(a) Um pequeno pedaço de fio de ferro com uma massa de 0,1568 g

P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL – 02/04/05
Nome:
Turma:
Nº de Matrícula: (Gabarito)
Assinatura:
Questão
Valor
1a
2,0
2a
2,0
3a
2,0
4
a
2,0
5
a
2,0
Total
Dados
R = 0,0821 atm L mol-1 K-1
K = °C + 273,15
1 atm = 760,0 mmHg
10,0
Grau
Revisão
1a Questão
Uma amostra pesando 1,2680 g do carbonato de um metal M de fórmula MCO3,
reage com 100,00 mL de H2SO4 0,1083 mol L-1, segundo a reação 1. O gás
CO2(g) é removido e o excesso de H2SO4 é neutralizado com 71,02 mL de uma
solução de NaOH(aq) cuja concentração é de 0,1241 mol L-1 (reação 2).
H2SO4(aq)+ MCO3(s)
MSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g)
H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq)
reação1
Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)
reação 2
a) Calcule a massa molar do metal M e o identifique.
b) Quantos litros de CO2 gasoso foram produzidos sabendo-se que a densidade
do CO2 é 1,7990 g L-1?
Resolução:
nº de moles em excesso de H2SO4
71,02 mL de NaOH x
0,1241 mol de NaoH 1 mol de H2 SO 4
x
= 4,41 x 10 3 moles
1000 mL
2 mol NaOH
nº de moles inicial de H2SO4
0,100 L x 0,1083
mol
= 10,83 x 10
L
3
moles
nº de moles de H2 SO 4 que reagiu estequiome tricamente com MCO 3 =
nº de moles de MCO 3
10,83 x 10-3 moles – 4,41 x 10-3 moles = 6,42 x 10-3 moles
M M CO3 = 60,0092 g mol-1
MMMCO3 =
1,2680g
= 197,51g mol -1
3
6,42x10 moles
197,51 – 60,00 = 137,51 g mol-1 é o Bário
b) n CO3= nCO2 = 6,42 x 10-3 moles
6,42 x 10 - 3 moles de CO2 x
44,0091
1L
x
= 0,157L
1 mol 1,7990
157mL
2a Questão
a) Adiciona-se 6,00 g de glicose, C6H12O6(s), a uma mistura de dois líquidos
composta por 252 g de etanol, CH3CH2OH, e 180,0 g de água formando uma
solução homogênea. Qual a pressão de vapor da solução resultante, a 25 oC?
b) Uma solução é formada pela dissolução de 2,000 g de um soluto não-volátil em
54,00 g de água. A pressão de vapor desta solução a 25 0C é 23,88 mmHg.
Qual a massa molar do soluto?
c) Explique a lei de Henry e o efeito da temperatura no processo de solubilização
de um gás em um líquido.
Dados:
Pressão de vapor da água pura = 24,00 mmHg a 25 oC.
Pressão de vapor do etanol puro = 59,00 mmHg a 25 oC.
Resolução:
a) Número de moles dos componentes da solução
nH2O = 180 g/18 g mol 1 = 10 mols
netanol = 252 g/46 mol 1 = 5,43 mols
nglicose = 6 g/180 g mol 1 = 0,03 mols
Cálculo da fração dos componentes na solução
XH2 O = nH 2 O ntotal = 10 15,46 = 0,647
Xetanol = n etanol n total = 5,43 15,46 = 0,351
Xglicose = n glicose n total = 0,002
Os componentes voláteis da solução são a água e o etanol, logo a pressão de
vapor da solução será dada por:
Psolução = X H2O P ° H2O
+ X etanol P ° etanol
+ 0351 x 59 = 36,22 mmHg
0647 x 24
b)
nH2O = 3 mols = 54 g18 g mol
1
nsoluto = 2 MM
MP = P°H2O Xsoluto
Xsoluto =
MP
24 23,88
=
= 0,005
P°H2 O
24
Xsoluto = 0,005 =
nsoluto
nsoluto
=
nsoluto + nH2 O nsoluto + 3
Xsolutonsoluto + XsolutonH2 O = nsoluto
XsolutonH2O = nsoluto (1 Xsoluto )
nsoluto =
XsolutonH2O
1 Xsoluto
MMsoluto =
2
0,015
=
0,005.3
= 0,015 mol
1 0,015
= 133,3 g mol
MMsoluto = m soluto n soluto
1
c) A Lei de Henry diz que a solubilidade de um gás em um líquido é diretamente
proporcional à pressão parcial do gás acima da solução. A constante de
proporcionalidade entre a solubilidade (S) e pressão parcial do gás (P) é a
S = kHP
constante de Henry (KH), logo:
Na medida em que a temperatura da solução aumenta, o gás dissolvido ganha
energia, se expande e deixa a solução. Assim, sua solubilidade diminui.
