Quimica em 2ano web

QUÍMICA 2ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

LIVRO 01

SUMÁRIO 3 Aula 2 - Soluções: Classificação 6 Aula 3 - Expressões da Concentração: g/L 10 Aula 4 - Expressões da Concentração: Título 12 Aula 5 - Diluição das Soluções 14 Aula 6 - Misturas das Soluções 17 Aula 7 - Misturas 19 Aula 8 - Termoquímica 21 Aula 1 - Sistemas Dispersos

Aula 9 - Termoquímica: Diagramas de Energia 24 Aula 10 - Fatores que Alteram a Velocidade de uma Reação 27 Aula 11 - Calores de Reação Aula 12 - Entalpia de Ligação Aula 13 - Lei de Hess

plural - sistema de ensino inteligente

30 33 36

SISTEMAS DISPERSOS

AULA 1

DISPERSÕES As dispersões são misturas nas quais uma substância ( disperso) está disseminada, sob a forma de pequenas partículas, em uma segunda substância (denominada dispersante). As dispersões podem ser classificadas quanto ao tamanho da partícula do disperso e isso permite que elas sejam homogêneas (soluções verdadeiras) ou heterogêneas ( soluções coloidais e suspensões).

Nome Da dispersão

Diâmetro médio das partículas dispersas

Soluções verdadeiras

Entre 0 e 1 nm (nanometro)

Soluções coloidais

Entre 1 e 1.000 nm

Suspensões

Acima de 1.000 nm

Esquematicamente pode-se entender também da seguinte forma:

Soluções verdadeiras 0

Soluções coloidais 1 nm

Soluções Verdadeiras Exemplos

QUÍMICA

As principais características de cada dispersão podem ser encontradas na tabela abaixo e elas nos permitirão sua diferenciação:

Suspensões 1.000 nm

Soluções Coloidais

Suspensões

Açúcar na Água

Gelatina na Água

Terra suspensa em Água

Natureza das partículas dispersas

Átomos, íons ou moléculas

Aglomerados de átomos, íons ou moléculas ou mesmo moléculas gigantes ou íons gigantes

Grandes aglomerados de átomos, íons ou moléculas

Tamanho médio das partículas

De 0 a 1 nm

De 1 a 1.00nm

Acima de 1.000nm

Visibilidade das Partículas (homogeneidade do sistema)

As partículas não são visíveis com nenhum aparelho (sistema homogêneo)

As partículas são visíveis ao ultramicroscópio (sistema heterogêneo)

As partículas são visíveis ao microscópio comum (sistema heterogêneo)

Sedimentação das partículas

As partículas não se sedimentam de modo algum

As partículas sedimentam-se por meio de ultracentrífugas

Há sedimentação espontânea ou por meio de centrífugas comuns

Separação por filtração

A separação não é possível por nenhum tipo de filtro

As partículas são separadas por meio de ultrafiltros

As partículas são separadas por meio de filtros comuns (em laboratório, com papel de filtro)

Comportamento no campo elétrico

Quando a solução é molecular, ela não permite a passagem da corrente elétrica. Quando a solução é iônica os cátions vão para o polo negativo, e os ânions para o polo positivo, resultando uma reação química denominada eletrólise

As partículas de um determinado coloide têm carga elétrica de mesmo sinal; por isso todas elas migram para o mesmo polo elétrico

As partículas não se movimentam pela ação do campo elétrico

3

COLOIDES

Desses sistemas dispersos vamos destacar os coloides ou soluções coloidais.

Os coloides são misturas heterogêneas em que as partículas do disperso tem um tamanho que varia entre 1 e 1.000 nm.

CARACTERÍSTICAS

As principais propriedades dos coloides estão apresentadas na tabela 1 e que ainda as compara com os outros sistemas dispersos. Dessa forma é possível perceber que essas propriedades são intermediárias entre as soluções e as suspensões.

No entanto, duas propriedades dos coloides valem a pena ressaltar:

QUÍMICA

MOVIMENTO BROWNIANO

Quando uma solução coloidal é examinada por um ultramicroscópio, iluminado lateralmente, observa-se vários pontos luminosos movimentando-se rapidamente em zigue-zague. Esse movimento desordenado e ininterrupto é denominado movimento browniano.

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EFEITO TYNDALL As partículas dispersas em um sistema coloidal são grandes o suficiente para provocarem uma dispersão em um feixe de luz. Esse fenomêno é chamado de efeito Tyndall.

O efeito Tyndall pode ser mais bem compreendido quando nos deparamos com situações cotidianas, a exemplo das partículas de poeira suspensas no ar quando um projetor é ligado em uma sala de cinema. É fácil identificar um coloide através do chamado “Efeito Tyndall”. Trata-se de um efeito óptico da dispersão da luz pelas partículas coloidais, abordado no ramo da Físico-Química.

O fenômeno ocorre em outras situações, a exemplo da incidência do laser em uma amostra de água. Quando o laser atravessa uma solução coloidal, ele é refletido pelas partículas em suspensão. Dessa forma, torna-se possível visualizar o feixe de luz.

Efeito Tyndall

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (Uel) A força e a exuberância das cores douradas do amanhecer desempenham um papel fundamental na produção de diversos significados culturais e científicos. Enquanto as atenções se voltam para as cores, um coadjuvante exerce um papel fundamental nesse espetáculo. Trata-se de um sistema coloidal formado por partículas presentes na atmosfera terrestre, que atuam no fenômeno de espalhamento da luz do Sol. Com base no enunciado e nos conhecimentos acerca de coloides, considere as afirmativas a seguir.

I. São uma mistura com partículas que variam de 1 a 1000 nm.

II. Trata-se de um sistema emulsificante.

III. Consistem em um sistema do tipo aerossol sólido.

IV. Formam uma mistura homogênea monodispersa.

Assinale a alternativa correta. (a) Somente as afirmativas I e II são corretas. (b) Somente as afirmativas I e III são corretas. (c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. (d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. (e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

Questão 02 - (Cesgranrio) O colágeno é a proteína mais abundante no corpo humano, fazendo parte da composição de órgãos e tecidos de sustentação. Apesar de não ser comestível, seu aquecimento em água produz uma mistura de outras proteínas comestíveis, denominadas gelatinas. Essas proteínas possuem diâmetros médios entre 1,0 nm e 1.000 nm e, quando em solução aquosa, formam sistemas caracterizados como (a) soluções verdadeiras. (b) dispersantes. (c) coagulantes. (d) homogêneos. (e) coloides.

Questão 03 - (Ita) Considere os seguintes sais: I. II. III. IV.

Aℓ (NO3)3 NaCℓ ZnCℓ2 CaCℓ2

Assinale a opção que apresenta o(s) sal(is) que causa(m) a desestabilização de uma suspensão coloidal estável de sulfeto de arsênio (As2S3) em água. (a) Nenhum dos sais relacionados. (b) Apenas o sal I. (c) Apenas os sais I e II. (d) Apenas os sais II, III e IV. (e) Todos os sais.

(a) Considerando que a fumaça seja constituída pelo conjunto de substâncias emitidas no processo de queima da madeira, quantos “estados da matéria” ali comparecem? Justifique. _____________________________________________ _____________________________________________ ______________________________________________ (b) Pesar a fumaça é difícil, porém, “para se determinar a massa de fumaça formada na queima de uma certa quantidade de madeira, basta subtrair a massa de cinzas da massa inicial de madeira”. Você concorda com a afirmação que está entre aspas? Responda sim ou não e justifique.

_________________________________________ _________________________________________ _________________________________________

Questão 02 - (UFES) Quando se dispersam, em água, moléculas ou íons, que têm, em sua estrutura, extremidades hidrofóbicas e hidrofílicas, a partir de uma determinada concentração, há agregação e formação de partículas coloidais, denominadas micelas. Tal propriedade é típica de moléculas de (a) lipídio. (b) aminoácido. (c) hidrocarboneto alifático. (d) sabão. (e) hidrogênio.

Questão 03 - (ITA) Considere os sistemas apresentados a seguir: I. II. III. IV. V.

Creme de leite.

Maionese comercial. Óleo de soja.

Gasolina.

Poliestireno expandido.

Destes, são classificados como sistemas coloidais (a) apenas I e II. (b) apenas I, II e III. (c) apenas II e V. (d) apenas I, II e V. (e) apenas III e IV.

(a) emulsificador. (b) hidrolisante. (c) oxidante. (d) redutor. (e) catalisador.

ENEM Questão 01 - (PPL) A obtenção de sistemas coloidais estáveis depende das interações entre as partículas dispersas e o meio onde se encontram. Em um sistema coloidal aquoso, cujas partículas são hidrofílicas, a adição de um solvente orgânico miscível em água, como etanol, desestabiliza o coloide, podendo ocorrer a agregação das partículas preliminarmente dispersas.

A desestabilização provocada pelo etanol ocorre porque (a) a polaridade da água no sistema coloidal é reduzida. (b) as cargas superficiais das partículas coloidais são diminuídas. (c) as camadas de solvatação de água nas partículas são diminuídas. (d) o processo de miscibilidade da água e do solvente libera calor para o meio. (e) a intensidade dos movimentos brownianos das partículas coloidais é reduzida.

Questão 02 - O efeito Tyndall é um efeito óptico de turbidez provocado pelas partículas de uma dispersão coloidal. Foi observado pela primeira vez por Michael Faraday em 1857 e, posteriormente, investigado pelo físico inglês John Tyndall. Esse efeito é o que torna possível, por exemplo, observar as partículas de poeira suspensas no ar por meio de uma réstia de luz, observar gotículas de água que formam a neblina por meio do farol do carro ou , ainda, observar um feixe luminoso de uma lanterna por meio de um recipiente de gelatina.

REIS, M. Completamente química: físico-química. São Paulo: FTD, 2001 (Adaptação).

Ao passar por um meio contendo partículas dispersas, um feixe de luz sofre o efeito Tyndall devido (a) à absorção do feixe de luz por esse meio. (b) à interferência do feixe de luz nesse meio. (c) à transmissão do feixe de luz nesse meio. (d) à polarização do feixe de luz por esse meio. (e) ao espalhamento do feixe nesse meio.

QUÍMICA

Questão 01 - (Unicamp) Hoje em dia, com o rádio, o computador e o telefone celular, a comunicação entre pessoas à distância é algo quase que “banalizado”. No entanto, nem sempre foi assim. Por exemplo, algumas tribos de índios norteamericanas utilizavam códigos com fumaça produzida pela queima de madeira para se comunicarem à distância. A fumaça é visível devido à dispersão da luz que sobre ela incide.

Questão 04 - (Fuvest) Azeite e vinagre, quando misturados, separam-se logo em duas camadas. Porém, adicionando-se gema de ovo e agitando-se a mistura, obtém-se a maionese, que é uma dispersão coloidal.

Nesse caso, a gema de ovo atua como um agente

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AULA 2

SOLUÇÕES: CLASSIFICAÇÃO

Pode-se perceber, algumas vezes, a diferença entre as misturas heterogêneas e as soluções por uma simples inspeção visual. Se for possível identificar mais de uma fase ou por meio de um microscópio não será uma solução. Por outro lado, essa é uma forma sujeita a falhas especialmente quando o tamanho das partículas é muito pequeno.

As soluções são, portanto, misturas monofásicas onde não é possível identificar mais de uma fase a olho nú ou por microscópio.

CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES QUANTO AO ESTADO FÍSICO

QUÍMICA

a) Soluções gasosas:

6

Lembre-se que não é possível preparar uma mistura heterogênea de dois gases. Eles misturam-se uniformemente em qualquer proporção. ex: ar atmosférico

QUANTO À CONCENTRAÇÃO Dizer que uma solução está concentrada ou diluída pode ser entendida como sendo a quantidade de soluto em relação à quantidade de solvente. Porém é importante que algo mais científico seja aplicado a essa comparação.

Esse conceito é o Coeficiente de Solubilidade.

GRAU OU COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE Você já deve ter ouvido expressões como “café forte” ou “dosagem alta”. Em Química, essas expressões têm ligação com a quantidade de soluto que há dissolvida no solvente. Cada soluto tem seu limite para se dissolver.

Esse limite é dependente de condições como, por exemplo, pressão e temperatura e é chamado de grau ou coeficiente de solubilidade.

Como as condições são diversas, estabeleceu-se um padrão para comparação. Normalmente a solubilidade é expressa em quantidade do soluto (gramas, mols, etc.) por 100g de água.

O gráfico mostra a variação de diversas substâncias por 100g de água pela temperatura:

b) Soluções líquidas: Possuem arranjo molecular típico de um líquido puro, diferenciando-se por serem compostas de diferentes partículas. A maior parte do nosso estudo será sobre as soluções líquidas. ex: salmoura

c) soluções sólidas: A preparação de uma solução dessas, na prática, não é um processo de mistura simples. Isso se dá pela dificuldade em que uma substância sólida tem para se difundir em outra. Uma maneira mais prática é fundir os dois sólidos e depois resfriar a mistura.

Ex: latão (mistura de cobre e zinco)

QUANTO À CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA a) Soluções iônicas ou eletrolíticas: São obtidas por meio da dissolução de substâncias iônicas ou de substâncias moleculares que sofrem ionização, como os ácidos. b) Soluções moleculares ou não eletrolíticas São aquelas em que o soluto é formado apenas por moléculas.

Observe que não é em todos os casos que o aumento da temperatura aumenta a solubilidade. Quando isso ocorre podemos dizer que a dissolução é endotérmica, ou seja, é favorecida pelo aumento da energia cinética das moléculas.

O exemplo mais característico de dissoluções exotérmicas, ou seja, aquelas que diminuem a solubilidade quando há aumento da temperatura são os solutos gasosos.

A solubilidade dos gases depende consideravelmente da pressão e da temperatura.

(d) apenas uma solução saturada. (e) uma solução supersaturada.

Questão 02 - (Cesgranrio) A curva de solubilidade de um sal hipotético é: A quantidade de água necessária para dissolver 30 gramas do sal a 35°C será, em gramas: Ordenada = solubilidade, em gramas do sal, por 100 gramas de água

90 60 30 Já que existe um limite, poderemos classificar essas soluções com base nesses limites. Então a solução pode ser:

40

60

80

100

ºC

(a) 45 (b) 60 (c) 75 (d) 90 (e) 105

INSATURADA: Será qualquer solução que apresente uma quantidade de soluto menor do que o grau de solubilidade para aquela temperatura e quantidade de solvente.

SUPERSATURADA: Com alguns poucos solutos podemos dissolver mais do que o grau de solubilidade prevê, embora isso não seja de fácil obtenção. Essas soluções, com mais solutos do que o que deveriam, são instáveis e, normalmente, são obtidas por variação de temperatura.

20

Questão 03 - (Unicamp) Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3) constituída, além do sal, por 100

g de água, está à temperatura de 70 °C. Essa solução é resfriada a 40 °C, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido. Calcule: (a) a massa do sal que precipitou. (b) a massa do sal que permaneceu em solução.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

A seguir, o gráfico da solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura.

Questão 01 - (Fuvest) A curva de solubilidade do KNO3 em função da temperatura é dada a seguir. Se a 20°C misturarmos 50g de KNO3 com 100g de água, quando for atingido o equilíbrio teremos

Solubilidade do KNO3 em água (gKNO3 / 100g H2O)

g/100g H2O

40

20

0

20

(a) um sistema homogêneo. (b) um sistema heterogêneo. (c) apenas uma solução insaturada.

40

ºC

QUÍMICA

0

SATURADA: Quando a quantidade de soluto é igual ao grau de solubilidade. Ou seja, se, à 100oC, podemos dissolver 40g de NaCl e, de fato, tivermos os 40 gramas, essa será uma solução saturada.

180 160 140 120 100 80 60 40 20 20

30

40

50

60

70

80

ºC

7

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (Cesgranrio) A curva de solubilidade de um dado sal é apresentada a seguir. Considerando a solubilidade deste sal a 30°C, qual seria a quantidade máxima (aproximada) de soluto cristalizada quando a temperatura da solução saturada (e em agitação) fosse diminuída para 20°C?

Cs à 30°C=220g/100g de água Cs à 50°C=260g/100g de água

60 50 40 30 20 10

(a) 40,0 g (b) 28,8 g (c) 84,25 g (d) 55,5 g (e) 62,5 g 10

20

30

ºC

40

(a) 5 g (b) 10 g (c) 15 g (d) 20 g (e) 30 g Questão 02 - (Puccamp) Considere o gráfico, representativo da curva de solubilidade do ácido bórico em água Adicionando-se 200 g de H3 B O3 em 1,00 kg de água, a 20 °C, quantos gramas do ácido restam na fase sólida?

50 45

solubilidade (gramas de H3BO3/100g H2O)

QUÍMICA

0

40 35 30 25 20 15 10 5 0

Questão 04 - (Fei) Tem-se 500g de uma solução aquosa de sacarose (C12H22O11), saturada a 50°C. Qual a massa de cristais que se separam da solução, quando ela é resfriada até 30°C? Dados: Coeficiente de solubilidade (Cs) da sacarose em água:

Solubilidade g/ 100g H2O

8

(b) 5,00 (c) 9,00 (d) 10,0 (e) 18,0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ºC

(a) 50,0 (b) 75,0 (c) 100 (d) 150 (e) 175 Questão 03 - (Uel) A 10°C a solubilidade do nitrato de potássio é de 20,0g/100g H2O. Uma solução contendo 18,0g de nitrato de potássio em 50,0g de água a 25°C é resfriada a 10°C. Quantos gramas do sal permanecem dissolvidos na água? (a) 1,00

Questão 05 - (Ufes) Ao se adicionar cloreto de amônio a uma certa quantidade de água a 25°C, observa-se um resfriamento na solução. Com base nessa informação, pode-se afirmar: (a) O processo é exotérmico e a solubilidade NH4Cℓ aumenta com o aumento da temperatura. (b) O processo é endotérmico e a solubilidade NH4Cℓ aumenta com o aumento da temperatura. (c) O processo é exotérmico e a solubilidade NH4Cℓ diminui com o aumento da temperatura. (d) O processo é endotérmico e a solubilidade NH4Cℓ diminui com o aumento da temperatura. (e) O processo é endotérmico e a solubilidade NH4Cℓ independe da temperatura.

do do do do do

6. (Pucmg) O gráfico a seguir representa as curvas de solubilidade de várias substâncias.

180

AgNO3

KNO3 NaNO3

160 140

Pb(NO3)2

120 100

solubilidade (g / 100g de H2O

80 65 40 20 0

KCℓ MgCℓ2 NaCℓ

20 40 60 80 100

ºC

Com relação ao gráfico anterior, assinale a afirmativa INCORRETA: (a) KNO3 é mais solúvel do que o Pb(NO3)2 em água, a qualquer temperatura.

(b) A temperatura pouco afeta a solubilidade do NaCℓ. (c) A substância que apresenta a maior aumento de solubilidade com o aumento de temperatura é o KNO3. (d) À temperatura ambiente, a substância menos solúvel é o MgCℓ2. (e) A 40°C, a solubilidade do KC e a do NaCℓ são iguais.

Questão 07 - (Pucmg) O diagrama representa curvas de solubilidade de alguns sais em água.

Com relação ao diagrama anterior, é CORRETO afirmar: 100

CaCℓ2

NaNO2

80 60

KCℓ KCℓO3

40

NaCℓ

Suponha que uma indústria objetiva separar determinados sais de uma amostra de água do mar a 25 °C, por meio da precipitação fracionada. Se essa amostra contiver somente os sais destacados na tabela, a seguinte ordem de precipitação será verificada: (a) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio. (b) Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio. (c) Cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e cloreto de sódio, sulfato de cálcio, carbonato de cálcio e, por último, brometo de sódio. (d) Brometo de sódio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio e, por último, cloreto de magnésio. (e) Cloreto de sódio, sulfato de magnésio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.

