ONC · Química

Questões de Estequiometria e cálculos químicos da ONC

17 questões oficiais da ONC sobre Estequiometria e cálculos químicos, de 2016 a 2025, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 2 fáceis, 8 médias, 7 difíceis.

Treine Estequiometria e cálculos químicos com 17 questões da ONC

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6 questões de Estequiometria e cálculos químicos resolvidas

ONC 2025 · 1º ano do ensino médio · Questão 1média

As microalgas são a base da cadeia alimentar nos ambientes marinhos. Essas são também responsáveis pela produção de grande parte do oxigênio da Terra. Para essa função, realizam fotossíntese, o que auxilia na redução de CO₂ da atmosfera e, portanto, na regulação do clima do planeta. Do ponto de vista industrial, esse tipo de microrganismo pode ser utilizado também para produção de biodiesel, um combustível considerado renovável. Na imagem abaixo, é apresentada uma representação de uma das moléculas mais comuns neste tipo de combustível, assim como a equação química (parcialmente balanceada) da reação de combustão desta.

Fonte: MolView

2 C₁₇H₃₄O₂ + X O₂ → Y CO₂ + Z H₂O

Para que a equação seja corretamente balanceada, os coeficientes X, Y e Z apresentados na imagem devem ser, respectivamente, iguais a

A
24, 16 e 17.
B
24, 18 e 17.
C
48, 35 e 35.
D
49, 34 e 34.
E
49, 17 e 17.

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Gabarito: D (elaborado pelo Treinamento 101)

2 C₁₇H₃₄O₂ + X O₂ → Y CO₂ + Z H₂O

1. Carbono
2 × 17 = 34 → Y = 34

2. Hidrogênio
2 × 34 = 68 átomos de H → 68 ÷ 2 = Z = 34

3. Oxigênio
Direita: 34 × 2 + 34 × 1 = 68 + 34 = 102 átomos de O
Esquerda: 2 × 2 = 4 (do biodiesel) + 2X
4 + 2X = 102 → X = 49

Resposta: D (49, 34 e 34)

Por que as outras atraem: quem esquece o coeficiente 2 do biodiesel encontra Y = Z = 17; quem esquece o oxigênio da própria molécula do biodiesel erra o X.

Dica: balanceie na ordem C, H e por último O, que aparece em várias substâncias; lembre de contar o oxigênio do combustível.

Questão 2 · ONC 2024 · 1º ano do ensino médio · Questão 3média

Em química, é comum o uso de reações entre um ácido e uma base em procedimentos visando determinar a quantidade de uma dessas duas substâncias. Via de regra, os químicos recorrem a um procedimento denominado de titulação (vide ilustração), em que alíquotas de uma solução contendo um reagente de concentração conhecida são adicionadas sobre uma dada amostra até que a reação tenha ocorrido de forma estequiométrica. O ponto estequiométrico pode ser detectado pelo uso de indicadores químicos ou instrumentais, sendo que, ao final do processo, cálculos estequiométricos permitem conhecer a quantidade de matéria presente na amostra.

Fonte: pixabay.com

Considere a seguinte equação química:

H₂SO_4(aq) + 2NaOH_(aq) → Na₂SO_4(aq) + 2H₂O_(l)

Imagine que o ácido sulfúrico presente em uma dada amostra reagiu por completo com 0,600 g de NaOH. Sabendo disso, assinale a alternativa que indica a quantidade de H₂SO₄ em mols presente na amostra e também as duas vidrarias indicadas na figura. Considere: H = 1,00 g mol^-1; O = 16,0 g mol^-1; Na = 23,0 g mol^-1; S = 32,0 g mol^-1.

A
0,00750 mols de H₂SO₄; bureta e Erlenmeyer.
B
0,00750 mols de H₂SO₄; proveta e Erlenmeyer.
C
0,0150 mols de H₂SO₄; bureta e Erlenmeyer.
D
0,0150 mols de H₂SO₄; bureta e Kitassato.
E
0,0150 mols de H₂SO₄; proveta e Kitassato.

