Exercícios Resolvidos de Química

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QuímicaCurso Extensivo – A

3.a Série – Ensino Médio

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1. (UFU-MG) – Nas festas de Réveillon, o céu fica embelezado pelascores emitidas pela queima dos fogos de artifício. A esses fogos sãoadicionadas substâncias, cujos átomos emitem radiações de lumi -nosidades diferentes.Considerando uma explicação para a observação das cores, na queimados fogos de artifício, por meio de modelos atômicos propostos noinício do século XX, marque a alternativa incorreta.a) Na emissão de energia, devida à transição de elétrons, encontra-se

uma explicação para a observação das cores dos fogos de artifícios,pois segundo os estudos de Bohr, o elétron pode emitir ou absorveruma quantidade definida de energia chamada quantum.

b) Os estudos realizados por Thomson, assim como o modelo atômicoproposto por ele, reconhecem a natureza elétrica da matéria eexplicam a eletrização por atrito, a corrente elétrica, a formação dosíons e as descargas elétricas em gases. Contudo, o modelo nãoexplica as cores observadas na queima dos fogos de artifício.

c) Os estudos realizados por Dalton, assim como o modelo atômicoproposto por ele, contribuíram para resgatar as ideias sobre o átomo,ao proporem que átomos diferentes possuem diferentes pesosatômicos. No entanto, o peso atômico não é o responsável pelaexibição das cores quando da queima dos fogos de artifício.

d) De acordo com o modelo de Rutherford-Bohr, as cores produzidasna queima de fogos são as emissões de energia na forma de luz.Essa emissão de energia ocorre quando os elétrons excitados dosíons metálicos, presentes nos fogos de artifícios, retornam para osníveis de maior energia.

RESOLUÇÃO:a) Correta. Ao absorver energia, um elétron “salta” para um nível mais

externo e, ao retornar, o elétron passa para um nível mais interno.b) Correta. Thomson descobre a existência de partículas subatômicas, não

relatando a existência de núcleo e níveis de energia.c) Correta. Dalton não sabia da existência de elétrons, núcleo, eletrosfera

ou níveis de energia.d) Falsa. A emissão de energia ocorre quando os elétrons passam para os

níveis de menor energia.Resposta: D

2. (UFSC) – Assinale as alternativas corretas.(01) O único átomo que apresenta número atômico igual ao número

de massa é o prótio.(02) Um átomo A, com p prótons e n nêutrons, e um átomo B, com

p + 1 prótons e n – 1 nêutrons, são isóbaros.(04) O número de nêutrons do trítio é igual ao número de nêutrons

do deutério.(08) Os íons Na+, Cl– e Al3+ são isoeletrônicos.(16) Os isótopos pertencem sempre ao mesmo elemento químico.(32) Sendo A e B isóbaros, com o número atômico de A, 64 e o

número de massa de B, 154, então o número de nêutrons donúcleo do átomo A é 90.

(64) O número de massa de um átomo é dado pela soma de prótons eelétrons e é representado pela letra A, que é praticamente igual àmassa atômica.

Dados: 1H 11Na 17Cl 13Al

RESOLUÇÃO:(01) Verdadeira.

11H prótio

(02) Verdadeira.Isóbaros = mesmo número de massa.

(04) Falsa.

13H n = 2

12H n = 1

trítio deutério

(08) Falsa.

Na+; Cl–; Al3+

e = 10; e = 18; e = 10, respectivamente.

(16) Verdadeira.

(32) Verdadeira.154

64A B154

n = 90

(64) Falsa.

Prótons + nêutrons

Revisão QUÍMICA

MÓDULO 11 Estrutura Atômica e Radioatividade

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3. A soma dos números de nêutrons de três átomos, J, L e M, é 88,enquanto a soma dos números de prótons é 79. Sabe-se ainda que Ltem 30 nêutrons, J e L são isótopos, L e M são isóbaros e J e M sãoisótonos. Calcule o número atômico e o número de massa de cada umdeles.

RESOLUÇÃO:

NJ + NL+ NM = 88, como J e M são isótonos, temos:

NJ + NJ + 30 = 88 → NJ = 29, então NM = 29

PJ + PL + PM = 79, como L e J são isótopos, temos:

PM = 79 – 2PL

AL = AM, temos:

PL + NL = PM + NM , substituindo, temos:

PL +30 = 79 – 2PL + 29 → PL = 26, então PM = 27 e PJ = 26, portanto os

números de massa são:

AL = 26 + 30 = 56 AJ = 26 + 29 = 55 AM = 27 + 29 = 56

2655J 26

56L 2756M

4. O zinco é essencial para o metabolismo de proteínas, e mais de100 enzimas. A deficiência de Zn2+ causa problemas de crescimento,apatia, cansaço , amnésia, perda de apetite, aumento do tempo decicatrização de ferimentos, o que pode ser sanado com umaalimentação adequada ou pela ingestão de comprimidos que contêmZnO. Sabendo que o zinco apresenta Z = 30, indique a distribuição eletrônicadesse íon em subníveis de energia.

RESOLUÇÃO:

30Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

Ocorre perda de dois elétrons do subnível mais afastado do núcleo (4s2)

30Zn2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10

5. (UFRJ)

Esse símbolo identifica alimentos irradiados

Estima-se que, no Brasil, a quantidade de alimentos desperdiçados seriasuficiente para alimentar 35 milhões de pessoas. Uma das maneiras dediminuir esse desperdício é melhorar a conservação dos alimentos. Umdos métodos disponíveis para tal fim é submeter os alimentos a ra dia -ções ionizantes, reduzindo, assim, a população de micro-organismosresponsáveis por sua degradação.Uma das tecnologias existentes emprega o isótopo de número de massa60 do Cobalto como fonte radioativa. Esse isótopo decai pela emissãode raios gama e de uma partícula β e é produzido pelo bombar -deamento de átomos de Cobalto de número de massa 59 com nêutrons.a) Escreva a reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59

e a reação de decaimento radioativo do Cobalto-60 b) Um aparelho utilizado na irradiação de alimentos emprega uma

fonte que contém, inicialmente, 100 gramas de Cobalto-60. Admitindo que o tempo de meia-vida do Cobalto-60 seja de cincoanos, calcule a massa desse isótopo presente após quinze anos deutilização do aparelho.

Dado: números atômicos: cobalto = 27; níquel = 28.

RESOLUÇÃO:

a) A reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59 é:5927

Co + 10n → 60

27Co

A reação de decaimento radioativo do Cobalto-60 através da emissão de

uma partícula β é:6027

Co → 6028

Ni + β–

b) A massa de Cobalto-60 cai à metade a cada 5 anos. Logo, a massa de

Cobalto-60 presente após 15 anos é:

5a 5a 5a100g ––––––– 50g –––––––– 25g ––––––– 12,5g

K 1s2

L 2s2 2p6

M 3s2 3p6 3d10

N 4s2 4p 4d


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1. Um átomo é considerado estável quando sua última camada temoito elétrons (ou dois, no caso da camada K). Os átomos instáveis seunem uns aos outros a fim de adquirir essa configuração estável. Aunião é denominada de ligação química.

Julgue os itens abaixo:(1) Para o sal sulfato de magnésio, existem ligações iônicas, duas cova -

lentes normais e duas covalentes dativas.(2) A ureia (CH4N2O) apresenta ligações covalentes normais, sendo

duas simples, uma dupla e uma ligação covalente coordenada.(3) O ácido acético (C2H4O) é um ácido inorgânico que apresenta

forças intermoleculares do tipo pontes de hidrogênio.(4) No cloreto de sódio, a ligação é iônica, o que explica o alto ponto

de fusão e o fenômeno da clivagem.

Dado: As estruturas de Lewis:

RESOLUÇÃO:(1) Verdadeiro.

apresenta ligações iônicas, pois o magnésio é um metal (tendência dedoar elétrons) e, também, ligações covalentes normais (—) e dativas (→).

(2) Falso.A fórmula estrutural da ureia é:

Há somente ligações covalentes, pois o compartilhamento de elétrons éfornecido pelos átomos envolvidos.

(3) Falso.As interações são do tipo pontes de hidrogênio “sui generis”, mas oácido é orgânico.

(4) Verdadeiro.O átomo de sódio apresenta 1e– de valência, portanto tende a doar oelétron, transformando-se em Na+, enquanto o átomo de cloro apre -senta 7e– de valência, portanto tende a receber o elétron,transformando-se em Cl –. Esta interação eletrostática é intensa, o queexplica o alto PF, e o retículo iônico — ao sofrer uma pancada —rompe-se em camadas, pro cesso denominado clivagem.

2. (PUC-SP) – Analise as propriedades físicas na tabela abaixo:

Segundo os modelos de ligação química, A, B, C e D podem serclassificados, respectivamente, como,a) composto iônico, metal, substância molecular, me tal.b) metal, composto iônico, composto iônico, subs tân cia molecular.c) composto iônico, substância molecular, metal, metal.d) substância molecular, composto iônico, composto iônico, metal. e) composto iônico, substância molecular, metal, com posto iônico.

RESOLUÇÃO:I) Análise dos estados físicos das amostras:

Os compostos iônicos não conduzem corrente elétrica no estado sólido,enquanto no estado líquido conduzem (íons livres). As amostras A e Dobedecem a essas condições.A substância molecular não apresenta essa carac terística dacondutibilidade, pois as moléculas são partículas eletricamente neutras.A amostra B, provavelmente, é molecular.Os metais apresentam a condutibilidade elétrica nos estados sólido elíquido (elétrons livres). A amostra C é metal.Resposta: E

• •• N •

•

• ••• O ••

• ••• Cl •• •

•• C •

•

• ••• S ••

Na • • Mg • H •

O

H2N NH2

O HO

H3C — C C — CH3

OH O

Condução decorrente elétrica

Amostra Ponto de fusão Ponto de ebulição a 25°C 1000°C

A 801°C 1413°C isolante condutor

B 43°C 182°C isolante ––––

C 1535°C 2760°C condutor condutor

D 1248°C 2250°C isolante isolante

25°C 1000°C

amostra A sólido líquido

amostra B sólido –––––

amostra C sólido sólido

amostra D sólido sólido

O 2–

↑Mg2+�O — S — O�↓

O

MÓDULO 22 Ligações Químicas


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3. (PUC-SP) – Sabe-se que– a amônia (NH3) é constituída por moléculas polares e apresenta boa

solubilidade em água;– o diclorometano (CH2Cl2) não possui isômeros. Sua molécula

apresenta polaridade, devido à sua geometria e à alta eletro -negatividade do elemento Cl;

– o dissulfeto de carbono (CS2) é um solvente apolar de baixatemperatura de ebulição.

As fórmulas estruturais que melhor representam essas três substânciassão, respectivamente,

RESOLUÇÃO:Amônia: NH3

Diclorometano: CH2Cl2

Dissulfeto de carbono: CS2S = C = S – Linear, apolar.Resposta: B

4. Algumas propriedades físicas dos compostos I, II, III, IV e V sãoapresentadas na tabela abaixo. Esses com postos são octano, propan-2-ol,triclorometano, he xano e propanona, não necessariamente nessa ordem

Considerando as propriedades apresentadas, identifique os compostosenumerados na tabela.

RESOLUÇÃO:O octano e o hexano são hidrocarbonetos, portanto, insolúveis em água esuas densidades são menores que 1g/mL, mas o octano apresenta maiorTE, pois possui maior cadeia, então o octano é o III, enquanto o hexano éo I.O propan-2-ol e a propanona são polares, portanto são solúveis em água,mas o álcool estabelece pontes de hidrogênio, que são intensas, portantoapresenta maior PE que a propanona, então o propan-2-ol é o II, enquantoa propanona é o IVO triclorometano é pouco polar e mais denso que a água, portanto é o V.

– Tetraédrica, polar;– se a molécula fosse plana qua drada, existiriam

isômeros.

••N

HH

H

– Piramidal, polar;– se a molécula fosse plana, ela seria apolar.

Cl

C

ClH H

Com-posto

Temperaturade ebulição/°C

Densidade/g cm–3

Solubilidadeem água

I 68,3 0,660 imiscível

II 82,5 0,789 miscível

III 125,7 0,703 imiscível

IV 56,0 0,790 miscível

V 61,0 1,490 imiscível


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1. (PUC-SP) – O gráfico a seguir representa a curva de solubilidadedo nitrato de potássio (KNO3) em água.

A 70°C, foram preparadas duas soluções, cada uma contendo 70 g denitrato de potássio (KNO3) e 200 g de água.A primeira solução foi mantida a 70°C e, após a evaporação de umacerta massa de água (m), houve início de precipitação do sólido. Aoutra solução foi resfriada a uma temperatura (t) em que se percebeuo início da precipitação do sal.Calcule, aproximadamente, os valores de m e t.

RESOLUÇÃO:Soluções iniciais: 70g de KNO3/200g de H2O a 70°CCálculo da massa m de água que foi evaporada da primeira solução, asolução sendo mantida a 70°C.

Cálculo da massa de água que não evaporou:140g de KNO3 ––––––––– 100g de H2O70g de KNO3 –––––––– xx = 50g de H2O

A massa m é dada por:m = 200g – x → m = 150gA solução será uma solução saturada na temperatura t.

Cálculo da quantidade de soluto para uma solução saturada com 100g deH2O:70g de KNO3 ––––––––– 200g de H2O

y ––––––––– 100g de H2O

y = g = 35g de KNO3

Pelo gráfico, a temperatura t é aproximadamente 22°C.

2. (MACKENZIE-SP) –As curvas de solubilidade têm grandeimportância no estudo das soluções, já que a temperatura influidecisivamente na solubilidade das substâncias. Considerando as curvasde solubilidade dadas pelo gráfico, é correto afirmar que

a) há um aumento da solubilidade do sulfato de cério com o aumentoda temperatura.

b) a 0ºC o nitrato de sódio é menos solúvel que o cloreto de potássio.c) o nitrato de sódio é a substância que apresenta a maior solubilidade

a 20ºC.d) resfriando-se uma solução saturada de KClO3, pre parada com 100g

de água, de 90ºC para 20ºC, obser va-se a precipitação de 30 g dessesal.

e) dissolvendo-se 15g de cloreto de potássio em 50g de água a 40ºC,obtém-se uma solução insaturada.

RESOLUÇÃO:Com o aumento da temperatura, a solubilidade de Ce2(SO4)3 diminui.A 0°C, o nitrato de sódio (NaNO3) é mais solúvel que o cloreto de potássio(KCl).A 20°C, a substância de maior solubilidade é o iodeto de potássio (KI).A 90°C, 100g de água dissolvem 50g de KClO3, enquanto, a 20°C, 100g deágua dissolvem 10g de KClO3. Observa-se a precipitação de 40g de KClO3. A 40°C, 50g de água dissolvem no máximo 20g de KCl. Logo, a solução quetem 15g de KCl dissolvidos em 50g de água, a 40°C, é insaturada.Resposta: E

70 . 100–––––––

200

MÓDULO 33 Soluções


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3. (UEMS) – A presença do oxigênio dissolvido na água se deve, em

parte, à sua dissolução do ar atmosférico para a água, O2(g) →← O2(aq),

cuja constante de equilíbrio apropriada é a constante da Lei de

Henry, KH. Para o processo de dissolução do O2, KH, é definida

como KH = [O2 (aq)]/pO2, em que pO2

é a pressão parcial de oxigênio

no ar. A figura a seguir mostra a solubilidade do gás oxigênio em água

em função da temperatura, na pressão atmosférica de 1 atm

(760mmHg).

a) Considerando que a altitude seja a mesma, em que lago há maisoxigênio dissolvido: em um de águas a 10ºC ou em outro de águasa 25 ºC? Justifique.

b) Considerando uma mesma temperatura, onde há mais oxigêniodissolvido, em um lago no alto da Cordilheira dos Andes ou emoutro em sua base? Justifique.

RESOLUÇÃO: A dissolução de um gás em um líquido depende da sua pressão parcial e datemperatura, segundo a Lei de Henry.a) O lago a 10ºC apresenta maior quantidade de O2 dissolvido, pois a solu -

bili dade de um gás em um líquido diminui com o aumento datemperatura.

b) No lago da base a dissolução é maior, pois a pressão parcial do gás émaior sobre o líquido.

4. (FATEC-SP) – Sancionada pelo presidente, a Lei 11.705/08,chamada de Lei Seca, prevê maior rigor contra o motorista que ingerirbebidas alcoólicas e dirigir. A nova lei seca brasileira, com limite de 2decigramas de álcool por litro de sangue, além de multa de R$ 955,prevê a perda do direito de dirigir e a retenção do veículo. A partir de6 decigramas por litro, a punição será acrescida de prisão. Dados:densidade do álcool 0,8 g/cm3

Calcule a concentração, em decigrama de álcool por litro de sangue, emum indivíduo de 80kg, ao beber 250mL de vinho 12°GL em umarefeição.

RESOLUÇÃO: Cálculo do volume de álcool no vinho:100mL ––––– 12mL250mL ––––– xx = 30mL

Cálculo da massa de álcool consumida:m

d = ––––V

m0,8g/mL = –––––

30mLm = 24g

Cálculo da concentração de álcool no sangue (g/L):24

––––––– = 0,27080 . 1,1

0,270g/L

1g ––––––– 10dg

0,270g ––––––– x

x = 2,70dg ∴ 2,70dg/L

Fórmula do cálculo de álcool no sangue (g/L):

Gramas de álcool consumidos ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

(Massa Corporal em kg x Coeficiente*)

*Coeficiente : 0,7 em homens; 0,6 em mulheres; 1,1 se o álcoolfoi consumido nas refeições


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1. (MACKENZIE-SP)

Água demais pode fazer mal e até matar

“Um estudo de 2005 do New England Journal of Medicine revelouque cerca de um sexto dos maratonistas desenvolvem algum grau dehiponatremia, ou diluição do sangue, que acontece quando se bebeágua em demasia”.

Ao pé da letra, hiponatremia quer dizer “sal insuficiente no san -gue”, ou seja, uma concentração de sódio abaixo de 135 milimol porli tro de sangue — a concentração normal permanece entre 135 e145 mi li mol por litro. "Casos graves de hiponatremia podem levar àintoxicação por água, uma doença cujos sintomas incluem dores decabeça, fadiga, náusea, vômito, urinação frequente e desorientaçãomental."

(Scientific American Brasil)

Antes de iniciar uma competição, um maratonista de 1,75m de alturae 75kg possui, aproximadamente, 5L de sangue com uma con centraçãode sódio no limite máximo da concentração normal. Após a conclusãoda prova, esse atleta ingeriu um excesso de água, durante a suahidratação. Esse excesso gerou, depois de algumas horas, uma re -dução na concentração de sódio para 115 mi limol por litro de sangue,atingindo um quadro de hiponatremia. Com base nessas informações,os valores mais próximos da massa de sódio presente no sangue doatleta, antes de iniciar a prova, e do volume de água absorvido pelacorrente sanguínea após a sua hidratação, são, respectivamente,

a) 15,5g e 1,3L. b) 16,7g e 6,3L.c) 15,5g e 4,6L. d) 16,7g e 1,3L.e) 15,5g e 6,3L.

RESOLUÇÃO:Massa de sódio antes de iniciar a prova:

1 mol ––––––– 23g145 . 10–3 mol ––––––– xx = 3,335 g/L

1L –––––––– 3,335g5L –––––––– yy = 16,675g ≅ 16,7g

Volume de água absorvido pela corrente sanguínea:

M1V1 = M2V2

(145 . 10–3 mol/L) (5L) = (115 . 10–3 mol/L) (V2)

V2 = 6,3L

Volume de água = 6,3L – 5,0L = 1,3L

Resposta: D

2. A tabela a seguir mostra a composição, em massa, de 100mL deamostra de sangue e urina, de pacientes com problemas renais.

As doenças renais estão entre as causas mais importantes de morte e deincapacidade, em muitos países. Em uma pessoa sadia, a quantidade deureia no sangue mantêm-se sempre constante. Isso porque o excessodessa substância fica retido nos rins quando o sangue circula por essesórgãos. Essa é uma das importantes funções renais, ou seja, retirar oexcesso de ureia do sangue e eliminá-lo com a urina. a) Quais as concentrações de ureia, em mol/L, no sangue e na urina?b) Se misturarmos 9 litros de sangue com 1 litro de urina, qual será a

nova concentração de ureia, em mol/L na mistura final?Dado: Massa molar da ureia = 60g/mol

RESOLUÇÃO:a) No sangue:

1mol de ureia ––––––––––– 60gx ––––––––––– 0,3gx = 5 . 10–3mol

5 . 10–3mol ––––––––––– 100mLy ––––––––––– 1000mLy = 5 . 10–2mol/L

Na urina:1mol de ureia ––––––––––– 60g

w ––––––––––– 2,4gw = 4 . 10–2mol

4 . 10–2 mol ––––––––––– 100mL z ––––––––––– 1000mL z = 4.10–1mol/L

b) M1V1 + M2V2 = M3V3

5 . 10–2mol/L . 9L + 4 . 10–1mol/L . 1L = M3 . 10LM3 = 0,085 mol/L

Dado: Massa molar (Na = 23 g/mol)

Componentes Sangue g/100mL Urina g/100mL

Água 93 95

Ureia 0,3 2,4

Sais minerais 0,72 1,2

Outros 6,25 1,3

MÓDULO 44 Soluções e Conceitos de Ácidos e Bases


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3. a S

3. (ITA-SP) – Indique a opção que contém a equação química de umareação ácido-base na qual a água se comporta como base.

a) NH3 + H2O ←→ NH4OH

b) NaNH2 + H2O ←→ NH3 + NaOH

c) Na2CO3 + H2O ←→ NaHCO3 + NaOH

d) CO2 + H2O ←→ H2CO3

e) TiCl4 + 2H2O ←→ TiO2 + 4HCl

RESOLUÇÃO:Segundo Brönsted, ácido é a espécie que cede prótons (H+) e base é a espécieque recebe prótons (H+).

a) NH3 + H2O →← NH4OH

equação iônica:

H+

NH3 + H2O →← NH4+ + OH–

base ácido b) NaNH2 + H2O →← NH3 + NaOH

equação iônica:

H+

NH –2 + H2O →← NH3 + OH–

base ácido

c) Na2CO3 + H2O →← NaHCO3 + NaOH

equação iônica:

H+

CO2–3 + H2O →← HCO –

3 + OH–

base ácido

Segundo Lewis, ácido é a espécie que recebe par de elétrons e base é aespécie que cede par de elétrons.