20

20

40

60

80

100

ºC

(a) O NaCℓ é insolúvel em água. (b) O KCℓO 3 é mais solúvel do que o NaCℓ à temperatura ambiente. (c) A substância mais solúvel em água, a uma temperatura de 10°C, é CaCℓ2. (d) O KCℓ e o NaCℓ apresentam sempre a mesma solubilidade. (e) A 25°C, a solubilidade do CaCℓ2 e a do NaNO2 são praticamente iguais.

ENEM Questão 01 - Devido ao seu alto teor de sais, a água do mar é imprópria para o consumo humano e para a maioria dos usos da água doce. No entanto, para a indústria, a água do mar é de grande interesse, uma vez que os sais presentes podem servir de matérias-primas importantes para diversos processos. Nesse contexto, devido a sua simplicidade e ao seu baixo potencial de impacto ambiental, o método da precipitação fracionada tem sido utilizado para a obtenção dos sais presentes na água do mar.

Tabela 1: Solubilidade em água de alguns compostos presentes na água do mar a 25 ºC Soluto Brometo de sódio Carbonato de cálcio Cloreto de sódio Cloreto de magnésio Sulfato de magnésio Sulfato de cálcio

Fórmula NaBr CaCO3 NaCℓ MgCℓ2 MgSO4 CaSO4

Solubilidade G/Kg De H2O 1,20 x 103 1,30 x 10-2 3,60 x 102 5,41 x 102 3,60 x 102 6,80 x 10-1

ANOTAÇÕES

QUÍMICA

0

9

AULA 3

EXPRESSÕES DA CONCENTRAÇÃO: G/L

CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES AQUOSAS As propriedades de uma solução depende da concentração do soluto. Essas concentrações podem ser expressas de diferentes formas e são simplesmente maneiras de relacionar a quantidade de soluto e a quantidade de solvente ou solução.

CONCENTRAÇÃO EM G/L

Questão 03 - (Fuvest) Considere duas latas do mesmo refrigerante, uma na versão “diet” e outra na versão comum. Ambas contêm o mesmo volume de líquido (300 mL) e têm a mesma massa quando vazias. A composição do refrigerante é a mesma em ambas, exceto por uma diferença: a versão comum contém certa quantidade de açúcar, enquanto a versão “diet” não contém açúcar (apenas massa desprezível de um adoçante artificial).

Pesando-se duas latas fechadas do refrigerante, foram obtidos os seguintes resultados:

Chamada também de concentração comum, é a relação que existe entre a massa do soluto e o volume da solução.

QUÍMICA

m C= ; V

10

Apesar de ser muito parecida com a fórmula para calculo da densidade, elas apresentam uma diferença muito importante. Na densidade a massa não é do soluto e sim da solução. A densidade, portanto, é a relação entre a massa da solução pelo volume da solução. Percebeu a diferença?

O medicamento homeopático é preparado a partir de plantas, animais ou minerais, substâncias que passam a ser submetidas a triturações sucessivas ou até mesmo através de diluições. Cada diluição é designada pelo número das letras CH, Centesimal Hamnemaneiana, de Samuel Haneman, médico alemão inventor da homeopatia.

A técnica de transformar substâncias em medicamentos homeopáticos tem finalidade preventiva ou curativa. Assim sendo, o medicamento homeopático  é qualquer substância que passou por um processo chamado de dinamização com o intuito de curar doenças.

]

QUESTÕES DE SALA

Questão 01 - Qual a massa de soluto contida em 200ml de uma solução, cuja concentração é igual a 40g/litro?

AMOSTRA

MASSA (g)

Lata com refrigerante comum

331,2

Lata com refrigerante “diet”

316,2

Por esses dados, pode-se concluir que a concentração, em g/L, de açúcar no refrigerante comum é de: (a) 50 (b) 20 (c) 15 (d) 10 (e) 0,5

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Unicamp) Três frascos de vidro transparente, fechados, de formas e dimensões iguais, contêm CADA UM a mesma massa de líquidos diferentes.

Um contém água, o outro clorofórmio e o terceiro etanol.

Os três líquidos são incolores e não preenchem totalmente os frascos, os quais não têm nenhuma identificação.

Sem abrir os frascos, como você faria para identificar as substâncias?

A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura ambiente, é: d (água) = 1,0g/cm3 d (clorofórmio) = 1,4g/cm3

Questão 02 - (PUC-SP) Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de uma solução aquosa de MgC 2 de concentração 8,0 g/L. Quantos gramas de soluto são obtidos? (a) 8,0 (b) 6,0 (c) 4,0 (d) 2,0 (e) 1,0

d (etanol) = 0,8g/cm3

Questão 02 - (Puccamp) Para verificar se um objeto é de chumbo puro, um estudante realiza a seguinte experiência: 01. determina a sua massa (175,90 g); 02. imerge-o totalmente em 50,0 mL de água contida numa proveta; 03. lê o volume da mistura água e metal (65,5 mL).

Com os dados obtidos, calcula a densidade do metal, compara-a com o valor registrado numa tabela de propriedades específicas de substâncias e conclui que se trata de chumbo puro. Qual o valor calculado para a densidade, em g/mL, à temperatura da experiência?

ANOTAÇÕES

(a) 2,61 (b) 3,40 (c) 5,22 (d) 6,80 (e) 11,3 Questão 03 - (Unesp) A massa de cloreto de crômio (III) hexaidratado, necessária para se preparar 1 litro de uma solução que contém 20mg de Cr3+ por mililitro, é igual a:

Questão 04 - (Unicamp) Estima-se que a usina termoelétrica que se pretende construir em cidade próxima a Campinas, e que funcionará à base de resíduos da destilação do petróleo, poderá lançar na atmosfera, diariamente, cerca de 250 toneladas de SO2 gasoso. a) Quantas toneladas de enxofre estão contidas nessa massa de SO2? b) Considerando que a densidade do enxofre sólido é de 2,0kg/L, a que volume, em litros, corresponde essa massa de enxofre?

Questão 05 - (Faap) Uma das maneiras de recuperar um soluto não volátil de uma solução aquosa consiste no aquecimento da solução com o objetivo de evaporar mais rapidamente a água nela contida. Numa indústria, um recipiente contém 500 litros de uma solução aquosa de NaCℓ de concentração 25,0g/L. O volume dessa solução, expresso em litros, que deve sofrer aquecimento para propiciar a obtenção de 500g de NaCℓ(s), é: (a) 50,0 (b) 25,0 (c) 20,0 (d) 200 (e) 500 Questão 06 - (Mackenzie) A concentração, em g/L, da solução obtida ao se dissolverem 4 g de cloreto de sódio em 50 cm3 de água é: (a) 200 g/L (b) 20 g/L (c) 0,08 g/L (d) 12,5 g/L (e) 80 g/L

QUÍMICA

(a) 0,02 g. (b) 20 g. (c) 52 g. (d) 102,5 g. (e) 266,5 g.

(Massas molares, em g/mol: Cr = 52; cloreto de crômio hexaidratado = 266,5).

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AULA 4

EXPRESSÕES DA CONCENTRAÇÃO: TÍTULO

CONCENTRAÇÃO PERCENTUAL EM MASSA (M/M) OU EM VOLUME (V/V)

Pergunta-se: quantos copos de cerveja de 300 mL uma pessoa de porte médio, que tem um volume sanguíneo de aproximadamente 5 litros, pode tomar para ainda estar capacitada a dirigir? Observação: O cálculo efetuado considera que todo o álcool ingerido passa para o sangue. Na realidade, pode-se ingerir um pouco mais que o calculado e ainda estar dentro do limite legal, tendo em vista que vários mecanismos no organismo se encarregam de eliminar a substância tóxica.

QUÍMICA

O soro fisiológico é uma solução aquosa de 0,9% de cloreto de sódio.

Mas o que isso significa? A porcentagem é uma relação comparada com a quantidade 100. Então, 0,9% de NaCl em água significa que existe 0,9g de NaCl para cada 100g da solução!

12

Dado: Teor alcoólico da cerveja = 32 g.L–1.

Nas bebidas alcoólicas, por exemplo, usamos a porcentagem para expressar o teor de álcool em cada tipo de bebida. Nas cervejas, em média, temos uma concentração de 5% de álcool. O que isso significa? Que de cada 100mL de cerveja (solução) temos 5 mL de álcool (soluto). Em bebidas mais “fortes”, como a brasileiríssima cachaça, o teor é algo em torno de 45%!

T=

msoluto msolução

(a) 1 (b) 2 (c) 3 (d) 4 (e) Nenhum Questão 02 - (UFOP-MG) Durante uma festa, um convidado ingeriu 5 copos de cerveja e 3 doses de uísque.

A cerveja contém 5% V/V de etanol e cada copo tem um volume de 0,3 L; o uísque contém 40% V/V de etanol e cada dose corresponde a 30 mL. O volume total de etanol ingerido pelo convidado durante a festa foi de

PARTES POR MILHÃO (PPM) Para solutos com concentrações muito pequenas, o título ou a porcentagem são números muito pequenos.

Imagine, por exemplo, que a quantidade de gás carbônico na atmosfera que é considerada estado de alerta é de 0,003%. Para evitar trabalharmos com números como esses ao invés de usarmos a relação por cada 100 usaremos a relação por cada um milhão. Então, 0,003% será escrito como 30 ppm (partes por milhão).

QUESTÕES DE SALA

(a) 111 mL (b) 1,11 L (c) 15,9 mL (d) 1,59 L Questão 03 - (ITA-SP) Considere as seguintes soluções: I. II. III. IV.

10 g de NaCl em 100 g de água.

10 g de NaCl em 100 mL de água.

20 g de NaCl em 180 g de água.

10 mol de NaCl em 90 mol de água.

Dessas soluções, tem concentração 10% em massa de cloreto de sódio

Questão 01 - (UFJF-MG) A cada dia, mais pessoas são vítimas de acidentes de trânsito em função do uso de bebidas alcoólicas. Quando uma pessoa ingere bebidas alcoólicas, o álcool passa rapidamente para a corrente

(a) apenas I. (b) apenas III. (c) apenas IV. (d) apenas I e II. (e) apenas III e IV.

sanguínea e é levado para todas as partes do corpo. Como resultado, a capacidade da pessoa para conduzir veículos é altamente comprometida, tendo em vista que a intoxicação afeta a coordenação motora e a rapidez dos reflexos. De acordo com a legislação brasileira em vigor, uma pessoa está incapacitada para dirigir com segurança se tiver uma concentração de álcool no sangue superior a 0,8 g.L .

–1

QUÍMICA NOVA NA ESCOLA, 1997.

Questão 04 - (PUC) No rótulo de uma garrafa de água mineral lê-se, entre outras coisas: “Conteúdo: 1,5 L; Bicarbonato de cálcio: 20 ppm”. A massa do bicarbonato de cálcio, no conteúdo da garrafa, é: (a) 0,03 g (b) 0,02 g (c) 0,01 g (d) 0,06 g (e) 150 mg

Questão 05 - (FHO) O cloro pode atuar como bactericida quando dissolvido em água, na concentração de 0,2 ppm. Qual a concentração em gramas por litro desse cloro? (a) 2 x 10–1 (b) 2 x 10–4 (c) 2 x 10–6 (d) 2 x 10–7 (e) 2 x 10–8

Questão 06 - Um estudante utilizou 10 g de um vinagre contendo 3% de ácido acético, em massa, no preparo de sua salada.

Quantos gramas de ácido acético ele terá ingerido depois de comer a salada?

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 02 - (UEL-PR) Em 200 g de solução alcoólica de fenolftaleína contendo 8,0% em massa de soluto, a massa de fenolftaleína, em gramas, contida na solução é igual a: (a) 16,0 (b) 4,00 (c) 8,00 (d) 2,00 (e) 5,00 Questão 03 - 10 L de etanol são adicionados a 32 L de água. Calcule a porcentagem, em volume, de etanol na solução obtida. Admita que o volume da mistura seja igual à soma dos volumes de etanol e água.

Questão 04 - Um soro fisiológico contém 0,9% de cloreto de sódio em massa. Quais as massas de cloreto de sódio e de água contidas em 500 g desse soro?

Questão 05 - (UEL-PR) A solubilidade da sacarose em água a 20 °C é, aproximadamente, 2,0 kg/kg de água.

Expressando-se em porcentagem (em massa), qual é a concentração de uma solução saturada de sacarose nessa temperatura? (a) 2,0% (b) 134% (c) 67% (d) 200% (e) 76%

ANOTAÇÕES

QUÍMICA

Questão 01 - (EFOA MG) Uma grande parte do cloreto de sódio utilizado pela população, e do magnésio utilizado nas indústrias para a confecção de ligas leves, pode ser obtida da água do mar. Sabendo-se que os oceanos contêm cerca de 0,13 % (m/m) de íons Mg 2+, calcule quantos gramas de magnésio podem ser obtidos de 1 L de água do mar, cuja densidade é aproximadamente 1,0 g mL-1.

13

AULA 5

EXPRESSÕES DA CONCENTRAÇÃO: MOL/L

CONCENTRAÇÃO EM QUANTIDADE DE MATÉRIA POR VOLUME É a relação entre a quantidade de matéria do soluto, em mols, por volume da solução. Essa forma de expressar a concentração é muito importante na execução de cálculos em uma reação química.

M=

n V

como

n=

m MM

, temos que

M=

m MM .V

A molaridade nada mais é do que dizer quantos mols do soluto estão contidos em um litro de solução.

QUÍMICA

CONTANDO OS ÍONS EM SOLUÇÃO

14

O sal de cozinha, ao ser colocado em meio aquoso, se dissolve produzindo íons. É fácil prever que para cada mol de NaCl teremos dois mols de íons (Na+ e Cl-).

NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq)

Então se tivermos, em 500 mL de água, um mol de NaCl, teremos dois mols de íons nessa mesma solução.

A concentração do NaCl será de dois mols por litro e a concentração dos íons será de quatro mols por litro.

O soro caseiro representa grande importância para repor os elementos essenciais no organismo humano.

Basta misturar um litro de água, 3,5g sal e 20g de açúcar, e pronto!

Serve para combater a desidratação, mas em casos de crianças e adultos, que se encontram em um estado avançado da desidratação não é recomendado.

Vale lembrar também que o soro não deve ser dado a bebês em fase de amamentação, já que o leite materno é essencial.

Diante dos benefícios e finalidades a que se propõe, o soro passou a ser recomendado pela Organização Mundial de Saúde (OMS) e considerado uma das invenções mais importantes do século XX.

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (UFRN) A concentração molar, em mol/L, da glicose (fórmula molecular C6H12O6) numa solução aquosa que contém 9 g de soluto em 500 mL de solução é igual a: (a) 0,01 (b) 0,10 (c) 0,18 (d) 1,00 (e) 1,80

Questão 02 - (UFAC) A molaridade (concentração em mol/L) de uma solução aquosa contendo 36,5 g de ácido clorídrico dissolvido em água até completar 2 L de solução é: (a) 0,5 mol.L-1 (b) 1,0 mol.L-1 (c) 1,5 mol.L-1 (d) 2,0 mol.L-1 (e) 2,5 mol.L-1 Questão 03 - Calcule a concentração, em quantidade de matéria, dos íons Na+(aq) e Cl-(aq) em uma solução 1,0M de NaCl(aq) Questão 04 - Calcule a quantidade de matéria dos íons Ca2+(aq) e Cl-(aq) em uma solução 1,0M de CaCl2(aq) Questão 05 - Calcule a quantidade de matéria dos íons Ce3+(aq) e SO42-(aq) em uma solução 2,0M de Ce2(SO4)3.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Cesgranrio) A concentração do cloreto de sódio na água do mar é, em média, de 2,95 g/l. Assim sendo, a concentração molar deste sal na água do mar é aproximadamente de: (a) 0,050 (b) 0,295 (c) 2,950 (d) 5.000 (e) 5,850 Questão 02 - (Unicamp) O “soro caseiro” recomendado para evitar a desidratação infantil consiste em uma solução aquosa de cloreto de sódio (3,5g/ℓ) e de sacarose (11,0g/ℓ).

Qual é a concentração, em mol/ℓ, do cloreto de sódio nesta solução?

Questão 03 - (Unicamp) Num refrigerante do tipo “cola”, a análise química determinou uma concentração de íons fosfato (PO4)3- igual a 0,15g/ℓ. Qual a concentração de fosfato, em moles por litro, neste refrigerante?

Questão 04 - (Fatec) Para adoçar 1/2 litro de café, utilizam-se em média 85 gramas de sacarose (C12H22O11). Considerando desprezível o aumento de volume, a concentração molar da sacarose no café é de aproximadamente

Questão 05 - (Fei) O grande volume de esgotos clandestinos lançados nos mananciais da grande São Paulo é uma das causas da proliferação de algas microscópicas nocivas. Essas algas comprometem a qualidade da água. Concentrações de CO2 acima do limite de 2,5×10-3mol/ℓ aceleram o crescimento de alguns tipos de algas. Numa represa com 5000 litros, assinale a alternativa correspondente à massa limite (em kg) de CO2 citada anteriormente: (a) 0,55 (b) 1,10 (c) 2,20 (d) 4,40 (e) 5,50 Questão 06 - (Cesgranrio) A análise da amostra de um determinado vinagre indicou uma concentração de 6,0g de ácido acético em 100ml de solução. A molaridade desse vinagre é de: (a) 0,1 mol/L (b) 0,5 mol/L (c) 1,0 mol/L (d) 3,0 mol/L (e) 6,0 mol/L Questão 07 - (Puccamp) No preparo de solução alvejante de tinturaria, 521,5g de hipoclorito de sódio são dissolvidos em água suficiente para 10,0 litros de solução.

A concentração, em mol/L, da solução obtida é:

a) Dê a reação que ocorre no estômago (meio ácido), a qual origina o íon Zn2+ após a ingestão do comprimido.

Certos comprimidos contém 1,62 x 10-2g de ZnO. O Zn2+ pode também ser administrado por meio de solução aquosa de ZnSO4. b) Que volume dessa solução, de concentração 0,10 mol/L contém massa de Zn2+ igual àquela contida em um comprimido de ZnO? Questão 10 - (Ufmg) A concentração média de íons sódio no soro sanguíneo humano é cerca de 0,345g/100mL. A alternativa que indica essa concentração, em mol/L, é (a) 780 (b) 7,80 (c) 3,40 (d) 0,150 (e) 0,0150 Questão 11 - (Uel) Na solução produzida pela adição de 9,0g de ácido acético glacial em 41g de água, em mol: (Dado: Massa molar do ácido acético = 60 g/mol) (a) 0,35 (b) 0,30 (c) 0,25 (d) 0,20 (e) 0,15 Questão 12 - (Unitau) Para matar baratas, precisamos fazer uma solução aquosa a 30% de ácido bórico (d=1,30g/ cm3), com concentração molar de: (a) 6,5 mol/L (b) 6,0 mol/L (c) 5,5 mol/L (d) 5,0 mol/L (e) 4,5 mol/L

(Dado: Massa molar do NaCℓO = 74,5g/mol) (a) 7,0 (b) 3,5 (c) 0,70 (d) 0,35 (e) 0,22 Questão 08 - (Unesp) O limite máximo de concentração de íon Hg2+ admitido para seres humanos é de 6 miligramas por litro de sangue. O limite máximo, expresso em mols de Hg2+ por litro de sangue, é igual a: (Massa molar de Hg=200g/mol): (a) 3×10-5. (b) 6×10-3. (c) 3×10-2. (d) 6. (e) 200.