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Gabarito: A (elaborado pelo Treinamento 101)

1. Mols de NaOH. Massa molar do NaOH = 23,0 + 16,0 + 1,00 = 40,0 g/mol.

n(NaOH) = 0,600 / 40,0 = 0,0150 mol

2. Mols de H₂SO₄. Pela equação, 1 H₂SO₄ reage com 2 NaOH:

n(H₂SO₄) = 0,0150 / 2 = 0,00750 mol

3. Vidrarias. Na figura, o tubo graduado e longo, com torneira, preso ao suporte, é a bureta: ela libera volumes medidos com precisão. Embaixo, o frasco cônico que recebe a amostra é o Erlenmeyer. O kitassato, parecido, tem uma saída lateral (é usado em filtração a vácuo). A proveta não tem torneira.

Resposta: A (0,00750 mol de H₂SO₄; bureta e Erlenmeyer).

Por que as outras atraem: 0,0150 mol é o número de mols de NaOH. Quem esquece a proporção 1 : 2 da equação para nele.

Dica: na titulação, sempre passe pela proporção da equação balanceada antes de responder.

Questão 3 · ONC 2023 · 8º e 9º anos · Questão 1difícil

As monocamadas de Langmuir são filmes de uma única camada molecular que são formados na interface entre fases. Esses filmes são nomeados em homenagem a Irving Langmuir (1881 - 1957), um físico e químico americano que estudou extensivamente as propriedades de superfícies e interfaces. As monocamadas de Langmuir encontram aplicações em áreas como catálise, sensores, dispositivos eletrônicos, estudos de interação molecular, biomateriais, filmes ópticos, entre outras. A capacidade de controlar a organização e a estrutura das moléculas na interface líquido-ar torna as monocamadas de Langmuir ferramentas poderosas para explorar e compreender as propriedades de superfície e interfaces em uma ampla gama de sistemas. Na formação dessas camadas certas substâncias insolúveis se espalham na superfície de um líquido, como a água, até que formam uma camada monomolecular. Os ácidos graxos de cadeia longa, ácido esteárico (C₁₇H₃₅COOH - fórmula estrutural abaixo) e ácido oleico (C₁₇H₃₃COOH), são exemplos clássicos. O grupo -COOH em uma extremidade da molécula é fortemente atraído pela água, enquanto a longa cadeia de hidrocarbonetos é hidrofóbica.

Fonte: Equipe ONC.

Considere uma monocamada de ácido esteárico empacotada ao máximo numa interface entre a água e o ar. Sabendo que a área superficial da camada tem o valor de 7,40 cm² e que foram utilizados 1,70 microgramas (μg) de ácido esteárico com densidade de 0,85 g/cm³, assinale a opção que mostra o valor da longitude (L) da molécula (veja figura acima) deste ácido:

Dado: 1 Angstrom = 1 Å = 10^-10 m.

A
15 Å
B
20 Å
C
27 Å
D
34 Å
E
42 Å

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Gabarito: C

Numa monocamada empacotada ao máximo, as moléculas ficam "em pé", lado a lado. A espessura da camada é o comprimento L de cada molécula. Basta achar o volume e dividir pela área.

1. Volume de ácido esteárico

m = 1,70 μg = 1,70 × 10⁻⁶ g

V = m/d = 1,70 × 10⁻⁶ ÷ 0,85 = 2,0 × 10⁻⁶ cm³

2. Espessura da camada

L = V/A = 2,0 × 10⁻⁶ cm³ ÷ 7,40 cm² ≈ 2,7 × 10⁻⁷ cm

3. Em angstrons

2,7 × 10⁻⁷ cm = 2,7 × 10⁻⁹ m = 27 Å

Resposta: C

Dica: camada fina de volume V espalhada numa área A tem espessura V/A; é o mesmo raciocínio da clássica estimativa do tamanho de uma molécula com uma gota de óleo na água.

Questão 4 · ONC 2022 · 1º ano do ensino médio · Questão 2média

O mais caro hambúrguer do mundo é chamado de “The Golden Boy” e custa € 5000 (cinco mil euros, equivalente a quase 27 mil reais em cotação de meados de junho de 2022). The Golden Boy é vendido pelo restaurante De Daltons na vila de Voorthuizen, na Holanda. Para consumir o hambúrguer os clientes devem fazer o pedido com duas semanas de antecedência e pagar um adiantamento de € 750 (por hambúrguer reservado), dada a exclusividade e luxuosidade dos ingredientes utilizados. A carne do hambúrguer é 100% Wagyu A5 (bife japonês com o mais alto nível de qualidade de carne do mundo), de onde acrescenta-se caviar Beluga, caranguejo real, paleta ibérica espanhola, trufa branca, queijo cheddar inglês, pepino e tomate tigre em conserva no chá Matcha Japonês, maionese de ovo de pato defumada, molho barbecue feito com café Kopi Luwak e uísque escocês Macallan. O pão é feito com massa de champanhe Dom Pérignon, sendo ainda coberto com folha de ouro. Na finalização, o hambúrguer é defumado brevemente com fumaça impregnada de uísque. O restaurante que vende The Golden Boy realiza a doação dos lucros para o Banco Nacional de Alimentos holandês.