••d) CO2 + H2O →← H2CO3

ácido base complexo coordenado

⇑

e) TiCl4 + 2H2O →← TiO2 + 4HCl

O cloreto de titânio é um líquido que se hidrolisa facilmente,

produzindo gás clorídrico (HCl); nesse caso, a água não atua como

ácido ou base.

Resposta: D

4. (UFSCar-SP) – A metilamina é um produto gasoso formado na de -composição da carne de peixe, responsável pelo odor característico queimpregna as mãos de quem trabalha com peixe. A prática mostra queé mais fácil remover o odor de peixe das mãos esfregando-as primeirocom suco de limão ou vinagre, e depois lavando com água pura, doque diretamente com água e sabão. Com base nestas informações,considere o seguinte texto sobre a metilamina:

A metilamina é um gás bastante solúvel em água. Tem propriedades..............., por conter na molécula o grupo amino. Reage com................, produzindo o sal CH3NH3

+Cl–. Esse sal, quando puro edissolvido em água, por hidrólise, forma uma solução de caráter.................... .

O texto é completado de forma correta, respec tivamente, pora) básicas … HCl … ácido.b) básicas … NaHCO3 … ácido.c) ácidas … NaOH … neutro.d) ácidas … HCl … básico.e) ácidas … NaOH … neutro.

RESOLUÇÃO:

A metilamina tem propriedades básicas, por apresentar par de elétrons

livres:

Reage com ácidos produzindo sal:

H3C — NH2 + HCl → H3C — NH3+Cl –

cloreto de metilamônio

Esse sal apresenta caráter ácido por ser proveniente de ácido forte (HCl) ebase fraca (CH3NH2).Resposta: A

••H3C — N — H

|H


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1. (ITA-SP) – Considere as seguintes afirmações relativas aos sis -temas descritos abaixo, sob pressão de 1 atm:I. A pressão de vapor de uma solução aquosa de gli co se 0,1mol/L é

menor do que a pressão de vapor de uma solução de cloreto de sódio0,1mol/L a 25°C.

II. A pressão de vapor do pentano é maior do que a pressão de vapordo hexano a 25°C.

III. A pressão de vapor de substâncias puras, como ace tona, éter etílico,etanol e água, todas em ebu lição e no mesmo local, tem o mesmovalor.

IV. Quanto maior for a temperatura, maior será a pres são de vapor deuma substância.

V. Quanto maior for o volume de um líquido, maior se rá a sua pressãode vapor.

Dessas afirmações, estão corretasa) apenas I, II, III e IV.b) apenas I, II e V. c) apenas I, IV e V. d) apenas II, III e IV. e) apenas III, IV e V.

RESOLUÇÃO:I) Errada.

A pressão de vapor de uma solução aquosa de gli co se 0,1 mol/L é maiordo que a pressão de vapor de uma solução de cloreto de sódio 0,1 mol/La 25°C, pois o número de partículas dispersas por unidade de volume émenor na solução aquosa de glicose.solução aquosa de glicose:partículas dispersas: 0,1 mol/L

NaCl(s) →← Na+(aq) + Cl–(aq)0,1 mol/L 0,1 mol/L 0,1 mol/L

partículas dispersas: 0,2 mol/L

II) Correta.A pressão de vapor do pentano é maior do que a pres são de vapor dohexano a 25°C, pois as intensidades das forças intermoleculares no pen -tano (menor cadeia) são menores do que as do he xano (maior cadeia).À medida que aumenta a massa molecular, diminui a pressão de vapore aumenta a temperatura de ebulição.

III)Correta.Um líquido entra em ebulição quando a sua pressão de vapor se igualaà pressão atmosférica, portanto, na ebulição, todas as substâncias têma mesma pressão de vapor, quando no mesmo local.

IV)Correta.Aumentando a temperatura do líquido, teremos um aumento de energiacinética das moléculas, facilitan do a vaporização.

V) Errada.A pressão de vapor não depende do volume do líquido, pois dependeapenas da temperatura e da natureza do líquido.

Resposta: D

2. (UFSCar-SP) – As curvas A, B, C e D, mostradas na figura,apresentam as variações das pressões de vapor em função da tem -peratura de quatro substâncias puras.

A tabela a seguir apresenta as fórmulas e massas molares das quatrosubstâncias associadas às curvas A, B, C e D, porém não neces -sariamente nesta ordem.

a) Considere que cada substância foi aquecida, isolada men te, até70°C, sob pressão de 760mmHg. Quais das cur vas (A, B, C ou D)representam as substâncias que es tão no estado gasoso nessascondições? Justifique sua res posta.

b) Identifique qual curva de pressão de vapor em função datemperatura (A, B, C, ou D) corresponde àquela da substância CCl4.Justifique sua resposta.

RESOLUÇÃO:a) A substância que estará no estado de vapor a 70oC e pressão de

760mmHg deverá ter ponto de ebulição inferior a 70oC sob esta pressão.A curva que representa uma substância com ponto de ebulição inferiora 70oC sob pressão de 760mmHg é a curva D.

b) O ácido acético estabelece ligação de hidrogênio muito forte, corres -pondendo à curva A. A água também estabelece ponte de hidrogêniomuito forte, mas apresenta menor massa molar que o ácido acético. Aágua corresponde à curva B.O CCl4 é apolar e o HCCl3 é muito pouco polar, porém a massa molardo CCl4 é maior que a massa molar do HCCl3 e, portanto, o HCCl3 émais volátil que o CCl4. Logo, a curva C representa o CCl4 e a curva Dcorresponde ao HCCl3.

Observação: Consultando a literatura química, verifica-se que o ponto deebulição do CCl4 é 76oC e o do HCCl3 é 61oC.

Substância Massa molar (g/mol)

H2OCH3COOH

HCCl3CCl4

1860119154

MÓDULO 55 Propriedades Coligativas


10 –

QU

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A A

3. a S

3. (UFMS) – A intensidade com que as propriedades coligativasocorrem depende unicamente da quantidade de partículas presentes nasolução e não dos tipos de partículas presentes. As interações queocorrem entre as partículas do soluto e as moléculas do solventedificultam a passagem do solvente para o estado de vapor ou para oestado sólido. A respeito das propriedades coligativas, é correto afirmarque(01) no nível do mar, é mais fácil cozinhar um ovo em panela aberta

com água pura do que com água salgada, usando-se a mesmafonte de aquecimento.

(02) na osmose reversa, o movimento do solvente de uma soluçãodiluída para uma solução concentrada, separadas por umamembrana semipermeável, é intensificado.

(04) abaixando-se igualmente a temperatura de duas soluções aquosas,uma de sacarose e a outra de sal de cozinha, ambas com a mesmaquantidade de matéria, a água congelará primeiro na soluçãosalgada.

(08) a pressão de vapor de um líquido puro é maior do que a do mesmolíquido em solução, a uma dada temperatura.

(16) o etilenoglicol adicionado no radiador dos carros aumenta a faixade temperatura em que a água permanece líquida, sob umadeterminada pressão.

RESOLUÇÃO:(01) Incorreta.

A solução aquosa salgada (água salgada) ferve a uma temperaturamaior, o que facilita o cozimento do ovo.

(02) Incorreta. A osmose reversa é processo não espontâneo.

(04) Incorreta. Devido à dissociação, na solução de NaCl o número de partículas pre -sentes é maior, o que provoca um maior abaixamento na tem peraturade congelamento.

(08) Correta. A dissolução de um soluto não volátil em um líquido provoca umabaixamento na pressão de vapor.

(16) Correta. A dissolução do etilenoglicol provoca um abaixamento na temperaturade congelamento.

Resposta: 08 + 16 = 24

4. (UFRGS) – O gráfico abaixo representa os diagramas de fases daágua pura e de uma solução aquosa de soluto não volátil.

Julgue as seguintes afirmações a respeito do gráfico.I. As curvas tracejadas referem-se ao comportamento observado para

a solução aquosa.II. Para uma dada temperatura, a pressão de vapor do líquido puro é

maior que a da solução aquosa.III. A temperatura de congelação da solução é menor que a do líquido

puro.IV. A 0,010°C e 4,58 mmHg, o gelo, a água líquida e o vapor de água

podem coexistir.V. A temperatura de congelação da solução aquosa é de 0°C.

RESOLUÇÃO:A adição de um soluto não volátil à água provocará• diminuição da pressão máxima de vapor;• elevação da temperatura de ebulição;• diminuição da temperatura de congelamento.

Assim, a curva tracejada corresponde à solução aquosa, enquanto a curvacontínua, à água( solvente puro).No ponto triplo, coexistem em equilíbrio:S → L → VEstão corretos os itens I, II, III e IV.

5. (PUC-SP) – Osmose é a difusão do solvente através de uma mem -brana semipermeável do meio menos con cen trado para o meio maisconcentrado. A pressão osmótica (π) de uma determinada solução éa pressão externa a qual essa solução deve ser submetida para asseguraro equilíbrio osmótico com o solvente puro. A osmose é uma pro -priedade coligativa, ou seja, depende somente do número de partículasdispersas em solução e não da natureza do soluto.Prepararam-se as seguintes soluções aquosas:Solução 1 – HCl(aq) 0,01 mol/L;Solução 2 – H3CCOOH(aq) 0,01 mol/L;Solução 3 – C12H22O11(aq) 0,01 mol/L;Solução 4 – MgCl2 0,01 mol/L.

Considerando-se a natureza dessas soluções, estabeleça a ordemcrescente de pressão osmótica (π).

RESOLUÇÃO:

Solução 1: ácido forte

HCl(aq) → H+(aq) + Cl–(aq)

0,01 mol/L 0,01 mol/L 0,01 mol/L

total = 0,02 mol/L (π1)

Solução 2: ácido fraco

H3CCOOH(aq) →← H+(aq) + H3CCOO–(aq)

0,01 mol/L < 0,01 mol/L < 0,01 mol/L

total é menor que 0,02 mol/L (π2)

Solução 3: não se dissocia

total: 0,01 mol/L (π3)

Solução 4: dissocia-se

MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + 2Cl 1–(aq)

0,01 mol/L 0,01 mol/L 0,02 mol/L

total: 0,03 mol/L (π4)

π3 < π2 < π1 < π4


– 11

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3.a

S

1. (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Nasúltimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneirapreocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensaliberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis parageração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a25°C (ΔH0

25) do metano, do butano e do octano.

À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientaisrelacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criarpolíticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nessesentido, consideran do-se que o metano, o butano e o octano sejamrepresen tativos do gás natural. do gás liquefeito de petróleo (GLP) e dagasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, épossível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtidopor mol de CO2 gerado, a ordem crescente desses três combustíveis éa) gasolina, GLP e gás natural.b) gás natural, gasolina e GLP.c) gasolina, gás natural e GLP.d) gás natural, GLP e gasolina.e) GLP, gás natural e gasolina.

RESOLUÇÃOCH4 + 2O2 ⎯→ CO2 + 2H2O

↓gás natural 1 mol (são liberados 890 kJ)

C4H10 + O2 ⎯→ 4CO2 + 5H2O↓

GLP 4 mol (são liberados 2878 kJ)

1 mol (são liberados 719,5 kJ)

C8H18 + O2 ⎯→ 8 CO2 + 9 H2O↓

gasolina 8 mol (são liberados 5471 kJ)1 mol (são liberados 683,87 kJ)

A ordem crescente desses três combustíveis do ponto de vista da quantidadede calor obtido por mol de CO2 gerado é: gasolina, GLP e gás natural.Resposta: A

2. ExplosivosÉ possível armazenar quantidades enormes de energia nas ligaçõesquímicas, e talvez o melhor exemplo esteja na química dos explosivos.Um explosivo é uma substância líquida ou sólida que satisfaz trêscritérios principais:• a decomposição deve ser rápida;• a decomposição deve ser muito exotérmica;• os produtos da decomposição devem ser gasosos; assim a reação é

acompanhada de um tremendo aumento de pressão exercido poresses gases.

A combinação desses três efeitos leva a uma produção violenta de calore gases, geralmente associada com as explosões.a) Com base no conceito de energia de ligação e no texto acima,

explique como devem ser as energias de ligação em um explosivo.b) O composto N2H4 tem sido utilizado como combustível em alguns

motores de foguete; a equação pode ser dada, simplificadamente,por

N2H4(g) + O2(g) → N2(g) + 2H2O(g)Dadas as energias de ligação, determine a variação de energia nesseprocesso.

RESOLUÇÃO:a) Idealmente, para se ter uma reação muito exotérmica, um ex -

plosivo deve ter ligações químicas muito fracas e sua de -composição deve produzir substâncias com ligações químicasmuito fortes.

b)

ΔH = 2217 kJ – 2802 kJ

compostofórmula

molecularmassa molar

(g/mol)ΔH0

25(kJ/mol)

metano CH4 16 – 890

butano C4H10 58 – 2.878

octano C8H18 114 – 5.471

13–––2

25–––2

H — N — N — H + O O N N + 2 H H

—

H

—

H O

⎯→

4N — H : 4 (+389kJ) ..... + 1556 kJ1N — N : ........................ + 163 kJ1O = O : ....................... + 498 kJ

–––––––––TOTAL + 2217 kJ

Ligação Entalpia (kJ/mol)

N — N 163

N — H 389

O = O 498

N N 946

H — O 464

Reagentes14243ligações quebradas(absorve energia)

Produtos14243ligações formadas

(libera energia)

⎯⎯→

1N N : ....................... – 946 kJ4H — O : 4 (– 464 kJ) ... – 1856 kJ

–––––––––TOTAL – 2802 kJ

ΔH = – 585 kJ

MÓDULO 66 Termoquímica


12 –

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3. a S

3. (UNIFESP) – Devido aos atentados terroristas ocor ridos em NovaIorque, Madri e Londres, os Estados Unidos e países da Europa têmaumentado o controle quanto à venda e produção de compostosexplosivos que possam ser usados na confecção de bombas. Dentre oscom postos químicos explosivos, a nitroglicerina é um dos maisconhecidos. É um líquido à temperatura am biente, altamente sensívela qualquer vibração, de compondo-se de acordo com a equação:

2C3H5(NO3)3(l) → 3N2(g) + 1/2O2(g) + 6CO2(g) + 5 H2O(g)Considerando-se uma amostra de 4,54g de nitrogli cerina, massa molar227g/mol, contida em um frasco fechado com volume total de100,0mL:a) calcule a entalpia envolvida na explosão.

Dados:

b) calcule a pressão máxima no interior do frasco antes de seu rom -pimento, considerando-se que a temperatura atinge 127°C. Dado: R = 0,082 atm.L.K–1 . mol–1.

RESOLUÇÃO:

a) 2C3H5(NO3)3(l) → 3N2(g) + 1/2O2(g) + 6CO2(g) + 5H2O(g)

2(– 364 kJ) 0kJ 0kJ 6(–394kJ) 5(–242kJ)

ΔH = ∑ ΔHf produtos – ∑ ΔHf reagentes

ΔH = – 2364kJ – 1210kJ + 728kJ

ΔH = – 2846kJ

liberam2 . 227g ––––––––– 2846kJ

4,54g ––––––––– x

x = 28,46kJ

b) 2 . 227g –––––––––– 14,5 mol

4,54g –––––––––– x

x = 0,145 mol

PV = nRT

P 0,1L = 0,145 mol . 0,082 . 400K

P = 47,6 atm

4. Um passo no processo de produção de ferro me tálico, Fe(s), é aredução do óxido ferroso (FeO) com monóxido de carbono (CO).FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ΔH = xUtilizando as equações termoquímicas fornecidas abaixo:Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)ΔH = – 25kJ3FeO(s) + CO2(g) → Fe3O4(s) + CO(g)ΔH = – 36kJ2Fe3O4(s) + CO2(g) → 3Fe2O3(s) + CO(g)ΔH = + 47kJ

é correto afirmar que o valor mais próximo de x é:a) – 17kJ b) + 14kJ c) – 100kJd) – 36kJ e) + 50kJ

RESOLUÇÃO:A primeira equação fornecida é multiplicada por 1/2, a segunda equação

fornecida é multiplicada por e a ter ceira equação fornecida é multipli-

plicada por . Agora devemos somar as três equações alteradas para

obter a equação que pede o ΔH.

Fe2O3(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)

ΔH = – 12,5kJ

FeO(s) + CO2(g) → Fe3O4 (s) + CO(g)

ΔH = – 12kJ

Fe3O4 (s) + CO2(g) → Fe2O3(s) + CO(g)

ΔH = + 7,8kJ–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ΔH = – 16,7kJResposta: A

atm . L–––––––mol . K

Substância ΔH0 formação (kJ/mol)

C3H5(NO3)3(l) – 364

CO2(g) – 394

H2O(g) – 2421––3

1––6

1–––2

3–––2

1–––3

3–––2

1–––3

1–––3

1–––3

1–––6

1–––2

1–––6


– 13

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A A

3.a

S

1. A radiação ultravioleta (UV) dos raios solares pode causar danos àpele, caso a pessoa não faça uso de protetor solar. Ela é formada por ra -diações com comprimentos de onda na faixa de 100 a 400nm. Osprotetores solares contêm substâncias capazes de absorver essas radia -ções, impedindo sua ação nociva sobre a pele. A seguir, são dadosalguns compostos que absorvem radiação UV e os respectivos valoresem que ocorre absorção máxima.

São exemplos de substâncias presentes em protetores solares:

Analisando as informações e considerando os compostos fornecidos,para que uma substância seja utilizada em protetor solar, ela deveapresentara) grupo cetona com grupos alquila saturados.b) cadeia cíclica sem duplas-ligações.c) cadeia carbônica com insaturações conjugadas.d) cadeia alifática com grupo hidroxila.

RESOLUÇÃO:Todos os compostos citados possuem duplas-ligações (insaturações) con -jugadas.

Resposta: C

2. Desde o princípio até os dias atuais, a ciência tem derrubado muitostabus e crenças, o que tornou o homem mais livre. Por exemplo: até 1800d.C., em algumas culturas, o homem acreditava que doenças fos semmanifestações da alma ou castigos de deuses; em outras culturas, taiscrendices perduraram por muito mais tempo, ou ainda perduram. Hoje,sabemos que não. O grande médico Stahl, em 1703, acreditava (eensinava) que a febre era uma manifestação da alma. Atualmente, oparacetamol é um excelente antitérmico que combate a febre. É poucoprovável que o paracetamol atue na alma. Sua estrutura molecular é:

Quais as funções apresentadas pelo paracetamol?

RESOLUÇÃO:O paracetamol possui as funções amida e fenol.

Composto Comprimento de onda máximo absorvido/nm

benzeno 184 – 254

buta-1,3-dieno 217

but-3-en-2-ona 213 – 320

CH3 — O CH CH C

O —[ CH2—]7 CH3

O

p-metoxicinamato de octila

C

O

benzofenona

OH

NH

CH3

O

MÓDULO 77 Funções Orgânicas


14 –

QU

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A A

3. a S

3. Estudos pré-clínicos têm de mons trado que uma droga conhecidapor aprepitante apresenta ação inibitória dos vômitos induzidos poragentes qui mioterápicos citotóxicos, tais como a cisplatina. Essa drogaapre senta a seguinte fórmula estrutural:

Duas das funções orgânicas encontradas na estrutura dessa droga sãoa) cetona e amina. b) cetona e éter. c) amina e éter.d) amina e éster. e) amida e éster.

RESOLUÇÃO:A estrutura, a seguir, apresenta as funções:

Resposta: C

4. Identifique todos os grupos fun cio nais presentes nos seguintescompostos:a) vanilina, o composto responsável pelo sabor de bau nilha;

b) carvona, o composto responsável pelo sabor de hortelã.

RESOLUÇÃO:a) Os grupos funcionais presentes na vanilina, cuja fór mula estrutural

está representada abaixo, são:

b) O grupo funcional presente na carvona é:


– 15

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

1. Associe de cima para baixo:

1.( ) isômeros funcionais

2. H3C — CH — CH3 e H3C — CH2 — CH2 — OH ( ) metâmeros (isômeros de compensação)|

OH CH2

3. H2C= CH—CH3 e H2C — CH2 ( ) tautômeros

4. H3C—O—CH2—CH2 — CH3 e H3C—CH2—O—CH2—CH3 ( ) isômeros de posição

5. ( ) isômeros de cadeia

RESOLUÇÃO:5, 4, 1, 2, 3

2.

A capsaicina, que é a substância responsável pela sen sação picante das pimentas, está acima represen tada. Nessa estrutura, podemos identificar quaisfunções orgânicas? Esse composto possui isomeria geométrica?