Questão 09 - (Fuvest) Deficiência de Zn 2+ no organismo causa problemas de crescimento, que podem ser sanados pela ingestão de comprimidos que contém ZnO. Dadas as massas molares do Zn = 65g/mol e do ZnO = 81g/mol;

QUÍMICA

(a) 10 mol/L. (b) 5 mol/L. (c) 1 mol/L. (d) 0,5 mol/L. (e) 0,05 mol/L.

ENEM Questão 01 - O vinagre vem sendo usado desde a Antiguidade como conservante de alimentos, bem como agente de limpeza e condimento. Um dos principais componentes do vinagre é o ácido acético (massa molar 60 g/mol), cuja faixa de concentração deve se situar entre 4% a 6% (m/v). Em um teste de controle de qualidade foram analisadas cinco marcas de diferentes vinagres, e as concentrações de ácido acético, em mol/L, se encontram no quadro.

Amostra

Concentração de ácido acético (mol/L)

1

0,007

2

0,070

3

0,150

4

0,400

5

0,700

15

A amostra de vinagre que se encontra dentro do limite de concentração tolerado é a: (a) 1 (b) 2 (c) 3 (d) 4 (e) 5

QUÍMICA

Questão 02 - (Enem PPL 2015) A cafeína é um alcaloide, identificado como 1,3,7-trimetilxantina (massa molar igual a 194 g/mol), cuja estrutura química contém uma unidade de purina, conforme representado. Esse alcaloide é encontrado em grande quantidade nas sementes de café e nas folhas de chá-verde. Uma xícara de café contém, em média, 80 mg de cafeína.

16 Considerando que a xícara descrita contém um volume de 200 mL de café, a concentração, em mol/L, de cafeína nessa xícara é mais próxima de: (a) 0,0004 (b) 0,002 (c) 0,4 (d) 2 (e) 4

ANOTAÇÕES

DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES

DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES

QUESTÕES DE SALA

Diluição é o processo de acrescentar mais solvente a uma solução. E quando adicionamos apenas o solvente podemos concluir que a quantidade de soluto não aumentará, então, teremos mais volume para a mesma quantidade de soluto.

A solução final estará com uma concentração menor, portanto, mais diluída.

íon de Cu2+

CuCl2 CuCl2 conc dil

H 2O

Cl -

Cu

2+

íon de Cu2+

Mais concentrada

Mais diluída

Entendemos então que a massa do soluto é uma constante na diluição msoluto inicial = msoluto final Então, se C =

m e , m = C.V podemos concluir? v

Se a massa do soluto não muda, nada mais justo que a quantidade de matéria também seja a mesma, não é? Então

ninicial = nfinal

A relação entre o volume de uma solução e sua concentração é inversamente proporcional. Essa maneira de pensar pode também ser usada para responder às questões.

Questão 01 - (Vunesp) Quantos mililitros de água devem ser adicionados a meio litro de uma solução 0,1 mol/L de ácido sulfúrico para se obter uma solução 0,05 mol/L? (a) 1500 (b) 1000 (c) 500 (d) 400 (e) 200 Questão 02 - (Fuvest) Se adicionarmos 80 mL de água a 20 mL de uma solução 0,20 mol.L-1 de hidróxido de potássio, obteremos uma solução de concentração em mol/L igual a: (a) 0,010 (b) 0,020 (c) 0,025 (d) 0,040 (e) 0,050 Questão 03 - (UNEB) A um litro de solução 0,5 M de NaC adiciona-se 1,5L de água. A concentração molar final da nova solução é: (a) 0,1 (b) 0,2 (c) 0,5 (d) 1,0 (e) 1,5

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Fei) Que volume de água destilada devemos adicionar a 150,0mL de uma solução a 7,00% de um shampoo para automóvel a fim de torná-la a 3,00%? (a) 50,0 mL (b) 100,0 mL (c) 200,0 mL (d) 450,0 mL (e) 750,0 mL Questão 02 - (Unesp) Na preparação de 500mL de uma solução aquosa de H2SO4 de concentração 3 mol/L, a partir de uma solução de concentração 15mol/L do ácido, deve-se diluir o seguinte volume da solução concentrada: (a) 10 mL (b) 100 mL (c) 150 mL (d) 300 mL (e) 450 mL

QUÍMICA

AULA 6

17

Questão 03 - (Ufes) Considere o NaOH sólido e puro. Calcule: (a) a massa de NaOH que deverá ser pesada para se preparar 500,0mL de solução 0,1mol/L. (b) a concentração molar da solução quando 25,0mL da solução do item A são transferidos para um balão volumétrico de 200,0mL e o volume é completado com água. (c) a percentagem em massa de NaOH na solução preparada no item A. Obs: Considere a densidade da solução igual à da água (d=1,0g/cm3).

Questão 08 - (Uerj) Diluição é uma operação muito empregada no nosso dia, quando, por exemplo, preparamos um refresco a partir de um suco concentrado.

Considere 100mL de determinado suco em que a concentração do soluto seja de 0,4mol.L-1. O volume de água, em mL, que deverá ser acrescentado para que a concentração do soluto caia para 0,04mol.L-1, será de: (a) 1.000 (b) 900 (c) 500 (d) 400

Dado: Massa molar do NaOH = 40 g/mol Questão 04 - (Ufrgs) Uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4), para ser utilizada em baterias de chumbo de veículos automotivos, deve apresentar concentração igual a 4mol/L.

QUÍMICA

O volume total de uma solução adequada para se utilizar nessas baterias, que pode ser obtido a partir de 500mL de solução de H2SO4 de concentração 18mol/L, é igual a

18

(a) 0,50 L (b) 2,00 L (c) 2,25 L (d) 4,50 L (e) 9,00 L Questão 05 - (Unb) A partir de uma solução de hidróxido de sódio na concentração de 25 g/L, deseja-se obter 125 mL dessa solução na concentração de 10 g/L. Calcule, em mililitros, o volume da solução inicial necessário para esse processo. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

Questão 06 - (Pucrs) Necessita-se preparar uma solução de fluoreto de sódio de concentração igual a 12,6g/L, aproveitando 200mL de uma solução 0,9M do mesmo sal. Para isso, deve-se adicionar Dado: Massa molar: NaF = 42 g/mol (a) 400 mL de água. (b) 600 mL de água. (c) 200 mL de água. (d) 0,3 mols do sal. (e) 6,3g do sal.

Questão 07 - (Pucmg) 50 mL de uma amostra contendo ácido acético (CH3COOH) foram diluídos com água e o volume completado para 250mL. Uma alíquota de 25mL dessa solução consumiu 25 mL de uma solução 0,1moℓ/L de NaOH para neutralizar o ácido. O teor de ácido acético da amostra é: (a) 1,0 % (b) 0,2 % (c) 3,0 % (d) 5,0 % (e) 10,0 %

ENEM Questão 01 - (Enem PPL 2014) O álcool comercial (solução de etanol) é vendido na concentração de 96%, em volume. Entretanto, para que possa ser utilizado como desinfetante, deve-se usar uma solução alcoólica na concentração de 70%, em volume. Suponha que um hospital recebeu como doação um lote de 1000 litros de álcool comercial a 96%, em volume, e pretende trocá-lo por um lote de álcool desinfetante.

Para que a quantidade total de etanol seja a mesma nos dois lotes, o volume de álcool a 70% fornecido na troca deve ser mais próximo de (a) 1042L (b) 1371L (c) 1428L (d) 1632L (e) 1700L

ANOTAÇÕES

MISTURAS

AULA 7

MISTURA DE SOLUÇÕES DE MESMO SOLUTO E MESMO SOLVENTE Ao se misturar duas soluções com mesmo soluto, a solução final terá uma concentração intermediária às duas soluções iniciais. E como as soluções são do mesmo soluto eles não vão reagir entre si, portanto a massa de soluto na solução final será a soma das massas adicionadas.

solução A

H2SO4 (aq)

TITULAÇÃO Suporte Universal Bureta

Erlenmeyer

solução B

H2SO4 (aq)

A titulação é um procedimento utilizado para determinar a concentração ou o volume de uma determinada solução usando outra solução conhecida.

solução final

H2SO4 (aq)

mA + mB = mfinal C1.V1 + C2.V2 = Cf.Vf

Devemos considerar, para fins práticos, que o solvente é o mesmo e as soluções são relativamente diluídas, pois apenas nessas condições, o volume final será igual à soma dos volumes iniciais.

Questão 01 - Um volume de 200 mL de uma solução aquosa de glicose (C6H12O6) de concentração igual a 60 g/L foi misturado a 300 mL de uma solução de glicose de concentração igual a 120 g/L.

Determine a concentração, em g/L, da solução final.

Questão 02 - (UFBA) O metal X reage com ácido clorídrico de acordo com a equação balanceada

VA + VB = Vfinal X(s) + 3HC(aq) → X3+(aq) + 3C-(aq) + 3/2H2(g) Usando o mesmo raciocínio do módulo anterior, em que se a massa obedece esse princípio, a quantidade de matéria também será constante e, por isso, a relação apresentada pode ser usada para qualquer expressão da concentração.

Considerando-se que 500 mL de uma solução 3 mol/L de ácido clorídrico reagem completamente com 26,0 g desse metal, calcule a massa atômica de X.

MISTURA DE SOLUÇÕES COM SOLUTOS QUE REAGEM ENTRE SI Para esses casos é conveniente imaginarmos uma solução de ácido sendo misturada a uma solução de base.

Um meio prático para se resolver esse tipo de questão é utilizando a estequiometria.

Lembre-se que pode ocorrer que um dos solutos esteja em excesso.

Questão 03 - (UFMG) O hidróxido de sódio neutraliza completamente o ácido sulfúrico de acordo com a equação 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O. Qual o volume, em litros, de uma solução de H2SO4, 1,0 mol/L que reage com 0,5 mol de NaOH?

QUÍMICA

QUESTÕES DE SALA

19

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Fuvest) 100 ml de uma solução 0,2M de HCℓ foram misturados com 100ml de uma solução 0,2M de NaOH. A mistura resultante (a) têm valor de pH igual a zero. (b) tem concentração de Na+ igual a 0,2 M. (c) é uma solução de cloreto de sódio 0,1 M. (d) tem concentração de H+ igual a 0,1 M. (e) não conduz corrente elétrica.

Questão 02 - (Puccamp) Na titulação de 10,0 mililitros do ácido clorídrico existente numa amostra de suco gástrico, foram gastos 9,0mililitros de uma solução 0,20M de hidróxido de sódio. Qual a molaridade do ácido na amostra?

QUÍMICA

(a) 1,8 (b) 0,90 (c) 0,45 (d) 0,20 (e) 0,18

20

Questão 03 - (Uel) Que quantidade de NaOH, em mols, é necessário para neutralizar 15,0g de ácido acético?

(Dado: massa molar do ácido acético = 60g/mol) (a) 0,25 (b) 0,30 (c) 0,35 (d) 0,40 (e) 0,45 Questão 04 - (Fei) 12,30mL de solução aquosa de HCℓ 1,3N não são neutralizados por 32,10mL de solução aquosa de NaOH 0,5N porque: Massas atômicas: H = 1u; O = 16u; Na = 23u; Cℓ = 35,5u (a) o produto da reação não é um sal neutro. (b) há excesso de ácido clorídrico. (c) o número de equivalentes-grama é diferente. (d) o HCℓ é um ácido forte enquanto o NaOH é uma base fraca. (e) os reagentes não são, ambos, fortes.

Questão 05 - (Fei) Considerando o princípio de equivalência química determine o volume de solução aquosa de ácido clorídrico (HCℓ) a 3,65g/L que seria necessário para reagir com 50,0mL de solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1N. Massas atômicas: H = 1u; O = 16u; Na = 23u; Cℓ = 35,5u (a) 0,02 Litros (b) 0,05 Litros (c) 0,0137 Litros (d) 0,075 Litros (e) 50,0 Litros

Questão 06 - (Unirio) O pH de uma solução de um diácido, que se encontra 10% ionizado, sabendo-se que 20,0ml dessa solução são neutralizadas por 40,0ml de solução 0,5N de uma base, é, aproximadamente: (a) 0,25 (b) 0,50 (c) 0,75 (d) 1,00 (e) 2,00 Questão 07 - (Faap) Com o objetivo de determinar a concentração molar de uma solução aquosa de NaOH, um analista químico procedeu a titulação de 50mL dessa solução com solução aquosa de H2SO4 0,10 molar, consumindo na equivalência, 25mL do titulante. A concentração molar solução analisada, é: (a) 0,25 (b) 0,05 (c) 0,15 (d) 0,20 (e) 0,10 Questão 08 - (Fei) Para neutralizar uma alíquota de 25 mL de uma solução de H2SO4 foram consumido 30 mL de solução 0,1 molar de NaOH. A massa de H2SO4 contida em 250 mL de solução é: Dados : Massa atômicas : H=1; S=32; O=16; Na=23 (u) (a) 0,49 g (b) 0,98 g (c) 1,47 g (d) 1,96 g (e) 2,94 g Questão 09 - (Pucmg) O eletrólito empregado em baterias de automóvel é uma solução aquosa de ácido sulfúrico. Uma amostra de 5,0 mL da solução de uma bateria requer 25 mL de hidróxido de sódio 0,6 mols/L para sua neutralização completa. A concentração do ácido, em mol/L, na solução da bateria, é: (a) 6,0 (b) 4,5 (c) 3,0 (d) 2,0 (e) 1,5

ENEM

ANOTAÇÕES

Questão 01 - Vinagre é uma solução aquosa contendo cerca de 6% em massa de ácido acético. Para se determinar a concentração efetiva desse ácido em um dado vinagre, pode-se fazer uma titulação com solução padrão de hidróxido de sódio. Suponha que para tal se use 10,0 mililitros do vinagre e se disponha de uma bureta de 50 mililitros. Para se fazer essa determinação com menor erro possível, a solução de NaOH, de concentração (em mol/litro) mais apropriada é: Dados: CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O Massa molar: CH3COOH: 60 g/mol Densidade do vinagre = 1,0 g/ml

Questão 02 - Excesso de ácido clorídrico, HCℓ, é o responsável pela acidez estomacal, e para combatê-lo, deve-se ingerir um antiácido à base de bicarbonato de sódio, NaHCO3. Se um indivíduo foi acometido por uma forte azia, cuja quantidade de ácido deve ser neutralizado no estômago é de 0,03 mols; então ele deverá ingerir a seguinte quantidade de bicarbonato de sódio: Dados: Na = 23; H = 1; O = 16; C = 12 (a) 6,72 g (b) 2,52 g (c) 5,46 g (d) 1,78 g (e) 3,25 g Questão 03 - Um controle rápido sobre a condição de utilização de uma bateria de automóvel, é a medida da densidade da solução aquosa de H2SO4 que a mesma contém, e que deve situar-se entre 1,25g/mL e 1,30g/ mL. Outro ensaio, consistiria em retirar uma alíquota de 1 mL dessa solução que é colocada em erlenmeyer, diluída com água destilada, adicionada de indicador e titulada com solução aquosa de NaOH 1 molar. Supondo que nessa titulação o volume de titulante gasto fosse de 26mL, a molaridade da solução ácida da bateria testada, seria igual a: (a) 36 (b) 26 (c) 13 (d) 18 (e) 2

QUÍMICA

(a) 0,100 (b) 0,150 (c) 0,400 (d) 4,00 (e) 10,0

21

TERMOQUÍMICA

AULA 8

INTRODUÇÃO

ENTALPIA (H) E VARIAÇÃO DE ENTALPIA (∆H)

Um dos objetos de estudo da Química é a energia associada às transformações da matéria. As transformações, que podem ser físicas ou químicas, produzem ou consomem energia, especialmente na forma de calor. A TERMOQUÍMICA é a parte da Química que estuda essas quantidades de calor liberadas ou absorvidas durante as reações químicas.

A entalpia de um processo informa a quantidade de energia de um sistema e essa energia pode ser convertida em calor em uma transformação química.

UNIDADES DE QUANTIDADE DE CALOR A unidade mais usual é a caloria (cal): Caloria é a quantidade de calor necessária para elevar em um grau um grama de água.

QUÍMICA

Usa-se bastante o múltiplo quilocaloria, que é mil vezes maior que a caloria. Ou seja:

22

1kcal = 1000 cal Outras unidades podem ser utilizadas, basta que façamos a conversão de uma unidade em outra. Além da caloria podemos usar o Joule (J), que é a unidade de energia adotada pelo Sistema Internacional.

1cal = 4,18 J

REAÇÕES ENDOTÉRMICAS E EXOTÉRMICAS As reações endotérmicas são aquelas em que há absorção de energia na forma de calor. Os reagentes absorvem essa energia do meio para se transformarem no produto. As representações podem ser as seguintes:

A + B + calor → C ou A + → C – calor ou A + B → C

∆H = + calor

Ex.: HgO(s) + x KCal → Hg(l) + 1/2 O2(g)

Por outro lado, as reações exotérmicas são aquelas em que há liberação de energia na forma de calor. Os reagentes perdem energia para o meio e se transformam no produto. As representações podem ser as seguintes:

A + B - calor → C ou A + B → C + calor ou A + B → C

∆H = - calor

Ex.: H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(g) + x Kcal

A variação de entalpia informa a quantidade desse calor trocado por um sistema. Quando o sinal do ∆H for maior que zero, a reação é endotérmica (∆H > 0) e quando for menor, exotérmica (∆H < 0). A variação de entalpia pode ser chamada de “calor da reação”.

Lembre-se que o sinal é apenas para indicar se a reação está absorvendo ou liberando energia.

Na prática, a variação de entalpia pode ser calculada da seguinte maneira: ∆H = H produtos – H reagentes Exemplos: CO(g) + O2(g) → CO2(g)

∆H = -676 kcal (exotérmica)

3O2(g) → 2O3(g)= ∆H = 34,2 kcal (endotérmica) O termômetro é um instrumento que serve para medir a temperatura do corpo. A palavra origina-se do grego thermo que significa quente e metro que significa medida.

Mas, para que o termômetro possa cumprir a sua função, é preciso esperar certo tempo para que ele possa atingir a mesma temperatura do corpo, ocorrendo assim, o chamado equilíbrio térmico.

Alguns critérios são importantes para que tal objetivo seja alcançado; O cuidado na escolha do termômetro, por exemplo.

Mas, como funciona um termômetro convencional? É simples! O líquido que há em seu interior (álcool, mercúrio), se expande à medida que a temperatura aumenta, e a partir de uma escala graduada, é possível verificar o valor da temperatura do corpo.

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (Vunesp) Em uma cozinha, estão ocorrendo os seguintes processos: I. Gás queimando em uma das “bocas” do fogão e II. Água fervendo em uma panela que se encontra sobre essa “boca” do fogão.

Com relação a esses processos, pode-se afirmar que: (a) I e II são endotérmicos. (b) I é exotérmico e II é endotérmico. (c) I é endotérmico e II é exotérmico. (d) I é isotérmico e II é exotérmico. (e) I é endotérmico e II é isotérmico.

