\left( \text{aq} \right)+2\,{\text{OH}}^{-}\left( \text{aq} \right)\to {\text{SO}}_{4}^{2-}\left( \text{aq} \right)+2\,{H}_{2}O(l)\]

Considere que à solução de peróxido de hidrogénio se tinha adicionado \(2,000\times {10}^{-2} {\text{dm}}^{3}\) de \(NaOH(aq)\), de concentração \(5,00\times {10}^{-2} {\text{mol dm}}^{-3}\). Após todo o \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\) ter reagido, verificou-se que a quantidade de \({\text{OH}}^{-}\left( \text{aq} \right)\) na solução era \(7,065\times {10}^{-4} \text{mol}\).

Determine a percentagem, em massa, de enxofre, \(S\) (\(M=32,06 {\text{g mol}}^{-1}\)), na amostra de aço.

Apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2020, 1.ª fase — Grupo IV, item 4.2

4. A combustão do metano, \({\text{CH}}_{4}\left( g \right)\), pode ser traduzida por

\[{\text{CH}}_{4}\left( g \right)+2\,{O}_{2}\left( g \right)\to {\text{CO}}_{2}\left( g \right)+2\,{H}_{2}O(g)\]

Em muitas reações de combustão, que ocorrem em sistemas reais, o combustível não reage completamente, mesmo existindo \({O}_{2}\left( g \right)\) em excesso.

Considere que, numa reação de combustão de metano, por cada mole de \({\text{CH}}_{4}\left( g \right)\), \(0,016 \text{mol}\) não reagiram, apesar de existir um excesso de \(5,0\,\%\) de \({O}_{2}\left( g \right)\).

Admita que, além da reação considerada, não ocorrem outras reações.

Determine, por cada mole de \({\text{CH}}_{4}\left( g \right)\), a quantidade de \({O}_{2}\left( g \right)\) que não reagiu.

Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2022, 1.ª fase — item 2.2

2. Para preparar uma futura expedição a Marte, na missão Mars 2020 seguiu o módulo MOXIE. Este dispositivo foi concebido para testar, pela primeira vez, a produção local de dioxigénio, \({O}_{2}\), a partir do dióxido de carbono, \({\text{CO}}_{2}\), existente na atmosfera marciana, de acordo com as semirreações traduzidas por

\[{\text{CO}}_{2}+2\,{e}^{-}\to \text{CO}+{O}^{2-}\]

\[2\,{O}^{2-}\to 4\,{e}^{-}+{O}_{2}\]

Calcule o número de módulos MOXIE necessários para produzir \(1000 \text{kg}\) de \({O}_{2}\) em \(365\) dias.

Considere que o módulo MOXIE consegue retirar, por hora, \(16,70 g\) de \({\text{CO}}_{2}\) da atmosfera marciana e que a transformação de \({\text{CO}}_{2}\) em \({O}_{2}\) tem um rendimento de \(50\,\%\).

Admita que a duração de um dia em Marte é aproximadamente igual à de um dia terrestre.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2022, 2.ª fase — item 7.1

7. Na construção de aviões a jato, é utilizado titânio, \(Ti(s)\), que pode ser obtido pela reação entre o composto \({\text{TiX}}_{4}\) (em que X representa genericamente um elemento não metálico) e o magnésio fundido, \(Mg(l)\). A reação é expressa por

\[{\text{TiX}}_{4}\left( g \right)+2\,Mg(l)\to Ti(s)+2\,{\text{MgX}}_{2}\left( l \right)\]

Para obtenção de titânio, fez-se reagir \(1,85\times {10}^{5} \text{mol}\) de \({\text{TiX}}_{4}\) com \(1,72\times {10}^{3} \text{kg}\) de \(\text{Mg}\).

Determine o rendimento da reação ao obter-se \(1,21\times {10}^{3} \text{kg}\) de \(Ti(s)\).