3a Questão
1) No PETAR (Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira), SP, há mais de 200
cavernas calcárias. No Brasil, o sistema utilizado para iluminar o interior das
cavernas é o de carbureto que funciona segundo a reação abaixo. A vazão de
saída do gás acetileno liberado na reação pode ser controlada conforme as
necessidades de iluminação
CaC2(s) + 2 H2O(l)
Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)
Admita que a temperatura é de 25 oC e a pressão de 1 atm e responda:
a) Utilizando-se para a reação 100,0 g de cada um dos reagentes, qual o tempo
de iluminação disponível para que vazão de saída do gás acetileno seja de 3,00 L
h-1?
b) Os rios existentes nas cavernas contêm oxigênio dissolvido. Se a regra básica
de solubilidade é “igual dissolve igual”, explique como é possível que substâncias
apolares como o oxigênio, se dissolvam num solvente polar, como por exemplo, a
água.
c) Calcule a solubilidade do CO2 na água sabendo que sua percentagem na
atmosfera é de 0,033 %.
2) Leva-se mais tempo cozinhando os alimentos ao nível do mar ou em altitudes
mais elevadas? Justifique sua resposta.
Dado: kH (CO2) = 4,48 10-5 mol/L mmHg
Resolução:
a)
n
n
=
CaC2
H2O
=
1 CaC2
1,56 mol
PV = nRT
100,0 g
= 1,56 mol (reagente limitante)
64,102 g/mol
100,0 g
= 5,55 mol (reagente em excesso)
18 g/mol
1 C2H2
1,56 mol de gás acetileno
1 atm. V(L) = 1,56 mol. 0,082
V = 38,12 L
0,082 Latm
.298K
K mol
3L
38,12 L
1 hora
X
b) É possível que substâncias apolares como o oxigênio se dissolvam em
substâncias polares como a água devido a capacidade de moléculas polares,
como as da água induzirem um dipolo em moléculas apolares. Assim, o oxigênio
se dissolve na água devido a força de atração (fraca) entre um dipolo permanente
(água) e outro induzido (oxigênio)
c) Se a percentagem de CO2 na atm é 0,033%, sua pressão parcial é:
0,25 mmHg.
760 mmHg 100% } x = 0,25 mmHg
x 0,033%
Pela Lei de Henry : S = K H.PCO 2
S = 4,48.10
5
mol
.0,25mmHg = 1,12.10 5 mol/L
LmmHg
d) Leva-se mais tempo cozinhando os alimentos em altitudes mais elevadas, onde
a pressão barométrica é menor e, portanto, a ebulição da água ocorre em
temperatura mais baixas.
4a Questão
Em caso de impacto forte, a reação de decomposição da azida de sódio, NaN3,
libera o gás nitrogênio, N2, que infla o “air-bag” existente em alguns automóveis
Quando o rendimento da reação não é de 100%, o volume de nitrogênio pode ser
insuficiente para encher completamente o “air-bag”.
2 NaN3(s)
2 Na(s) + 3 N2(g)
A decomposição de 40,0 g de azida de sódio em um “air-bag” libera 17,0 L de
nitrogênio medidos nas CNTP.
a) Calcule o número de moles de nitrogênio liberados na queima.
b) Determine o rendimento da reação.
Resolução:
a) O volume de N2 liberado foi de 17L nas CNTP
PV
1.17
=
= 0,076 mol
RT 0.082.273
nN2 =
b)
2 NaN3
40
V=
3N2
X
05
= 0,92 mols de N2
0.92 x 0.082 x 273
= 20,6L (rendiment o teórico)
1
100%
X
20,6L
17L = 82,5% de rendimento
5ª Questão
Um cilindro provido de um êmbolo móvel (figura abaixo) contém 1,0 mol de um
gás A e 1,0 mol de um gás B nas CNTP.
Explique o que ocorre à pressão parcial do gás A quando:
a) a temperatura é mantida constante e o volume é reduzido à metade
b) o volume é mantido constante e a temperatura varia para 140 K
c) a quantidade do gás B é dobrada quando o volume e a temperatura não se
alteram.
d) a quantidade do gás A é dobrada quando o volume e a temperatura não se
alteram.
Resolução:
a) Devido a redução do volume (50%) a pressão do gás A (PA) dobra; (T=
constante, nA e ng Constantes)
b) Dada a redução da temperatura de 273 k para 140 k, há uma redução
proporcional (140/237 = 0,51) da pressão, ou seja, PAbdim
a) A pressão total aumenta e a pressão parcial de A também aumenta
b) A pressão diminui e a pressão parcial de A também diminui
c) Aumenta B, XA diminui e PA também.
d) XA aumenta e PA aumenta