KClO4 pode ser obtido a partir da série de reações a seguir:
Cl2+2 KOH & KCl+KClO+H2 O 3 KClO & 2 KCl+KClO3 4 KClO3 & 3 KClO4+KCl
a) Qual a massa de Cl2 necessária para preparar 100 g de KClO4, utilizando a sequência acima?
b) Qual a massa de KCl gerada no processo?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o enunciado tá pedindo. A gente tem três reações em sequência que transformam Cl₂ e KOH em KClO₄ (perclorato de potássio), passando por KClO e KClO₃ como intermediários. O objetivo é descobrir:
  1. A massa de Cl₂ que eu preciso pra obter 100 g de KClO₄.
  2. A massa total de KCl que aparece como subproduto nessa sequência.
O conteúdo aqui é este tal de estequiometria de reações em série: a gente vai calcular quantos mols de cada substância precisa/gera, usando massa molar, proporção entre mols e tabela periódica. Vou explicar tudo do zero, sem pular etapas.

Passo 2

Primeiro, quantos mols de KClO₄ correspondem a 100 g?
  1. A massa molar de KClO₄ é
M(KClO4) = M(K) + M(Cl) + 4,M(O) = 39,10 + 35,45 + 4times16,00 = 138,55;g/mol
  1. Então
n(KClO4) = 100,0;g138,55;g/mol approx 0,722;mol

Passo 3

Agora olha a terceira reação (que vai formar o KClO₄ de fato):
4,KClO3 ;longrightarrow;3,KClO4 + KCl
Dela, pra cada 4 mol de KClO₃ eu obtenho 3 mol de KClO₄. Logo, pra ter 0,722 mol de KClO₄ eu preciso de
n(KClO3) = 43times n(KClO4) = 43times0,722 approx0,963;mol

Passo 4

Aí vem a segunda reação (que gera o KClO₃):
3,KClO ;longrightarrow;2,KCl + KClO3
Dela, pra cada 3 mol de KClO a gente obtém 1 mol de KClO₃. Então, pra gerar 0,963 mol de KClO₃ precisamos de
n(KClO) = 3times n(KClO3) =3times0,963 approx2,889;mol

Passo 5

Finalmente, a primeira reação (que gera o KClO):
Cl2 + 2,KOH ;longrightarrow; KCl + KClO + H2O
Aqui cada 1 mol de Cl₂ gera exatamente 1 mol de KClO. Como a gente quer 2,889 mol de KClO, também precisa de
n(Cl2) = 2,889;mol
A massa correspondente é
M(Cl2) = 2times35,45 = 70,90;g/mol,
então
m(Cl2) = n(Cl2)times M(Cl2) =2,889times70,90 approx204,8;g

Passo 6

Agora vamos somar todo o KCl formado em cada etapa:
  1. Na primeira reação sai 1 mol de KCl para cada 1 mol de Cl₂, ou seja 2,889 mol de KCl.
  2. Na segunda reação saem 2 mol de KCl a cada 3 mol de KClO consumidos. Consumimos 2,889 mol de KClO, então: n(KCl)2 = 23times2,889 approx1,926;mol
  3. Na terceira reação sai 1 mol de KCl a cada 4 mol de KClO₃ usados. Usamos 0,963 mol de KClO₃, então: n(KCl)3 = 14times0,963 approx0,241;mol
Total de mols de KCl:
ntotal(KCl) = 2,889 + 1,926 + 0,241 = 5,056;mol
Massa molar do KCl = 39,10 + 35,45 = 74,55 g/mol.
m(KCl) = 5,056times74,55 approx376,9;g

Resposta

a) m(Cl₂) ≈ 204,8 g
b) m(KCl) ≈ 376,9 g

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