Fonte: https://www.de-daltons.com/the-golden-boy/

O tipo de ouro 24 quilates utilizado em alimentos é, em geral, vendido em folhas ou flocos. Se no “The Golden Boy” forem usadas 4 folhas de ouro comestível quadradas de lado igual a 8 cm e com espessura de 200 µm (micrômetros), quantos átomos de ouro são ingeridos por quem consome toda a iguaria? Dados: massa molar do Au = 197 g mol^-1; Densidade do Au = 19,32 g cm^-3; Número de Avogadro = 6,02 × 10²³ mol^-1.

A
3,02 × 10²³
B
3,02 × 10²⁷
C
5,95 × 10²⁹
D
5,95 × 10²⁵
E
7,56 × 10²²

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Gabarito: A

1. Volume de ouro

Espessura: 200 μm = 0,02 cm. Cada folha: 8 × 8 × 0,02 = 1,28 cm³. Quatro folhas: 5,12 cm³.

2. Massa

m = d × V = 19,32 × 5,12 ≈ 98,9 g.

3. Quantidade de matéria

n = 98,9 ÷ 197 ≈ 0,502 mol.

4. Número de átomos

0,502 × 6,02 × 10²³ ≈ 3,02 × 10²³ átomos.

Resposta: A.

Por que as outras atraem: errar a conversão de micrômetros para centímetros multiplica o resultado por potências de 10 (como em B e D).

Dica: converta tudo para cm antes de usar a densidade em g/cm³.

Questão 5 · ONC 2021 · 1º ano do ensino médio · Questão 20difícil

Dois refrigerantes de cola, sendo um deles regular e o outro diet, trazem as seguintes informações nutricionais nos seus rótulos:

Tabela Nutricional: Informação Nutricional. Porção de 200 mL (1 copo)

*Dados hipotéticos. Fonte: Equipe ONC.

Considerando que todo o carboidrato contido no refrigerante corresponde ao açúcar sacarose (C₁₂H₂₂O₁₁), assinale a opção correta a respeito das informações apresentadas.

Dados: número de Avogadro = 6,00 x 10²³ mol^-1; massas atômicas: C = 12 u, H = 1u, O = 16 u, Na = 23 u.

A
O consumo de 200 mL de refrigerante de cola regular equivale à ingestão de 1,98 x 10²³ átomos de oxigênio provenientes do açúcar.
B
O consumo de 100 mL de refrigerante de cola regular equivale à ingestão de 2,16 x 10²³ átomos de carbono contidos no açúcar.
C
A substituição de 100 mL de refrigerante de cola regular por 100 mL de refrigerante de cola diet significa a ingestão de 3,0 x 10²⁰ átomos de sódio a mais.
D
A combustão de todo o carboidrato contido em 200 mL de refrigerante de cola regular fornece 15,84 g de gás carbônico.
E
O consumo de 100 mL de refrigerante de cola diet equivale à ingestão de um quantidade de sódio menor do que 15 mg.

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Gabarito: B (elaborado pelo Treinamento 101)

1. Massa molar da sacarose: 12 × 12 + 22 × 1 + 11 × 16 = 342 g/mol.

2. Mols de sacarose: em 200 mL há 20,52 g → 20,52 ÷ 342 = 0,06 mol; em 100 mL, 0,03 mol.

3. Átomos de C em 100 mL: 0,03 × 12 = 0,36 mol de C → 0,36 × 6,00 × 10²³ = 2,16 × 10²³ átomos.