(a) A água que evapora rouba calor do pote e da água restante. (b) A água que evapora deixa mais concentrada a solução resultante. (c) A água que evapora se liquefaz umedecendo as paredes da moringa. (d) A água que evapora coloca calor no pote e na água restante. (e) A água que evapora deixa uma pressão de vapor maior no interior do pote, provocando a elevação da temperatura.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Fuvest) Quimicamente falando, não se deve tomar água __________ mas apenas água ______________ . A água __________inúmeros sais, por exemplo, o cloreto de _______________, o mais abundante na água do mar. Em regiões litorâneas, ameniza variações bruscas de temperatura, graças à sua capacidade de armazenar grande quantidade de energia térmica, o que se deve ao seu alto ___________ . Na forma de suor, sua evaporação abaixa a temperatura do corpo humano, para o que contribui seu elevado ______________ .

Completa-se corretamente o texto, obedecendo-se a ordem em que as lacunas aparecem, por: (a) pura, potável, dissolve, sódio, calor específico, calor de vaporização. (b) de poço, pura, dissolve, magnésio, calor específico, calor de vaporização. (c) destilada, potável, dilui, sódio, calor de vaporização, calor específico. (d) de poço, destilada, dissolve, magnésio, calor de vaporização, calor específico. (e) pura, destilada, dilui, sódio, calor de vaporização, calor específico.

Questão 02 - (UERJ) Ao se dissolver uma determinada quantidade de cloreto de amônio em água a 25ºC, obteve-se uma solução cuja temperatura foi de 15ºC. A transformação descrita caracteriza um processo do tipo: (a) atérmico (b) adiabático (c) isotérmico (d) exotérmico (e) endotérmico Questão 03 - (UFPI) “Está chegando ao Brasil o café “hot when you want” ( quente quando quiser). Basta apertar um botão no fundo da lata, esperar três minutos e

pronto! Café quentinho (a 60ºC) por 20 minutos! Trata-se apenas de um compartimento no fundo da lata, que contém, separadamente, uma substância sólida de alto conteúdo energético e água. Ao apertar o botão no fundo da lata, a placa que separa essas duas substâncias se rompe e a reação começa. O calor desprendido nesta é, então, aproveitado para aquecer o café na parte superior da lata...”

(Folha de São Paulo, 15/08/2002)

Com base no texto, analise as afirmativas abaixo.

I. A substância sólida possui elevado conteúdo energético, porque a variação de entalpia do reticulado é exotérmica.

II. O café aquece na reação da substância sólidacom a água, porque a variação da entalpia de hidratação é exotérmica.

III. O café aquece, porque a variação de entalpia da reação de hidratação é maior do que a variação de entalpia do reticulado.

Marque a opção correta. (a) apenas I é verdadeira. (b) apenas II é verdadeira. (c) apenas III é verdadeira. (d) apenas I e II são verdadeiras. (e) apenas II e III são verdadeiras.

Questão 04 - (UFF) Percebe-se, aproximadamente no 14º dia do ciclo menstrual, que a temperatura corporal da mulher aumenta ligeiramente, indicando que está ocorrendo a ovulação. É o chamado “período fértil”. O aumento da temperatura é atribuído a um aumento da atividade metabólica, produzindo energia, que é liberada sob a forma de calor.

Sabendo-se que ∆H = Hp - Hr, as reações metabólicas que ocorrem no período fértil da mulher são classificadas como: (a) exotérmicas: Hr < Hp (b) endotérmicas: Hr = Hp (c) endotérmicas: Hr Hp (d) exotérmicas: Hr > Hp (e) exotérmicas: Hr Hp Questão 05 - (UFRJ) Ao se misturar 20 mL de água com 10 mL de ácido sulfúrico concentrado, a temperatura sobe de 25°C para 80 °C logo após a adição do ácido.

Isso ocorre devido à: (a) dissociação do ácido na água ser endotérmica. (b) dissociação do ácido na água ser exotérimca.

QUÍMICA

Questão 02- Quando colocamos água numa moringa ou jarro de barro, ela atravessa as paredes desse recipiente e, chegando à superfície, evapora-se lentamente. Com isso, a água restante diminui de temperatura, mantendo-se fresca, ou seja, em temperatura menor que a do ambiente.

Que explicação você poderia dar ao fenômeno?

23

(c) precipitação ser endotérmica. (d) precipitação ser exotérmica. (e) formação de gases.

ENEM

QUÍMICA

Questão 01 - (Enem) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro, moringas ou potes de cerâmica não-esmaltado) para conservar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre porque:

24

(a) o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor. (b) o barro tem o poder de “gelar” a água pela sua composição química. Na reação, a água perde calor. (c) o barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são assim resfriadas. (d) o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior do que a de dentro. (e) a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas que diminuem naturalmente a temperatura da água.

ANOTAÇÕES

TERMOQUÍMICA: DIAGRAMAS DE ENERGIA

AULA 9

DIAGRAMAS DE ENERGIA

v

QUESTÕES DE SALA

Podemos representar as equações termoquímicas por existe uma grandeza variando em função de outra. Nos diagramas há apenas uma grandeza variando. No caso dos diagramas em termoquímica a grandeza que irá variar é a entalpia (H).

Questão 01 - (UFBA) O diagrama ao lado representa a entalpia da combustão do grafite, do diamante e do monóxido de carbono gasoso a 25oC e 1 atm.

Determine, em kcal, a 25oC e 1 atm, a entalpia necessária para transformar 384g de grafite em diamante.

Considere a massa atômica do carbono igual a 12g.

O diagrama de uma reação exotérmica pode ser representado da seguinte maneira:

∆H < 0

reagentes

1

Cgrafite(s) + O2(g)

-26,4

CO(g) + O2(g) 2

CO2(g)

25

S = sólido, D = diamante, G = grafite

Questão 02 - (Cescem -SP) Considere o diagrama:

E o diagrama de uma reação endotérmica pode ser representado assim: reação endotérmica

∆H > 0

H2 + F 2 ∆H = 129 kcal

2HF

produtos

Hp

-94,6

-67,7

-y

caminho da reação

HR

0,0 -x

produtos

Hp

Cdiamante(s) + O2(g)

Z

Entalpia

HR

reação exotérmica

ENTALPIA (kcal/mol)

O processo também pode ser corretamente representado por: reagentes

caminho da reação

QUÍMICA

diagramas de energia. Lembre-se que gráfico é quando

I. H2 + F2 → 2 HF; ∆H = – 129 kcal II. H2 + F2 → 2 HF; ∆H = + 129 kcal III. H2 + F2 → 2 HF; ∆H = + 64,5 kcal/mol HF. Responda obedecendo ao código: (a) somente a afirmativa I é correta; (b) somente a afirmativa II é correta; (c) somente a afirmativa III é correta; (d) somente as afirmativas I e II são corretas; (e) as afirmativas I, II e III são corretas.

H

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Hp Questão 01 - Desde a pré-história, quando aprendeu a manipular o fogo para cozinhar seus alimentos e se aquecer, o homem vem percebendo sua dependência cada vez maior das várias formas de energia. A energia é importante para uso industrial e doméstico, nos transportes etc.

Hr

Existem reações químicas que ocorrem com liberação ou absorção de energia, sob a forma de calor, denominadas, respectivamente, como exotérmicas e endotérmicas.

Hr

Entalpia(H) A

(c)

CH

B

Hp

Hp

QUÍMICA

Caminho da reação (a) O gráfico representa uma reação endotérmica. (b) O gráfico representa uma reação exotérmica. (c) A entalpia dos reagentes é igual à do produtos. (d) A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. (e) A variação de entalpia é maior que zero.

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Assinale a opção que contém o gráfico que representa um processo endotérmico, em uma reação química.

(a) Hp

final Caminho da reação

Hp

Hr

final ínicio Caminho da reação

Questão 03 - (UCS-RS) Atualmente, a indústria automobilística busca o desenvolvimento de motores que utilizam combustíveis alternativos (GNV, álcool, biodiesel, gás hidrogênio). Dentre esses, o H2 é considerado o combustível que não causa poluição.

O gráfico abaixo representa a combustão do gás hidrogênio.

H Hr

ínicio

H

(d) Questão 02 - (UECE) Sal de cozinha, em contato com a água, mesmo na forma de gelo, tende a se dissolver.

Essa dissolução é um processo endotérmico, isto é, exige uma quantidade de energia para se concretizar.

A temperatura da mistura pode chegar a –18 °C e, em 5 minutos, seu isopor será capaz de fazer por sua latinha de cerveja o que o freezer faria em 15 minutos.

ínicio Caminho da reação

H

Observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa correta.

Hr

final

(b)

ínicio final Caminho da reação

Analise, quanto à veracidade (V) ou falsidade (F), as proposições abaixo, com base na reação química de combustão do gás hidrogênio. ( ) Ocorre liberação de calor, ou seja, o processo é exotérmico. ( ) Ocorre absorção de calor, ou seja, o processo é endotérmico. ( ) Os reagentes ganham calor ao se converter em água. ( ) O calor envolvido na formação de 180 g de água é de 2.416 kJ. Assinale a alternativa que preenche corretamente os parênteses, de cima para baixo. (a) V – F – V – F (b) F – V – V – V (c) F – V – F – V (d) F – V – V – F (e) V– F – F – V

Para a reação Na(s) + Cℓ2(g) NaCℓ(s) a variação de entalpia (∆H), em kcaℓ, a 25°C e 1 atm, é igual a: (a) - 98 (b) - 153 (c) - 55 (d) + 153 (e) + 98 Questão 03 - H2(g) 2 H(g) Dado: massa molar do H = 1 g / mol Considere os seguintes diagramas da variação de entalpia para a reação acima:

Questão 01 - Observando o diagrama a seguir, é correto afirmar que: Qual dos diagramas corresponde à reação? (a) I (b) II (c) III (d) IV (e) V [Dadas as massas molares (g/mol): H = 1 e O = 16] (a) para vaporizar 18g de água são liberados 10,5 kcal. (b) o calor de reação, na síntese da água líquida, é igual ao da água gasosa. (c) a entalpia molar de vaporização da água é +10,5 kcal. (d) a síntese da água gasosa libera mais calor que a da água líquida. (e) o ∆H na síntese de água gasosa é igual a -126,1kcal/mol.

Questão 02 - O diagrama a seguir contém valores das entalpias das diversas etapas de formação do NaCℓ(s), a partir do Na(s) e do Cℓ2(g).

Questão 04 - O magnésio (Mg) reage com o oxigênio (O2) lentamente à temperatura ambiente. Se o metal for aquecido, a reação é extremamente rápida e observa-se a liberação de grande quantidade de energia na forma de forte luz branca. Assinale o gráfico que melhor representa a variação de energia durante a transformação ocorrida:

QUÍMICA

ENEM

27

AULA 10

FATORES QUE ALTERAM A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO Graficamente:

FATORES QUE INFLUENCIAM NAS ENTALPIAS QUANTIDADE DE REAGENTES E PRODUTOS: Fica claro que, em uma reação, quanto mais reagente utilizarmos, maior será a quantidade de calor liberada/ absorvida. Por exemplo, se você quiser “ferver” água, o tempo necessário para 200 mL deve ser bem menor do que para 10 litros.

Mas lembre-se que a temperatura de ebulição será a mesma, apenas o tempo será diferente. A quantidade de calor necessária para ebulir 200 mL de água é menor do que a quantidade de calor para ebulir 10 litros.

QUÍMICA

ESTADO FÍSICO DOS REAGENTES E PRODUTOS

28

Como fazemos para “ferver” a água? Resposta fácil: colocamos um pouco de água em uma panela e a colocamos em uma “boca” acesa do fogão. Pronto. Depois de algum tempo você verá a formação de bolhas na panela.

Mas você sabe dizer o que está acontecendo? Bom, a água está recebendo calor proveniente da queima do gás de cozinha. Após o tempo necessário, a água mudará de estado físico, passando para o gasoso.

Lembre-se que, dos alótropos, o mais comum na natureza é o mais estável e o menos energético.

É possível fabricar diamantes artificiais, entretanto essa fabricação é muito cara e difícil. É necessário temperaturas superiores a 3.000oC e pressões acima de 100.000 atm. Sua aplicação, por serem imperfeitos e não servir para jóias, está no uso em brocas de perfuração.

A dissolução, temperatura e a pressão na qual a reação ocorre também influem no resultado, porém fogem ao objetivo de nosso curso.

Podemos concluir que o estado gasoso tem maior entalpia do que aquela mesma quantidade de água, nas mesmas condições, no estado líquido.

O ESTADO ALOTRÓPICO Já vimos que alotropia é um fenômeno do qual um mesmo elemento químico é capaz de formar substâncias simples diferentes. Um dos aspectos que pode diferenciar esses alótropos é a sua estrutura cristalina. Então, se essa estrutura for mais complexa será necessário mais energia para quebrá-la.

A combustão do carbono na forma de grafite libera menos energia do que a mesma quantidade de carbono só que na forma de diamante. Isso ocorre porque a estrutura do carbono diamante é mais complexa e “exige” , portanto, mais energia.

Veja as equações abaixo: C(diamante) + O2(g) → CO2(g) + 94,5 Kcal C(grafite) + O2(g) → CO2(g) + 94,0 Kcal

Diante de um quadro atual em que muitos especialistas (médicos, nutricionistas, profissionais de Educação Física) falam sobre o consumo de calorias, e a população parece estar com uma preocupação maior sobre a qualidade de vida, é válido buscar esclarecer quantas calorias podem ser consumidas por dia para a manutenção do corpo.

O ser humano precisa de certa quantidade de calorias por dia para que o peso ideal seja mantido (VD – Valor diário). Além disso, atingindo o número ideal de calorias que o corpo precisa, muitos serão os benefícios. Entre eles: manter o peso ideal, os órgãos funcionando apropriadamente, entre outros.

Ao ouvir falar sobre o termo calorias, é importante entender que o nosso corpo precisa dessa energia para manter-se saudável e com energia necessária para o bom funcionamento dos órgãos e células.

Questão 03 - (UFRS) Considere as transformações a que é submetida uma amostra de água, sem que ocorra variação da pressão externa:

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (UFBA) Observe o gráfico abaixo: 1 H2(g) + O2(g) 2

Pode-se afirmar que:

H2O(g)

-57,8

(a) as transformações 3 e 4 são exotérmicas. (b) as transformações 1 e 3 são endotérmicas. (c) a quantidade de energia liberada em 1 é igual à quantidade absorvida em 2. (d) a quantidade de energia liberada em 1 é igual à quantidade liberada em 3. (e) a quantidade de energia absorvida em 3 é igual à quantidade liberada em 4.

H2O()

-68,3

H2O(s)

-69,7

caminho da transformação

(01) Para um mol de água passar do estado líquido para o estado gasoso precisa ganhar 21 kcal.

(02) Para 4 mol de água passarem do estado gasoso para o estado líquido precisam perder 10,5 kcal.

(04) Para 2 mol de água passarem do estado gasoso para o estado sólido precisam perder 23,8 kcal.

(08) Se um mol de hidrogênio queimar em presença de oxigênio, produzindo água no estado gasoso, precisará de 57,8 kcal para que a reação ocorra.

(16) À medida que a água passa do estado gasoso para o líquido e deste para o sólido, o meio que circunda o sistema recebe calor.

(32) A combustão do hidrogênio é exotérmica.

(64)O2(g) representa 6,02 x 1023 moléculas de oxigênio no estado gasoso.

entalpia

Questão 02 - (Santa Casa -SP) No diagrama abaixo, estão representadas três transformações, designadas por I, II e III. N2(s)

I

N2(g)

N2(g) N2(l)

II

N2(s)

(estado final)

N2(l)

(estado inicial)

III

Destas transformações, apenas. (a) I está corretamente representada. (b) II está corretamente representada. (c) III está corretamente representada. (d) I e II estão corretamente representadas. (e) II e III estão corretamente representadas.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 01 - Considere as reações exotérmicas abaixo: (a) a) A(s) + B(g) → C(g) + D(g) + Q1 (b) b) A(s) + B(g) → C(g) + D(l) + Q2 Qual das duas reações liberará mais energia?

Justifique.

Questão 02 - (Unicamp-SP) Um botijão de gás de cozinha, contendo butano, foi utilizado em um fogão durante um certo tempo, apresentando uma diminuição de massa de 1,0 kg. Sabendo-se que:

C4H10 (g) + 6,5 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(g) H = – 2.900 kJ/mol (a) Qual a quantidade de calor que foi utilizada no fogão devido à combustão do butano? (b) Qual o volume, a 25 °C e 1,0 atm, de butano consumido?

Dados: o volume molar de um gás ideal a 25 °C e 1,0 atm é igual a 24,51 litros. Massas atômicas relativas: C = 12; H = 1

Questão 03 - Sabendo-se que: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) H = – 13,8 kcal pergunta-se: (a) A reação é exotérmica ou endotérmica?

QUÍMICA

kcal

entalpia

29

(b) Qual é a quantidade de calor envolvida na neutralização de 146 g de HCl(aq), segundo a equação acima?

Questão 04 - A equação: H2(g) + O2 (g) ’ H2O(g) + 242 kJ representa uma reação química que: (a) libera 121 kJ por mol de O2(g) consumido. (b) absorve 121 kJ por mol de O2(g) consumido. (c) libera 242 kJ por mol de H2O(g) produzido. (d) libera 242 kJ por mol de O2(g) consumido. (e) absorve 242 kJ por mol de H2O(g) produzido.

Questão 05 - Dadas as transformações: I. CO2(s)→ CO2(g)

II. H2O(g) → H2(g) + 1 O2(g) 2 III. Fe(l) → Fe(s) IV. CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)

QUÍMICA

realizam-se com absorção de calor os fenômenos:

30

(a) I e II. (b) I e IV. (c) II e III. (d) II e IV. (e) III e IV. Questão 06 - Alguns alimentos, como, por exemplo, o chocolate, que tem 5,18 kcal/g, são proibidos em caso de dietas alimentares para emagrecimento. A corrida, como atividade física, consome cerca de 2.600 kJ/h.

Assim sendo, quanto tempo uma pessoa que comeu uma barra de 200 g de chocolate deve correr para gastar a energia adquirida?

Dado: 1 cal = 4,18 J (a) 45 minutos (b) 60 minutos (c) 100 minutos (d) 120 minutos (e) 160 minutos Questão 07 - . Qual das reações a seguir exemplifica uma mudança de estado que ocorre com liberação de energia térmica? (a) H2(l) → H2(g)

(b) H2O(s) → H2O(l) (c) O2(g) → O2(l) (d) CO2(s) → CO2(l) (e) Pb(s) → Pb(l)

ANOTAÇÕES

CALORES DE REAÇÃO

ESTADO PADRÃO DOS ELEMENTOS E DOS COMPOSTOS

O diamante é um composto à base de carbono que sempre despertou interesse quanto a sua aquisição.

Porém, diante da escassez do material no mercado, a humanidade passou a criar um diamante sintético.

Para um elemento ou composto se encontrar no estado padrão deve se apresentar em seu estado mais comum e mais estável, a 25oC e 1 atm. O elemento carbono pode ter vários alótropos e vários estados físicos, porém, aquele que estará no estado padrão será o carbono grafite no estado sólido.

Os diamantes sintéticos são construídos a partir de uma técnica aprimorada que não requer mais pressões elevadas e altíssimas temperaturas. Sendo assim, é possível manter sua composição controlada, abrindo caminho para essa nova indústria de diamantes de alta qualidade e por um preço de baixo custo.

Se a substância for simples e se encontrar no estado padrão sua entalpia será igual a zero.

A nova técnica permite que os diamantes cresçam em uma pressão abaixo da atmosférica em um plasma de microondas com uma temperatura de 2.000º C.