RESOLUÇÃO:

H3C — C

—

——O

H

H2C = C — H

—

OH

CH3

OH

CH2 — OHe

H3C — CH — CH = CH — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — C — N — CH2 O — CH3

—

—

OHH

—

CH3

=O

H3C — CH — CH = CH — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — C — N — CH2 O — CH3—

OHH

—

CH3

=O éter

fenol

amida

O composto apresenta isomeria geométrica, ou cis-trans, pois possui dupla-ligação entre carbonos e ligantes diferentes em cada C da dupla.

MÓDULO 88 Isomeria


16 –

QU

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A A

3. a S

3. Há quatro aminas de fórmula molecular C3H9N.a) Escreva as fórmulas estruturais das quatro aminas.b) Qual dessas aminas tem ponto de ebulição menor que as outras três?

Justifique a resposta em termos de estrutura e forças intermo -leculares.

RESOLUÇÃO:

a) H3C — CH2 — CH2 — NH2

H3C — N — CH2 — CH3|

H

CH3|

H3C — C — NH2 H3C — N — CH3H |

CH3

b) H3C — N — CH3|

CH3

É a única que não estabelece ponte de hidrogênio, portanto tem menorponto de ebulição.

4. Todos os aminoácidos do nosso organismo, exceto a glicina,possuem carbono assimétrico em suas estruturas. Alguns exemplos são:

Fenilalanina:

A fórmula estrutural da glicina é:

c)

RESOLUÇÃO:É um aminoácido e não possui carbono assimétrico.Resposta: B

H O

Alanina: H3C — C — C

NH2OH

O H O

Ácido aspártico: HO — C — CH2 — C — C

NH2OH

O H O

Ácido glutâmico: HO — C — CH2 — CH2 — C — C

NH2OH

H H O

Leucina: H3C — C — CH2 — C — C

CH3 NH2OH

NH2

—OH—

CH2 — C — C=

OH

H H O

Valina: H3C — C — C — C

CH3 NH2OH

H O

a) H3C — CH2 — C — C

NH2OH

NH2

—OH—

CH2 — C — C=

OH

HO

H O

e) H — C — C

H NH2

H O

b) H — C — C

NH2OH

H O

d) H — C — C

OH OH


– 17

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

5. Um dos hidrocarbonetos de fórmula molecular C4H10 pode originarapenas três isômeros diclora dos de fórmula C4H8Cl2. Represente afórmula estrutural desse hidrocarboneto e as fórmulas estruturais dosderivados diclorados. Qual é a isomeria existente entre eles? Algumdos isômeros apresenta molécula quiral?

RESOLUÇÃO:

Isomeria de posiçãoNenhum dos isômeros apresenta carbono assimétrico ou quiral.

6. Pilocarpina é um alcaloide extraído das folhas de jaborandi, umaplanta brasileira que se desenvolve no Maranhão. A pilocarpina podeser produzida na forma de sais como sulfatos e nitratos. Entre as apli -cações descritas para este alcaloide, está o emprego na formulação degotas oculares para o tratamento de glaucoma. O número de átomosde carbono assimétrico que podem ser assinalados na fórmula es pacialda pilocarpina é:

a) 1 b) 2 c) 0 d) 3 e) 4

RESOLUÇÃO:

O número de átomos de carbono assimétrico (C*) na fórmula espacial dapilocarpina é 2.Resposta: B

OO N

N

H|

H3C — C — CH3 ⎯→|

CH3

�C4H10

Cl Cl| |

H2C — C — CH3|

CH3

Cl H

| | HC — C — CH3

| |Cl CH3

Cl H Cl| | |

H2C — C — CH2|

CH3

3 isômerosdiclorados


18 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

1. Sob aquecimento e ação da luz, alcanos sofrem reação de subs -tituição na presença de cloro gasoso, formando um cloroalcano:

luzCH4 + Cl2 ⎯⎯⎯⎯→ CH3 — Cl + HCl

calor

Considere que, em condições apropriadas, cloro e propano reagemformando, principalmente, produtos dissubstituídos. O número má -ximo de isômeros planos de fórmula C3H6Cl2 obtido é:a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 e) 1

RESOLUÇÃO:As fórmulas estruturais dos isômeros planos são:

Cl Cl Cl| | |

H — C — CH2 — CH3 H2C — CH — CH3|

Cl

Cl Cl Cl| | |

H2C — CH2 — CH2 H3C — C — CH3|Cl

Resposta: B

2. As substâncias representadas abaixo são classi fica das comoumectantes, sendo utilizadas para evitar a per da de umidade doalimento.

a) Explique, com base nas suas estruturas, por que es ses compostostêm a propriedade de manter o ali mento hidratado.

b) Represente, por equação balanceada, uma mistura reacional delactato de sódio e ácido sulfúrico que, em condições determinadas,produz ácido lático e um sal de sódio.

c) Faça a reação de 2 mols de ácido acético com 1 mol depropilenoglicol. Qual é o nome desta rea ção?

RESOLUÇÃO:a) O grupo hidroxila estabelece pontes de hidrogênio com as moléculas de

água, mantendo o alimento hidratado.

b)

c)

Reação de esterificação.

3. A oxidação por ozonólise de um determinado com pos to X resultaem dois produtos, cujas fórmulas es tru turais estão representadasabaixo.

H3C — C = O O = C — CH3| |

CH3 H

O nome correto para o composto X éa) 2-metilbutano b) 2-metil-2-butenoc) 3-metil-1-buteno d) 2-metil-2-butino

RESOLUÇÃO:H3C — C = C — CH3 + O3 + H2O ⎯→H3C — C = O +

| | |CH3 H CH3

2-metil-2-buteno + O = C — CH3 + H2O2| H

Resposta: B

lactato de sódio

HO — C — H

——

CH3

C

———O O–Na+

CH2 — OH

—

H — C — OH

—

HO — C — H

—

H — C — OH

—

H — C — OH

—

CH2OH

sorbitol

HO — CH2

—

HO — CH

—

CH3

propilenoglicol

2H3C — C — C

——

H

OH

+ H2SO4

lactato de sódio

—

O–Na+

——O

ácidosulfúrico

2H3C — C — C

——

H

OHácido lático

—

OH

——O

+ Na2SO4

sulfato de sódio

2 H3C — C +=

—

O

OH

HO — CH2

HO — CH 2 H2O + H3C — C

CH3

——

=

—

O

O — CH2

H3C — C CH=

—

O

O

—

CH3

—

ácido acético

propilenoglicol—

MÓDULO 99 Reações Orgânicas I


– 19

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

4. Cetonas aromáticas podem ser obtidas por uma rea ção desubstituição do benzeno, conhecida como acilação de Friedel-Crafts.Um exemplo dessa reação é:

Equacione a reação entre benzeno e cloreto de isobutanoíla. Dê o nomedo produto orgânico formado.

RESOLUÇÃO:

5. Na preparação de churrasco, o aroma agradável que desperta o ape -tite dos apreciadores de carne deve-se a uma substância muito volátilque se forma no pro cesso de aquecimento da gordura animal.

(R, R’ e R’’: cadeias de hidrocarbonetos com mais de 10 átomos decarbono.)Esta substância é composta ape nas de car bo no, hi dro gê nio e oxigênio.Quando 0,5 mol desta substância sofre combus tão completa, forma-seum mol de moléculas de água. Nesse composto, as razões de massasentre C e H e entre O e H são, respec tiva mente, 9 e 4.a) Calcule a massa molar desta substância.b) A gordura animal pode ser transformada em sabão por meio da

reação com hidróxido de sódio. Apre sente a equação dessa reação eo respectivo nome.Dadas massas molares (g/mol): C = 12, H = 1 e O = 16.

RESOLUÇÃO:

a) A substância é formada apenas por CHO.

CxHyOz

1/2CxHyOz + O2 → 1H2O + outros produtos

Para esta reação estar balanceada em relação ao H, o composto originalterá 4 átomos de H (y = 4).

= 9 = 9 mC = 36

Como cada átomo de C tem massa atômica igual a 12u, temos 3átomos de C (x = 3) e:

= 4 = 4 mO = 16

Como cada átomo de O tem massa atômica igual a 16u, temos 1 átomode O (z = 1),

logo a fórmula é: C3H4O

M = (3 . 12 + 4 . 1 + 1 . 16)g/mol = 56g/mol

b) A reação da gordura com NaOH é a reação de sa ponificação:

6. O acetato de etila é um solvente importante, espe cial mente na in -dústria de tintas. Ele pode ser obti do pela seguinte sequência de reações:

Os reagentes x, y e z necessários para estas trans for mações são,respectivamente,a) H+, H2O KMnO4 CH3CH2OH, H+

b) O2 KMnO4 CH3CH2OH, H+

c) H+, H2O OH– CH3CH2OH, H+

d) H+, H2O KMnO4 CH3CH3

e) OH– OH– CH3CH3

RESOLUÇÃO:

Resposta: A

—Cl

HCl +=

O

Benzeno

+ R — C

Haleto deAcila

C — R

— —

O

—Cl

HCl +

=O

+ H3C — C — C

fenilisopropilcetona

C — C — CH3

— —

O

HH

CH3

H

CH3

→

→

mC––––mH

mC––––

4

mO––––mH

mO––––

4

H2C = CH2 H3C — CH2 — OH x y

H3C — C H3C — C + H2Oy z=

—

O

OH

=—

O

OCH2CH3

H2C = CH2 H3C — CH2 — OH

H3C — C H3C — C + H2O=

—

O

OH

=—

O

OCH2CH3

H+

H2O

KMnO4

[O]

H3C — C — OHH2

H+


20 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

Algumas reações orgânicas importantes

1. Substituição

H3C—CH2—CH3 + Cl2 → HCl + H3C—CH — CH3|

Cl

2. Adição (Regra de Markovnikov)

H3C—CH = CH2 + HCl → H3C — CH — CH3|

Cl3. Eliminação

I) Desidratação intramolecular de álcoolcat.

H2C — CH2 ⎯⎯→ H2O + H2C = CH2| | ΔH OH

II) Desidratação intermolecular de álcoolcat.

2H3C — CH2 — OH ⎯→ H2O + H3C — CH2 — O — CH2 — CH3Δ

4. Oxidorredução

I) Álcool primário

II) Álcool secundário[O]

H3C — CH — CH3 ⎯⎯→ H2O + H3C — C — CH3| ||OH O

III) Álcool terciário – Resiste ao KMnO4

IV) Alceno + KMnO4/H+

3[O]H3C — C = CH — CH3 ⎯→ H3C — C = O + O = C — CH3

| | | CH3 CH3 OH

V) Ozonólise de alceno

H3C — C = CH — CH3 + O3 + H2O →|

CH3

→ H2O2 + H3C — C = O + O = C — CH3| |

CH3 H

VI) Combustão completa

H3C — CH2 — OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

5. EsterificaçãoH3C — COOH + HOCH2CH3

→←H3C — COO — CH2 — CH3 + H2O

6. Saponificação

7. Transesterificação

8. Craqueamento

C12H26 ⎯→ C8H18 + C4H8Δ

9. Polimerização

I) Adição

cat.nCH2 = CH2 ⎯⎯→ —( H2C — CH2—) n

P, T

II) Condensação

NO2

+ Cl2 HCl +

NO2

Cl H2C — O — C — C15H31

— —

O

HC — O — C — C15H31 + 3NaOH

— —

O

— —

O

H2C — O — C — C15H31

— —

O

3C15H31 — COONa +

H2C — OH

HC — OH

H2C — OH(sabão)

→

→

[O]O

[O]H3C—CH2—OH ⎯⎯⎯⎯⎯→ H2O + H3C — C ⎯→

KMnO4/H+

HO

→ H3C — C

OH


– 21

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

1. Observe a fórmula estrutural do anidrido maleico:

Certo hidrocarboneto insaturado reage, numa reação de adição, emdeterminadas condições, com anidrido maleico, produzindo ocomposto de fórmula:

O hidrocarboneto em questão pode ser oa) eteno b) propenoc) 1,5-hexadieno d) 1,4-pentadienoe) 1,3-butadieno

RESOLUÇÃO:

Resposta: E

2. Os agentes organofosforados tiveram grande desen vol vimentodurante a Segunda Guerra Mundial nas pesquisas que visavam àprodução de armas químicas. Mais tarde, constatou-se que algunsdesses com postos, em baixas concentrações, poderiam ser usa dos comopesticidas. Entre essas substâncias, desta cou-se o glifo sato (moléculaabaixo represen tada), um herbicida que funciona inibindo a via desíntese do ácido chiquímico (ácido 3,4,5-tri-hidroxiben zoico), umintermediário vital no processo de crescimento e so brevivência deplantas que competem com a cultura de interesse. Essa via de sínteseestá presente em plantas superiores, algas e proto zoá rios, mas é au sen -te em mamíferos, peixes, pássaros, répteis e insetos.

a) Ao se dissolver glifosato em água, a solução final terá um pH maior,menor ou igual ao da água antes da dissolução? Escreva umaequação química que justifique a sua resposta.

b) O texto fala do ácido chiquímico. Escreva a sua fór mula estrutural,de acordo com seu nome oficial dado no texto.

c) Imagine uma propaganda nos seguintes termos: “USE OGLlFOSATO NO COMBATE À MALÁRIA. MA TE O Plas -modium falciparum, O PARASITA DO INSETO RESPON SÁVELPOR ESSA DOENÇA.” De acordo com as informações do texto,essa pro paganda poderia ser verdadeira? Comece respon dendo SIMou NÃO e justifique.

RESOLUÇÃO:a) O glifosato apresenta um grupamento derivado de ácido carboxílico

(caráter ácido), um grupamento derivado do ácido fosfórico (caráterácido) e um grupamento derivado de amina secundária (caráter básico).Por apresentar um maior número de grupamentos ácidos, sua ionizaçãodará origem a uma solução ácida. Podemos afirmar que o pH da soluçãofinal será menor que o da água antes da dissolução. A equação deionização total pode ser escrita assim:

b) Ácido chiquímico (ácido 3,4,5-tri-hidroxibenzoico):

c) Sim. O glifosato inibe a via de síntese do ácido chi químico que se en -contra presente em plantas, algas e protozoários. Como o Plasmodiumfalciparum é um protozoário, podemos usar o glifosato no combate àmalária.

C

C

C

CC

C

O

=

=

O

O

H

H

H2

H2

H — C

H — C

C

C

C

CC

C

O

=

=

O

O

H

H

H2

H2

H — C

H2C = C — C = CH2 +H H

H — C C

H — C C

=

=

—

—O

O

O

H — C

1,3-butadieno

anidrido maleico

→

→

O

H — C — C

O

H — C — C

Oanidrido maleico

MÓDULO 11 00 Reações Orgânicas II


22 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

3. Com relação à estrutura abaixo, que representa o ácido linolênico, presente em alguns óleos vegetais e pertencente ao grupo dos óleos ômega-3, assinale o que for correto.

01)A molécula apresenta uma região polar e outra apolar.02)Apresenta tanto a configuração cis como a trans.03)O composto permite a adição de I2, na proporção de 3 moléculas de iodo para 1 de ácido.04)Tratando o composto por ozônio, seguido de hi drólise, em presença de zinco, o produto obtido em maior concentração é o propanodial.

RESOLUÇÃO:01) Verdadeiro.

A parte de carbonos é apolar e o grupo carboxila é polar.

02) Falso.

As ligações duplas estão representando configuração cis.

03) Verdadeiro.

3 duplas-ligações acrescentam 3 moléculas de I2 para 1 de ácido.

04) Verdadeiro.Zn

H3C — C — C = C — C — C = C — C — C = C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — + 3O3 + 3H2O ⎯⎯→H2 H H H2 H H H2 H H

→ H3C— C—C =O + O =C—C—C =O + O =C— C — C = O + O= C—CH2—CH2 —CH2—CH2—CH2—CH2—CH2— + 3H2O2H2 | | H2 | | H2 | |

H H H H H H

propanal propanodial propanodial

CH3

O

OH

— C=

—

O

OH� �

C=

—

O

OH

C=

—

O

OH


– 23

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

4. A reação orgânica conhecida como condensação de Claisen é umareação entre ésteres, na qual ocorre substituição de átomo de H daposição α, com formação de β-cetoésteres.Um exemplo dessa reação é:

a) Equacione a reação entre benzoato de etila e acetato de etila,indicando o β-cetoéster obtido.

b) Dê a fórmula estrutural de um isômero de função do produto dessareação e que possua carbono quiral.

c) Dê a fórmula estrutural do éster que reage em uma condensaçãode Claisen, originando o β-cetoéster de fórmula:

RESOLUÇÃO:

5. A reação de Cannizzaro ocorre com aldeídos que não contêmhidrogênio em posição α e que são colocados em presença de soluçõesconcentradas de álcalis. Há formação de misturas de um álcool e dosal de um ácido carboxílico, segundo a equação:

a) Essa reação é de oxidorredução? Justifique.b) Partindo-se do composto p-nitrobenzaldeído, quais os possíveis

produtos formados, usando-se a reação de Cannizzaro?c) Na reação entre anisaldeído (p-metoxibenzaldeído), de fórmula

, e formaldeído, haverá forte tendência de o formaldeído

oxidar-se. Equacione essa reação segundo Cannizzaro.

RESOLUÇÃO:a) Sim.

—=

C

OC2H5

+ H2C — C

—

H

O

a)= O

—

OC2H5

benzoilacetato de etila

C — CH2 — C= O

—

OC2H5

+ C2H5 — OH

b) —=

C

OH

O

C — C* —

—

C2H5

—

H

— —

O

c) H3C — C — C

—

OC2H5

= O

—

O — CH3

—

CH3

+ H3C — C — C

——

CH3

H

= O

—

O — CH3

H3C — C — C — C — C

H

—

CH3

— —

O

—

CH3

—

CH3 = O

—

OCH3

+ H3C — OH

— —

O

—

H

——=

CH3C

O

OC2H5

+ CH2 — C= O

—OC2H5

CH3 — C — CH2 — C= O

—OC2H5

+ C2H5OH

acetato de etila

acetoacetato de etila etanol

—

H

O

— —

→

→

H CH3 O| |

H3C — C — C — C — C | | | |CH3 O CH3 OCH3

2HC—

——O

H

formaldeído

NaOH a 50% HC—

——O

O–Na+

formiatode sódio

CH3OH +

metanol

CHO

OCH3

HCOH CH3OH

0 –2

redução

Formaldeído se reduz a metanol:

HCOH HCOONa

0 +2

oxidação

Formaldeído se oxida a sal de ácido:

2


24 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

6. O presidente destacou ainda a possibilidade de o Brasil exportaretanol para a Coreia do Sul, para ser usado como aditivo na gasolina.No Brasil, toda a gasolina vendida nos postos tem cerca de 25% deetanol. A mistura reduz a emissão de gases nocivos à atmosfera naqueima da gasolina e pode contribuir para que os países asiáticoscumpram as metas estabelecidas pelo protocolo de Kyoto para aredução da poluição do ar. “Juntamente com o biodiesel, o etanolpermitirá à Coreia do Sul diversificar sua matriz energética e, aomesmo tempo, reduzir as emissões de gases”, afirmou o presidente.

(Folha Online)

A produção do biodiesel envolve uma reação quí mica chamadatransesterificação, como a represen tada abaixo:

em que R é uma cadeia carbônica de 7 a 23 áto mos de carbono.Dê a fórmula estutural do biodiesel produzido na reação.

RESOLUÇÃO:

H2C — O — C — R

HC — O — C — R

H2C — O — C — R

=

O

=

O

=

O

éster

+ C2H5OH

etanol

CH2 — OH

CH — OH

CH2 — OH

glicerol

+ Biodiesel

→→

→→

O

R — C

O — C2H5


– 25

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

1. O consumo de azeite de oliva proporciona muitos benefícios aoorganismo humano. O maior deles é a absorção das chamadasvitaminas lipossolúveis (A e D), responsáveis pela prevenção contradoenças cardiovasculares. Regar a salada com um bom azeite tambémevita o raquitismo e mantém a pele sadia. Além disso, a riqueza davitamina E confere ao tempero um grande poder oxidante, o queimpede a formação de radicais livres em nosso corpo e atrasa oprocesso de envelhe cimento. O azeite é ainda um estimulante naturaldas vias biliares, pois permite uma secreção suave da bílis para oduodeno durante as refeições, melho rando a digestão e o funcio -namento do intestino.

A hidrólise de azeite (óleo de oliva) for nece os seguintes ácidos: 53 a 86% deácido olei co; 4 a 22% de áci do linoleico; 1 a 3% de áci do hexa decenoico; 7 a20% de ácido pal mítico; 1 a 3% de ácido esteárico; 0 a 2% de ácido mirístico.Observe a predominância dos áci dos insatu ra dos.

Podem-se comprovar os bene fícios do consumo do azeite. O azeitepossui uma quan tidade signi ficativa de ácidos graxos insaturados, oque permite um tes te simples. Já a margarina não possui insatu rações,pois passa por um pro cesso de hidrogenação cata lí tica (os átomos dehidrogênio ligam-se aos de car bo no, rompendo as duplas ligações etornando-as sim ples).Reserve dois tubos de ensaio e coloque, em um, 2 mi lilitros de azeite e,no outro, margarina. Adicione al gumas gotas de tintura de iodo. Vocênotará que a coloração castanha, característica da solução de iodo, vaisu mindo mais rapidamente onde há maior quantidade de insaturações,pois os átomos de iodo ligam-se aos de carbono. Perceberá comfacilidade que o azeite tem mais cadeias insaturadas que a margarina.Na prá tica, ele é mais saudável para o nosso corpo. Os açúcares ou carboidratos são compostos orgâ nicos de função mistapoliálcool-aldeído ou poliálcool-ce tona. Os sabões são sais de ácidoscarboxílicos de cadeia longa.As estruturas orgânicas seguintes representam os com postos orgânicosmencionados no texto:

Conclui-se que:a) I – açúcar, II – sabão, III – gordura, IV – óleo.b) I – sabão, II – gordura, III – óleo, IV – açúcar.c) I – açúcar, II – gordura, III – sabão , IV – óleo.d) I – óleo, II – sabão, III – açúcar, IV – gordura.e) I – açúcar, II – óleo, III – sabão, IV – gordura.