Conferindo as outras:
- A: O em 200 mL = 0,06 × 11 = 0,66 mol → 3,96 × 10²³, não 1,98 × 10²³.
- C: sódio a mais em 100 mL = (34,5 − 23,0) ÷ 2 = 5,75 mg = 0,25 mmol → 1,5 × 10²⁰ átomos.
- D: CO₂ = 0,06 × 12 = 0,72 mol × 44 g/mol = 31,68 g (15,84 g é a metade).
- E: 34,5 ÷ 2 = 17,25 mg, mais que 15 mg.

Resposta: B

Dica: faça a ponte massa → mol → número de átomos, multiplicando os mols da molécula pelo índice do elemento na fórmula.

Questão 6 · ONC 2020 · 2º ano do ensino médio · Questão 18média

Fertilizantes são substâncias químicas que são adicionadas ao solo para contornar problemas de deficiência de nutrientes requeridos pelas plantas. Os nutrientes são classificados como macronutrientes e micronutrientes. O nitrogênio, classificado como um macronutriente desempenha papel fundamental para as plantas estando presente em diversas moléculas importantes, incluindo proteínas, ácidos nucleicos, clorofila, várias enzimas e vitaminas e muitos outros constituintes celulares. A ureia, o sulfato de amônio e o nitrato básico de cálcio são exemplos de fertilizantes nitrogenados bastante utilizados na agricultura. Abaixo são mostradas algumas reações para a obtenção dos fertilizantes citados:

Ureia - H₂NCONH₂:

2 NH₃ + CO₂ → H₂NCOONH₄ (reação sob pressão de 200 atm) (Reação 1)

H₂NCOONH₄ → H₂NCONH₂ + H₂O (Reação 2)

Sulfato de amônio - (NH₄)₂SO₄:

NH₃ + H₂O → NH₄OH (Reação 3)

2 NH₄OH + CO₂ → (NH₄)₂CO₃ + H₂O (Reação 4)

(NH₄)₂CO₃ + CaSO₄ → (NH₄)₂SO₄ + CaCO₃ (Reação 5)

Nitrato básico de cálcio - Ca(NO₃)₂.CaO:

CaCO₃ + 2 HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂ (Reação 6)

Ca(NO₃)₂ + CaO → Ca(NO₃)₂.CaO (Reação 7)

Fonte: Atkins, PW, et al., Shriver and Atkins’ Inorganic Chemistry, 5ed., W. H. Freeman and Company, New York, 2010.

Sobre os fertilizantes nitrogenados e as suas reações de obtenção mostradas acima, assinale a opção correta. Dados: massas molares em g.mol^-1: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, S = 32, Ca = 40.

A
A reação 4 não pode ser classificada como uma reação de neutralização, uma vez que o CO₂ é um óxido neutro.
B
Considerando a reação global em cada processo de preparação dos fertilizantes citados, há sempre o consumo de CO₂.
C
Na reação 3, a água está atuando como uma base de Brönsted-Lowry, recebendo um próton da amônia.
D
Dentre os fertilizantes citados, a maior massa de nitrogênio por kg de produto puro é fornecida pela ureia e a menor é fornecida pelo sulfato de amônio.
E
Supondo rendimentos iguais, a quantidade de amônia utilizada na obtenção de 5 mols de ureia é a mesma para a obtenção de 5 mols de sulfato de amônio.

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Gabarito: E

Amônia por 5 mol de produto:
- Ureia: a reação 1 usa 2 NH₃ para cada carbamato, que vira 1 ureia. 5 mol de ureia → 10 mol de NH₃.
- Sulfato de amônio: cada (NH₄)₂SO₄ vem de 1 (NH₄)₂CO₃, que veio de 2 NH₄OH, isto é, de 2 NH₃. 5 mol → 10 mol de NH₃.

As quantidades são iguais: a alternativa E está correta.

As outras:
- CO₂ é óxido ácido; com a base NH₄OH, a reação 4 é uma neutralização.
- No nitrato básico de cálcio o CO₂ é produzido (reação 6), não consumido.
- Na reação 3 a água doa um próton à amônia: age como ácido de Brönsted-Lowry.
- Teor de N: ureia 28/60 ≈ 47%; sulfato de amônio 28/132 ≈ 21%; Ca(NO₃)₂.CaO 28/220 ≈ 13%. O menor teor é o do nitrato básico de cálcio, não o do sulfato.

Resposta: E.

Dica: em processos de várias etapas, siga o átomo de interesse (aqui, o N) da matéria-prima ao produto.