PRINCIPAIS TIPOS DE CALORES DE REAÇÃO

ENTALPIA PADRÃO DE FORMAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA É o calor necessário para a formação de um mol de uma substância a partir das substâncias simples correspondentes, todas no estado padrão, ou seja, com entalpia igual a zero.

Tal apropriação permite que os cristais que resultam desse processo, sejam incolores ou rosa. Se o processo for mais acelerado, poderão se tornar amarelados e até mesmo cinzas.

QUESTÕES DE SALA

Por exemplo:

2Cgrafite(s) + 3H2(g) + 1/2O2(g) → C2H5OH(l) ∆Hof = - 277,5 kJ/mol Os elementos que compõem o ácool etílico são o carbono, o hidrogênio e o oxigênio. A variação de entalpia que envolve a reação desses elementos para a sua produção é chamada de entalpia de formação.

Os valores da entalpia padrão de formação () de diversas substâncias são tabelados e, por isso, podemos calcular o ∆H de várias reações utilizando a expressão: ∆Ho = Σ∆H_(f produtos)^o - Σ∆H_(f reagentes)^o

ENTALPIA DE COMBUSTÃO É a quantidade de calor liberada na combustão de um mol de uma determinada substância. É importante lembrar que as substâncias devem estar no estado padrão.

Questão 01 - (Fei) A fabricação de diamante pode ser feita comprimindo-se grafite a uma temperatura elevada empregando-se catalisadores metálicos como o tântalo e o cobalto. Analisando os dados obtidos experimentalmente em calorímetros: C (grafite) + O2(g)

CO2(g) ∆H=-393,5kJ/mol

C (diamante) + O2(g)

CO2(g) ∆H=-395,6kJ/mol

(a) a formação de CO2 é sempre endotérmica (b) a conversão da forma grafite na forma diamante é exotérmica (c) a forma alotrópica estável do carbono nas condições da experiência é a grafite (d) a variação de entalpia da transformação do carbono grafite em carbono diamante nas condições da experiência é ∆H= -2,1kJ/mol (e) a forma alotrópica grafite é o agente oxidante e a diamante é o agente redutor das reações de combustão

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + H2O(l) ∆H = -889,5 kJ/mol

A combustão de um mol metano libera 889,5 kJ. Estando metano no estado padrão, esse calor é chamado de calor ou entalpia de combustão.

ENTALPIA DE NEUTRALIZAÇÃO É a energia liberada na neutralização de 1 mol de H+ do ácido por um mol de OH- da base. Devemos supor que há diluição suficiente das substâncias, a 25oC e 1 atm (estado padrão).

Questão 02 - (Unesp-adaptada) As entalpias de formação de NO e NO2 gasosos são, respectivamente, 90,4 e 33,9 kJ/mol. Calcule o calor da reação, no estado gasoso, entre NO e O2 para formar NO2.

QUÍMICA

AULA 11

31

Questão 05 - (Cesgranrio) Sejam os dados a seguir:

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Unesp) O calor liberado na combustão completa do acetileno (C2H2) gasoso, a 25°C, é de -1298kJ/mol.

Determinar a entalpia de formação do acetileno.

São fornecidos os seguintes dados a 25°C: entalpia de formação de CO2 gasoso=-393kJ/mol

entalpia de formação de H2O líquida=-285kJ/mol.

Questão 02 - (Unesp) O metanol é um combustível que recentemente assumiu grande importância em nosso país. Ele pode ser preparado sinteticamente através da reação de CO em H2 segundo a reação:

QUÍMICA

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(ℓ)

32

I. Essa reação processa-se sob pressão e em presença de catalisador.

II. O calor da combustão do metanol a 25°C é de -727kJ por mol de metanol. Os produtos da combustão são CO2 gasoso e H2O líquida.

III. As entalpias de formação a 25°C de CO gasoso, CO2 gasoso e de H2O líquida são, respectivamente, -110, -393 e -286 kJ/mol.

Determine o calor da reação, indicando o procedimento utilizado para o cálculo.

Questão 03 - (Fuvest) A oxidação de açúcares no corpo humano produz ao redor de 4,0 quilocalorias por grama de açúcar oxidado. A oxidação de um décimo de mol de glicose (C6H12O6) vai produzir aproximadamente: (a) 40 kcal (b) 50 kcal (c) 60 kcal (d) 70 kcal (e) 80 kcal

I. Entalpia de formação da H2O(ℓ)= -68 kcal/mol II. Entalpia de formação do CO2(g)= -94 kcal/mol III. Entalpia de combustão do C2H5OH(ℓ)= -327 kcal/mol A entalpia de formação do etanol será: (a) 15,5 kcal/mol (b) 3,5 kcal/mol (c) -28 kcal/mol (d) -45 kcal/mol (e) -65 kcal/mol Questão 06 - (Cesgranrio) O acetileno é um gás de grande uso comercial, sobretudo em maçaricos de oficinas de lanternagem. Assinale a opção que corresponde à quantidade de calor fornecida pela combustão completa de 5,2 kg de acetileno (C2H2) , a 25°C, sabendo-se que as entalpias de formação, a 25°C, são: I. do CO2(g) = - 94,1 kcal/mol II. da H2O(l) = - 68,3 kcal/mol III. do C2H2(g) = + 54,2 kcal/mol (a) 1615 kcal (b) 6214 kcal (c) 21660 kcal (d) 40460 kcal (e) 62140 kcal Questão 07 - (Fei) A obtenção do aço na siderurgia é feita pela redução de minérios de ferro. A equação global desse processo poderia ser representada por: Fe2O3(s) + 3 C(s) 2 Fe(s) + 3 CO(g) Dadas as entalpias de formação a 25°C e 1atm, a entalpia da reação global, nas condições citadas, em kcal/mol é: Dados: Entalpias de formação: Fe2O3: -196,2 kcal/mol CO: -26,4 kcal/mol

Questão 04 - (Fuvest) Qual o calor obtido na queima de 1,000kg de um carvão que contém 4,0% de cinzas?

Dados: Massa molar do carbono: 12g/mol Calor de combustão do carbono: 390 kJ/mol (a) 3,75 . 102 kJ (b) 1,30 . 103 kJ (c) 4,70 . 103 kJ (d) 3,12 . 104 kJ (e) 3,26 . 104 kJ

(a) -117,0 (b) +117,0 (c) +169,8 (d) +222,6 (e) +275,4 Questão 08 - (Puccamp) São dadas as entalpias padrão de formação das seguintes substâncias: Substâncias / ∆H° de formação (kJ/Mol) CO2 (g)

∆H° = -393,3

H2O(g)

∆H° = -285,8

CH3 - OH(ℓ)

∆H° = -238,5

Na combustão completa de 0,5 mol de metanol, a 25 C e 1 atm de pressão há

°

(a) liberação de 726,3 kJ (b) absorção de 726,3 kJ (c) liberação de 363,2 kJ (d) absorção de 363,2 kJ (e) liberação de 181,6 kJ

ANOTAÇÕES

Questão 09 - (Uel) Considere a reação de combustão de 440,0g de propano, a 25°C e 1 atm, com liberação de 22.200kJ. O ∆H de combustão do propano, em kJ/mol, vale (Dado: massa molar do propano = 44g/mol)

Questão - 10 (Cesgranrio) Quando se adiciona cal viva (CaO) à água, há uma liberação de calor devida à seguinte reação química:

CaO + H2O Ca (OH)2 + X kcal/mol Sabendo-se que as entalpias de formação dos compostos envolvidos são a 1ATM e 25°C (condições padrão) ∆H (CaO) = -151,9 kcal/mol ∆H (H2O) = -68,3 kcal/mol ∆H (Ca(OH)2) = -235,8 kcal/mol Assim, o valor de X da equação anterior será: (a) 15,6 kcal/mol (b) 31,2 kcal/mol (c) 46,8 kcal/mol (d) 62,4 kcal/mol (e) 93,6 kcal/mol

QUÍMICA

(a) - 22.200 (b) + 22.200 (c) - 2.220 (d) + 2.220 (e) - 555,0

33

ENTALPIA DE LIGAÇÃO

AULA 12

ENERGIA DE LIGAÇÃO

Para produzirmos um novo composto, devemos quebrar as ligações existentes nos reagentes e formar novas ligações para originar o produto.

A quebra de ligações é um processo endotérmico, o ∆H é, portanto, positivo. Por exemplo: H2(g) → 2H(g) ∆H = + 435,5 kJ/mol Nesse caso foi quebrada a ligação interatômica do hidrogênio. Para essa quebra, cada mol de hidrogênio, precisou de 435,5 kJ. Quanto mais forte for essa ligação, mais difícil será de quebrá-la e maior será a energia de ligação.

QUÍMICA

34

A formação de novas ligações é um processo exotérmico, o ∆H é negativo. A formação do Cl2(g) a partir de dois átomos isolados de cloro pode ser representada por: 2Cl(g) → Cl2(g) ∆H = - 242,6 kJ/mol Já nesse caso houve a formação de ligação entre os átomos de cloro e houve liberação de energia térmica.

Em uma reação, a energia envolvida na quebra e na formação de cada uma dessas ligações é chamada de energia de ligação e o ∆H da reação pode ser calculado pelo saldo entre o quanto foi absorvido para quebrar e o quanto foi liberado quando novas ligações foram formadas.

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (Cesgranrio) Sendo dadas as seguintes entalpias de reação: C(s) C(g)

∆H = + 170,9 kcal/mol

2 H2(g) 4H(g)

∆H = + 208,4 kcal/mol

C(s) + 2 H2(g) CH4(g)

∆H = -17,9 kcal/mol,

indique a opção que apresenta a energia de ligação H-C, aproximada: (a) 5 kcal/mol (b) 20 kcal/mol (c) 50 kcal/mol (d) 100 kcal/mol (e) 400 kcal/mol

Questão 02 - (Fuvest) A e B são compostos de mesma fórmula molecular C2H6O, sendo um deles o álcool etílico e o outro o éter dimetílico. Utilizando os valores de energia de ligação, identifique A e B, explicando o raciocínio usado.

Ligação

Energia média de ligação kJ/mol

O-H

464

C-C

350

C-H

415

C-O

360

Calor de combustão no estado gasoso: A: 1 410kJ/mol

B: 1 454 kJ/mol

Questão 03 - (Unicamp) Por “energia de ligação” entende-se a variação de entalpia (∆H) necessária para quebrar um mol de uma dada ligação. Este processo é sempre endotérmico (∆H>0). Assim, no processo representado pela equação

CH4(g) C(g) + 4H(g); ∆H = 1663 kJ/mol, são quebrados 4 mols de ligações C-H, sendo a energia de ligação, portanto, 416 kJ/mol. Sabendo-se que no processo

C2H6(g) 2C(g) + 6H(g); ∆H = 2826kJ/mol são quebradas ligações C-C e C-H, qual o valor da energia de ligação C-C? Indique os cálculos com clareza.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Fuvest) As energias das ligações H - H e H - Cl são praticamente iguais.

Na reação representada a seguir há transformação de H2 em HCl com liberação de energia: H2 + Cl2 2 HCl + energia Compare, em vista desse fato, a energia da ligação Cl - Cl com as outras citadas.

Questão 02 - (Puccamp) São dadas as seguintes energias de ligação: LIGAÇÃO

ENERGIA (kJ/mol de ligação formada)

H - Cℓ

- 431,8

H-F

- 563,2

Cℓ - Cℓ

- 242,6

F-F

- 153,1

Com os dados fornecidos é possível prever que a reação 2HCℓ(g) + F2(g) 2HF(g) + Cℓ2(g)

(a) + 1089,2 kcal (b) - 467,4 kcal (c) -26,7 kcal (d) +911,8 kcal (e) -114,8 kcal Questão 05 - (Mackenzie)

Na halogenação total do cloreto de metila dada anteriormente, a variação de entalpia da reação, em kcal/ mol, é: Obs.: Energia de ligação (kcal/mol)

(a) - 584,9, sendo endotérmica. (b) - 352,3, sendo exotérmica (c) - 220,9, sendo endotérmica (d) + 220,9, sendo exotérmica. (e) + 352,3, sendo endotérmica.

Questão 03 - (UFRGS) Dadas as energias de ligação em kcal.mol-1 C = C 143

C-H = 99; Cℓ - Cℓ = 58; H - Cℓ = 103; C - Cℓ = 81 (a) -1023 (b) - 243 (c) + 54 (d) - 81 (e) + 81 Questão 06 - (Uel) A transformação representada por N2(g) 2N(g) é (a) endotérmica, pois envolve ruptura de ligações intramoleculares. (b) endotérmica, pois envolve ruptura de ligações intermoleculares. (c) endotérmica, pois envolve formação de ligações intramoleculares. (d) exotérmica, pois envolve ruptura de ligações intramoleculares. (e) exotérmica, pois envolve formação de ligações intermoleculares.

C - H 99 C - Br 66 Br - Br 46 C - C 80

A variação de entalpia da reação de adição de bromo ao alceno, representada pela equação.

é igual a

Questão 07 - (Unirio) O gás cloro (Cℓ2), amarelo-esverdeado, é altamente tóxico. Ao ser inalado, reage com a água existente nos pulmões, formando ácido clorídrico (HCℓ), um ácido forte capaz de causar graves lesões internas, conforme a seguinte reação:

(a) - 23 kcal. (b) + 23 kcal. (c) - 43 kcal. (d) - 401 kcal. (e) + 401 kcal.

Questão 04 - (Mackenzie) A variação de entalpia para a reação, dada pela equação:

4HCℓ(g) + O2(g)

→ 2H2O(g) + 2Cℓ2(g) é:

Dados: (Energia de ligação em kcal/mol)

→ 103,1 H - O → 110,6 O = O → 119,1 Cℓ - Cℓ → 57,9 H - Cℓ

Utilizando os dados constantes na tabela anterior, marque a opção que contém o valor correto da variação de entalpia verificada, em KJ/mol. (a) + 104 (b) + 71 (c) + 52 (d) - 71 (e) - 104

QUÍMICA

tenha ∆H, em kJ, da ordem de

35

Questão 08 - (Mackenzie)

ANOTAÇÕES C2H4(g)

2C(g) + 4H(g)

∆H = +542 kcal/mol

Na reação representada pela equação anterior, sabe-se que a energia da ligação C-H é igual a 98,8kcal/ mol. O valor da energia de ligação C=C, em kcal/mol, é:

QUÍMICA

(a) 443,2 (b) 146,8 (c) 344,4 (d) 73,4 (e) 293,6

36

LEI DE HESS

AULA 13

Questão 02 - (UFSCAR) Dadas as reações:

LEI DE HESS

I - C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ∆H = -94,1 kcal

O médico Germain Henry Hess (1802-1850) constatou, em 1840, uma das leis mais importantes da Termoquímica:

II - H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ∆H = + 68,3 kcal Calcule a variação de entalpia da reação:

“A variação da entalpia envolvida numa reação química, sob determinadas condições experimentais, depende exclusivamente da entalpia inicial dos reagentes e da numa única etapa, seja em várias etapas sucessivas.”

C(grafite) + 3/2 O2(g) + H2(g) → CO2(g) + H2O() e assinale a opção correta: (a) -25,8 e a reação é endotérmica (b) -162,4 e a reação é endotérmica (c) 162,4 e a reação é endotérmica (d) -162,4 e a reação é exotérmica (e) -25,8 e a reação é exotérmica

Em outras palavras, a variação da entalpia de uma reação não depende das etapas intermediárias nem do tipo de reação que ocorre em cada etapa. Depende apenas das entalpias final e inicial.

Essa constatação é muito importante pois permite que usemos as equações termoquímicas como se fossem equações matemáticas e calcular o ∆H de uma reação pela soma de reações conhecidas

03. (UCMG) Dadas as equações termoquímicas:

2Al + 3/2O2 → Al2O3 ∆H = -392,6 kcal/mol 2Fe + 3/2O2 → Fe2O3 ∆H = -195,6 kcal/mol

Imagine a seguinte reação hipotética: A → D ∆H = ?

1ª) A → B ∆H1

somando

2ª) B → C ∆H2 A→D

O calor da reação (∆H) de 2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3 será igual, em kcal/mol, a: (a) -588,2 (b) -197,0 (c) +197,0 (d) +391,2 (e) +588,2

∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3

1ª) A → B ∆H1 2ª) B → C ∆H2 3ª) C → D ∆H3

QUESTÕES DE SALA EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (UFMG) Considere as reações representadas pelas equações:

S(s) + O2(g) → SO2(g)

∆H = -71,0 kcal/mol

S(s) + 3/2O2(g) → SO3(g)

∆H = -94,5 kcal/mol

A variação da entalpia, ∆H, para a oxidação de SO2(g) a SO3(g) é, em kcal/mol: (a) + 94,5 (b) + 165,5 (c) -165,5 (d) -23,5 (e) + 23,5

Questão - 01 (Unesp) A entalpia da reação (I) não pode ser medida diretamente em um calorímetro porque a reação de carbono com excesso de oxigênio produz uma mistura de monóxido de carbono e dióxido de carbono gasosos. As entalpias das reações (II) e (III), a 20°C e 1 atmosfera, estão indicadas nas equações termoquímicas a seguir: (I)

2C(s) + O2 (g) → 2CO(g)

(II)

C(s) + O2 (g) → CO2 (g)

(III)

2CO(g) + O2 (g) → 2CO2 (g)

ÄH = −394 kJ⋅ mol−1

ÄH = −283 kJ⋅ mol−1

a) Calcular a entalpia da reação (I) nas mesmas condições. b) Considerando o calor envolvido, classificar as reações (I), (II) e (III).

QUÍMICA

entalpia final dos produtos, seja a reação executada

37

Questão - 02 (Unicamp) Quantidades diferentes de entalpia são envolvidas na combustão do etanol, C2H5OH, e etileno, C2H4, como mostram as equações I e II: I) C2H5OH(ℓ) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(ℓ);

∆H = - 1368 kJ/mol de etanol

Questão 04 - (Mackenzie) O calor da trimerização do acetileno, em kcal/mol, na formação de benzeno é: Dadas as equações termoquímicas, a 1atm. e 25°C. I) 2C6H6(l) + 15O2(g)

→

12CO2(g) + 6H2O(l)

→

II) 4 CO2(g) + 2H2O(liq.)

II) C2H4(g) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(ℓ);

∆H = - 1410 kJ/mol de etileno

Sob condições adequadas, é possível obter etanol a partir da reação representada pela equação III: III) C2H4(g) + H2O(ℓ) = C2H5OH(ℓ) (a) Qual é a variação da entalpia envolvida por mol de C2H4 consumido na reação III? (b) Essa reação absorve ou libera calor? Explique. (c) Sabendo-se que a entalpia de formação da H2O(ℓ) é -286 kJ/mol e que a do C2H4(g) é 52 kJ/mol, calcule a entalpia de formação por mol de C2H5OH(ℓ).

(a) (b) (c) (d) (e)

- 65 kcal / mol.

- 245 kcal/mol.

- 490 kcal/mol. +1110 kcal/mol.

- 130 kcal/mol.

∆H = -800 kcal

2C2H2(g) + 5O2(g) ∆H = +310 kcal

Questão 05 - (Fgv) Em um conversor catálico, usado em veículos automotores em seu cano de escape, para reduzir a poluição atmosférica, ocorrem várias reações químicas, sendo que uma das mais importantes é:

→ CO2(g)

CO(g) + 1/2 O2(g)

Sabendo-se que as entalpias das reações citadas a seguir são:

→ CO(g) ∆H1 = -26,4 kcal → CO2(g) ∆H2 = -94,1 kcal

QUÍMICA

C(grafite) + 1/2 O2(g) Questão 03 - (UFRJ) O H2SO4 é uma substância tão importante, devido ao seu extenso uso em processos industriais, que a quantidade de ácido sulfúrico produzido anualmente por um país é um dos indicadores de seu nível de desenvolvimento.