RESOLUÇÃO:I) Poliálcool – aldeído ⇒ açúcarII) Triéster de ácido graxo saturado ⇒ gorduraIII) Sal de ácido carboxílico de cadeia longa ⇒ sabãoIV) Triéster de ácido graxo insaturado ⇒ óleoResposta: C

H — C — OH

—

H2C — OH

—

C

—H ——O

I)

C15H31 — C — O — CH2

II) C15H31 — C — O — CH

C15H31 — C — O — CH2

——

III) C17H35 — C — ONa

C17H29 — C — O — CH2

IV) C17H29 — C — O — CH

C17H29 — C — O — CH2

——

O

O

O

O

O

O

O

MÓDULO 11 11 Petróleo e Bioquímica


26 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

2. As mudanças de hábitos ali mentares e o sedentarismo têm levadoa um aumento da massa corporal média da população, o que pode serobservado em faixas etárias que se iniciam na infância. O consumo deprodutos light e diet tem crescido muito nas últimas décadas e oadoçante artificial mais amplamente utilizado é o aspartame. Oaspartame é o éster metílico de um dipeptídeo, formado a partir dafenilalanina e do ácido aspártico.

a) Com base na estrutura do aspartame, forneça a estrutura dodipeptídeo fenilalanina-fenilalanina.

b) Para se preparar uma solução de um alfa ami noácido, como a glicina(NH2—CH2—COOH), dis põe-se dos solventes H2O e benzeno.Justifique qual desses sol ventes é o mais adequado para pre parar asolução.

RESOLUÇÃO:

a)

b) O solvente mais adequado é a água (polar), pois a glicina é tambémpolar.

3. Veículos com motores flexíveis são aqueles que funcionam comálcool, gasolina ou com a mistura de ambos. Esse novo tipo de motorproporciona ao condutor do veículo a escolha do combustível ou daproporção de ambos, quando misturados, a ser utilizada em seu veículo.Essa opção também contribui para economizar dinheiro na hora deabastecer o carro, dependendo da relação dos preços do álcool e dagasolina. No Brasil, o etanol é produzido a partir da fermentação dacana-de-açúcar, ao passo que a gasolina é obtida do petróleo.a) Escreva as equações, devidamente balanceadas, da reação de

combustão completa do etanol, C2H6O, e da reação de obtenção doetanol a partir da fermentação da glicose.

b) Qual é o nome dado ao processo de separação dos diversos produtosdo petróleo? Escreva a fórmula estrutural do 2,2,4-trime tilpentano,um constituinte da gasolina que aumenta o desempenho do motor deum automóvel.

RESOLUÇÃO:

a) C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

C6H12O6 ⎯→ 2C2H6O + 2CO2

b) Destilação fracionadaCH3| H

H3C — C — C — C — CH3| H2 |

CH3 CH3

2,2,4-trimetilpentano

4. Algumas frações do petróleo podem ser transfor madas em outroscompostos químicos úteis nas indústrias.Relacione os métodos citados às reações fornecidas:I. A isomerização catalítica transforma alcanos de cadeia reta em al -

canos de cadeia ramificada.II. O craque ou craqueamento converte alcanos de cadeia longa em

alcanos de cadeia menor e alcenos. Aumenta o rendimento em ga -solina e os alcenos produzidos podem ser utilizados pa ra afabricação de plásticos.

III.A reforma catalítica converte os alcanos e cicloalcanos em hi -drocarbonetos aromáticos.

A) H3C — C — C — C — CH3 → H3C — CH — CH2 — CH3H2 H2 H2 |

CH3

B)

C) C10H22 → C8H18 + C2H4

a) I-A, II-B, III-C b) I-A, II-C, III-Bc) I-C, II-A, III-B d) I-C, II-B, III-Ae) I-B, II-A, III-C

RESOLUÇÃO:Resposta: B

Éster metílico

Dipeptídeo Aspartame


– 27

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

5. (FUVEST-SP) – Na dupla-hélice do DNA, as duas cadeias denucleotídeos são mantidas unidas por ligações de hidrogênio entre asbases nitrogenadas de cada cadeia. Duas dessas bases são a citosina(C) e a guanina (G).

a) Mostre a fórmula estrutural do par C-G, indicando claramente asligações de hidrogênio que nele existem. No nosso organismo, a síntese das proteínas é comandada peloRNA mensageiro, em cuja estrutura estão presentes as bases uracila(U), citosina (C), adenina (A) e guanina (G). A ordem em queaminoácidos se ligam para formar uma proteína é definida portríades de bases, presentes no RNA mensageiro, cada umacorrespondendo a um determinado aminoácido. Algumas dessastríades, com os aminoácidos correspondentes, estão representadasna tabela a seguir. Assim, por exemplo, a tríade GUU correspondeao aminoácido valina. Letra da esquerda Letra do meio Letra da direita

G U U

b) Com base na tabela dada e na estrutura dos aminoácidos aquiapresentados, mostre a fórmula estrutural do tripeptídeo, cujasequência de aminoácidos foi definida pela ordem das tríades noRNA mensageiro, que era GCA, GGA, GGU. O primeiroaminoácido desse tripeptídeo mantém livre seu grupo amino.

RESOLUÇÃO:a) No par citosina-guanina, existem três ligações de hidrogênio (repre -

sentadas por linha pontilhada)

b) Conforme a tabela dada, obtêm-se os seguintes aminoácidos para astríades do RNA mensageiro:

A reação de formação do tripeptídeo está a seguir:

H

N

O

Citosina (C)

cadeia

N

N H

H

N

N

Guanina (G)

N

O

cadeia

N

N H

H

Alanina (Ala)

NH H

O

OH

Ácido aspártico (Asp)

OH

OHO

NH H

O

Ácido glutâmico (Glu)

OH

NH H

OO

OH

OH

NH H

O

Glicina (Gly)

Valina (Val)

OH

NH H

O

N

N — H

N

citosina

O

N

N

cadeia

H — N cadeia

guanina

O

H — N

N

H

H

letra da esquerda letra do meio letra da direita aminoácido

G C A alanina

G G A glicina

G G U glicina

Letra daesquerda

Letra do meio Letra dadireitaU C A G

G Val Ala Asp Gly UG Val Ala Asp Gly CG Val Ala Glu Gly AG Val Ala Glu Gly G


28 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

1. O método de Moissan é utilizado para obtenção de acetileno,matéria-prima na indústria de polímeros.Em uma primeira etapa, ocorre calcinação de carbonato de cálcio, a800°C. A cal virgem obtida na primeira etapa reage com carbono a3000°C, produzindo carbureto e monóxido de carbono. Na 3.a etapa,chamada de “reação de Moissan”, o carbureto reage com águaproduzindo acetileno e cal hidratada.a) Equacione as reações citadas no texto.b) A partir do acetileno, pode-se obter PVC [poli(cloreto de vinila)].

Equacione as reações de acetileno com HCl e de polimerização docloreto de vinila.

RESOLUÇÃO:800°C

a) CaCO3 ⎯⎯⎯→ CaO + CO23000°C

CaO + 3C ⎯⎯⎯→ CaC2 + CO(carbureto)

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2 (reação de Moissan)

b) HC CH + HCl → HC CH| |

H Clcloreto de vinila

2. Em uma indústria, um operário misturou, inadver tidamente,polietileno (PE), poli(cloreto de vinila) (PVC) e poliestireno (PS),limpos e moídos. Para recuperar cada um destes polímeros, utilizou oseguinte método de separação: jogou a mistura em um tanque contendoágua (den si da de = 1,00 g/cm3) separando, então, a fração que flu tuou(fração A) daquela que foi ao fundo (fração B). A seguir, re colheu afração B, secou-a e jogou-a em outro tanque contendo solução salina(densidade = 1,10 g/cm3), separando o material que flutuou (fra ção C)daquele que afundou (fração D).

a) Identifique as frações A, C e D.b) Escreva as equações das polimerizações do PE, PVC e PS.

RESOLUÇÃO:a) Ao se adicionar a mistura dos polímeros à água, temos:

A fração A contém o polímero de densidade menor que a água(polietileno), d = 0,91 g/cm3 a d = 0,98 g/cm3.A fração B contém os outros dois polímeros, de densidade maior que ada água.Ao se adicionar a fração B em solução salina de densidade igual a1,10 g/cm3, teremos:

H Hn C C ⎯→ � C — C �H2 | H2 |

nCl Cl

PVC

Fórmula do polímeroDensidade (g/cm3)

(na temperatura de trabalho)

—[ CH2 — CH2 ]n— ... 0,91 a 0,98

—[ CH — CH2]n—

|C6H5

... 1,04 a 1,06

—[ CH — CH2]n—

|Cl

... 1,35 a 1,42

MÓDULO 11 22 Polímeros


– 29

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

A fração que flutua (C) contém poliestireno, de densidade menor que ada solução salina. A fração que afunda (D) contém PVC, pois suadensidade é maior que a densidade da solução salina.

H2 H2 p, Δb) n C = C ⎯⎯⎯→ —[ CH2 — CH2 ]

n—

etileno cat

polietileno (PE)

H H2 pΔ H H2n C = C ⎯⎯→ —[ C — C ]

n

—

| cat |

Cl Cl

cloreto de vinila poli(cloreto de vinila) (PVC)

3. As garrafas PET são um dos problemas de po lui ção citados por am - bientalistas; sejam depositadas em aterros sani tários ou até mes mojogadas indiscriminadamente em terrenos baldios e cur sos d’água, es -se material leva cerca de 500 anos para se degra dar. A reciclagem temsido uma solução válida, embora ainda não atinja nem metade dasgarrafas PET produzidas no País. Pesqui sadores bra sileiros estudam odesenvolvimento de um plástico obti do a partir das garrafas PET, quese degrada em apenas 45 dias. O se gredo para o desenvolvimento donovo polímero foiutilizar em sua síntese um outro tipo de plástico, nocaso um poliéster alifático, para acelerar o pro cesso de degradação. Opolímero PET, poli(tereftalato de etileno), é obtido a partir da reação doácido tereftálico com etilenoglicol na presença de catalisador e emcondições de temperatura e pressão adequadas ao processo.

a) Dê a fórmula estrutural do PET. Em relação à estrutura químicados polímeros citados, o que pode estar associado quanto àbiodegradabilidade deles?

b) O etanol é semelhante ao etilenoglicol. Entre esses dois álcoois,qual deve apresentar menor pressão de vapor e qual deve apresentarmenor temperatura de ebulição? Justifique.

RESOLUÇÃO:a)

A biodegradabilidade está relacionada ao tipo de cadeia. Pelo texto,podemos concluir que o plástico biodegradável possui cadeia alifáticae o PET, que possui cadeia aromática, não é biodegradável.

b) Etanol Etilenoglicol

CH3 – CH2 – OH HO – CH2 – CH2 – OH

Por estabelecer maior quantidade de ligações de hidrogênio entre suasmoléculas, podemos concluir que o etilenoglicol possui força inter -molecular mais intensa; portanto, possui menor pressão de vapor. Oetanol, por possuir maior pressão de vapor, possui menor ponto deebulição.

HOOC

ácido tereftálico

COOH HO — C — C — OH

— —

— —

H H

H H

etilenoglicol

— C C — O — C — C — O —

— —

— —

H H

H H

PET

— —

O

— —

O

� �n

C = CH H

n

—

H — C — C —[ ]H H

H

—

vinilbenzeno

estirenopoliestireno

n


30 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

4. O náilon e o dexon são materiais utilizados como fios para suturascirúrgicas. O dexon é um polímero sintético obtido por polimerizaçãodo ácido gli cólico. No organismo, o dexon sofre hidrólise, resul tandoem moléculas de ácido glicólico, que são meta bolizadas.

O polímero dexon possui a seguinte fórmula es tru tural:

a) Sabendo-se que o ácido glicólico é bifuncional, qual é a sua fórmulaestrutural e seu nome oficial?

b) Equacione a reação de formação do polímero dexon a partir domonômero, identificando a fun ção presente no polímero.

c) O “náilon 66” é um polímero de condensação ob tido a partir do áci -do hexanodioico e 1,6-dia mi no-he xano. Por que o náilon é copo -límero e o dexon não o é?

RESOLUÇÃO:

a)

b)

A função orgânica presente no polímero é éster.

c) Ambos são polímeros de condensação. O náilon é um co polímero, poisé obtido de 2 monômeros, e o dexon não é copolímero, pois é obtidoapenas de um monômero (ácido glicólico).

5. (UNICAMP-SP) – Marcas Esmaecidas – gel feito de látex naturalé a mais recente promessa para combater rugas. Um teste preliminarrealizado com 60 mulheres de idade próxima a 50 anos indicou umaredução de 80% das rugas na região da testa e dos olhos, após quaseum mês de uso diário de um gel antirrugas feito de látex daseringueira. Esses dados são parte de uma reportagem sobre farma -cologia, divulgada pela Revista da Fapesp n.o157.a) O látex natural, a que se refere o texto, é uma dispersão coloidal de

partículas de polímeros que, após coagulação, leva à formação daborracha natural. A partir da estrutura dos monômeros fornecidos noespaço de resposta, represente dois polímeros do látex, usando 4monômeros em cada representação.

b) Calcule a massa molar (g mol–1) de um látex cuja cadeia polimérica,para efeito de cálculo, é constituída por 10.000 unidades domonômero.

Dado: massas molares em g/mol: C: 12; H: 1.

RESOLUÇÃO:a) A reação de polimerização para os quatro monô meros será:

CH3|

4H2C = C — CH = CH2 →

CH3 CH3 CH3 CH3| | | |

→ �—H2C—C= C—C—C— C= C—C— C —C=C—C— C —C= C—C—�H H2 H2 H H2 H2 H H2 H2 H H2

O polímero formado apresenta isomeria geo métrica para cada ligaçãodupla representada. Dessa forma, dois polímeros possíveis são:

b) Considerando a estrutura do polímero formado:

em que n = 10.000

Como C = 12 � g/mol, tem-se:H = 1

10000 [5 . (12g/mol) + 8 (1g/mol)] = 680 000g/mol

H2C — C—

=

O

OH OH

ácido hidroxietanoico

H2C — C—

=

O

OH

n

H O

+ H2C — C—

=

O

OH

n

H O

2n H2O + — O — C — C — O — CH2 — C —H2� �=

O

=

O

n

—O — CH2 — C — O — CH2 — C — || ||O O


– 31

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

1. A cobalamina (ou cianocobalamina), também conhecida comovitamina B12, possui uma função indispensável na formação do sanguee é essencial para uma boa manutenção do sistema nervoso. Segundoa organização norte-americana Food and Nutrition Board, a dose diáriade vitamina B12 necessária para o organismo é de 2,4 microgramas(μg) para adultos, 1,2μg para crianças de até oito anos e 2,8μg paragestantes e mães que amamentam. A porcentagem de cobalto nacobalamina é de 4,35% em massa. Uma criança de 7 anos que toma adose diária recomendada ingere por dia quantos átomos de cobalto?Dados: 1μg = 1 x 10–6g; número de Avogadro = 6,0 . 1023; massa molardo cobalto = 59,0g/mol.

RESOLUÇÃO:

Massa de cobalto em 1,2 . 10–6g de cobalamina:

1,2 . 10–6g ––––––––– 100%

x ––––––––– 4,35% de cobalto

x = 5,22 . 10–8g de cobalto

1 mol de Co↓

59g ––––––––– 6,0 . 1023 átomos de cobalto

5,22 . 10–8g ––––––––– y

y = 5,3 . 1014 átomos de cobalto

2. O metano é um gás incolor, sua molécula é tetraédrica e apolar(CH4), de pouca solubilidade na água e, quando adicionado ao ar, setransforma em mistura de alto teor inflamável. É o mais simples doshidrocarbonetos. Qual o número de prótons existentes em 0,02 mol demetano?Dados: C (Z = 6); H (Z = 1); número de Avogadro = 6,0 . 1023.

RESOLUÇÃO:

1 molécula de CH4: 6 + 4 x 1 = 10 prótons

1 mol de CH4 –––––––––– 10 x 6,0 . 1023 prótons

0,02 mol de CH4 –––––––––– x

x = 1,2 . 1023 prótons

3. Um artigo publicado no The Agronomy Journal trata de um estudorelacionado à fixação de nitrogênio por uma planta for rageira que sedesenvolve bem em um solo ácido. Essa planta tem o crescimentolimitado pela baixa fixação de nitrogênio. O objetivo cen tral dotrabalho era verificar como uma cultura de alfafa, cultivada junto àplanta forrageira citada, poderia melhorar o crescimento desta,aumentando a fixação de nitrogênio. Relata o artigo que o terreno a seradubado foi subdividido em cinco partes. Cada parte foi adubada comas seguintes quantidades fixas de nitrato de amônio, a cada vez, emkg/ha: 0; 28; 56; 84; 112. As adubações foram repetidas por 15 vezesem períodos regulares, iniciando-se no começo de 1994 e encerran do-se no final de 1996. Para monitorar a fixação de nitrogênio, ospesquisadores adicionaram uma peque nís sima quantidade conhecidade nitrato de amônio marcado (15NH4

15NO3) ao nitrato de amôniocomercial a ser aplicado na plantação.

a) Suponha duas amostras de mesma massa, uma de 15NH415NO3 e a

outra de NH4NO3. A quantidade de nitrogênio (em mol) na amostrade NH4NO3 é maior, igual ou menor do que na amostrade15NH4

15NO3? Justifique sua resposta .b) Considere que, na aplicação regular de 28kg/ha, não sobrou nem

faltou adubo para as plantas. Deter mi ne, em mol/ha, que quantidadedesse adubo foi apli cada em excesso na parte que recebeu 112kg/ha,ao final do primeiro ano de estudo.

Dado: massas molares em g/mol: N: 14; O: 16; H: 1.

RESOLUÇÃO:a) Massa molar do NH4NO3 = 80g/mol

Massa molar do 15NH415NO3 = 82g/mol

Quantidade em mol de nitrogênio:

Portanto, a quantidade de nitrogênio (em mol) na amos tra de NH4NO3é maior.

b) Quantidade em excesso do adubo para uma aplica ção:m = 112kg – 28kg = 84kg

Número de aplicações em um ano:

36 meses ––––– 15 aplicações ⇒ x = 5 aplicações12 meses ––––– x

Resposta: 1,05 . 10 3mol/ha . 5 = 5,25 . 103mol/ha

4. Quantos gramas de cobre existem em 300g de sulfato de cobre (II)penta-hidratado, contendo 5% de impu re zas?Dados: massas molares em g/mol: H = 1,0; O = 16,0; Cu = 63,5;S = 32,0.

RESOLUÇÃO:

Massa molar do CuSO4 . 5H2O =

M = 63,5 + 32,0 + 4 . 16,0 + 5(2,0 + 16) = 249,5 ∴ 249,5g/mol

Cálculo da impureza na amostra:

100g –––––––– 5g

300g –––––––– x

x = 15g de impurezas

Massa de CuSO4 . 5H2O puro = (300 – 15)g = 285g

Massa de cobre na amostra:

249,5g de CuSO4 . 5H2O –––––––– 63,5g de Cu

285g de CuSO4 . 5H2O –––––––– y

y = 72,5g de cobre

2mx = ––––

80�80g → 2 mol de Nm → x�NH4NO3

x > y

2my = ––––

82�82g → 2 mol de Nm → y�15NH4

15NO3

1 mol → 80gx → 84 . 103g

84 . 103x = ––––––– mol = 1,05 . 10 3mol

80

MÓDULO 11 33 Teoria Atômico-Molecular


32 –

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3. a S

MÓDULO 11 44 Cálculo Estequiométrico

1. Considere que representa H, representa C e re pre -senta O. O sistema final, após a reação de com bustão completa de 4,0gde metano (CH4) em uma câmara de combustão hermeticamentefechada contendo 32,0g de gás oxigênio (O2), é corretamente re pre -sentado pelo modelo esquematizado emDadas as massas molares, em g/mol: H = 1, C = 12 e O = 16.

RESOLUÇÃO:Calculando a quantidade de matéria de metano e oxi gênio na reação,temos:1 mol de CH4 ⎯⎯→ 16,0g

x ⎯⎯→ 4,0g

x = ∴ x = 0,25 mol de CH4

1mol de de O2 ⎯⎯→ 32,0g ∴ temos 1 mol de O2

Montando a reação

Portanto, no modelo apresentado, devemos encontrar moléculas deO2( ), CO2 ( ) e H2O ( ) na proporção 2: 1 : 2, o que

ocorre no modelo representado na alternativa d, no qual temos

4O2 ( ), 2CO2( ), 4H2O ( )

Resposta: D

2. (UNICAMP-SP) – Especialmente para as crianças, havia uma salareservada com muitos brinquedos, guloseimas, um palhaço e ummágico. Como Rango também tinha problemas com açúcar, algumasvezes ele colocava pouco açúcar nas receitas. Ao ex perimentar a pipocadoce, uma das crianças logo berrou: “Tio Rango, essa pipoca tá compouco açúcar!” Aquela observação intrigou Rango, que ficou alipensando....a) “Coloquei duas xícaras de milho na panela e, depois que ele

estourou, juntei três colheres de açúcar para derreter e queimar umpouco. Se cada colher tem mais ou menos 20 gramas de açúcar,quantas moléculas de sacarose (C12H22O11) eu usei em umapanelada?”

b) “Eu também sei que parte desse açúcar, após caramelizar, sedecompõe em água e carbono. Se 1% desse açúcar se decompõedessa forma, quantos gramas de carbono se formaram em cadapanelada?”