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2023, 1.ª fase — itens 6.3, 6.4

6. O ácido nítrico, \({\text{HNO}}_{3}\left( \text{aq} \right)\) (\(M=63,02 {\text{g mol}}^{-1}\)), é considerado um ácido forte, sendo bastante corrosivo. É um dos compostos químicos mais produzidos mundialmente. Desde 1902, é preparado industrialmente em três etapas sequenciais (processo de Ostwald):

Etapa I) Combustão do amoníaco, \({\text{NH}}_{3}\) (\(M=17,04 {\text{g mol}}^{-1}\)), para formar monóxido de nitrogénio, \(\text{NO}\).

\[4\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)+5\,{O}_{2}\left( g \right)\to 4\,NO(g)+6\,{H}_{2}O(g)\]

Etapa II) Oxidação do \(\text{NO}\) a dióxido de nitrogénio, \({\text{NO}}_{2}\).

\[2\,NO(g)+{O}_{2}\left( g \right)\to 2\,{\text{NO}}_{2}\left( g \right)\]

Etapa III) Reação do \({\text{NO}}_{2}\) com água, para formação de \({\text{HNO}}_{3}\).

\[3\,{\text{NO}}_{2}\left( g \right)+{H}_{2}O(l)\to 2\,{\text{HNO}}_{3}\left( \text{aq} \right)+NO(g)\]

a) [★★★] Considere que, nas duas primeiras etapas do processo de Ostwald, se dá a conversão completa dos reagentes em produtos e que a terceira etapa tem um rendimento de \(75\,\%\).

Determine a massa de \({\text{NH}}_{3}\), em \(\text{kg}\), necessária para produzir \(1200\) toneladas de \({\text{HNO}}_{3}\).

Apresente todos os cálculos efetuados.

b) [★★] De acordo com os princípios da química verde, que apela à sustentabilidade dos processos químicos industriais, na obtenção de \({\text{HNO}}_{3}\) pelo processo de Ostwald, seria vantajoso reutilizar o \(\text{NO}\) resultante da

(A) etapa III na etapa I.

(B) etapa III na etapa II.

(C) etapa I na etapa II.

(D) etapa I na etapa III.

Exame Nacional 2024, 1.ª fase — item 2.2.2

2. Na reciclagem de equipamentos eletrónicos, a extração de metais pode ser feita através de diferentes processos.

2.2. A água régia é uma mistura de ácido nítrico, \({\text{HNO}}_{3}\), e ácido clorídrico, \(\text{HCl}\), que permite extrair o ouro presente em equipamentos eletrónicos, de acordo com a reação traduzida por

\[Au(s)+{\text{HNO}}_{3}\left( \text{aq} \right)+4\,HCl(aq)\to 2\,{H}_{2}O(l)+NO(g)+{\text{HAuCl}}_{4}\left( \text{aq} \right)\]

Determine o volume mínimo da solução de \(\text{HCl}\) (\(\rho =1,19 {\text{g cm}}^{-3}\)) com \(37\,\%\), em massa, de \(\text{HCl}\) (\(M=36,46 {\text{g mol}}^{-1}\)) que deve ser utilizado para a extração completa de \(60,0 g\) de ouro.

Considere que o \({\text{HNO}}_{3}\) se encontra em excesso.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2025, época especial — item 5.2

5. Os artefactos de ferro são fabricados desde a Antiguidade, sendo frequente encontrá-los em naufrágios de diferentes épocas. Atualmente, a maior parte do ferro é obtida a partir de minério contendo elevada percentagem de trióxido de diferro, \({\text{Fe}}_{2}{O}_{3}\left( s \right)\), num alto-forno. As reações químicas que ocorrem no alto-forno podem ser traduzidas, de forma simplificada, por

\[3\,CO(g)+{\text{Fe}}_{2}{O}_{3}\left( s \right)\to 2\,Fe(l)+3\,{\text{CO}}_{2}\left( g \right)\]

Este processo de produção de ferro, \(Fe(l)\), tem a desvantagem de produzir um gás com efeito de estufa, o dióxido de carbono, \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\).

Considere que o minério usado contém \(80\,\%\) de \({\text{Fe}}_{2}{O}_{3}\left( s \right)\) (\(M=159,70 {\text{g mol}}^{-1}\)) e que o rendimento da reação de produção de \(Fe(l)\) é \(79\,\%\).

Calcule a massa de \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\) (\(M=44,01 {\text{g mol}}^{-1}\)) produzida na reação de \(1,0\) tonelada de minério, com excesso de \(CO(g)\).