38

As reações que descrevem um dos processos de obtenção desse ácido e suas respectivas entalpias a 25oC são:

C(grafite) + O2(g)

pode-se afirmar que a reação inicial é: (a) exotérmica e absorve 67,7 kcal/mol. (b) exotérmica e libera 120,5 kcal/mol. (c) exotérmica e libera 67,7 kcal/mol. (d) endotérmica e absorve 120,5 kcal/mol. (e) endotérmica e absorve 67,7 kcal/mol.

Questão 06 - (Fei) Considerando as questões abaixo :

S(s) + O2(g) → SO2(g) SO2(g) + 1 2 O2(g) → SO3(g)

∆H =−297 kJ

SO3(g) + H2O(  ) → H2SO4(  )

∆H = x kJ

C(gr) + O2(g)

∆H − 286 kJ

A entalpia molar de formação de C2H2(g) é : (a) + 226,7 kJ (b) + 620,2 kJ (c) + 798,3 kJ (d) - 1978,8 kJ (e) - 2372,3 kJ

∆H =−99 kJ

(a) Sabendo-se também que

H2 (g) + 1 2 O2 (g) → H2O(  )

e que a entalpia de formação ( ∆ Hf ) do H2 SO4 a 25 °C é igual a −814 kJ mol, calcule o valor de x.

(b) Escreva a fórmula estrutural do ácido sulfúrico.

→ 2 CO2(g) + H2O(l) + 1299,5 kJ → CO2(g) + 393,5 kJ H2(g) + 1/2 O2(g) → H2(l) + 285,8 kJ

C2H2(g) + 5/2 O2(g)

Questão 07 - (Fuvest) Benzeno pode ser obtido a partir de hexano por reforma catalítica. Considere as reações da combustão: H2(g) + 1/2 O2(g)

→

H2O(ℓ)

Calor liberado = 286 kJ/mol de combustível C6H6(ℓ) + 15/2 O2(g)

→

6 CO2(g) + 3H2O(ℓ

Calor liberado = 3268 kJ/mol de combustível C6H14(ℓ) + 19/2 O2(g)

→ 6 CO2(g) + 7H2O(ℓ)

Calor liberado = 4163 kJ/mol de combustível

Questão 08 - (Fatec) As transformações representadas a seguir referem-se à formação da água.

H2(g) + (1/2)O2(g)

→ H2O(ℓ)

∆H = -286 kJ/mol H2O(ℓ) H2(g) + (1/2)O2(g)

→

H2O(g)

∆H = -242 kJ/mol H2O(g) Para vaporizar 180g de água são necessários: (a) 79 kJ (b) 5280 kJ (c) 44 kJ (d) 528 kJ (e) 440 kJ Questão 09 - (Fatec) A fermentação que produz o álcool das bebidas alcoólicas é uma reação exotérmica representada pela equação: C6H12O6(s)

→

∆H° = - 483 kJ (a) Calcule a variação de entalpia (∆H°) da reação I, a partir dos dados fornecidos. (b) Determine o calor liberado na reação III, quando 280 gramas de monóxido de carbono são consumidos.

ENEM Questão 01 - O sulfeto de carbono (CS2) é um líquido incolor, muito volátil, tóxico e inflamável, empregado como solvente em laboratórios.

Conhecendo-se as seguintes equações de formação a 25 °C e 1 atm: C(grafite) + O2(g) →CO2(g)

∆H1 = - 394,0 kJ mol-1

S(rômbico) + O2(g) →SO2(g)

∆H2 = - 297,0 kJ mol-1

CS2(ℓ) + 3 O2(g) →CO2(g) + 2 SO2(g) kJ mol-1

∆H3 =-1072,0

O valor da variação de entalpia (∆H) para a reação de formação do sulfeto de carbono líquido é, em kJ mol-1, igual a: (a) - 84,0 (b) - 381,0 (c) + 84,0 (d) + 381,0 (e) -190,5

2 C2H5OH(ℓ) + 2CO2(g) + X kJ

Considerando-se as equações que representam as combustões da glicose e do etanol: C6H12O6(s) + 6O2(g) C2H5OH(ℓ) + 3O2(g)

→ 6CO2(g) + 6H2O(ℓ) + 2840 kJ → 2CO2(g) + 3H2O(ℓ) +1350 kJ

pode-se concluir que o valor de X, em kJ/mol de glicose, é: (a) 140 (b) 280 (c) 1490 (d) 4330 (e) 5540 Questão 10 - (Ufrj) O metanol, um combustível líquido, tem sido utilizado como substituto da gasolina, e pode ser produzido a partir do metano, conforme a reação a seguir: I) 2 CH4(g) + O2(g)

→

2 CH3OH(ℓ)

II) CH4(g) + H2O(g)

→

CO(g) + 3H2(g)

→

CH3OH(ℓ)

Dado que:

∆H = + 206 kJ °

III) 2 H2(g) + CO(g)

∆H = - 128kJ °

IV) 2 H2(g) + O2(g)

Questão 02 - Considere o diagrama a seguir, que representa equações termoquímicas genéricas.

→ 2 H2O(g)

Segundo a Lei de Hess, a relação matemática correta entre os ∆H é dada pela expressão (a) ∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + ∆H4. (b) ∆H1 + ∆H2 = ∆H3 + ∆H4. (c) ∆H1 = ∆H2 + ∆H3 + ∆H4. (d) ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + ∆H4 = 0. (e) ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 = ∆H4.

QUÍMICA

Pode-se então afirmar que na formação de 1mol de benzeno, a partir do hexano, há: (a) liberação de 249 kJ. (b) absorção de 249 kJ. (c) liberação de 609 kJ. (d) absorção de 609 kJ. (e) liberação de 895 kJ.

39

QUÍMICA

GABARITO

Questão 04 - D

Aula 1

Questão 05 - A

QUESTÕES DE SALA

Questão 06 - C

Questão 01 - B

Questão 07 - C

Questão 02 - E

Questão 08 - A

Questão 03 - E

Questão 09 - a) ZnO(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2O(ℓ)

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

b) b) V = 2 mℓ

Questão 01 - D

Questão 10 - D

Questão 02 - D

Questão 11 - E

Questão 03 - A

Questão 12 - A

ENEM

ENEM

Questão - C

Questão 01 - E

Questão - E

Questão 02 - B

Aula 2

Aula 6

QUESTÕES DE SALA

QUESTÕES DE SALA

Questão 01 - B

Questão 01 - C

Questão 02 - B

Questão 02 - B

Questão 03 - a) m=80g / b) m=60g

Questão 03 - C

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 01 - E

Questão 01 - C

Questão 02 - D

Questão 02 - B

Questão 03 - D

Questão 03 - a) 2,0g

Questão 04 - D

Questão 04 - C

Questão 05 - B

Questão 05 - 50ml

Questão 06 - A

Questão 06 - A

Questão 07 - E

Questão 07 - C

ENEM

Questão 08 - B

Questão - A

ENEM Questão 01 - B

40

Aula 3 EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Aula 7

Questão 01 - d = m/v portanto, quanto menor a densidade maior o volume, porque

QUESTÕES DE SALA

os líquidos possuem massas iguais. V etanol > V água > V clorofórmio

Questão 01 - 96

Questão 02 - E

Questão 02 - 52

Questão 03 - D

Questão 03 - 250

Questão 04 - : a) m = 125 ton b) V = 62600 ℓ

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 05 - C

Questão 01 - C

Questão 06 - E

Questão 02 - A Questão 03 - E

Aula 4

Questão 04 - A

QUESTÕES DE SALA

Questão 05 - C

Questão 01 - E

Questão 06 - B

Questão 02 - A

Questão 07 - D

Questão 03 - B

Questão 08 - E

Questão 04 - A

Questão 09 - C

Questão 05 - B

Questão 10 - E

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

ENEM

Questão 01 - 1,3g

Questão 01 - C

Questão 02 - A

Questão 02 - B

Questão 03 - 24%

Questão 03 - C

Questão 04 - 4,5g e 495,5g Questão 05 - C

Aula 8

Questão 06 - 0,3

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - B

Aula 5

Questão 02 - A

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 01 - A

Questão 01 - A

Questão 02 - M = 0,06 mol/ ℓ

Questão 02 - E

Questão 03 - M = 1,58 x 10¬3 mol/ℓ

Questão 03 - E

Questão 04 - D

Questão 06 - A

Questão 05 - B

Questão 07 - B

ENEM

Questão 08 - B

Questão 01 - C Aula 13 Aula 9

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 01: a) ∆H = - 505 kJ

Questão 01 - B

b) As reações I, II e III são exotérmicas, pois o valor da variação de entalpia é

Questão 02 - D

negativo.

Questão 03 - E

Questão 02: a) ∆H = - 42 kJ/mol b) ∆H < 0

reação exotérmica

libera calor

Aula 10

c) ∆Hf = - 276 kJ/mol

QUESTÕES DE SALA

Questão 03: a) x = -132 kJ

Questão 01 - 04+16+32

b) Fórmula estrutural do ácido sulfúrico:

Questão 02 - B

Questão 04: A

Questão 03 - C

Questão 05: C

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 06: A

Questão 02 - a) 5 • 104 kJ / b) V = 422,6 L

Questão 07: B

Questão 03 - C

Questão 08: E

Questão 04 - A

Questão 09: A

Questão 05.- C

Questão 010: a) ∆H° = - 327 kJ

Questão 06 - C

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

/

b) 1280 kJ

Questão 02 - D

QUESTÕES DE SALA

Questão 03 - E

Questão 01 - C Questão 02 - NO + 1/2 O2

NO2

∆H = -56,6 kJ

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 1 - ΔHf C2H2 = +227 kJ/mol

QUÍMICA

Questão 01 - B Aula 11

Questão 2 - ∆H = -128 kJ Questão 3 - D Questão 4 - D Questão 5 - E Questão 6 - E Questão 7 - B Questão 8 - C Questão 09 - C Questão 10 - A

Aula 12 QUESTÕES DE SALA Questão 01 - D Questão 02 - Composto A = álcool etílico porque apresenta ∆H de combustão igual a - 1410 kJ/mol. O composto B = é o éter dimetílico porque apresenta ∆H de combustão igual a - 1454 kJ/mol.

Questão 03 - EC - C = 330 kJ/mol EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 -

Questão 02 - B Questão 03 - A Questão 04 - C Questão 05 - D

41

QUÍMICA 2ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

LIVRO 01 - FRENTE B

SUMÁRIO Aula 1 - Cálculo Estequiométrico

2

Aula 2 - Relações envolvendo Número de Átomos e de Moléculas 5 Aula 3 - Relações envolvendo o volume de uma Substância Gasosa nas C.N.T.P. 6 Aula 4 - Relações envolvendo Reações Consecutivas 8 Aula 5 - Relações envolvendo Reagente em Excesso 10 Aula 6 - Relações envolvendo Reagentes Impuros 11 Aula 7 -Relações envolvendo Rendimento Inferior a 100% 13

plural - sistema de ensino inteligente

2

QUÍMICA

CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO

QUÍMICA

AULA 1

O objetivo do cálculo estequiométrico é determinar a quantidade de reagentes que deve ser usada e, consequentemente, a de produtos que será formada em uma reação química. Para isso é fundamental que a equação química esteja corretamente balanceada, pois toda essa determinação será baseada nos seus coeficientes.

Esse cálculo pode ser feito em diversas unidades: quantidade de matéria (mol), massa, volume e até em quantidade de átomos e moléculas. Portanto atente-se ao comando da questão.

Algo importante para ficar registrado é que os coeficientes de uma equação química não representam necessariamente a quantidade que está na reação. Na maioria das vezes esses coeficientes indicam apenas a proporção entre os reagentes e os produtos. Veja essa equação: CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l).

Ela representa a combustão completa do gás metano.

E também nos mostra que SE reagirmos apenas um mol de CH4 no estado gasoso serão precisos dois mols de gás oxigênio para que ela ocorra da forma descrita. Além disso, SE a reação ocorrer com 100% de rendimento produzirá um mol de gás carbônico e mais dois mols de água líquida.

Percebeu a condição para que a reação ocorra?

Percebeu também a condição para que seja possível produzir o gás carbônico e a água?

COMO RESOLVER? Podemos sistematizar a maneira de resolver essas questões que envolvem análise de quantidades. E, para isso, precisaremos aprender alguns passos:

1o passo: Escrever a equação química e fazer o seu balanceamento com os menores coeficientes inteiros.

2o passo: Identificar quais as substâncias envolvidas.

3o passo: Verificar qual a proporção, em quantidade de matéria, das substâncias envolvidas.

4o passo: Preparar a regra de três com a relação correta pedida na questão.

A relação no 4o passo pode ser, como já foi citado, em quantidade de matéria (mol), massa, volume, quantidades de átomos e moléculas e, para melhor compreensão, vamos dividi-las.

1. Relações envolvendo quantidade de matéria e massa: Quando os dados das substâncias envolvidas tiverem seus dados fornecidos em quantidade de matéria (mol) ou em massa.

3

QUESTÕES DE SALA

Questão 02 - (UCMG) A massa de gás hidrogênio, produzida pela reação de 108g de alumínio com ácido sulfúrico, é igual a: Dados: Massa molar do alumínio = 27 g/mol

Questão 01 - Determine a quantidade de matéria, em mol, de O2 que são obtidos a partir de 2,0 mol de pentóxido

de dinitrogênio, de acordo com a equação: N2O5 + K2O2 2 KNO3 + O2 (a) 0,5 (b) 1,0 (c) 1,5 (d) 2,0 (e) 4,0 Questão 02 - Considere a reação: H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O

A massa de sulfato de sódio, Na2SO4, produzida com

5 mols de água é:

QUÍMICA

(a) 355 g (b) 200 g (c) 39,4 g (d) 19,7 g (e) 394 g

4

Questão 03 - (Fuvest - adaptada) Quando dois mol de Ozônio se transformam completamente, a massa de Oxigênio comum produzida é igual a: (a) 32 g (b) 80 g (c) 48 g (d) 96 g (e) 64 g

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (UFF–RJ) Em alguns antiácidos, emprega-se hidróxido de magnésio como agente neutralizante do ácido clorídrico contido no suco gástrico. Supondo-se que alguém tenha 36,5 mg de ácido no estômago, a massa de base necessária para completa neutralização será: Dados: Massa molar do ácido = 36,5 g/mol

Massa molar da base = 58g/mol (a) 58 mg (b) 29 mg (c) 36,5 mg (d) 19 mg (e) 116 mg

Massa molar do gás hidrogênio = 2 g/mol (a) 2g (b) 4g (c) 6g (d) 12g (e) 24g

Questão 03 - (PUC-RJ) A nave estelar Enterprise, de jornada nas estrelas, usou B5H9 e O2 como mistura combustível. As duas substâncias reagem de acordo com a seguinte equação balanceada: 2 B5H9

+

12 O2

→

5 B2O3

+

9 H2O

Indique a massa de água, em kg, que se formará a partir de 256 kg de B5H9. (a) 90 (b) 180 (c) 270 (d) 300 (e) 324 Questão 04 - (Fatec-SP) A morte de lagos e rios deve-se à presença, na água, de substâncias orgânicas que, sob a ação de bactérias, se degradam, consumindo o oxigênio dissolvido. Considere amostra de água poluída contendo 0,06g de matéria orgânica, na forma de uréia, que se degrada como representa a equação: CO(NH2)2(aq) + 4 O2(aq)

ℓ

CO2(aq) + 2HNO3(aq) + H2O

Para degradar 0,06g de uréia, a massa de O 2 consumida, expressa em mg, é: (a) 0,128 (b) 1,28 (c) 12,8 (d) 128 (e) 1280 Questão 05 - (UFMG) O estômago de um paciente humano, que sofre de úlcera duodenal, pode receber, através de seu suco gástrico, 0,24 mol de HCℓ por dia.

Suponha que ele use um antiácido que contenha 26g de AℓOH)3 por 1.000 mL de medicamento.

O volume apropriado de antiácido que o paciente deve consumir por dia para que a neutralização do ácido clorídrico seja completa é: (a) 960mL (b) 720mL (c) 240mL (d) 80mL (e) 49mL Questão 06) (UFF-RJ) O etanol (C2H5OH) pode ser produzido por fermentação da glicose (C6H12O6), conforme a reação:

C 6 H 12 O 6  → 2 C 2 H 5 O H + 2C O

2

Se 360g de glicose produzem 92g de etanol, o rendimento desse processo é: (a) 92% (b) 100% (c) 50% (d) 75% (e) 25% Questão 07) Recomenda-se que um astronauta consuma, a cada hora, a energia equivalente à queima de 34g de sacarose, C12H22O11.

A massa, em gramas, de oxigênio necessário ao processo de combustão total de 34g de sacarose é, aproximadamente, (a) 0,1 (b) 1,2 (c) 12 (d) 32 (e) 38 Questão 08 Coletou-se água do Rio Tietê, na cidade de São Paulo. Para oxidar completamente toda a matéria orgânica contida em 1,00 L dessa amostra, micro-organismos consumiram 48,0 mg de oxigênio (O2).

Admitindo que a matéria orgânica possa ser representada por C6H10O5 e sabendo que sua oxidação completa produz CO2 e água, qual a massa da matéria orgânica por litro da água do rio? (a) 20,5 mg (b) 40,5 mg (c) 80,0 mg (d) 160 mg (e) 200 mg

ENEM Questão 01 - (Enem) Aspartame é um edulcorante artificial (adoçante dietético) que apresenta potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum, permitindo seu uso em pequenas quantidades. Muito usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet, tem valor energético que corresponde a 4 calorias/ grama. É contraindicado a portadores de fenilcetonúria, uma doença genética rara que provoca o acúmulo da fenilalanina no organismo, causando retardo mental. O IDA (índice diário aceitável) desse adoçante é 40 mg/kg de massa corpórea.

Com base nas informações do texto, a quantidade máxima recomendada de aspartame, em mol, que uma pessoa de 70 kg de massa corporal pode ingerir por dia é mais próxima de: Dado: massa molar do aspartame = 294g/mol (a) 1,3 x 10–4. (b) 9,5 x 10–3. (c) 4 x 10–2. (d) 2,6. (e) 823.

Questão 02 - (Enem) Pesquisadores conseguiram produzir grafita magnética por um processo inédito em forno com atmosfera controlada e em temperaturas elevadas. No forno são colocados grafita comercial em pó e óxido metálico, tal como CuO. Nessas condições, o óxido é reduzido e ocorre a oxidação da grafita, com a introdução de pequenos defeitos, dando origem à propriedade magnética do material.

Considerando o processo descrito com um rendimento de 100%, 8 g de CuO produzirão uma massa de CO2 igual a: (a) 2,2g. (b) 2,8g. (c) 3,7g. (d) 4,4g. (e) 5,5g.

QUÍMICA

fermentação

5 ANOTAÇÕES

AULA 2

RELAÇÕES ENVOLVENDO NÚMERO DE ÁTOMOS E DE MOLÉCULAS

Nessa relação é importante nos lembrarmos da Constante de Avogadro que é de 6,02 x 1023 mol-1. Esse valor é numericamente igual à quantidade de átomos de Carbono existentes em 12 gramas do isótopo 12 do Carbono.