Dados: massas molares em g/mol: C = 12, H = 1, O = 16Constante de Avogadro = 6,02 x 1023mol–1

RESOLUÇÃO:

a) Cálculo da massa de açúcar:

1 colher de açúcar –––––– 20g

3 colheres de açúcar –––––– x

x = 60gCálculo da massa molar da sacarose:M(C12H22O11) = (12.12)g/mol + (22.1)g/mol + (11.16)g/mol = 342g/mol

Cálculo do número de moléculas de sacarose:

1 mol de C12H22O11 ––––––– 6,02.1023 moléculas ––––––– 342g

y ––––––– 60g

y = 1,05 . 1023 moléculasb) Cálculo da massa de açúcar que sofreu decomposição:

60g –––––––– 100%x –––––––––– 1%x = 0,6gCálculo da massa formada de carbono:

ΔC12H22O11 ⎯⎯⎯→ 12C + 11H2O1 mol 12 mol↓ ↓

342g –––––––––––– 12.12g0,6g –––––––––––– yy = 0,25g

4,0g . 1 mol–––––––––––

16,0g

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O1 mol 2 mols 1 mol 2 mols

início 0,25 mol 1 mol 0 0

reage eforma

0,25 mol 0,5 mol 0,25 mol 0,5 mol

final 0 0,5 mol 0,25 mol 0,5 mol


– 33

QU

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A A

3.a

S

3. (UFRRJ) – O gás cianídrico (HCN) é um gás tóxico que mata porasfixia. O uso dessa substância na câ mara de gás, nos Estados Unidosda América, ocorria de acordo com a reação não balanceada abaixo:

H2SO4 + KCN → K2SO4 + HCN

Partindo de 24,5g de ácido sulfúrico com 90% de pureza, o volumeobtido de gás cianídrico nas CNTP é de(Dados: massas molares em g/mol: H = 1,0; S = 32; O = 16; C = 12;N = 14; K = 39. Volume molar de gás nas CNTP = 22,4L/mol.)a) 16,42 litros . b) 13,02 litros.c) 11,20 litros. d) 10,08 litros.e) 9,61 litros.

RESOLUÇÃO:Massa de ácido sulfúrico24,5g ––––––––––– 100%x ––––––––––– 90%

x = 22,05g de H2SO4

1H2SO4 + 2KCN → 1K2SO4 + 2HCN1 mol 2 mol

↓ ↓

98g –––––––––––––––––––– 2x22,4L

22,05g ––––––––––––––––––—– y

Resposta: D

4. Compostos hidratados são sólidos que apresentam moléculas deágua em sua estrutura e são mais comuns do que se imagina. Umexemplo disso são os tetos dos cômodos de nossas casas, que podemestar rebaixados com placas de gesso, que contêm o sulfato de cálciodi-hidratado, CaSO4 . 2H2O. A determinação do grau de hidratação éfeita experimentalmente. No laboratório, um aluno pesou 1,023g deum composto hidratado de coloração vermelha e aqueceu o sólido numcadinho de porcelana até desidratação completa, obtendo 0,603g desulfato de cobalto (II) anidro, CoSO4, que tem coloração azul. Apósfazer corretamente os cálculos, o aluno descobriu que o nome docomposto hidratado era(Dados: massas molares (g/mol): H2O = 18; CoSO4 = 155.)a) sulfato de cobalto (II) tri-hidratado.b) sulfato de cobalto (II) tetra-hidratado.c) sulfato de cobalto (II) penta-hidratado.d) sulfato de cobalto (II) hexa-hidratado.e) sulfato de cobalto (II) hepta-hidratado.

RESOLUÇÃO:

Massa de água que foi desidratada: m = 1,023g – 0,603g = 0,420g

Equação da reação de desidratação:

CoSO4 . xH2O → CoSO4 + xH2O

1 mol x mol

↓ ↓

0,603g ––– 0,420g

155g ––– x . 18g

Fórmula do sal:

CoSO4 . 6H2O ⇒ sulfato de cobalto (II) hexa-hidratado

Resposta: D

5. O CaCO3 é um dos constituintes do calcário, importante matéria-prima utilizada na fabricação do cimento. Uma amostra de 7,50g decarbonato de cálcio impuro foi colocada em um cadinho de porcelanade massa 38,40g e calcinada a 900°C, obtendo-se como resíduo sólidosomente o óxido de cálcio. Sabendo-se que a massa do cadinho com oresíduo foi de 41,97g, determinar o teor percentual de CaCO3 naamostra analisada.Dados: massas molares em g/mol: Ca ...... 40; C .....12; O ......16.

RESOLUÇÃO:Os dados fornecidos pelo enunciado são:• massa da amostra de CaCO3 impuro que vai ser calcinada = 7,5g• massa do cadinho vazio = 38,40g• massa do cadinho após o aquecimento = 41,97g

Equação química do processo:Δ

CaCO3(s) ⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)

Massa de CaO que ficou no cadinho:41,97g — 38,40g = 3,57g

Cálculo da pureza da amostra:

ΔCaCO3(s) ⎯→ CaO(s) + CO2(g)

100g –––––––– 56g

x –––––––– 3,57g ∴ x = 6,375g

(CaCO3 puro)

7,5g ––––– 100%

6,375g ––––– p

p = 85%

x = 6

y = 10,08L de HCN


34 –

QU

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A A

3. a S

MÓDULO 11 55 Cinética Química

1. O composto C6H5N2Cl reage quantitativamente com água, a 40°C,ocorrendo a formação de fenol, ácido clorídrico e libe ração denitrogênio.

C6H5N2Cl(aq) + H2O(l) → C6H5OH(aq) + HCl(aq) + N2(g)Em um experimento, uma certa quantidade de C6H5N2Cl foi co locadaem presença de água a 40°C e acompanhou-se a variação da con -centração de C6H5N2Cl com o tempo. A tabela abaixo mostra osresultados obtidos:

Qual a velocidade média da reação em relação ao C6H5N2Cl, nointervalo de 0 a 18,0 minutos, expres sa em mol L–1 min–1?

RESOLUÇÃO:

v = = = 0,033 mol . L–1 min–1

2. A figura abaixo representa o resultado de dois ex peri mentos dife -rentes, (I) e (II), realizados pa ra uma mes ma reação química genérica(reagentes → pro dutos). As áreas hachuradas sob as curvas re pre - sentam o número de partículas reagentes com ener gia cinética igual oumaior que a energia de ativação da reação (Eat).

a) Em qual experimento a temperatura é maior? Justifique.b) Em qual experimento a velocidade da reação é maior? Justifique.

RESOLUÇÃO:a) Experimento II.b) Experimento II. A energia cinética média é diretamente proporcional à

tem peratura absoluta.A energia cinética média das partículas nas condições do experimentoII é maior.Quanto maior a temperatura, maior o número de partículas comenergia cinética suficiente para reagir; logo, maior a velocidade dareação. Então, a temperatura e a velocidade em II são maiores do queem I.

3. O zinco reage com ácidos ocorrendo liberação do gás hidrogênio.Adicionam-se quantidades iguais de ácido em duas amostras demesma massa de zinco: uma delas em raspas (A) e a outra em pó (B).Para esta experiência, o gráfico que deve representar a produção dehidrogênio em função do tempo de reação é:

RESOLUÇÃO:Zinco em pó ⇒ maior superfície de contato com o ácido ⇒ maiorvelocidade de reação ⇒ maior volume de hidrogênio produzido nummesmo intervalo de tempo.

Resposta: B

conc. / mol L–1 tempo / min

0,80 zero

0,40 9,0

0,20 18,0

0,10 27,0

Δ [C6H5N2Cl]�–––––––––––––�Δt

0,60 mol . L–1

–––––––––––––18 min


– 35

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A A

3.a

S

4. A expressão da equação da velocidade de uma reação deve serdeterminada experimentalmente, não poden do, em geral, ser preditadiretamente a partir dos coeficientes estequiométricos da reação.O gráfico a seguir apresenta dados experimentais que possibilitam aobtenção da expressão da velocidade da seguinte reação:2ICl(g) + H2(g) → I2(g) + 2HCl(g)

a) Escreva a expressão da equação da velocidade para essa reação.b) Calcule a constante de velocidade nas condições da experiência e

determine a velocidade da reação se as concentrações de ICl eH2 forem 0,6 mol/L.

RESOLUÇÃO:

a) Mantendo-se a concentração de ICl constante (0,15 mol/L), verifica-se

que, dobrando-se a concentração de H2, a velocidade também dobra.

Trata-se de uma reação de 1.a or dem em relação a H2.

Mantendo-se a concentração de H2 constante (0,15 mol/L), verifica-se

que, dobrando-se a concentração de ICl, a velo cidade também dobra.

É uma reação de 1.a ordem em relação a ICl.

Lei da velocidade:

v = k [ICl]1 . [H2]1

b) Cálculo da constante de velocidade (k) nas condições da experiência:

Quando [H2] = 0,30 mol/L e [ICl] = 0,15 mol/L, temos:

v = 7,2 . 10–7 mol/L.s

v = k [ICl] . [H2]

7,2 . 10–7 = k . 0,15 . 0,30

k = 1,6 . 10–5 L/mol . s

Cálculo da velocidade de reação:

v = k [ICl] . [H2]

v = 1,6 . 10–5 . 0,6 . 0,6

v = 5,76 . 10–6 mol/L . s

5. O estudo cinético, em fase gasosa, da reação representada porNO2 + CO → CO2 + NOmostrou que a velocidade da reação não depende da concentração deCO, mas depende da concentração de NO2 elevada ao quadrado. Esteresultado permite afirmar quea) o CO atua como catalisador.b) o CO é desnecessário para a conversão de NO2 em NO.c) o NO2 atua como catalisador.d) a reação deve ocorrer em mais de uma etapa.e) a velocidade de reação dobra se a concentração inicial de NO2 for

duplicada.

RESOLUÇÃO:A reação ocorre em etapas, pois a concentração de CO não participa daetapa lenta.Resposta: D


36 –

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A A

3. a S

MÓDULO 11 66 Equilíbrio Químico I

1. A constante de equilíbrio da reação H2O(g) + Cl2O(g) →← 2HOCl(g), a 25°C, é Kc = Kp = 0,090. Recipientes fechados, numerados de I atéIII, mantidos na temperatura de 25°C, contêm somente as três espéciesquímicas gasosas envolvidas na reação acima. Imediatamente apóscada recipiente ter sido fechado, as pressões e/ou as quantidades decada uma destas substâncias, em cada um dos recipientes, são:

I. 5 mmHg de H2O(g), 400 mmHg de Cl2O(g) e

10 mmHg de HOCl(g).

II. 10 mmHg de H2O(g), 200 mmHg de Cl2O(g) e

10 mmHg de HOCl(g).

III. 0,080 mol de H2O(g), 0,125 mol de Cl2O(g) e

0,030 mol de HOCl(g).

É correto afirmar quea) todos os recipientes contêm misturas gasosas em equilíbrio

químico.b) todos os recipientes não contêm misturas gasosas em equilíbrio

químico e, em todos eles, o avanço da reação se dá no sentido daesquerda para a di reita.

c) a mistura gasosa do recipiente II não está em equilíbrio químico ea reação avança no sentido da esquerda para a direita.

d) a mistura gasosa do recipiente III não está em equilíbrio químico ea reação avança no sentido da esquerda para a direita.

e) as misturas gasosas dos recipientes I e II não estão em equilíbrioquímico e as reações avançam no sen tido da direita para a esquerda.

RESOLUÇÃO:

Cálculo da relação para as misturas I e II:

(I) = = 0,05 ⇒ O sistema não está em equilí-

brio e o avanço da reação se dá no sentido de aumentar a pressão deHOCl (para a direita) até ser atingido o valor 0,090 (Kp).

(II) = = 0,05 ⇒ Igual ao sistema (I).

Cálculo da relação para a mistura III:

= = 0,090 ⇒

⇒ O sistema está em equilíbrio.

Resposta: C

2. Num recipiente de volume 1 litro, colocaram-se 3 mol de A parareagir com 2 mol de B, segundo a equação da reação: A(g) + B(g) →← C(g). A constante de equilíbrio (KC) na temperatura da

experiência é igual a 0,5. Sabendo-se que, no equilíbrio, se for

maior que 0,7, o sistema adquirirá cor azul e, se for menor que 0,7,adquirirá cor amarela, qual a cor desse sistema quando for atingido oequilíbrio?a) Azul. b) Amarelo. c) Verde.d) Branco. e) Preto.

RESOLUÇÃO:

KC =

0,5 =

x2 – 7x + 6 = 0

x =

x1 = 6 (não serve como resposta)x2 = 1

No equilíbrio, teremos:[A] = 3 – x = 2 mol/L[B] = 2 – x = 1 mol/L[C] = x = 1 mol/L

= = 0,5↓

cor amarelaResposta: B

(pHOCl)2

––––––––––––pH2O . pCl2O

(pHOCl)2

––––––––––––pH2O . pCl2O

102

––––––5 . 400

(pHOCl)2

––––––––––––pH2O . pCl2O

102

––––––10 . 200

[HOCl]2

––––––––––––[H2O] . [Cl2O]

[HOCl]2

––––––––––––[H2O] . [Cl2O]

(0,030/V)2

–––––––––––––––––(0,080/V) (0,125/V)

[C]––––[A]

A(g) + B(g) →← C(g)

Início 3 mol/L 2 mol/L 0

Reage e forma x x x

Equilíbrio 3 – x 2 – x x

[C]–––––––[A] . [B]

x––––––––––––(3 – x) (2 – x)

+ 7 ± 49 – 4 . 6––––––––––––––––

2

1––2

[C]––––[A]


– 37

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A A

3.a

S

3. (FUVEST-SP) – A reforma do gás natural com vapor de água é umprocesso industrial de produção de hidrogênio, em que também se geramonóxido de carbono. O hidrogênio, por sua vez, pode ser usado nasíntese de amônia, na qual reage com nitrogênio. Tanto a reforma dogás natural quanto a síntese da amônia são reações de equilíbrio. Nafigura, são dados os valores das constantes desses equilíbrios emfunção dos valores da temperatura. A curva de K1refere-se à reformado gás natural e a de K2, à síntese da amônia. As constantes deequilíbrio estão expressas em termos de pressões parciais, em atm.

a) Escreva a equação química balanceada que representa a reforma doprincipal componente do gás natural com vapor de água.

b) Considere um experimento a 450°C, em que as pressões parciaisde hidrogênio, monóxido de carbono, metano e água são,respectivamente, 0,30; 0,40; 1,00; 9,00 atm. Nessas condições, osistema está em equilíbrio químico? Justifique sua resposta pormeio de cálculos e análise da figura.

c) A figura permite concluir que uma das reações é exotérmica e aoutra, endotérmica. Qual é a reação exotérmica? Justifique suaresposta.

RESOLUÇÃO:a) A equação química balanceada da reforma do gás natural (CH4) com

vapor de água é:CH4(g) + H2O(g) ←→ CO(g) + 3H2(g)

b) Na mistura citada a 450°C, temos as seguintes pressões parciais:0,30atm(H2), 0,40atm(CO), 1,00atm(CH4) e 9,00atm(H2O). O valor da

cons tan te de equilíbrio Kp = a 450°C vale aproximada-

mente 1,2 . 10–3 (leitura do grá fico). Vamos determinar o quocientereacional Qp nessa temperatura.

Qp = = = 1,2 . 10–3

Podemos concluir que o sistema se encontra em equilíbrio.

c) Numa reação exotérmica, o aumento da tempera tura implica umadiminuição da constante de equilíbrio.Aumentando-se a temperatura, o equilíbrio é deslo cado no sentido dareação que necessita de calor (reação endotérmica), diminuindo orendimento do produto.Trata-se da reação de síntese da amônia:

exotérmicaN2(g) + 3H2(g) ⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯⎯⎯⎯⎯ 2NH3(g) (K2)

4. Foram obtidos os seguintes dados para duas misturas dos gases NO2e N2O4 em equilíbrio:

a) Diga se a reação de dimerização do NO2 é exotér mica ouendotérmica. Justifique.

b) Sabendo-se que NO2 é de cor castanha e N2O4 é incolor, o queacontecerá com a intensidade da cor da mistura em equilíbrio se forreduzido o volume do sistema?

RESOLUÇÃO:a) A dimerização do NO2 pode ser expressa pela equação:

2NO2(g) ⎯→←⎯ N2O4(g)

Expressão da constante de equilíbrio:

Kc =

Cálculo das constantes de equilíbrio:

80°C ⎯→ Kc = = 0,123

120°C ⎯→ Kc = = 0,031

Verifica-se que, aumentando-se a temperatura, a constante de equilíbrioKc diminui, diminuindo a concentração de N2O4 e aumentando aconcentração de NO2. Conclui-se que o equilíbrio é deslocado para aesquerda no sentido de formação de NO2. Como, aumentando-se atemperatura, desloca-se o equilíbrio no sentido da reação endotérmica(esquerda), podemos afirmar que a dimerização do NO2 é exotérmica.

exotérmica2NO2(g) ⎯⎯⎯⎯⎯→ N2O4(g)

b) 2NO2(g) ⎯⎯→←⎯⎯ 1N2O4(g)castanho incolor

2V 1V

Reduzindo-se o volume do sistema (aumentando-se a pres são), o equi -líbrio é deslocado no sentido da reação que se dá com contração devolume (para a direita).Parte do NO2(castanho) se transformará em N2O4(incolor), dimi nuindoa intensidade da cor da mistura.

pCO . (pH2)3––––––––––––pCH4 . pH2O

0,40 . (0,30)3–––––––––––

1,00 . 9,00

pCO . (pH2)3–––––––––––––pCH4 . pH2O

Mistura Temperatura [NO2] [N2O4]

I 80°C 0,90 0,10

II 120°C 0,80 0,02

[N2O4]–––––––[NO2]2

0,10–––––––(0,90)2

0,02–––––––(0,80)2


38 –

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MÓDULO 11 77 Equilíbrio Químico II

1. O óxido de cálcio, conhecido comercialmente como cal virgem, éum dos materiais de construção utilizado há mais tempo. Para suaobtenção, a rocha calcária é moída e aquecida a uma temperatura decerca de 900°C em diversos tipos de fornos, onde ocorre suadecomposição térmica. O principal constituinte do calcário é ocarbonato de cálcio, e a reação de decomposição é representada pelaequação:

CaCO3(s) →← CaO(s) + CO2(g)Considerando-se que uma amostra de calcário foi decomposta a 900°C,em um recipiente fechado dotado de um êmbolo que permite ajustar ovolume e a pressão do seu interior, e que o sistema está em equilíbrio,um procedimento adequado para aumentar a produção de óxido decálcio seriaa) aumentar a pressão do sistema.b) diminuir a pressão do sistema.c) acrescentar CO2 ao sistema, mantendo o volume constante.d) acrescentar CaCO3 ao sistema, mantendo a pressão e o volume

constantes.e) retirar parte do CaCO3 do sistema, mantendo a pressão e o volume

constantes.

RESOLUÇÃO:Para aumentar a produção de óxido de cálcio, devemos deslocar oequilíbrio para a direita, sentido no qual ocorre aumento de volume degases.

CaCO3(s) →← CaO(s) + CO2(g)

0V 1V

A adição ou a retirada de CaCO3(s) não afeta o equilíbrio. A adição de CO2deslocará o equilíbrio para a esquerda, diminuindo o rendimento deCaO(s).A única alternativa correta é a diminuição da pressão do sistema, quedesloca o equilíbrio no sentido de expansão de volume (para a direita),aumentando a produção de óxido de cálcio.Resposta: B

2. Considere a reação de dimerização da substância X.2X(g) →← X2(g)

No gráfico abaixo, temos o rendimento da formação de X2 em funçãoda temperatura em duas pressões diferentes, P1 e P2.

Analise os seguintes itens, verificando se são verdadeiros ou falsos.I. A reação de dimerização é exotérmica.II. P1 > P2III.Numa temperatura mais alta, o valor de KC será maior.IV. A presença de um catalisador aumenta o rendimento da reação.

RESOLUÇÃO:I. Correto.

Aumentando a temperatura, diminui o rendi mento, pois o equilíbrio édeslocado no sentido da reação inversa (endotér mica). A reação dedimerização é exotérmica.

II. Correto. Como a reação se dá com contração de volume, aumentando a pressão,desloca-se o equilíbrio no sentido de formação do dímero (X2). Numamesma temperatura, aumentan do a pressão, aumenta o rendimento;logo P1 > P2.

III.Falso. Como a reação é exotérmica, aumentando a temperatura, di minui orendimento; portanto, o valor de KC será menor.

