QUÍMICA GERAL PARA ENGENHARIA – 2015 - 1ª LISTA DE EXERCÍCIOS – UNIDADES 1 E 2 Nome: ______________________________________________Professor: ___________________ Curso: __________________________

1. Quais as propriedades físicas são usadas para separar os componentes de uma mistura por: a) filtração b) cromatografia c) destilação simples e fracionada d) extração por solvente 2. Identifique cada uma das etapas da figura ao lado e explique a cristalização fracionada.

3. Suponha que você tenha dois frascos ambos contendo cristais de cor branca: a) pela suas observações iniciais você suspeita que as duas amostras tenham a mesma identidade. Indique e descreva experimentos que poderiam ser realizados para testar essa hipótese. b) seria mais fácil provar que as amostras são iguais ou diferentes? Explique. c) Qual dos experimentos que você descreveu acima são mais definitivos na verificação dessa identidade? Justifique. 4. O biodiesel é constituído por ésteres derivados de ácidos graxos de fontes renováveis, tais como óleos vegetais. Biodiesel foi preparado em um laboratório a partir de óleo de soja comercial. Após a reação de transesterificação desse óleo para a obtenção do biodiesel, as amostras e padrões (para comparação) foram analisados por cromatografia em camada delgada e as distâncias percorridas na análise cromatográfica estão mostradas na tabela ao lado. Observou-se que a distância percorrida pelo solvente na cromatografia foi de 4,6 cm. a) Calcule os fatores de retenção (Rf) para cada substância. b) Comparando os fatores de retenção das amostras e dos padrões, quais as considerações que podemos fazer sobre o biodiesel produzido e sobre a eficiência da reação a partir do óleo de soja. 5. Explique por que o espectro de massas do ClBr3 mostrado na figura ao lado, consiste de cinco picos separados de 2 u. (Abundâncias: 35Cl = 75,77%, 37Cl = 24,23 %, 79Br = 50,5 %, 81Br = 49,5 %)

6. A abundância isotópica para o boro é: 10B 19.9%, 11B 80.1%, e para o cloro: 35Cl 75.77%, 37Cl 24.23%. Qual dos seguintes espectros de massa ( A - E ) na figura ao lado, corresponde ao fragmento BCl+? Justifique sua resposta.

7. O cromo (massa atômica = 51,9961 u) tem quatro isótopos. Eles têm massa de 49,94605 u, 51,94051 u, 52,94065 u e 53,9388 u. Os primeiros dois isótopos tem uma abundância total de 87,87%, e o último tem abundância de 2,365%. A) Qual a abundância do terceiro isótopo? B) Estime as abundâncias dos dois primeiros isótopos. C) Desenhe o espectro de massa para o cromo. 8. Um químico analisou o cloro tolueno (composto ao lado) por espectroscopia de massa e obteve picos com razão massa/carga (m/z) de: 128, 126, 113, 111 e 91 u, entre outros. O pico em 128u possui um terço da intensidade do pico em 126u e o de 113u possui um terço da intensidade do pico em 111u. Identifique os fragmentos obtidos explicando sua resposta. 9. O composto com fórmula molecular C6H14O, dispõe de espectro de RMN-1H ilustrado ao lado, e não apresentou bandas no infravermelho entre 1600-1700 cm-1, que indicam a presença de carbonila (C=O). Sugira a estrutura deste composto. 10. Um laboratório da Petrobrás recebeu 200,00 mg de amostra de um determinado hidrocarboneto. Ao realizar a análise elementar do composto usando um sistema como o mostrado abaixo, um analista encontrou para uma massa de 166,66 mg de C e 33,34 mg de H. Esse composto foi também analisado por espectrometria de massa, sendo que o espectro de massa apresentou um pico do íon molecular entre 70 e 80 u. Com base nessas informações responda: a) Qual é a fórmula molecular desse composto? b) O analista conclui que podem ser formados 3 isômeros com esta fórmula molecular. Quais são eles? c) Para elucidar a estrutura desse composto, o analista realizou ainda uma análise de RMN de 1H. Sabendo que o composto apresentou 4 sinais: um multipleto, um dubleto, um tripleto e um quinteto, proponha a estrutura correta para esse composto. 11. Um composto de fórmula molecular C8H7OCl tem no seu espectro de massa picos m/z 154 e 156, com intensidades relativas 3:1. O seu espectro de infravermelho tem uma absorção característica a 1695 cm-1 (referente a carbonila) e o seu espectro de RMN protônico está mostrado abaixo. Proponha uma estrutura para esse composto.

Substância Distância percorrida (cm)

Biodiesel produzido 3,8

Óleo de soja comercial 3,1

Ácido oléico 2,4

Éster: Oleato de metila 3,8

CH3

Cl

12. Determine a fórmula mínima, molecular e estrutural de um composto que apresenta 33,2% de C, 4,65% de H, 29,46% de O e 32,69% de Cl e apresenta o espectro de ressonância magnética nuclear 1H (RMN 1H) mostrado ao lado. O composto apresentou uma absorção no infravermelho em 1650 cm-1. Sugira a estrutura de um isômero que apresenta no RMN 1H dois tripletos e um singleto em 11,2 ppm. 13. A análise por combustão de 1,00 g do hormônio sexual masculino, testosterona, produz 2,90 g de CO2 e 0,875g de H2O. Qual a fórmula empírica desse composto?