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - Na reação completa de 1,5 x 1023 moléculas de hidrogênio (H2) com flúor (F2), segundo a equação: H2 + F2 → 2HF

QUÍMICA

A massa de HF produzida será aproximadamente de:

6

(a) 0,50 g (b) 2,0 g (c) 5,0 g (d) 10 g (e) 40 g Questão 02 - Na reação gasosa N2 + H2 → NH3, qual o número de moléculas de NH3 obtido, quando reagem totalmente 18 g de H2?

Questão 03 Quando mergulhamos uma placa de zinco metálica numa solução aquosa de ácido clorídrico, ocorre a seguinte reação de simples troca:

Zn(s) + HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) Ajustando a equação química acima, calcule a massa de hidrogênio liberado, quando são consumidos 9 x 1023 átomos de Zinco metálico.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - Qual o número de moléculas de gás Oxigênio, O2(g), necessárias para queimar completamente de 5 mols de álcool etílico, C2H6O(l), segundo a equação abaixo não balanceada?

C2H6O(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)

Questão 02 - Na queima total de certa massa de carbono foram obtidas 2,00 · 1023 moléculas de CO2 puro.

Pergunta-se: (a) Quantos gramas de carbono foram queimados? (b) Qual o nome dessa “reação de queima” do carbono?

Questão 03 - Uma vela de parafina queima-se, no ar ambiente, para formar água e dióxido de carbono. A parafina é composta de moléculas de vários tamanhos, mas utilizaremos para ela a fórmula C25H52.

Tal reação representa-se pela equação: C25H52 + O2 → H2O + CO2.

Responda: (a) Quantos mols de oxigênio são necessários para queimar 6 x 1022 moléculas de parafina? (b) Qual a massa desse oxigênio?

Questão 04 - Em relação à produção de sulfato de sódio por meio da reação do ácido sulfúrico com o hidróxido de sódio, pede-se: (a) a equação balanceada para a reação; (b) a quantidade, em quilos, de sulfato de sódio produzido ao se utilizarem 3,0 x 1026 moléculas de ácido sulfúrico.

Questão 05 - (UFES) O número de moléculas de NO formadas, juntamente com água, na reação da amônia (NH3) com 3,60 x 1021 moléculas de oxigênio é: (a) 3,60 · 1021 (b) 2,88 · 1021 (c) 2,40 · 1021 (d) 1,80 · 1021 (e) 6,02 · 1021

ANOTAÇÕES

AULA 3

RELAÇÕES ENVOLVENDO O VOLUME DE UMA SUBSTÂNCIA GASOSA NAS C.N.T.P.

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (UEMA) No ataque a 23,4g de carbonato de alumínio, é consumido ácido sulfúrico em quantidade suficiente. O volume gasoso produzido é igual a:

Dado: Massa molar do carbonato = 234g/mol

Volume molar do gás = 30L (a) 9,0 L (b) 90 L (c) 30 L (d) 3,0 L (e) 6,0 L

Questão 02 - (UFPR) Um astronauta elimina cerca de 470,4 litros de gás carbônico por dia (nas CNTP).

Suponha que se utilize hidróxido de sódio para absorver o gás produzido, segundo a equação:

Logo, o volume de CO2 obtido, nas CNTP, a partir da combustão de 0,20 mol de C3H8 será: (a) 4,80 L (b) 6,72 L (c) 13,44 L (d) 14,92 L (e) 14,60 L

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - Um comprimido efervescente contém bicarbonato de sódio (NaHCO3) e um ácido orgânico. Em contato com água, ocorre a reação: NaHCO3 + HX → NaX + H2O + CO2 Sabendo-se que em cada comprimido existe 0,84 g de NaHCO3, qual o número de comprimidos necessários para a produção de 22,4 L de gás carbônico nas condições normais de temperatura e pressão? (a) 10

(d) 100

(b) 20

(e) 1000

(c) 50 Questão 02 - Em ambientes confinados, como o de uma nave espacial, pode ser usada a reação abaixo para retirar o CO2: CO2(g) + LiOH(s) → LiHCO3(s)

2 NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O Qual é a massa de hidróxido de sódio necessário por dia de viagem? (a) 0,924 kg (b) 8,40 kg (c) 1,68 kg (d) 16,8 kg (e) 9,24 kg Questão 03 - (UFF-RJ) O propano, C3H8, um gás utilizado como combustível, reage com O2 segundo a reação:

C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)

Supondo-se que um astronauta elimina, pela respiração, 2800 litros de CO2, nas CNTP, por dia, calcule, em kg, a quantidade de LiOH necessária para absorver esse gás, considerando-se uma tripulação de cinco astronautas.

Questão 03 - (Puc MG) A uréia – CO(NH2)2 – é uma substância utilizada como fertilizante e é obtida pela reação entre o gás carbônico e amônia, conforme a equação: CO2(g) + 2NH3(g) CO(NH2)2(s) + H2O(g) Sabendo-se que 89,6 litros de gás amônia reagem completamente no processo com o gás carbônico, nas CNTP, a massa de uréia, obtida em gramas, é igual a:

QUÍMICA

Quando existem substâncias gasosas na reação, as relações podem ser estabelecidas pelo volume ocupado por essas substâncias, contanto que algumas condições de temperatura e pressão sejam iguais durante todo o processo. Nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), um mol de qualquer substância gasosa ocupa o volume de 22,4 litros. Nesas condições a pressão é de 1 atm e a temperatura é de 0oC (273K). Veremos mais adiante como seria se um gás estiver fora dessas condições.

7

(a) 240,0 (b) 180,0 (c) 120,0 (d) 60,0 Questão 04 - (Mackenzie SP) Os volumes de gás nitrogênio e de gás oxigênio necessários para a síntese de 8 L de pentóxido de dinitrogênio, considerando que todos os gases estão nas mesmas condições de temperatura e pressão, são, respectivamente, 2N2 + 5O2 2N2O5 (a) 8 L e 20 L. (b) 2 L e 5 L. (c) 5 L e 2 L. (d) 2 L e 2 L. (e) 1 L e 1 L.

QUÍMICA

Questão 05 - (Efoa MG) Na indústria petroquímica um dos poluentes produzidos é o SO2. Para reter este poluente são utilizados filtros contendo carbonato de cálcio (CaCO3), que reage com o SO2 conforme representado pela equação abaixo:

8

SO2(g) + CaCO3(s) → CaSO3(s) + CO2(g) Considerando que o volume molar do SO2(g) nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) é 22,7 litros, a massa aproximada de CaCO3, em gramas, necessária para reagir com 2,27 litros de SO2(g) nessas mesmas condições é: (a) 10,0 (b) 5,0 (c) 20,0 (d) 1,0 (e) 100,0 Questão 06 - (Unesp SP) A limpeza de pisos de mármore normalmente é feita com solução de ácido clorídrico comercial (ácido muriático). Essa solução ácida ataca o mármore, desprendendo gás carbônico, segundo a reação descrita pela equação: CaCO3 (s) + 2HCl (aq) → CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g) Considerando a massa molar do CaCO3 = 100 g/mol, o volume molar de 1 mol de CO2 nas CNTP = 22,4 L e supondo que um operário, em cada limpeza de um piso de mármore, provoque a reação de 7,5 g de carbonato de cálcio, o volume de gás carbônico formado nas CNTP será de: (a) 3,36 L (b) 1,68 L (c) 0,84 L (d) 0,42 L (e) 0,21 L

Questão 07 - (Fuvest) Na síntese da amônia, pelo processo Haber, podem ser empregadas pressão de 200 atm e temperatura de 750 K. O gráfico mostra a porcentagem, em volume, Q, de conversão dos reagentes ( H2 e N2 ) em produto, no equilíbrio, em função da pressão a 750 K.

Q(%)

40

20

0

100

200 P ( atm )

Utilizando-se 2,0.105 L de N2 e 6,0.105 L de H2, qual a massa aproximada de amônia, em kg, que pode ser obtida, no equilíbrio, nas condições especificadas anteriormente?

Dado: Os volumes são medidos a 200 atm e 750 K. Nessas condições, o volume molar de um gás é igual a 0,3 L. (a) 1600 (b) 3200 (c) 4800 (d) 6000 (e) 9000

ANOTAÇÕES

AULA 4

RELAÇÕES ENVOLVENDO REAÇÕES CONSECUTIVAS

RELAÇÕES ENVOLVENDO REAÇÕES CONSECUTIVAS Existem situações em que as reações químicas ocorrem em etapas sucessivas onde uma substância produzida em uma das etapas será consumida na outra.

Quando isso ocorrer deve-se somar as duas equações cancelando as substâncias intermediárias.

QUESTÕES DE SALA

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Fuvest) Uma instalação petrolífera produz 12,8 kg de SO2 por hora. A liberação desse gás poluente pode ser evitada usando-se calcário, o qual, por decomposição, fornece cal que reage com o SO2 formando CaSO3, de acordo com as equações a seguir: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

(a) 3 e 1

(d) 6 e 4

(b) 3 e 2

(e) 6 e 8

CaO(s) + SO2(g) CaSO3(s) Qual a massa mínima de calcário (em kg), por dia, necessária para eliminar todo o SO2 formado? Suponha 100% de rendimento para as reações (a) 128 (b) 240 (c) 480 (d) 720 (e) 1200

(c) 6 e 2

Questão 02 - (FUVEST-SP) O equipamento de proteção conhecido como air bag, usado em automóveis, contém substâncias que se transformam, em determinadas condições, liberando N2, que infla um recipiente de plástico.

As equações das reações envolvidas no processo são:

Questão 02 - (UnB-DF) Considere a sequência de reações a seguir:

Na2O + H2O 2NaOH H3PO4 + 3 NaOH Na3PO4 + 3 H2O

2 NaN3 → 2 Na + 3 N2 10 Na + 2 KNO3 → K2O + 5 Na2O + N2.

Considerando que N2 é gerado nas duas reações, calcule a massa de azoteto de sódio, NaN3, necessária para que sejam gerados 800 L de nitrogênio, nas condições ambiente.

Dados: volume molar de gás nas condições ambiente = 25 L/mol.

Se partirmos de 10 mol de Na2O, obteremos (a) 10 mol de H2O (b) 20 mol de H2O (c) 40/3 mol de Na3PO4 (d) 15 mol de Na3PO4 (e) 20 mol de Na3PO4 Questão 03 - No processo industrial de produção de ácido sulfúrico, utiliza-se a pirita. FeS2, que ao reagir com

Questão 03 - (UFBA) As reações químicas abaixo representam um dos processos de obtenção de ferro.

I) 2C(s) + O2(g)

→

2CO(g)

II) Fe2O3(S) + 3CO(g)

→

2Fe(s) + 3CO2(g)

Com base nessas reações, calcule a massa de carbono necessária à obtenção de 111,6 g de ferro, expressando o resultado com dois algarismos significativos.

oxigênio do ar atmosférico produz óxido férrico e gás

sulfuroso. Numa segunda etapa, o gás sulfuroso reage com mais oxigênio produzindo óxido sulfúrico. A última etapa é a dissolução do óxido sulfúrico em água. Se, na primeira etapa, utilizarmos 528 litros de oxigênio, a 25ºC e 1 atm, que massa de ácido será produzida?

Obs.: 1 mol de gás a 25ºC e atm ocupa 24 litros.

QUÍMICA

Questão 01 - (Fuvest-SP) 0,5 mol de Ca3P2 reage com água, produzindo Ca(OH)2 e desprendendo PH3. Este último reage completamente com oxigênio atmosférico, formando H3PO4. Quantos mols de água e quantos mols de oxigênio são gastos?

9

Questão 04 - (UFF-RJ) Garimpeiros inexperientes, quando encontram pirita, pensam estar diante de ouro, por isso, a pirita é chamada “ouro dos tolos”. Entretanto, a pirita não é um mineral sem aplicação. O H2SO4, ácido muito utilizado nos laboratórios de química, pode ser obtido a partir da pirita por meio do processo:

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 ----→ 2SO3 SO3 + H2O → H2SO4 Qual é a alternativa que indica a massa de H2SO4 obtida a partir de 60,0 kg de pirita, com 100% de pureza, por meio do processo equacionado anteriormente?

QUÍMICA

(a) 9,8 kg (b) 12,4 kg (c) 49,0 kg (d) 60,0 kg (e) 98,0 kg

10

Questão 05 - As equações mostram a obtenção do clorato de sódio (NaCℓO3) a partir do dióxido de manganês (MnO2): MnO2 + 4 HCℓ → MnCℓ2 + 2 H2O + Cℓ2 3Cℓ2 + 6 NaOH → NaCℓO3 + 5 NaCℓ + 3 H2O Calcule a massa de MnO2 necessária à obtenção de 21,3g de clorato de sódio.

Dado: MnO2 = 87 g/mol e NaCℓO3 = 106,5 g/mol (a) 52,20g (b) 104,4g (c) 27,90g (d) 17,40g (e) 34,80g

ANOTAÇÕES

RELAÇÕES ENVOLVENDO REAGENTE EM EXCESSO

É muito comum em proscessos industriais adicionar excesso de um determinado reagente. Dessa forma as reação química será mais rápida. O reagente que estiver em menor proporção é chamado de reagente limitante.

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - Misturando 20 gramas de hidrogênio e 180 gramas de oxigênio e provocando a reação de formação da água, iremos obter, no máximo: (a) 80 gramas de água. (b) 90 gramas de água. (c) 160 gramas de água. (d) 180 gramas de água. (e) 200 gramas de água.

Questão 02 - 4g de H2 reagiram com 70g de O2.

Quantos gramas do reagente em excesso sobraram sem reagir?

Questão 03 - (PUC) 10,00g de ácido sulfúrico são adicionados a 7,40 g de hidróxido de cálcio. Sabe-se que um dos reagentes está em excesso. Após a reação se completar, restarão: (a) 0,02 g de H2SO4. (b) 0,20 g de H2SO4. (c) 0,26 g de Ca(OH)2. (d) 2,00 g de H2SO4. (e) 2,60 g de Ca(OH)2.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Fuvest) Considere a experiência: A uma solução aquosa que contém 10,0 gramas de hidróxido de sódio adiciona-se lentamente 9,8 gramas de ácido sulfúrico puro e depois água, de modo a obter-se um litro de solução. Indique a substância que está em excesso e a massa que não reagiu.

Dados: Massa molar do hidróxido de sódio: 40 g/mol Massa molar do ácido sulfúrico: 98 g/mol

Equação química não balanceada :

NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O

(a) H2SO4 (b) H2SO4 (c) NaOH (d) NaOH (e) NaOH

; ; ; ; ;

0,2g 0,8g 2,0g 0,2g 1,6g

Questão 02 - (PUC-SP) 10,00g de ácido sulfúrico são adicionados a 7,40 g de hidróxido de cálcio. Sabe-se que um dos reagentes está em excesso. Após a reação se completar, restarão: (a) 0,02 g de H2SO4. (b) 0,20 g de H2SO4. (c) 0,26 g de Ca(OH)2. (d) 2,00 g de H2SO4. (e) 2,60 g de Ca(OH)2.

Questão 03 - Misturam-se duas soluções aquosas conforme o esquema a seguir:

QUÍMICA

AULA 5

11 Solução A 4,0g Ca(OH)2

Solução B Solução final 6,3g HNO3

Sobre o experimento podemos afirmar: (01) A solução final é neutra, pois não há reagente em excesso.

(02) A solução final é ácida, devido a um excesso de 0,6g de HNO3.

(04) A solução final é básica, devido a um excesso de 0,3g de Ca(OH)2.

(08) O sal obtido é o nitrato de cálcio.

(16) O número de átomos existente em 6,3g de HNO3 é igual a 3,0 x 1023.

(32) A massa de sal na solução final é igual a 8,2 g.

Questão 04 - Foram colocados em um reator 2,0 mol de gás hidrogênio e 22,4 L de gás nitrogênio, medidos nas CNTP, para sintetizar amônia, conforme a equação a seguir, balanceada: N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g) a) Qual o reagente em execesso e qual a massa desse excesso? b) Qual o volume de amônia produzido?

RELAÇÕES ENVOLVENDO REAGENTES IMPUROS

AULA 6

Quando há reagentes com impurezas essas devem ser retiradas antes de iniciar o 4o passo, ou seja, antes de preparar a regra de três.

QUESTÕES DE SALA Questão 01 - (Udesc SC) Oitenta gramas de calcário (grau de pureza é de 90% em CaCO3) reagem com ácido sulfúrico, segundo a equação química:

CaCO3(S) + H2SO4(aq)

CaSO4(S) + H2O(ℓ )+ CO2(g)

QUÍMICA

Qual o volume de gás carbônico formado nas CNTP, na reação acima?

12

(a) 16,13 L (b) 17,92 L (c) 1,61 L (d) 161,3 L (e) 22,4 L Questão 02 - (UFRS RS) O acetileno, gás utilizado em maçaricos, pode ser obtido a partir do carbeto de cálcio (carbureto), de acordo com a equação; CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2 Utilizando-se 1 kg de carbureto com 36% de impurezas, o volume de acetileno obtido em litros, nas CNTP, é de aproximadamente: (a) 0,224 (b) 2,24 (c) 26 (d) 224 (e) 260 Questão 03 - (UFCE CE) A porcentagem de TiO2 em um minério pode ser determinada através da seguinte reação: 3TiO2(s) + 4BrF3(l) → 3TiF4(s) + 2Br2(l) + 3O2(g) Se 12,0 g do minério produzem 0,96 g de O2, a porcentagem aproximada de TiO2 nesse minério é de: (a) 10% (b) 20% (c) 30% (d) 40% (e) 50%

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Fuvest) Em um acidente, um caminhão carregado de solução aquosa de ácido fosfórico tombou derramando cerca de 24,5 toneladas dessa solução no asfalto. Quantas toneladas de hidróxido de cálcio seriam necessárias para reagir totalmente com essa quantidade de ácido?

(Porcentagem em massa do ácido na solução = 80%; massas molares (g/mol): do ácido = 98, da base = 74) (a) 7,4 (b) 14,8 (c) 22,2 (d) 29,6 (e) 37,0 Questão 02 - (UCSal) Ácido clorídrico concentrado (38% em massa de HCℓ) pode ser preparado através da reação representada abaixo: 2 NaCℓ + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCℓ Para preparar 100 kg de HCℓ concentrado, a massa de ácido sulfúrico (suposto 100% puro) necessária é, aproximadamente: (a) 50 kg (b) 80 kg (c) 60 kg (d) 100 kg (e) 70 kg Questão 03 - (UFMG) Os processos mais importantes de redução da hematita que ocorrem num alto-forno podem ser representados por: 2 C + O2 → 2 CO 3 CO + Fe2O3 → 2 Fe + 3 CO2 Considerando-se o teor de carvão utilizado igual a 100% e o teor de hematita igual a 80% em óxido de ferro (III), quantos quilogramas de carvão serão necessários para reduzir uma tonelada de minério de ferro? (a) 120 kg (b) 360 kg (c) 180 kg (d) 450 kg (e) 25 kg

Questão 04 - Uma amostra de hematita, um minério de óxido férrico, de 2,0g, ao ser tratada com ácido sulfúrico em excesso produziu 0,01mol de sal. Calcule o percentual, em massa, de óxido férrico na amostra.

ANOTAÇÕES

QUÍMICA

Questão 05 - 26,5g de uma amostra de carbonato de sódio contendo 20% de impurezas são misturados com excesso de ácido fosfórico. Sabendo-se que um mol de gás ocupa 40 litros, qual o volume gasoso produzido?

13

AULA 7

RELAÇÕES ENVOLVENDO RENDIMENTO INFERIOR A 100%

Na prática é muito difícil que encontremos uma reação com 100% de rendimento. Assim, entende-se que a quantidade de produto formado na reação é inferior àquela prevista pela proporção estequiométrica.