KC =

IV. Falso. Um catalisador apenas aumenta a rapidez com que o equilíbrioé atingido.

[X2]––––[X]2


– 39

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3. A solubilização no meio biológico, que é essencial mente aquoso, éuma etapa importante para a absorção de fármacos por meio do tratogastrintestinal (estômago e intestino).Sabe-se que: I. no estômago, o pH pode ter valores de 1,0 a 3,0; II. no intestino delgado, o pH pode ter valores de até 8,4; III. um dos mecanismos de absorção por meio das mucosas do

estômago e do intestino baseia-se no fato de a molécula estar nasua forma neutra.

Considere os fármacos aspirina e anfetamina, cujas fór mulas e equi -líbrios em meio aquoso, em função da acidez do meio, são:

Supondo que o único mecanismo de absorção por meio das mucosasseja a neutralidade do fármaco, identifique o órgão do tratogastrintestinal no qual cada um dos fármacos mencionados serápreferencialmente absorvido. Justifique sua resposta.

RESOLUÇÃO:A aspirina e a anfetamina serão absorvidas nas formas:

pois elas são moléculas neutras.A aspirina é preferencialmente absorvida no estô mago, pois a concentraçãode H3O+ é elevada, deslocando o equilíbrio no sentido da molécula neutra.

A anfetamina é preferencialmente absorvida no intestino delgado, pois, comoo meio é alcalino, a con centração de H3O+ diminui (H3O+ + OH– →← 2H2O),deslocando o equilíbrio no sentido da molécula neutra.

4. O íon cromato e o íon dicromato em solução aquosa estabelecem oequilíbrio:2CrO2–

4 (aq) + H2O(l) →← Cr2O2–

7 (aq) + 2OH–(aq)amarelo laranja

Ocorrerá um aumento na intensidade da coloração alaranjada dosistema quando se adicionar:a) NaOH(s) b) NaCl(s) c) NaHCO3(s)d) NH4Cl e) KNO3(s)

RESOLUÇÃO:Para aumentar a intensidade da coloração alaranjada, o equilíbrio deveser deslocado para a direita.O cloreto de amônio, por ser um sal derivado de ácido forte e base fraca,ao ser adicionado à solução, sofre hidrólise ácida formando íons H+.Ocorrerá neutralização dos íons OH– do sistema (H+ + OH– → H2O),diminuindo sua concentração e deslocando o equilíbrio para a direita.NaOH e NaHCO3 formam soluções básicas (deslocam o equilíbrio para aesquerda, diminuindo a intensidade da cor laranja).NaCl e KNO3 são sais que não sofrem hidrólise e os seus íons não irãodeslocar o equilíbrio.Resposta: D

5. O ácido nitroso sofre ionização segundo a equação:HNO2 + H2O →

← H3O+ + NO2–

Sabendo-se que a constante de ionização vale 5,0 . 10–6 mol/L,qual a concentração em mol/L de HNO2 numa solução de pH = 4?

RESOLUÇÃO:Como pH = 4 ⇒ [H3O+] = 10–4 mol/L

Na solução [H3O+] = [NO2–] = 10–4 mol/L

Ki =

5,0 . 10–6 =

[HNO2] = 2,0 . 10–3 mol/L

OC

OH

CH3

H O2 H O3+O C

O

OC

O-

O C

CH3

O

Equilíbrio químico para a aspirina em meio aquoso

Equilíbrio químico para a anfetamina em meio aquoso

CH2 CH

CH3

NH3+

H O2 CH2CH

NH2

CH3

H O3+

OC

OH

CH3

O C

O

CH2 CH

CH3

NH2

e

OC

OH

CH3

H O2 H O3+O C

O

OC

O-

O C

CH3

O

absorvida

CH2 CH

CH3

NH3+

H O2 CH2CH

NH2

CH3

H O3+

absorvida

[H3O+] . [NO2–]

––––––––––––––[HNO2]

10–4 . 10–4

–––––––––––[HNO2]


40 –

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MÓDULO 11 88 Equilíbrio Químico III

1. Na prática de exercícios físicos, o organismo humano utiliza aglicose como principal fonte de energia. Havendo suprimentoadequado de oxigênio, obtém-se o rendimento energético máximopossível, mas, quando o esforço é muito intenso, o fornecimento deoxigênio pode se tornar insuficiente e o organismo adotar rotaalternativa menos eficiente, envolvendo produção de ácido láctico, oque resulta na diminuição do pH no músculo. Após um período dedescanso, o pH do músculo retorna ao seu valor normal,aproximadamente neutro. O equilíbrio entre o ácido láctico e o lactatoem meio aquoso encontra-se representado na equação química:

Ka = 1,0 x 10–4

Calcule a razão entre as concentrações do íon lactato e do ácido lácticonas condições de equilíbrio químico, no músculo, quando o pH forigual a 7. Apresente seus cálculos.

RESOLUÇÃO:A concentração de H2O não entra na expressão do Ka, pois a suaconcentração é constante:

[lactato] . [H3O+]Ka = –––––––––––––––––

[ácido láctico]

Quando o pH for igual a 7, a concentração dos íons H3O+ será iguala 1,0 . 10–7 mol/L.

pH = – log [H3O+]

7 = – log [H3O+]

[H3O+] = 1,0 . 10–7 mol/L

[lactato] . 1,0 . 10–7

1,0 . 10–4 = –––––––––––––––––––[ácido láctico]

[lactato] 1,0 . 10–4––––––––––––– = –––––––––[ácido láctico] 1,0 . 10–7

[lactato] –––––––––––– = 1,0 . 103

[ácido láctico]

2. 80,0mL de uma solução aquosa de hidróxido de potássio, deconcentração 0,250mol/L, são parcialmente neutralizados por 20,0mLde uma solução aquosa de ácido nítrico, de concentração 0,500mol/L.a) Escreva a equação química da reação de neutralização.b) Sabendo que pOH = – log[OH–] e que pH + pOH = 14, calcule o pH

da solução após a adição do ácido.

RESOLUÇÃO:a) KOH + HNO3 → KNO3 + H2O

b) M = ∴ n = MV

nKOH = 0,250mol/L . 0,080L = 0,02 mol

nHNO3= 0,500mol/L . 0,020L = 0,01 mol

Verifica-se que 0,01 mol de HNO3 reage com 0,01 mol de KOH,sobrando 0,01 mol de KOH.

KOH ⎯→ K+ + OH–

0,01 mol –––––––––– 0,01 mol

[OH–] = = 10–1mol/L

pOH = – log 10–1 = 1

pH = 14 – 1 = 13

3. (FGV) – Hospitais, roupas, banheiros, pisos etc. podem ser desin -fetados com soluções aquosas de hipoclorito de sódio. Considerando-se que a constante de hidrólise do íon ClO−, a 25°C, é 2 x 10−7, umasolução aquosa de NaClO com pH = 10 nessa mesma temperatura temcon centração de íon hipoclorito igual a:a) 0,01 mol/L b) 0,02 mol/L c) 0,05 mol/Ld) 0,10 mol/L e) 0,20 mol/L

RESOLUÇÃO:A hidrólise do íon hipoclorito pode ser representada por:ClO– + H2O →← OH– + HClO

e sua constante de hidrólise Kh =

O pH da solução é 10, e o pOH é 4.Sabendo-se que pOH = – log [OH–], a concentração de [OH–] é igual a10–4 mol/L.As concentrações de [OH–] e [HClO] são iguais a 10–4 mol/L.Substituindo-se na expressão da constante de hi drólise, teremos aconcentração do hipoclorito:

2 . 10–7 =

[ClO–] =

[ClO–] = 0,5 . 10–1

Resposta: C

CH3 — C — C

——

———H

OH

O

OH

Ácido láctico

+ H2O CH3 — C — C

——O

—

O–

+ H3O+

Lactato

——

H

OH

CH3 — C — C

——

———H

OH

O

OH

Ácido láctico

+ H2O CH3 — C — C——O

—O–

+ H3O+

Lactato

——

H

OH

n–––V

0,01mol–––––––0,100L

[OH–] [HClO]––––––––––––––

[ClO–]

10–4 . 10–4

––––––––––[ClO–]

10–8

––––––––2 . 10–7

[ClO–] = 0,05 mol/L


– 41

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3.a

S

4. (UNICAMP-SP) – Será então que poderia cair alguma questãoligada a Ecologia na prova de Química? – sugere Chuá.– É uma boa! – responde Naná. – Veja aqui nesta notícia de jornal:Uma indústria foi autuada pelas autoridades por poluir um rio comefluentes contendo íons Pb2+. O chumbo provoca no ser humano gravesefeitos toxicológicos. Acho que uma boa pergunta es taria relacionadaao possível tratamento desses efluen tes para retirar o chumbo. Elepoderia ser precipitado na forma de um sal muito pouco solúvel e, aseguir, separado por filtração ou decantação.a) Considerando apenas a constante de solubili dade dos compostos a

seguir, escreva a fórmula do ânion mais indicado para a precipitaçãodo Pb2+. Jus tifique.Dados: sulfato de chumbo, Ks = 2 x 10–8 ; carbo nato de chumbo,

Ks = 2 x 10–13 ; sulfeto de chumbo, Ks = 4 x 10–28.b) Se num certo efluente aquoso há 1 x 10–3 mol/L de Pb2+ e se a ele

for adicionada a quantidade estequio métrica do ânion que vocêescolheu no item a, qual é a concentração final de íons Pb2+, quesobra neste efluente? Admita que não ocorra diluição signifi cativado efluente.– Puxa, acho que por hoje chega. Será que conse guimos preveralguma questão da prova de Química? – diz Chuá.– Sei não! – responde Naná. – De qualquer forma acho que estamosbem preparados!

RESOLUÇÃO:a) O ânion mais indicado para precipitar o Pb2+ é aque le que forma o sal

menos solúvel, no caso, o sulfeto de chumbo, pois este apresenta omenor Ks dentre os citados. Para compostos do tipo AB, o Ks é igual ax2, sendo x a solubilidade.A fórmula do ânion sulfeto é S2–.

b) O examinador admite não ocorrer diluição do efluente (1 x 10–3 mol/Lde Pb2+) pela adição estequiométrica de ânions sulfeto (S2–).Irá ocorrer precipitação de PbS, quando o produto das con cen traçõesde íons Pb2+ e S2– na solução atingir o valor de Ks.Consequentemente, após a precipitação, as concen trações em mol/L dePb2+ e S2– na solução serão iguais.

PbS(s) ⎯⎯→←⎯⎯ Pb2+(aq) + S2–(aq)

Ks = [Pb2+] . [S2–]

4 x 10–28 = x . x

x = 4 x 10–28

x = 2 x 10–14 mol/L

A concentração final de íons Pb2+ no efluente será 2 x 10–14 mol/L.

5. São dadas soluções 2 x 10–3 mol/L de Pb(NO3)2 e de Na2SO4(25°C).

O produto de solubilidade do sulfato de chumbo (PbSO4) éKPS = 1,3 x 10–8 (25°C).

Analise as proposições:I. A concentração de íons Pb2+ na solução A é 2 x 10–3 mol/L.II. A concentração de íons Na1+ na solução B é 2 x 10–3 mol/L.III. Misturando-se volumes iguais das duas soluções, forma-se um

precipitado.

É (são) correta(s)a) todas. b) somente I e III.c) somente I e II. d) somente II e III.e) somente I.

RESOLUÇÃO:I. Correta.

Pb(NO3)2 → Pb2+ (aq) + 2NO–3(aq)

2 . 10–3 mol/L 2 . 10–3 mol/L 4 . 10–3 mol/LII. Errada.

Na2SO4 → 2Na+(aq) + SO2–4 (aq)

2 . 10–3 mol/L 4 . 10–3 mol/L 2 . 10–3 mol/LIII. Correta.

Pb(NO3)2(aq) + Na2SO4(aq) → PbSO4↓ + 2NaNO3(aq)ppt

O PbSO4 irá precipitar-se se o produto das concentrações dos íonsPb2+ e SO2–

4 , após a mistura, for maior que o valor de KPS

Cálculo do produto:

[Pb2+] . [SO2–4

] = . = 1 . 10–6

Como 1 . 10–6 > 1,3 . 10–8, haverá precipitação do PbSO4.Resposta: B

PbSO4(s) →← Pb2+(aq) + SO2–4 (aq)

KPS = [Pb2+] . [SO2–4

] = 1,3 . 10–8

2 . 10–3––––––

2

2 . 10–3––––––

2


42 –

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3. a S

1. (UNICAMP-SP) – Numa entrevista à Revista FAPESP n.°163, um

astrofísico brasileiro conta que propôs, em um artigo científico, que

uma estrela bastante velha e fria (6.000 K), da constelação de Centauro,

tem um núcleo quase totalmente cristalizado. Esse núcleo seria

constituído princi palmente de carbono e a estrela estaria a caminho de

se transformar em uma estrela de diamante, com a cristalização do

carbono.

a) O pesquisador relata ter identificado mais 42 estrelas com as

mesmas características e afirma: Enquanto não termina o processo

de cristalização do núcleo, as estre las de diamante permanecem

com a temperatura cons tante. No que diz respeito à temperatura, in -

de pen dentemente de seu valor absoluto, ele complementa essa

afirmação fazendo uma analogia entre o processo que ocorre na

estrela e a solidificação da água na Terra. Com base no

conhecimento científico, você concorda com a analogia feita pelo

pesquisador? Justifique.

b) Ao final da reportagem afirma-se que: No diamante da estrela,

apenas 0,01 Å separa os núcleos dos átomos do elemento que o

compõem. Considerando-se que o raio atômico do carbono no

diamante da Terra é de 0,77 Å, quanto valeria a relação numérica

entre os volumes atômicos do carbono (Terra/estrela)? Mostre seu

raciocínio.

RESOLUÇÃO:a) Concorda-se com a afirmação. Quando a água se solidifica, a tem -

peratura permanece constante, pois temos uma mudança de estadofísico.H2O(l) → H2O(s) temperatura constante

b) O volume atômico é diretamente proporcional ao raio atômico elevado

ao cubo. Por exemplo, o volume da esfera é π r3.

V é proporcional a r3

O raio do átomo de carbono no diamante da estrela será a metade de0,01 Å

estrela: rC = ∴ rC = 0,005Å

Terra: r’C = 0,77Å

A relação numérica entre os volumes será:

= = 3,65 . 106

2. (UNICAMP-SP) – Na Revista FAPESP n.°146 descreve-se um

sistema de descon taminação e reciclagem de lâmpadas fluorescentes

que separa seus componentes (vidro, mercúrio, pó fosfórico e terminais

de alumínio), tornando-os disponíveis como matérias-primas para

reutilização em vários tipos de indústria.a) Num trecho da reportagem, a responsável pelo projeto afirma: Essa

etapa (separação do mercúrio) é rea lizada por um processo desubli mação do mercúrio, que depois é condensado à temperaturaambiente e armazenado para posterior comercialização. Consi -derando apenas esse trecho adaptado da reportagem, identifique astransformações físicas que o mercúrio sofre e as equacioneadequadamente.

b) Em relação à recuperação do mercúrio, a pesquisadora afirma: Omínimo para comercialização é 1 quilo, sendo que de cada mil lâm -padas só retiramos 8 gra mas de mercúrio, em média. Segundo aliteratura, há cerca de 21mg desse metal em uma lâmpada de 40W.No contexto dessas informações, discuta critica mente a eficiênciado processo de recuperação do mercúrio, considerando que todas aslâmpadas reco lhidas são de 40W.

RESOLUÇÃO:a) Considerando que, nesta etapa do processo, o mercúrio se encontra no

estado sólido, as transformações físicas sofridas por ele, com asrespectivas equações químicas, estão descritas a seguir:

I) Sublimação (passagem do estado sólido para o estado gasoso):Hg(s) → Hg(g)

II) Condensação (passagem do estado gasoso para o estado líquido):Hg(g) → Hg(l)

b) Cálculo da massa de mercúrio em 1000 lâmpadas de 40W:

1 lâmpada –––––––– 21 . 10–3g de Hg1000 lâmpadas ––––––– xx = 21g de Hg

A cada 1000 lâmpadas, são recuperados 8g de mercúrio. Desta forma,a eficiência do processo será de:

21g de Hg ––––––––– 100%8g de Hg ––––––––– yy = 38,1%

O mercúrio é um material tóxico, portanto, o processo ideal derecuperação deve ter uma eficiência elevada. O processo citado noenunciado tem eficiência de 38%, um valor baixo. Assim, este processonão é o ideal para a recuperação do mercúrio, pois a maior parte damassa será descartada como lixo.Além disso, para a comercialização mínima do mercúrio (1 quilo -grama), seriam necessárias 125 000 lâmpadas.

4–––3

0,01Å––––––

2

VT––––––

VE

(0,77Å)3

––––––––(0,005Å)3

MÓDULO 11 99 Substância e Mistura


– 43

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A A

3.a

S

3. Qual passa a ser o estado físico (sólido, líquido ou gasoso) dassubstâncias da tabela abaixo, quando elas recebem os seguintestratamentos:

a) I, x, gasoso; II, x, líquido; II, z, sólido.b) I, y, gasoso; I, z, líquido; II, y, sólido.c) I, z, líquido; II, y, sólido; II, x, gasoso.d) I, x, gasoso; I, z, líquido; II, y, gasoso.e) I, y, líquido; I, x, líquido; II, x, líquido.

RESOLUÇÃO:x ⇒ I ⇒ gasosox ⇒ II ⇒ líquidoy ⇒ I ⇒ gasosoy ⇒ II ⇒ líquidoz ⇒ I ⇒ líquidoz ⇒ II ⇒ sólido

Resposta: A

4. (UNIFESP) – Dois experimentos foram realizados em umlaboratório de química.Experimento 1: Três frascos abertos contendo, separadamente,volumes iguais de três solventes, I, II e III, foram deixados em umacapela (câmara de exaustão). Após algum tempo, verificou-se que osvolumes dos solventes nos três frascos estavam diferentes.

Experimento 2: Com os três solventes, foram preparadas três misturasbinárias. Verificou-se que os três solventes eram miscíveis e que nãoreagiam quimicamente entre si. Sabe-se, ainda, que somente a mistura(I + III) é uma mistura azeotrópica.a) Coloque os solventes em ordem crescente de pressão de vapor.

Indique um processo físico adequado para separação dos solventesna mistura (I + II).

b) Esboce uma curva de aquecimento (temperatura x tempo) para amistura (II + III), indicando a transição de fases. Qual é a diferençaentre as misturas (II + III) e (I + III) durante a ebulição?

RESOLUÇÃO:a) O solvente mais volátil apresenta maior pressão de vapor, assim a

ordem crescente de volatilidade dos solventes é: I < III < II.Um método para separar os solventes da mistura (I + II) seria adestilação fracionada.

b) Curva de aquecimento para a mistura (II + III):

Durante a ebulição, a temperatura da mistura (I + III) fica constante(azeótropo); no caso da mistura (II + III), a temperatura não ficaconstante.

Substância T.F. T.E.

x Clorofórmio – 63 61

y Etanol – 117 78

z Fenol 41 182


44 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

5. As velas do filtro de água de uso doméstico têm o seguinte aspecto:

O carvão em pó (ativado) retém (adsorve) possíveis gases presentes naágua.a) O que deve ficar retido na parte externa da porcelana?b) A água que sai da vela é uma substância pura?

RESOLUÇÃO:a) Na parte externa da porcelana ficam as impurezas que têm diâmetro

maior que o dos poros da vela.b) Não, mistura homogênea.


– 45

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

1. As bases ou álcalis são substâncias que neutralizam os ácidos edeixam azul o corante tornassol. As bases aparecem nos limpadores defogão (hidróxido de sódio, base corrosiva), no leite de magnésia(hidróxido de magnésio), nos produtos de limpeza (hidróxido deamônio), na folha de azedinha.As urtigas são ácidas. Quando se “queima” a pele no contato com ur -ti ga, pode-se adotar o procedimento:

I. esfregar uma folha de azedinha.II. lavar com solução de hidróxido de sódio.III.lavar com suco de limão.IV. colocar um pouco de leite de magnésia.

Estão corretos somente os procedimentos:

a) I e III b) I e IV c) I, II e IV

d) III e IV e) II e IV

RESOLUÇÃO

I. Correto.

A azedinha, básica, neutraliza a urtiga ácida.

II. Incorreto.

O hidróxido de sódio é corrosivo.

III.Incorreto.

Suco de limão é acido.

IV. Correto.

O hidróxido de magnésio não é corrosivo.

Resposta: B

2. Sabe-se que a chuva ácida é formada pela dissolução, na água dachuva, de óxidos ácidos presentes na atmosfera. Entre os pares deóxidos relacionados, qual é constituído apenas por óxidos queprovocam a chuva ácida?a) Na2O e NO2. b) CO2 e MgO.c) CO2 e SO3. d) CO e N2O.e) CO e NO.

RESOLUÇÃO:

Entre os óxidos que provocam a chuva ácida, temos: dióxido de carbono

(CO2) e trióxido de enxofre (SO3), conforme as equações:

CO2 + H2O ⎯→ H2CO3

SO3 + H2O ⎯→ H2SO4

Resposta: C

3. Os exageros do final de semana podem levar o in divíduo a umquadro de azia. A azia pode ser descrita como uma sensação dequeimação no esôfago, provocada pelo desbalanceamento do pHestomacal (excesso de ácido clorídrico). Um dos antiácidos comumenteempregados no combate à azia é o leite de magnésia.O leite de magnésia possui 64,8 g de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2por litro da solução. Qual a quantidade em mols de ácido neutra lizadoao se ingerir 9 mL de leite de magnésia?Dados: Massas molares (em g mol–1):Mg = 24,3; Cl = 35,4; O = 16; H = 1.