14. Um elemento X forma quatro óxidos contendo 77,4, 63,2, 69,6 e 72% de X. Se o composto XO contem 77,4% de X, qual elemento é o X e qual a formula empírica dos outros compostos?

15. Penicilina V foi tratada quimicamente para converter enxofre em sulfato de bário BaSO4.Uma amostra de 8,19 mg de penicilina V produziu 5,46 mg de BaSO4.Qual o percentual de enxofre na penicilina V? Se há um átomo de enxofre nessa molécula, qual a massa molar?

16. Uma mistura de CuSO4. 5H2O e MgSO4. 7H2O é aquecida até toda a água ser liberada. Se 5,020 g da mistura produzem 2,988 g dos sais anidros, qual é a porcentagem em massa de CuSO4. 5H2O na mistura?

17. As substancias indicadas a seguir, sao usadas como fertilizantes por serem fonte de nitrogenio para o solo. Qual delas contem a maior porcentagem em massa de nitrogenio? (a)Ureia, (NH2)2CO (b) Nitrato de amonio, NH4NO3 (c) Guanidina, HNC(NH2)2 (d) Amonia, NH3.

18. Há alguns anos, a Petrobrás anunciou que reduziria, de 5% para 3%, o teor de enxofre no óleo combustível. Isto significa 272 toneladas de enxofre a menos, por dia, na atmosfera. Sabe-se que o enxofre contido no óleo é transformado em SO2 (um gás) no momento da queima. Que massa (em toneladas) deste gás deixará de ser lançada na atmosfera, por dia, devido à melhoria anunciada?

19. O ABS é um plástico duro usado em aplicações que exigem resistência ao impacto. O polímero consiste de três monômeros acrilonitrila (C3H3N), butadieno (C4H6) e estireno(C8H8). Uma amostra de ABS contém 8,80% de N em massa. Foi necessário 0,605 g de Br2 para reagir completamente com 1,20 g de ABS. O bromo reage na proporção de 1:1 em moles com o butadieno. Qual o percentual em massa da acrinonitrila e do butadieno nesse polímero? Qual o número relativo de unidades de cada um dos monômeros nesse polímero?

20. Os foguetes impulsionadores de combustível sólido do ônibus espacial são baseados na seguinte reação entre o perclorato de amônio e o alumínio:

3 NH4ClO4(s) + 3 Al(s) Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3 NO(g) + 6 H2O(g)

Se um dos reagentes estiver em excesso será adicionada massa desnecessária ao ônibus, logo deseja-se uma mistura estequiométrica. Qual massa de cada reagente deve ser usada para cada quilograma da mistura combustível inicial?

21. Em um processo de impermeabilização, um tecido é exposto a vapor de (CH3)2SiCl2. O vapor reage com os grupos hidroxilas da superfície do tecido ou com traços de água para formar o filme impermeabilizante [(CH3)2SiO]n através da reação:

n(CH3)2SiCl2 + 2nOH- 2nCl- + nH2O + [(CH3)2SiO]n

O subíndice n representa um número inteiro e de ordem de grandeza elevada. O filme impermeabilizante é depositado sobre o tecido, camada por camada. Cada camada tem uma espessura de 6 Angstron a espessura dos grupos [(CH3)2SiO]. Quantos gramas de (CH3)2SiCl2 são necessários para impermeabilizar uma face de uma peça de tecido 1 metro por 2 metros com um filme com espessura de 300 camadas? A densidade deste filme é de 1,0 g/cm3.

22. A aspirina, ou acido acetilsalicilico, e sintetizada pela reacao do acido salicilico com o anidrido acetico:

Que quantidade de acido salicilico e necessaria para produzir 0,400 g de aspirina (mais ou menos o conteudo de um comprimido), supondo-se que ha anidrido acetico em excesso? (b) Calcule a quantidade de acido salicilico necessaria se apenas 74,9% do acido salicilico forem convertidos em aspirina. (c) Em uma experiencia, 9,26 g de acido salicilico reagem com 8,54 g de anidrido acetico. Calcule o rendimento teorico de aspirina e a porcentagem de rendimento se forem produzidos apenas 10,9 g de aspirina.

23. A obtenção de etanol, a partir de sacarose (açúcar) por fermentação, pode ser representada pela seguinte equação:

C12H22O11+ H2O 4 C2H5OH + 4 CO2

a) Admitindo-se que o processo tenha rendimento de 90% e que o etanol seja anidro (puro), calcule a massa (em kg) de açúcar necessária para produzir um volume de 100 litros de etanol, suficiente para encher o tanque de dois automóveis. b) A uma velocidade constante de 50 km/h, um automóvel faz cerca de 10 km por litro de etanol. Considerando a queima total do combustível, qual deve ser o volume de gás carbônico (CO2) em metros cúbicos, lançado na atmosfera pelo automóvel, após 5 horas de viagem?

Dados: volume molar do CO2 = 25 L/mol, 1 dm3 = 1L, Densidade do etanol = 0,8 g/cm3

24. 1,00 g de amostra de um metal X (que, sabe-se, forma ions X2+) foi adicionado a 0,100 L de uma solucao 0,500 M de H2SO4. Depois de todo o metal ter reagido, o acido restante necessitou de 0,0334 L de uma solucao 0,500 M de NaOH para ser neutralizado. Calcule a massa molar do metal e identifique o elemento.

Bons estudos!