QUESTÕES DE SALA

Questão 01 - (Puc RJ) Queimando-se um saco de carvão de 3 kg, numa churrasqueira, com rendimento de

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - (Puc RJ) O sulfato de cálcio (CaSO4) é matéria-prima do giz e pode ser obtido pela reação entre soluções aquosas de cloreto de cálcio e de sulfato de sódio (conforme reação abaixo). Sabendo disso, calcule a massa de sulfato de cálcio obtida pela reação de 2mols de cloreto de cálcio com excesso de sulfato de sódio, considerando-se que o rendimento da reação é igual a 75 %.

QUÍMICA

90%, quantos quilogramas de CO2 são formados?

14

CaCl2(aq) + Na2SO4(aq) CaSO4 (s) + 2NaCl(aq)

(a) 2,7 (b) 3,0 (c) 4,4 (d) 9,9 (e) 11

(a) 56 g. (b) 136 g. (c) 272 g. (d) 204 g. (e) 102 g.

Questão 02 - (FUVEST) O nitrogênio pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrito de amônio.

NH4NO2

→

N2 + 2 H2O

Calcule o volume de nitrogênio obtido nas condições normais de pressão e de temperatura, pela decomposição de 12,8 g de nitrito de amônio, supondo que o rendimento da reação seja de 80%.

Questão 03 - (UFCE) Considere a seguinte reação química desenvolvida em altos fornos para a obtenção de ferro a partir da hematita:

2 Fe2O3 + 6 C + 3 O2 → 4 Fe + 6 CO2

Admitindo-se no processo um rendimento de 75%, quantas toneladas de ferro são produzidas quando se utilizam 40 toneladas de minério?

Questão 02 - (UFRR) Uma das maneiras de se obter sais é através da reação entre um ácido e uma base. Um químico realizou a reação entre ácido clorídrico e hidróxido de potássio utilizando 7,3 g de ácido clorídrico e 15,8 g de hidróxido de potássio. Marque a alternativa que apresenta o rendimento percentual da reação considerando que foram obtidos 12,5 g do sal correspondente. (a) 100,0% (b) 59,5% (c) 37,2 % (d) 20,5% (e) 83,8% Questão 03 - (UFAM) A redução do óxido de zinco por alumínio metálico é conhecido por aluminotermia, processo que tem como produto final o zinco metálico e o óxido de alumínio correspondente. Qual a massa de zinco produzido a partir de 972 kg de óxido de zinco com 50% de pureza? Considere que o processo tenha 50% de rendimento. (Dado: Zn=65 g/mol, O=16 g/mol, Al=27 g/mol) (a) 390 kg (b) 195 kg (c) 780 kg (d) 243 kg (e) 81 kg

QUESTÃO 04 - (Unesp) A aspirina (ácido acetilsalicílico) pode ser preparada pela reação do ácido salicílico com o anidrido acético, segundo a reação representada pela equação:

2C7H6O3 (aq) + C4H6O3 (l) → 2C9H8O4 (s) + H2O (l) ácido salicílico anidrido acético

aspirina

água

Considerando-se que a reação entre 138 g de ácido salicílico com 25,5 g de anidrido acético ocorre com rendimento de 60%, e sabendo-se que as massas molares desses compostos são: C7H6O3 = 138 g/mol, C4H6O3 = 102 g/mol, C9H8O4 = 180 g/mol, a massa de aspirina obtida será igual a:

(a) 2,02 (b) 2,48 (c) 4,48 (d) 4,03 (e) 8,96 Questão 08 - (Osec) Fazendo reagir 11,2g de N2 com 1,8g de H2, obtemos 5,1g de NH3. O rendimento percentual da reação, nessas condições é de:

ANOTAÇÕES

QUÍMICA

Questão 05 - (Cesgranrio) O álcool etílico (C2H5OH), usado como combustível, pode ser obtido industrialmente pela fermentação da sacarose, representada simplificadamente pelas equações: + H2O → 2C6H12O6

2C6H12O6 → 2C2H5OH

+ 2CO2

Partindo-se de uma quantidade de caldo de cana , que contenha 500kg de sacarose, e admitindo-se rendimento de 68,4%, a massa de álcool obtida em kg será: (a) 44 (b) 46 (c) 92 (d) 107 (e) 342 Questão 06 - (Cesgranrio) Fazendo-se reagir 158g de Na2S2O3 com quantidade suficiente de I2, segundo a reação abaixo:

2Na2S2O3 + I2 → 2NaI + Na2S4O6 Obteve-se 105g de Na2S4O6. O rendimento dessa reação foi de, aproximadamente: (a) 100% (b) 80% (c) 40% (d) 30% (e) 10%

Dados: NaHCO3 = 84g/mol

(a) 50% (b) 75% (c) 10% (d) 25% (e) 100%

(a) 180 g. (b) 108 g. (c) 90 g. (d) 54 g. (e) 45 g.

C12H22O11

Questão 07 - (UMG) Em um tubo, 16,8g de bicarbonato de sódio são decompostos, pela ação do calor, em carbonato de sódio sólido, gás carbônico e água vapor.

O volume de gás carbônico, em litros, obtidos nas CNTP, supondo o rendimento da reação igual a 90%, é igual a:

15

AULA 8

CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO NO ENEM

Questão 01 - (Enem PPL) O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 nêutrons. O isótopo de urânio 235U é utilizado como combustível em usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão de seu núcleo e libera uma grande quantidade de energia (2,35 x 1010 kJ/mol). O isótopo 235U ocorre naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7%. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando aumentar a concentração do isótopo 235U para, aproximadamente, 3% nas pastilhas. Em décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO2 (gás com massa molar igual a 44g/mol).

QUÍMICA

A queima do carvão é representada pela equação química:

16

C(s) + O2 (g) → CO2 (g)

∆H =−400 kJ mol

Qual é a massa de CO2, em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia? (a) (b) (c) (d) (e)

2,10 7,70 9,00 33,0 300

Questão 02 - Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas:

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 ZnO + CO → Zn + CO2

Considere as massas molares: ZnS (97 g mol); O2 (32 g mol); ZnO (81 g mol); SO2 (64 g mol); CO (28 g mol); CO2 (44 g mol); e Zn (65 g mol).

Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100kg de esfalerita? (a) (b) (c) (d) (e)

25 33 40 50 54

Questão 03 - (Enem PPL) O cobre presente nos fios elétricos e instrumentos musicais é obtido a partir da ustulação do minério calcosita (Cu2S). Durante esse processo, ocorre o aquecimento desse sulfeto na presença de oxigênio, de forma que o cobre fique “livre” e o enxofre se combine com o O2 produzindo SO2 , conforme a equação química: ∆

Cu2S(s) + O2 (g) → 2Cu( ) + SO2 (g) As massas molares dos elementos Cu e S são, respectivamente, iguais a 63,5 g mol e 32 g mol.

Considerando que se queira obter 16 mols do metal em uma reação cujo rendimento é de 80%, a massa, em gramas, do minério necessária para obtenção do cobre é igual a (a) (b) (c) (d) (e)

955.

1.018.

1.590.

2.035.

3.180.

Questão 04 - (Enem PPL) A água potável precisa ser límpida, ou seja, não deve conter partículas em suspensão, tais como terra ou restos de plantas, comuns nas águas de rios e lagoas. A remoção das partículas é feita em estações de tratamento, onde Ca(OH)2 em excesso e A 2 (SO4 )3 são adicionados em um tanque para formar sulfato de cálcio e hidróxido de alumínio. Esse último se forma como flocos gelatinosos insolúveis em água, que são capazes de agregar partículas em suspensão. Em uma estação de tratamento, cada 10 gramas de hidróxido de alumínio é capaz de carregar 2 gramas de partículas.

Após decantação e filtração, a água límpida é tratada com cloro e distribuída para as residências. As massas molares dos elementos H, O, A, S e Ca são, respectivamente, 1g mol, 16 g mol, 27 g mol, 32 g mol e 40 g mol.

Considerando que 1000 litros da água de um rio possuem 45 gramas de partículas em suspensão, a quantidade mínima de A 2 (SO4 )3 que deve ser utilizada

(a) (b) (c) (d) (e)

59g.

493g.

987g.

1480g.

2960g.

Questão 05 - (Enem PPL) O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, Cu2S(s), de massa molar 159 g mol. Por meio da reação Cu2S(s) + O2 (g) → 2Cu(s) + SO2 (g), é possível obtê-lo na forma metálica.

A quantidade de matéria de cobre metálico produzida a partir de uma tonelada de calcocita com 7,95% (m m) de pureza é (a) (b) (c) (d) (e)

1,0 × 103 mol.

5,0 × 102 mol.

1,0 × 100 mol.

5,0 × 10−1mol.

4,0 × 10−3 mol.

é preparado pela condensação da propanona (massa molar igual a 58 g mol) com fenol (massa molar igual a 94 g mol), em meio ácido, conforme apresentado na equação química.

Considerando que, ao reagir 580 g de propanona com 3760 g de fenol, obteve-se 1,14kg de bisfenol-A, de acordo com a reação descrita, o rendimento real do processo foi de: (a) (b) (c) (d) (e)

0,025%.

0,05%.

12,5%.

25%.

50%.

Questão 08 - (Enem) Grandes fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as indústrias de extração de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e a consequente formação da chuva ácida, o gás pode ser lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme mostrado na equação (1).

(1).

Questão 06 - (Enem) Diesel é uma mistura de hidrocarbonetos que também apresenta enxofre em sua composição. Esse enxofre é um componente indesejável, pois o trióxido de enxofre gerado é um dos grandes causadores da chuva ácida. Nos anos 1980, não havia regulamentação e era utilizado óleo diesel com 13 000 ppm de enxofre. Em 2009, o diesel passou a ter 1 800 ppm de enxofre (S1800) e, em seguida, foi inserido no mercado o diesel S500 (500 ppm). Em 2012, foi difundido o diesel S50, com 50 ppm de enxofre em sua composição.

Atualmente, é produzido um diesel com teores de enxofre ainda menores.

Por sua vez, o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a obtenção do sulfato de cálcio, como mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas.

A substituição do diesel usado nos anos 1980 por aquele difundido em 2012 permitiu uma redução percentual de emissão de SO3 de:

As massas molares dos elementos carbono, oxigênio, enxofre e cálcio são iguais a 12 g / mol, 16 g / mol, 32 g / mol e 40 g / mol, respectivamente.

(a) 86,2%. (b) 96,2%. (c) 97,2%. (d) 99,6%. (e) 99,9%.

Questão 07 - (Enem PPL) O bisfenol-A é um composto que serve de matéria-prima para a fabricação de polímeros utilizados em embalagens plásticas de alimentos, em mamadeiras e no revestimento interno de latas. Esse composto está sendo banido em diversos países, incluindo o Brasil, principalmente por ser um mimetizador de estrógenos (hormônios) que, atuando como tal no organismo, pode causar infertilidade na vida adulta. O bisfenol-A (massa molar igual a 228 g mol)

CaCO3(s) + SO2(g) → CaSO3(s) + CO2(g)

(2).

2 CaSO3(s) + O2(g) → 2 CaSO4(s)

(2)

Considerando um rendimento de 90% no processo, a massa de gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de: (a) (b) (c) (d) (e)

64.

108.

122.

136.

245.

Questão 09 - (Enem) A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxirredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o

(1)

QUÍMICA

na estação de tratamento de água, capaz de tratar 3000 litros de água de uma só vez, para garantir que todas as partículas em suspensão sejam precipitadas, é mais próxima de

17

excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol.

Questão 11 - (Enem) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos!

A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha.

LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blücher, 1999 (adaptado).

Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de:

QUÍMICA

(a) 28. (b) 75. (c) 175. (d) 275. (e) 303.

18

Questão 10 - (Enem PPL) O polímero PET (tereftalato de polietileno), material presente em diversas embalagens descartáveis, pode levar centenas de anos para ser degradado e seu processo de reciclagem requer um grande aporte energético. Nesse contexto, uma técnica que visa baratear o processo foi implementada recentemente.

Trata-se do aquecimento de uma mistura de plásticos em um reator, a 700 °C e 34 atm, que promove a quebra das ligações químicas entre átomos de hidrogênio e carbono na cadeia do polímero, produzindo gás hidrogênio e compostos de carbono que podem ser transformados em microesferas para serem usadas em tintas, lubrificantes, pneus, dentre outros produtos.

Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol) (a) 0,25 kg. (b) 0,33 kg. (c) 1,0 kg. (d) 1,3 kg. (e) 3,0 kg.

Questão 12 - (Enem) Aspartame é um edulcorante artificial (adoçante dietético) que apresenta potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum, permitindo seu uso em pequenas quantidades. Muito usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet, tem valor energético que corresponde a 4 calorias/ grama. É contraindicado a portadores de fenilcetonúria, uma doença genética rara que provoca o acúmulo da fenilalanina no organismo, causando retardo mental. O IDA (índice diário aceitável) desse adoçante é 40 mg/kg de massa corpórea.

Com base nas informações do texto, a quantidade máxima recomendada de aspartame, em mol, que uma pessoa de 70 kg de massa corporal pode ingerir por dia é mais próxima de Dado: massa molar do aspartame = 294g/mol

Considerando o processo de reciclagem do PET, para tratar 1 000 g desse polímero, com rendimento de 100%, o volume de gás hidrogênio liberado, nas condições apresentadas, encontra-se no intervalo entre Dados: Constante dos gases R = 0,082 L atm/mol K; Massa molar do monômero do PET = 192 g/mol; Equação de estado dos gases ideais: PV = nRT (a) 0 e 20 litros. (b) 20 e 40 litros. (c) 40 e 60 litros. (d) 60 e 80 litros. (e) 80 e 100 litros.

(a) 1,3 x 10–4. (b) 9,5 x 10–3. (c) 4 x 10–2. (d) 2,6. (e) 823.

Questão 13 - (Enem PPL) Pesquisadores conseguiram produzir grafita magnética por um processo inédito em forno com atmosfera controlada e em temperaturas elevadas. No forno são colocados grafita comercial em pó e óxido metálico, tal como CuO. Nessas condições, o óxido é reduzido e ocorre a oxidação da grafita, com a introdução de pequenos defeitos, dando origem à propriedade magnética do material.

Considerando o processo descrito com um rendimento de 100%, 8 g de CuO produzirão uma massa de CO2 igual a:

Dados: Massa molar em g/mol: C = 12; O = 16; Cu = 64 (a) 2,2g. (b) 2,8g. (c) 3,7g. (d) 4,4g. (e) 5,5g.

Questão 14 - (Enem) O peróxido de hidrogênio é comumente utilizado como antisséptico e alvejante.

Também pode ser empregado em trabalhos de restauração de quadros enegrecidos e no clareamento de dentes.

Na presença de soluções ácidas de oxidantes, como o permanganato de potássio, este óxido decompõe-se, conforme a equação a seguir:

5 H2O2 (aq) + 2 KMnO4 (aq) + 3 H2SO4 (aq) → 5 O2 (g) + 2 MnSO4 (aq) + K 2SO4 (aq) + 8 H2O ( )

3 H2SO4 (aq) → 5 O2 (g) + 2 MnSO4 (aq) + K 2SO4 (aq) + 8 H2O ( )

(a) (b) (c) (d) (e)

2,0 ⋅ 100 mol 2,0 ⋅ 10−3 mol 8,0 ⋅ 10−1mol 8,0 ⋅ 10−4 mol 5,0 ⋅ 10−3 mol

QUESTÃO 15 - (Enem) O flúor é usado de forma ampla na prevenção de cáries. Por reagir com a hidroxiapatita [Ca10 (PO4 )6 (OH)2 ] presente nos esmaltes dos dentes, o flúor forma a fluorapatita [Ca10 (PO4 )6 F2 ], um mineral mais resistente ao ataque ácido decorrente da ação de bactérias específicas presentes nos açúcares das placas que aderem aos dentes.

A reação de dissolução da hidroxiapatita é:

[Ca10 (PO4 )6 (OH)2 ](s) + 8H+(aq) → 10 Ca2+(aq) + 6HPO42−(aq) + 2H2O(  )

H)2 ](s) + 8H+(aq) → 10 Ca2+(aq) + 6HPO42−(aq) + 2H2O(  ) D a d o s : M a s s a s m o l a r e s e m g mol − [Ca10 (PO4 )6 (OH)2 ] = 1.004;HPO42− = 96;Ca = 40.

Supondo-se que o esmalte dentário seja constituído exclusivamente por hidroxiapatita, o ataque ácido que dissolve completamente 1mg desse material ocasiona a formação de, aproximadamente, (a) (b) (c) (d) (e)

0,14 mg de íons totais.

0,40 mg de íons totais.

0,58 mg de íons totais.

0,97 mg de íons totais.

1,01mg de íons totais.

QUÍMICA

De acordo com a estequiometria da reação descrita, a quantidade de permanganato de potássio necessária para reagir completamente com 20,0 mL de uma solução 0,1 mol/L de peróxido de hidrogênio é igual a

19

GABARITO

Aula 5

Aula 1

QUESTÕES DE SALA

QUESTÕES DE SALA

Questão 01 - D

Questão 01 - B

Questão 02 - 38g

Questão 02 - A

Questão 03 - B

Questão 03 - D

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 01 - C

Questão 01 - B

Questão 02 - B

Questão 02 - D

Questão 03 - 04+08+32

Questão 03 - E

Questão 04a - N2(g) e 9,3 g

Questão 04 - D

Questão 04b - 90,8L

Questão 05 - C Questão 06 - C

Aula 6

Questão 07 - E

QUESTÕES DE SALA

Questão 08 - B

Questão 01 - A

ENEM

Questão 02 - B

Questão - B

Questão 03 - B

Questão - A

EXERCÍCIOS PROPOSTOS Questão 01 - C

Aula 2

Questão 02 - A

QUESTÕES DE SALA

Questão 03 - B

Questão 01 - D

Questão 04 - 80%

Questão 02 - 3,6 x 1023

Questão 05 - 8 litros

QUÍMICA

Questão 03 - 3g

20

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Aula 7

Questão 01 - 1,8 x 1024 moléculas

QUESTÕES DE SALA

Questão 02a - 4g

Questão 01 - D

Questão 02b - combustão

Questão 02 - 3,58 litros

Questão 03a - 3,8 mol

Questão 03 - 21 toneladas

Questão 03b - 121,6g

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 04a - H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O

Questão 01 - D

Questão 04b - 71kg

Questão 02 - E

Questão 05 - B

Questão 03 - B Questão 04 - D

Aula 3

Questão 05 - C

QUESTÕES DE SALA

Questão 06 - B

Questão 01 - A

Questão 07 - A

Questão 02 - A

Questão 08 - A

Questão 03 - C EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Aula 8

Questão 01 - D

ENEM

Questão 02 - 15

Questão 01 - D

Questão 03 - C

Questão 02 - C

Questão 04 - A

Questão 03 - C

Questão 05 - A

Questão 04 - D

Questão 06 - B

Questão 05 - A

Questão 07 - E

Questão 06 - D Questão 07 - E

Aula 4

Questão 08 - C

QUESTÕES DE SALA

Questão 09 - D

Questão 01 - B

Questão 10 - C

Questão 02 - 1.300g

Questão 11 - B

Questão 03 - 36g

Questão 12 - B

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Questão 13 - A

Questão 01 - C

Questão 14 - D

Questão 02 - A

Questão 15 - D

Questão 03 - 1540 Questão 04 - E Questão 05 - E