RESOLUÇÃO:Massa de Mg(OH)2 em 9mL de solução:

1000mL –––––––– 64,8g � x = 0,5832g de Mg(OH)29mL –––––––– x

Massa molar do Mg(OH)2 = 24,3 + 2 . 16 + 2 . 1)g/mol = 58,3g/mol

Equação da neutralização:Mg (OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O

1 mol de Mg(OH)2 ––––––––– 2 mol de HCl

� 58,3g _______ 2 mol � y = 0,02 mol de HCl0,5832g _______ y

MÓDULO 22 00 Compostos Inorgânicos


46 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

4. (EFOA-MG) – Considere os resultados da mistura de soluçõesaquosas das substâncias relacionadas na tabela abaixo:

a) Escreva a equação balanceada da reação de precipitação.b) Qual é a fórmula do precipitado? Justifique sua resposta de acordo

com as informações contidas na tabela acima.c) Dê os nomes (IUPAC) de:

KCl _________________________________________________

Pb(NO3)2 _____________________________________________

d) O tipo de ligação química entre o nitrogênio e o oxigênio noPb(NO3)2 é ___________________________________________

e) Desenhe a estrutura de Lewis para o KCl.

RESOLUÇÃO:

a)

b) PbCl2, porque, baseando-se na primeira reação, também teríamos aformação de KNO3, mas não há formação de precipitado, logo asubstância insolúvel é cloreto de chumbo (II).

c) KCl: cloreto de potássioPb(NO3)2: nitrato de chumbo (II)

d) Covalente

e)

5. No dia 19/04/2002, um caminhão carregado com ácido sulfúrico esoda cáustica tombou, conta minando um rio que abastece a cidade deUberlândia. Sabendo que o ácido sulfúrico é um diácido e que a sodacáustica é uma monobase de sódio, é incorreto afirmar que as soluçõesaquosas do ácido e da base a) reagem completamente, na proporção de 1 mol de H2SO4 para 2 mol

de NaOH.b) reagem, neutralizando-se.c) reagem, formando sal e água.d) reagem completamente na proporção de 1 mol de H2SO4 para 2 mols

de NaOH, formando 2 mols de água.e) reagem, por meio de uma reação denominada de composição.

RESOLUÇÃO:A equação química que corresponde ao processo é:2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

sal

reação de neutralização

Nota: As substâncias reagem completamente na proporção de 1 mol deH2SO4 para 2 mols de NaOH, formando 2 mols de água.Resposta: E

Pb (NO3)2 + 2K Cl 2KNO3 + PbCl2 2+ 1– 1+ 1–

[K]+ Cl••

••

••••[ [–

Mistura realizada Resultado observado

NaNO3(aq) + KCl(aq) não ocorre precipitação

Pb(NO3)2(aq) + KCl(aq) formação de precipitado


– 47

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

1. De acordo com o texto a seguir, as chuvas ácidas podem ocorrerem ambientes diferentes.

Essa chuva pode-se formar naturalmente pela reação do gás carbônico(CO2) com água, con forme representa a equação química:

I) H2O(l) + CO2(g) → H2CO3(aq)

ácido carbônico

Outro tipo de chuva ácida é decorrente dos óxidos de nitrogênio(NxOy), principalmente o dióxido de nitrogênio (NO2), formadopela reação de gás nitrogênio (N2) com gás oxigênio (O2) emambientes com relâmpagos ou grande quantidade de veículoscom motor à explosão, conforme a seqüência de equações:

energiaII) N2(g) + 2O2(g) ⎯⎯⎯⎯→ 2NO2(g)

III) 2NO2(g) + H2O(l) ⎯→ HNO2(aq) + HNO3(aq)

ácido nitroso ácido nítrico

O terceiro tipo de chuva ácida é formado em ambientes poluídosa partir da combustão de derivados do petróleo que, porpossuírem impurezas de enxofre, formam o dióxido de enxofre(SO2), conforme as equações químicas:

IV) S(s) + O2(g) → SO2(g)

V) SO2(g) + 1/2O2(g) → SO3(g)

VI) SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

ácido sulfúrico

O ácido sulfúrico é um ácido forte, que causa danos ao meio ambiente.Indique a alternativa correta.a) A equação II indica que o N2 é oxidante.b) A equação IV apresenta S(s) como oxidante.c) A equação I representa uma reação de oxidorre dução.d) Todas as equações são de oxidorredução.e) A equação III indica que o NO2 pode ser tanto oxidante como

redutor.

RESOLUÇÃO:

As equações

I. H2O + CO2 → H2CO3

1+ 2– 4+ 2– 1 +4+2–

VI. SO3 + H2O → H2SO4

6+2– 1+ 2– 1+ 6+ 2–

Não são de oxidorredução.

Nas equações seguintes, temos:

Resposta: E

N2 + 2O2 2NO2

0 04+ 2–

redução

oxidação

II.

2NO2 + H2O HNO2 + HNO3

4+ 3+

redução

5+

oxidação

Portanto: NO2 é oxidante e redutor

S + O2 SO2

0 4+oxid ação

0 2–redução

redutor oxidante

SO2 + 1/2O2 SO3

4+ 6+oxidação

0 2–redução

redutor oxidante

2–

III.

IV.

V.

MÓDULO 22 11 Oxidorredução


48 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

2. Acerte os coeficientes estequiométricos das equa ções a seguir eindique o oxidante e o redutor.

I. KMnO4 + H2SO4 + H2O2 → MnSO4 + H2O + O2 + K2SO4

II. I– + MnO–4

+ H2O → I2 + MnO2 + (OH)–

RESOLUÇÃO:

Oxidante: MnO–4

Redutor: I–

3. O ácido oxálico (H2C2O4) pode ser oxidado a gás carbônico, pelareação com permanganato de potássio em meio ácido a íon Mn2+.a) Escreva a equação química balanceada que representa a

semirreação de oxidação e redução.b) Escreva a equação química global balanceada da reação.

RESOLUÇÃO:a) Esboço da reação:

Montando a semiequação de oxidaçãoH2C2O4 ⎯→ 2CO2 + 2e–

H2C2O4 ⎯→ 2CO2 + 2H+ + 2e–

Montando a semiequação de redução

5e– + MnO–4 ⎯→ Mn2+

5e– + MnO–4 ⎯→ Mn2+ + 4H2O

8H+ + 5e– + MnO–4 ⎯→ Mn2+ + 4H2O

b) 5H2C2O4 → 10CO2 + 10e– + 10H+ (x 5)

16H+ + 10e– + 2MnO–4 → 2Mn2+ + 8H2O (x 2)

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

5H2C2O4 + 6H+ + 2MnO–4 → 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O

KMnO4 + H2SO4 + H2O2 MnSO4 + H2O + O2 + K2SO4

7+ 2+redução: recebe 5e–

1–oxidação: doa 1e–

0

KMnO4 n.º total e– = 5 . 1 = 5

H2O2 n.º total e– = 1 . 2 = 2

2

5

Coeficientes

I.

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2

2MnSO4 + 8H2O + 5O2 + 1K2SO4

I– + MnO–4 + H2O I2 + MnO2 + (OH)–II. �

1– 0oxi dação: doa 1e–

7+ 4+redução: recebe 3e–

I2 n.º total e– = 1 . 2 = 2

MnO–4 n.º total e– = 3 . 1 = 3

3

2

Coeficientes

Cálculo de �

6I– + 2MnO–4 + 4H2O 3I2 + 2MnO2 + 8(OH)–

– 6 – 2 = – x ∴ x = 8

Oxidante: KMnO4Redutor: H2O2

6I– + 2MnO–4 + yH2O 3I2 + 2MnO2 + xOH–

H2C2O4 + MnO4– Mn2+ + CO2

3+ 7+ 2+ 4+redução: recebe 5e–

oxidação: doa 1e– x 2 = 2e–


Adam

Underline

– 49

QU

ÍMIC

A A

3.a

S

1. Dependendo do meio em que se encontram, os metais podem sofreroxidação (corrosão).Considere os seguintes potenciais padrão de re du ção.

Duas placas de alumínio foram imersas em duas soluções – uma deHCl(aq) e outra de NaOH(aq). Verifique que as duas placas sofremoxidação. Justifique escrevendo as equações das semirreações e dasreações globais.

RESOLUÇÃO:Em meio ácido:

2Al → 6e– + 2Al 3+ + 1,66V

6H+ + 6e– → 3H2 0,00V–––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Al + 6H+ → 2Al 3+ + 3H2 ΔE = + 1,66V

(espontânea)

Em meio básico:

2Al + 8OH– → 2Al(OH)1–4

+ 6e– + 2,33V

6H2O + 6e– → 3H2 + 6OH– – 0,83V–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Al + 6H2O + 2OH– → 2Al(OH)1–

4 + 3H2 ΔE = + 1,5V

(espontânea)

As duas placas de alumínio sofrem corrosão.

2. Considere a aparelhagem formada por duas células A — B e C — D.

São dados os potenciais padrão de redução:

Assinale a alternativa correta.a) A tensão da célula formada por (A – B) e (C – D) operando juntas

será igual a: ΔER = ΔEC – D – ΔEA – B = 2,07V

b) No eletrodo A, o anodo da célula, Zn sofre oxi dação segundo aequação química:Zn(s) → 2e– + Zn2+(aq)

c) No eletrodo B, ocorre a redução dos íons Cu2+(aq).d) No eletrodo C, ocorre a oxidação dos íons de prata segundo a

equação química.Ag+(aq) + e– → Ag0(s)

e) Supondo que a quantidade de elétrons que circula no sistema é iguala 0,3 mol, o aumento de massa de prata metálica no eletrodo C serácalculado da seguinte forma:Massa molar: Ag = 108g/molAg+(aq) + e– → Ag0(s)

1 mol → 108g0,3 mol → x

x = g

RESOLUÇÃO:Cálculo do ΔE da pilha: C – D operando isoladamente

Mg → 2e– + Mg2+ + 2,37V

2Ag+ + 2e– → 2Ag + 0,80V–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Mg + 2Ag+ →← Mg2+ + 2Ag0 ΔE = + 3,17V

Cálculo do ΔE da pilha: A – B operando isoladamente

Cu2+ + 2e– → Cu + 0,34V

Zn → Zn2+ + 2e– + 0,76V––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Zn + Cu2+ → Cu + Zn2+ ΔE = + 1,10V

Como Mg e Zn estão em oposição e o Eoxi do Mg sendo maior, Mg oxida-se

e Zn2+ reduz-se. Sendo assim

ΔEC – D = 3,17V e ΔEA – B = – 1,10V e ΔER = 3,17V – 1,10V = + 2,07V

Ag+(aq) + e– ⎯→ Ag(s)1 mol –––– 108g

0,3 mol –––– xx = 0,3 . 108g

Resposta: A

108–––––

0,3

Semirreação E0 (volt)

2H+ + 2e– → H2 0,00

2H2O + 2e– → H2 + 2OH– – 0,83

Al 3+ + 3e– → Al – 1,66

[Al (OH)4]1– + 3e– → Al + 4OH– – 2,33V

Semirreação E0/Volt

Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) – 0,76

Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) + 0,34

Ag+(aq) + e– → Ag(s) + 0,80

Mg2+(aq) + 2e– → Mg(s) – 2,37

MÓDULO 22 22 Pilha Eletroquímica


Adam

Underline

50 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

3. Uma espiral feita de cobre, de massa igual a 2,73g, foi imersa emsolução de nitrato de prata, AgNO3, sendo assim mantida por umperíodo de 48 horas. A tabela a seguir contém as observaçõesregistradas após ter decorrido esse tempo.

Dados: Massas molares (g/mol): Ag = 108Cu = 63

E0Ag+(aq) → Ag(s)

= + 0,80 V

E0Cu2+ (aq) → Cu(s)

= + 0,34 V

A análise dos dados registrados conduz às seguintes afirmações:I. A cor azul da solução final indica presença de íons de cobre (II),

provenientes da transfor maçãoCu(s) → Cu2+ (aq) + 2e–

II. O depósito de prata deve-se à oxidação dos íons Ag+ assimrepresentada: Ag+(aq) → Ag (s) + 1e–

III. A tendência dos íons prata em se reduzir é maior do que a dosíons cobre (II)

IV. A razão molar Cu oxidado / Ag formada é 1 mol de Cu / 2 mol de Ag

É correto o que se afirma apenas ema) I. b) II e IV. c) I, II e IV.d) II e III. e) I, III e IV.

RESOLUÇÃO

(I) Verdadeira. As reações que ocorreram no sistema foram:

2Ag+(aq) + 2e– → 2Ag0(s)

redução

Cu0(s) → Cu2+(aq) + 2e–

oxidação

Íons Cu2+ apresentam em solução aquosa cor azul.

(II) Falsa. O depósito de prata metálica ocorre pela redução dos íons Ag+:

Ag+(aq) + e– → Ag0(s)

(III) Verdadeira. Como a reação ocorre espontaneamente, o potencial deredução de Ag+ é maior que de Cu2+ (Ag+ tem maior tendência aganhar elétron).

(IV) Verdadeira. A equação global da reação é:

2Ag+(aq) + 1Cu0(s) → 2Ag0(s) + Cu2+(aq)

1 mol 2 mol

=

Massa de cobre oxidado:2,73g – 1,96g = 0,77g

Confirmando com os dados obtidos:

= =

Resposta: E

n Cu oxidado–––––––––––––n Ag formada

1–––2

nCu––––nAg

0,77g––––––63g/mol

––––––––––––2,56g

–––––––––108g/mol

1–––2

Sistema Estado inicial Estado final (após 48 h)

Espiral de cobre (cor característicado metal) massa da espiral == 2,73gsolução incolor de AgNO3

Espiral recoberta deprata; massa de pratadepositada = 2,56gmassa da espiral apósa remoção da prata == 1,96gsolução azul


– 51

QU

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A A

3.a

S

1. A figura apresenta a eletrólise de uma solução aquosa de cloreto deníquel (II), NiCl2.

São dados as semirreações e seus respectivos potenciais:

Cl2(g) + 2e– → 2Cl–(aq) + 1,36V

Ni2+(aq) + 2e– → Ni(s) – 0,24V

Indique a alternativa que apresenta as substâncias formadas no anodoe no catodo e o mínimo potencial aplicado pela bateria para que ocorraa eletrólise.a) Cl2, Ni e 1,12V b) Cl2, Ni e 1,60Vc) Cl2, Ni e 1,36V d) O2, H2 e 1,12Ve) O2, Ni e 1,60V

RESOLUÇÃO:A eletrólise ocorre segundo as equações:

NiCl2(aq) ⎯→ Ni2+(aq) + 2Cl–(aq) dissociação

Catodo �: Ni2+(aq) + 2e– → Ni0(s) consome 0,24V

Anodo � : 2Cl–(aq) → 2e– + Cl2(g) consome 1,36V

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––C. C.

NiCl2(aq) ⎯⎯⎯→ Ni(s) + Cl2(g) consomem 1,60V

Voltagem mínima exigida: 1,60V

Resposta: B

2. Observe o esquema representativo da eletrólise de solução aquosade fluoreto de sódio e assinale a alternativa correta.

a) A semirreação que ocorre no catodo é igual a2H2O(l) + 2e– → H2(g) + 2(OH)–(aq)

b) A semirreação que ocorre no ânodo é igual a2F–(aq) → F2(g) + 2e–

c) Trata-se da eletrólise da água, e os produtos obtidos (formados) sãoH2 no tubo B e O2 no tubo A.

d) Após certo tempo de eletrólise, a solução estará ácida.e) Trata-se da eletrólise do fluoreto de sódio.

RESOLUÇÃO:

Trata-se da eletrólise da água, e as reações que ocorrem são:

catodo � , tubo A:

2H2O(l) + 2e– → H2(g) + 2(OH)–(aq)

anodo � , tubo B:

H2O(l) → 1/2O2(g) + 2H+(aq) + 2e–

O meio será neutro, pois [H+] = [OH–].

Resposta: A

MÓDULO 22 33 Eletrólise


52 –

QU

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A A

3. a S

3. Um processo de purificação de cobre metálico consiste em se passaruma corrente elétrica por uma solução aquosa de sulfato de cobre (II),de cor azul, durante um determinado intervalo de tempo. Nesta soluçãosão mergulhados dois eletrodos de cobre metálico, sendo um de cobreimpuro. No transcorrer do processo, o cobre metálico vai-se deposi -tando sobre um dos eletrodos, ficando livre das impurezas. O desenhoa seguir mostra esquematicamente a situação no início do processo.

Em qual dos eletrodos, A ou B, se depositará cobre metálico puri -ficado? Justifique.

RESOLUÇÃO:É uma eletrólise com eletrodos não inertes.Anodo (eletrodo B, cobre impuro)Cu0(s) → 2e– + Cu2+(aq)Catodo (eletrodo A, cobre puro)Cu2+(aq) + 2e– → Cu0(s)

4. Na eletrólise do brometo cúprico aquoso, depo sitou-se 0,500g decobre em um dos eletrodos. Quantos gramas de bromo são formados nooutro eletrodo?Escreva as semiequações para o anodo e o catodo. Quantos coulombspassaram pelo sistema?(Dados: Cu = 64g/mol; Br = 80g/mol.)F = 96 500C/mol de elétrons.

RESOLUÇÃO:

Cu2+(aq) + 2e– → Cu0(s) semiequação catódica (–)

2Br–(aq) → Br2(l) + 2e– semiequação anódica (+)

Cu(s) ⎯⎯⎯→ Br2(l)

64g ⎯⎯⎯→ 160g

0,500g ⎯⎯⎯→ xx = 1,25g

64g de Cu –––––––– 2 . 96 500C

0,500g de Cu –––––––– y

y = 1508C


– 53

QU

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A A

3.a

S

1. Considere as informações abaixo sobre a com posição de algumasespécies químicas presentes na água do mar.

Número de Avogadro: 6,0 x 1023

Massa molar: O = 16,0g/mol

Com base nas informações, é correto afirmar:01)A espécie química não metálica de menor massa por quilograma de

água do mar é o íon Br–(aq).02)De um quilograma de água do mar pode ser ex traí do no máximo

0,010 mol de sulfato de cál cio.04)A evaporação de 1000g de água do mar produz um resíduo sólido

que contém 0,535 mol de clo reto de sódio.08)O único sal presente na água do mar é o cloreto de sódio.16)100g de água do mar contêm 6,0 x 1020 íons K+.

RESOLUÇÃO:01) Correto.

mCl– = 35,5g/mol x 0,535 mol = 18,99g

mSO2–

4= 96g/mol x 0,028 mol = 2,688g

mBr– = 80 g/mol x 0,008 mol = 0,64g

02) Correto.

CaSO4

→ Ca2+ + SO2–4

0,010 mol 0,010 mol

04) Errado.Nem todo cloro está na forma de Na+Cl–. Além disso, a quantidade deNa+ é 0,460 mol.

08) Errado.

16) Correto.

1000g de água –––––– 0,010 mol de K+

100g de água ––––––– x

x = 0,0010 mol → 6,0 . 1020 íons K+

2. O Brasil possui a maior reserva do mundo de hematita (Fe2O3),minério do qual se extrai o ferro metálico, um importante materialusado em diversos setores, princi palmente na construção civil. O ferro-gusa é produzido em alto-forno conforme esquema, usando-se carvãoco mo reagente e combustível, e o oxigênio do ar. Calcário (CaCO3) éadicionado para remover a areia, formando silicato de cálcio.

Reações no alto-forno (T = 1 600°C):2C (s) + O2(g) → 2CO(g)Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(l) + 3CO2(g) CaCO3 (s) + areia → escória (l) [CaSiO3 + CO2]Números atômicos: C = 6, O = 8, Si =14, Fe = 26.

Quais são as duas propriedades intensivas do ferro e da escória quepermitem aplicar a técnica de separação dos componentes da misturabifásica? Quais os tipos de ligações químicas existentes no ferro e nodióxido de carbono?

RESOLUÇÃO:Propriedades intensivas são aquelas que não depen dem da quantidade dematéria.No alto-forno, tanto a escória como o ferro retirados encontram-se noestado líquido (fundidos).Podemos citar como propriedade intensiva a densi da de, uma vez que aescória (menor densidade) flutua na superfície do ferro fundido (maiordensidade).Outra propriedade intensiva é a solubilidade de um líquido no outro. Trata-se de dois líquidos imiscíveis que formam um sistema heterogêneo.

O ferro (Z = 26) é metal de transição e apresenta configuração 1s2 2s2 2p6

3s2 3p6 3d6 4s2.

Os elementos carbono e oxigênio são não-metais, com as seguintesconfigurações:

C(1s2 2s2 2p2) e O (1s2 2s2 2p4)

No ferro, os átomos se unem por ligação me tá lica (tan to no estado sólidocomo no estado líquido). Te mos íons positivos rodeados por um mar deelétrons (elétrons livres).No dióxido de carbono no estado gasoso, os átomos se unem por ligaçãocovalente.