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2026, 2.ª fase — item 2.1

2. O alumínio é produzido, maioritariamente, a partir da bauxite, que é o principal minério que contém este elemento. Uma das etapas iniciais do processo de obtenção do alumínio consiste no tratamento do minério para se obter tri-hidróxido de alumínio, \({Al(OH)}_{3}\) (\(M=78,01 {\text{g mol}}^{-1}\)). Etapas posteriores, I e II, levam à obtenção do alumínio, podendo ser traduzidas por

Etapa I) \(2\,{Al(OH)}_{3}\to {\text{Al}}_{2}{O}_{3}+3\,{H}_{2}O\)

Etapa II) \(2\,{\text{Al}}_{2}{O}_{3}+3\,C\to 4\,\text{Al}+3\,{\text{CO}}_{2}\)

O uso de alumínio generalizou-se na produção de latas de bebida.

Considere que:

– uma lata de bebida tem \(20,0 g\) de alumínio; – na etapa I, se dá a conversão completa do reagente em produtos e que, na etapa II, o rendimento na obtenção de \(\text{Al}\) é \(90,0\,\%\).

Determine a massa de \({Al(OH)}_{3}\) necessária para produzir o alumínio existente numa lata de bebida.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Areal, Prova-modelo n.º 2 — Grupo II, item 4

A aspirina (ácido acetilsalicílico) é um composto utilizado como anti-inflamatório, antipirético e analgésico. A síntese do ácido acetilsalicílico consiste numa reação de esterificação do grupo \(-\text{OH}\) do ácido salicílico com o anidrido acético, usando o ácido sulfúrico como catalisador da reação.

Durante a síntese laboratorial da aspirina, fez-se reagir \(1,30 g\) de ácido salicílico, \({C}_{7}{H}_{6}{O}_{3}\) (\(M=138,13 {\text{g mol}}^{-1}\)), com excesso de anidrido acético. Quando a reação terminou, separou-se o produto pretendido, tendo-se obtido \(1,23 g\) de aspirina, \({C}_{9}{H}_{8}{O}_{4}\) (\(M=180,17 {\text{g mol}}^{-1}\)).

A reação pode ser traduzida por \({C}_{7}{H}_{6}{O}_{3}+{C}_{4}{H}_{6}{O}_{3}\to {C}_{9}{H}_{8}{O}_{4}+{\text{CH}}_{3}\text{COOH}\).

Determine o rendimento da reação.

Apresente todas as etapas de resolução.

Areal, Prova-modelo 2018 — Grupo I, item 4

A fosfina, \({\text{PH}}_{3}\), pode ser obtida por aquecimento de fósforo branco com hidróxido de sódio aquoso concentrado, de acordo com a seguinte equação química:

\[{P}_{4}\left( s \right)+3\,{\text{OH}}^{-}\left( \text{aq} \right)+3\,{H}_{2}O(l)\to {\text{PH}}_{3}\left( g \right)+3\,{H}_{2}{\text{PO}}_{2}^{-}\left( \text{aq} \right)\]

Na síntese industrial de fosfina, um químico fez reagir \(2,478 g\) de fósforo branco, \(M=123,88 {\text{g mol}}^{-1}\), com \(5 \%\) de impurezas. Tendo a reação ocorrido com um rendimento de \(70 \%\), determine a quantidade de matéria de fosfina obtida.

Apresente todas as etapas de resolução.

Porto Editora, Prova-modelo 2019 — Grupo I, itens 3.1, 3.2

Considere a reação representada pela seguinte equação química:

\[2\,{\text{NH}}_{4}Cl(aq)+CaO(s)\to 2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)+{\text{CaCl}}_{2}\left( \text{aq} \right)+{H}_{2}O(l)\]

Num recipiente misturou-se \(1,00 {\text{dm}}^{3}\) de solução aquosa de cloreto de amónio de concentração \(0,100 {\text{mol dm}}^{-3}\) com \(56,1 g\) de óxido de cálcio e obtiveram-se \(2,00 {\text{dm}}^{3}\) de amoníaco gasoso (PTN).

a) [★★] Justifique qual é o reagente limitante.

b) [★★★] Selecione a opção que traduz o valor aproximado do rendimento da reação.

(A) \(50 \%\)

(B) \(56 \%\)

(C) \(79 \%\)

(D) \(89 \%\)