O = C = O

ElementoMassa

molar/g. mol–1 EspécieMol/kg de

água do mar

Cloro 35,5 Cl–(aq) 0,535

Sódio 23 Na+(aq) 0,460

Magnésio 24 Mg2+(aq) 0,052

Enxofre 32 SO2–4 (aq) 0,028

Cálcio 40 Ca2+(aq) 0,010

Potássio 39 K+(aq) 0,010

Bromo 80 Br–(aq) 0,008

MÓDULO 22 44 Química Descritiva


54 –

QU

ÍMIC

A A

3. a S

3. O cobre é encontrado livre, na natureza, na forma de pepitas.Conhecido desde a Antiguidade, foi o primeiro metal utilizado pelo serhumano e tornou-se o substituto ideal da pedra na fabricação de váriosutensílios, tanto puro como na forma de ligas. É excelente condutor deeletricidade, sendo empregado principalmente em fios e caboselétricos.Considerando o enunciado e as propriedades do cobre, julgue os itensabaixo.(01) O cobre pode ser obtido pela ustulação de sulfetos, como, por

exemplo:Δ

CuS + O2 ⎯→ Cu + SO2(02) O cobre conduz a corrente elétrica no estado sólido.(04) O bronze é uma liga metálica de cobre e zinco.(08) Na reação:

Cu2+(aq) + Zn0(s) → Cu0 + Zn2+(aq)o íon de cobre é agente redutor.

RESOLUÇÃO:(01) Correto.

A ustulação é o aquecimento ao ar de sulfeto de metal nobre,produzindo o metal e dióxido de enxofre. A ustulação de sulfeto demetal não nobre produz o óxido do metal.

(02) Correto.(04) Incorreto.

Bronze é uma liga de cobre e estanho.(08) Incorreto.

O íon Cu2+ é o agente oxidante.

4. A composição química do cimento, embora varie, consiste, de ummodo geral, de uma mistura de óxidos de cálcio, alumínio, magnésio,sódio, potássio e silício. Na mistura de cimento com água e areia, quetem uma consistência pastosa e é chamada de argamassa, ocorremreações químicas, com aumento de temperatura da arga mas sa. Arespeito da descrição feita, fazem-se as afir mações:Dados os grupos:Na e K (1A ou 1); Ca e Mg (2A ou 2)Al (3A ou 13); Si (4A ou 14); O (6A ou 16)

I. As substâncias que formam o cimento têm fórmula geral ExOy.II. Na argamassa, ocorrem reações exotérmicas.III. O óxido de cálcio pode reagir com o gás car bônico do ar,

produzindo carbonato de cálcio.IV. As reações de hidratação e hidrólise, que ocor rem na argamassa,

são endotérmicas.

Das afirmações, estão corretas:a) I, II, III e IV. b) I e III, somente.c) I, II e III, somente. d) III e IV, somente.e) I, III e IV, somente.

RESOLUÇÃO:I. Correta.

CaO, Al2O3, MgO, Na2O, K2O e SiO2

II. Correta.Na argamassa, ocorrem reações exotérmicas, pois libe ram calor.

III.Correta.CaO + CO2 ⎯→ CaCO3

IV. ErradaAs reações que ocorrem na argamassa são exotér micas.

Resposta: C


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ÍMIC

A B

E

QuímicaCurso Extensivo – BE

C2 RGeral QUI BE Prof Lu 21/10/10 08:45 Página I

QU

ÍMIC

A B

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C2 RGeral QUI BE Prof Lu 21/10/10 08:45 Página II

1. Os fogos de artifício propiciam espetáculos em di ferentes eventos.Para que esses dispositivos funcionem, precisam ter em suacomposição uma fonte de oxigênio, como o clorato de potássio(KClO3), com bustíveis, co mo o enxofre (S8) e o carbono (C), além deagentes de cor como o SrCl2 (cor vermelha), o CuCl2 (cor verde es -meralda) e outros. Podem conter também metais piro fóricos como Mgque, durante a combustão, emite inten sa luz branca, como a do flash demáquinas fotográficas.a) Escreva as equações químicas, balanceadas, que representam:

– a decomposição do clorato de potássio, produzindo cloreto depotássio e oxigênio diatômico;

– a combustão do enxofre; – a combustão do magnésio.

b) Considerando o modelo atômico de Rutherford-Bohr, como seexplica a emissão de luz colorida pela deto nação de fogos deartifício?

RESOLUÇÃO:a) 2 KClO3(s) ⎯⎯→ 2 KCl(s) + 3 O2(g)

Δ

S8(s) + 8 O2(g) ⎯⎯→8 SO2(g)

2 Mg(s) + O2(g)⎯⎯→2 MgO(s)

b) A energia produzida nas reações de combustão excita os elétrons dosíons Cu2+, Mg2+ e Sr2+, promo vendo-os para níveis energéticos maisdistantes do núcleo. Ao retornarem a seus níveis de origem, devolvemaquela energia, agora em forma de luz, ao meio ambiente. A cor da luzdepende da diferença de energia entre os níveis percorridos peloselétrons.

2. Reescreva as seguintes equações químicas, utilizando estruturas deLewis (fórmulas eletrônicas em que os elétrons de valência sãorepresentados por • ou x), tanto para os reagentes quanto para osprodutos.

a) H2 + F2 → 2 HF b) HF + H2O → H3O+ + F–

c) 2 Na0 + F2 → 2 Na+F– d) HF + NH3 → NH4+F–

Dados:

RESOLUÇÃO:• As fórmulas eletrônicas (Lewis) dos compostos são:

Lembrete: Questão 1

MODELOS

Dalton Thomson Rutherford

+

átomo = bolinhaesfera positiva comelétrons incrustados

os elétrons giram aoredor do núcleo

positivo

Bohr

órbita permitida

órbita proibida

órbitas circulares com energia constante

H N O F Na

número atômico 1 7 8 9 11

número de elétrons de valência

1 5 6 7 1

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Revisão QUÍMICA

MÓDULO 11 Estrutura do Átomo, Ligações Químicas

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3s2 3p6 3d6 4s2.


C(1s2 2s2 2p2) e O (1s2 2s2 2p4)


O = C = O

4. As moléculas de amônia e de gás carbônico apresentam formasgeométricas e polaridades bem distintas. Descreva essas características.Dados: 7N, 6C, 8O, 1H.

RESOLUÇÃO:

gás carbônico O = C = O geometria molecular: linearmolécula apolar

5. Nos pares de substâncias a seguir, indicar a de maior ponto deebulição, justificando:

a) H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH e1-butanol

H3C — CH2 — O — CH2 — CH3éter dietílico

b) C2H6 e C8H18etano octano

RESOLUÇÃO:a) O 1-butanol tem maior ponto de ebulição, pois estabelece ponte de

hidrogênio.b) O octano tem maior ponto de ebulição, pois tem maior cadeia (maior

massa molecular).

• •N

H HH

amônia geometria molecular: pirimidalmolécula polar

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1. No gráfico, encontra-se representada a curva de solubilidade donitrato de potássio (em gramas de soluto por 1000g de água).

Para a obtenção de solução saturada contendo 200 g de nitrato depotássio em 500 g de água, a solução deve estar a uma temperatura,aproximadamente, igual aa) 12°C. b) 17°C. c) 22°C. d) 27ºC. e) 32°C.

RESOLUÇÃO:Cálculo da massa de nitrato de potássio em 1000g de H2O na soluçãosaturada:

500g de H2O –––––––– 200g de KNO31000g de H2O –––––––– xx = 400g de KNO3

Pelo gráfico, traçando as linhas de chamada, observamos que atemperatura do sistema deve ser da ordem de 27°C.

Resposta: D

2. O cloreto de potássio é solúvel em água e a tabela a seguir forneceos valores de solubilidade deste sal em g/100g de água, em função datemperatura.

Preparou-se uma solução de cloreto de potássio a 40°C dissolvendo-se40,0g do sal em 100g de água. A temperatura da solução foi diminuídapara 20°C e observou-se a formação de um precipitado.a) Analisando a tabela de valores de solubilidade, explique por que

houve formação de precipitado e calcule a massa de precipitadoformado.

b) A dissolução do cloreto de potássio em água é um processoendotérmico ou exotérmico? Justifique sua resposta.

RESOLUÇÃO:

a) Houve formação de precipitado, pois a solubilidade do cloreto depotás sio a 20°C é menor do que a 40°C. Observe o esquema:

Massa do precipitado: 6g

b) A dissolução do cloreto de potássio em água é um processo endo -térmico, pois a solubilidade desse sal au men ta com o aumento datemperatura da água.

600

500

400

300

200

100

So

lub

ilid

ad

e,

g/1

00

0g

HO

2

0 10 20 30 40Temperatura, ºC

400g

27ºC

(g/1000gH O)2

T(ºC)

TEMPERATURA (°C) SOLUBILIDADE (g/100g H2O)

10 31,0

20 34,0

30 37,0

40 40,0



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3. Medicamentos, na forma de preparados injetáveis, devem sersoluções isotônicas com relação aos fluidos celulares. O sorofisiológico, por exemplo, apresenta concentração de cloreto de sódio(NaCl) de 0,9% em massa (massa do soluto por massa da solução),com densidade igual a 1,0 g·cm–3.a) Dada a massa molar do NaCl, em g·mol–1, 58,5, qual a con centração,

em mol·L–1, do NaCl no soro fisio lógico? Apresente seus cálculos.b) Quantos litros de soro fisiológico podem ser prepa rados a partir de

1L de solução que contém 27 g·L–1 de NaCl (concentraçãoaproximada des te sal na água do mar)? Apresente seus cál culos.

RESOLUÇÃO:a) Supondo que temos 1 L ou 1000 cm3 de soro:

1 g ––––– 1 cm3

x ––––– 1000 cm3x = 1000g → massa da solução

Cálculo da massa de NaCl na solução:1000g –––––––––– 100% (solução)x –––––––––– 0,9% (só soluto)

x = 9 g

Cálculo da quantidade em mol de NaCl:58,5g ––––––––– 1 mol de NaCl9g ––––––––– x

x = 0,1538 mol de NaCl

Cálculo da concentração em mol/L: M = 0,154 mol/L

RESOLUÇÃO ALTERNATIVA:

C = 10 dp, C = M . M

M . M = 10 dp ∴ M . 58,5 = 10 . 1,0 . 0,9

M = 0,1538 mol/L

C = 10 . 1 . 0,9 ∴ C = 9g/L

b) Concentração inicial = 27g/L:

C = → logo: m = C . V, então,

considerando que a solução final é o soro fisio lógico, temos:C . V = C’ . V’27 . 1 = 9 . V’V’ = 3L de soro fisiológico

4. O ácido nítrico é um dos ácidos mais utilizados na indústria e emlaboratórios químicos. É comercializado em diferentes concentraçõese volumes, como frascos de 1 litro de solução aquosa, que contém 60%em massa de HNO3 (massa molar 63g/mol). Por se tratar de ácido forte,encontra-se totalmente na forma ionizada quando em solução aquosadiluída. É um líquido incolor, mas adquire coloração castanha quandoexposto à luz, devido à reação de fotodecomposição. Nesta reação, oácido nítrico decompõe-se em dióxido de nitrogênio, gás oxigênio eágua.a) Escreva as equações químicas, devidamente balan ceadas, da reação

de fotodecomposição do ácido nítrico e da ionização do ácidonítrico em meio aquoso.

b) A 20°C, a solução aquosa de ácido nítrico descrita apresentaconcentração 13,0 mol/L. Qual é a densidade desta solução nessamesma temperatura? Apresente os cálculos efetuados.

RESOLUÇÃO:a) Fotodecomposição do ácido nítrico

2HNO3 → 2NO2 + 1/2 O2 + 1H2O

Ionização do ácido nítrico em meio aquoso

HNO3 + H2O → H3O+ + NO3–

ou

H2OHNO3 ⎯⎯⎯→ H+ + NO3

–

b)

Cálculo da massa de HNO3 em 1L de solução1 mol de HNO3 ––––––––– 63g13,0 mol de HNO3 ––––––––– xx = 819g de HNO3

Cálculo de massa da solução819g ––––––– 60%

y ––––––– 100%y = 1365g de solução

Densidade da solução

d = = = 1365g/L = 1,365g/mLm(g)

–––––V(L)

m–––V

1365g–––––

1L


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5. Uma solução foi preparada com 17,5g de sulfato de potássio(K2SO4) e água suficiente para obter 500mL de solução. Determine aconcentração em mol . L–1 dos íons potássio e dos íons sulfato nasolução.Massas molares em g . mol–1: K = 39, S = 32, O = 16.

RESOLUÇÃO:Cálculo da massa molar do K2SO4:M = (2 . 39 + 1 . 32 + 4 . 16) g . mol–1 = 174 g.mol–1

Cálculo da quantidade de matéria do K2SO4 :1 mol –––––––––– 174g

x –––––––––– 17,5gx = 0,1 mol

Cálculo da concentração em mol . L–1 do K2SO4:

0,1 mol de K2SO4 –––––––– 0,5L de solução

y –––––––– 1L de solução

y = 0,2 mol

∴ M = 0,2 mol . L–1

Cálculo das concentrações dos íons:

K2SO4 ⎯⎯⎯⎯→ 2K+ + SO42–

1 mol 2 mol 1 mol

0,2 mol . L–1 z w

z = 0,4 mol . L–1 w = 0,2 mol . L–1

[K+] = 0,4 mol . L–1

[SO42–] = 0,2 mol . L–1


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1. A figura a seguir apresenta as curvas de pressão de vapor de trêslíquidos puros, 1, 2 e 3, em função da temperatura.

Considere que os líquidos estão submetidos à mesma pressão e analiseas seguintes afirmações:I. Quando os líquidos estão em suas respectivas temperaturas de

ebulição, a pressão de vapor do líquido 1 é maior que a doslíquidos 2 e 3.

II. Quando se adiciona um soluto não volátil ao líquido 2, observa-se um aumento no seu ponto de ebulição.

III. Na temperatura ambiente, o líquido 3 é o mais volátil.IV. A maior intensidade das forças intermoleculares no líquido 3 é

uma explicação possível para o comportamento observado.

Está correto apenas o que se afirma ema) I e II. b) I e IV. c) II e III.d) II e IV. e) III e IV.


Quando os líquidos estão em suas respectivas tem peraturas deebulição, a pressão de vapor é igual para os três líquidos.

II) Correta.Esse fenômeno é denominado ebulioscopia.

III) Errada.Na temperatura ambiente (25°C), o líquido 1 é o mais volátil.

IV) Correta.Quanto maior a força intermolecular, menor a pressão de vapor emaior o ponto de ebulição.

Resposta: D

2. Dadas as soluções aquosas1. 0,1 mol/L de glicose2. 0,1 mol/L de cloreto de sódio

a) Qual a solução em que o solvente tem maior tem pe ra tura deebulição? Justifique.

b) Qual a solução em que o solvente tem maior tem pera tura decongelação? Justifique.

c) Qual solução tem maior pressão osmótica?

RESOLUÇÃO:glicose(s) ⎯→ glicose(aq)0,1 mol 0,1 mol/L

H2ONaCl(s) ⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)0,1 mol 0,1 mol/L 0,1 mol/L

total = 0,2 mol/L

a) Solução 2. Maior número de partículas dispersas.b) Solução 1. Menor número de partículas dispersas.c) Solução 2. Maior número de partículas dispersas. π = M R T i



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3. O dióxido de carbono tem diversas e importantes aplicações. Noestado gasoso, é utilizado no combate a incêndios, em especial quandoenvolvem materiais elétricos; no estado sólido, o denominado gelo secoé utilizado na refrigeração de produtos perecíveis, entre outrasaplicações. A figura apresenta um esboço do diagrama de fases para oCO2.

Com base nas informações fornecidas pelo diagrama de fases para oCO2, é correto afirmar quea) o CO2 estará no estado líquido para qualquer valor de temperatura,

quando sob pressão igual a 67 atm.b) o CO2 pode passar diretamente do estado sólido para o gasoso,

quando a pressão for menor que 5,1 atm.c) haverá equilíbrio entre os estados líquido e gasoso para qualquer

valor de pressão, quando sob temperatura igual a 25 ºC.d) as curvas representam as condições de temperatura e pressão em que

existe uma única fase do CO2.e) há mais de um conjunto de condições de pressão e temperatura em

que coexistem as três fases em equilíbrio.

RESOLUÇÃO:Para pressão menor que 5,1 atm, aumentando a temperatura, o CO2 noestado sólido passa direta mente para o CO2 no estado gasoso (sublimação).O ponto que corresponde a 5,1 atm e – 56°C é chamado de ponto triplo, on -de coexistem em equilíbrio os três estados físicos (sólido →← líquido →← ga -soso).As curvas representam o estado de equilíbrio entre duas fases (S →← L, L →← V, S →← V).Resposta: B

4. (UFSCar) – Um tipo de sapo do Sudeste da Ásia, Rana cancrivora,nasce e cresce em locais de água doce, tais como rios e lagos. Depoisde atingir seu desenvolvimento pleno neste ambiente, o sapo adultopossui duas características marcantes. A primeira delas é ser dotado deuma pele com alta permeabilidade, que lhe permite trocar eficiente -mente O2 e CO2 gasosos, água e íons, entre seus tecidos e o meioaquático externo. A segunda carac terística é que na procura poralimentos ele se move para manguezais, onde o teor salino é muitomais elevado que o do seu meio aquático original. Para evitar os danosque poderiam resultar da mudança de ambientes, o sapo dispõe derecursos metabólicos, que podem envolver a diminuição da excreçãode NaCl ou da ureia (H2N – CO – NH2) contidos em seu corpo, sendoque neste caso a ureia não sofre hidrólise.a) Supondo que o controle dos efeitos da mudança de ambiente fosse

feito exclusivamente pela retenção de NaCl pelo organismo destesapo, seria necessária a retenção de 2,63g de NaCl por 100 mililitrosde líquido corporal. Se o controle fosse feito exclusiva mente pelaretenção de ureia pelo organismo deste sapo, calcule a quantidade,em gramas, de ureia por 100 mililitros de líquido corporal para obtero mesmo efeito de proteção que no caso do NaCl.

b) Considerando outra espécie de sapo, cuja pele fosse permeávelapenas ao solvente água, escreva o que ocorreria a este sapo ao semover da água doce para a água salgada. Justifique sua resposta.

Dados: massas molares: NaCl = 58,4 g mol–1;ureia = 60,0 g mol–1.

RESOLUÇÃO:a) Cálculo da quantidade, em mols, contida em 2,63g de NaCl:

n = ⇒ n = ⇒

H2ONaCl(s) ⎯⎯⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)

0,045mol 0,045mol 0,045mol1444244430,090mol de partículas

A ureia não sofre hidrólise. Logo, para obter o mesmo efeito de proteção

que o NaCl, será necessário igual número de partículas dispersas em

100mL de líquido corporal (0,090mol):

Quantidade, em gramas, de ureia:

n = ⇒ 0,090mol = ⇒

Serão necessários 5,40g de ureia.b) Ao se mover da água doce para a salgada, por osmose haveria perda de

água do sapo em virtude da maior concentração de partículas dispersasno meio externo que é hipertônico com relação aos seus tecidos.

70

60

50

40

30

20

10

67

5,1

Pre

ssão (

atm

)

sólido

líquido

gás

-56-60 -40 -20 0 20

25Temperatura (ºC)

m–––M

2,63g–––––––––58,4g/mol

n = 0,045mol de NaClem 100mL de

líquido corporal

m–––M

m–––––––––60,0g/mol

m = 5,40g


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1. Se todo o calor obtido pela combustão de 0,10 mol de metano fosseaproveitado no aquecimento de 1,0 x 103g de água inicialmente a 10°C,qual seria a temperatura final da água?Dados:

Calor específico da água = 1,0 cal g–1 grau1–

RESOLUÇÃO:Na queima de 1 mol de CH4, obtêm-se 200kcal, portanto, o calor liberadona queima de 0,1 mol será 20kcal ou 20.000cal.Q = m c Δt20.000 = 1000 . 1 . Δt

Δt = ∴ Δt = 20°C

Δt = tfinal – tinicial

20 = tfinal – 10

Resposta: tfinal = 30°C

2. (UNESP) – Sob certas circunstâncias, como em locais sem acessoa outras técnicas de soldagem, pode-se utilizar a reação entre alumínio(Al) pulverizado e óxido de ferro (Fe2O3) para soldar trilhos de aço. Aequação química para a reação entre alumínio pulverizado e óxido deferro (III) é:

2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)O calor liberado nessa reação é tão intenso que o ferro produzido é fundido, podendo ser utilizado para soldar as peças desejadas. Co nhe cendo-se os valores de entalpia de formação para o Al2O3(s) = –1676 kJ/mol e para o Fe2O3(s) = –824 kJ/mol, nascondições padrão (25ºC e 1 atmosfera de pressão), calcule a entalpiadessa reação nessas condições. Apresente seus cálculos.

RESOLUÇÃO2 Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)

ΔH0f = zero ΔH0

f = – 824 ΔH0f = – 1676 ΔH0

f = zero

∑ΔH0f = – 824 ∑ΔH0

f = – 1676

reagentes produtos

ΔHreação = ∑ΔH0f – ∑ΔH0

f = – 1676 – (– 824 )

produtos reagentes

3. O gás cloro, Cl2, é altamente tóxico, pois, ao ser ina lado, reage coma água existente nos pulmões, formando HCl, ácido clorídrico, capazde provocar graves lesões internas, conforme a seguinte reação:

Cl2(g) + H2O(g) ⎯→ HCl(g) + HClO(g)Calcular a variação de entalpia, para a reação acima, sendo dadas asenergias de ligação.

RESOLUÇÃO:O O/ \ / \

Cl — Cl + H H ⎯→ H — Cl + H Cl

ligações rompidas ligações formadas1Cl — Cl : 1 . 243kJ 1H — Cl : 1(– 431kJ)2H — O : 2 . 464kJ 1H — O : 1(– 464kJ)–––––––––––––––––––– 1O — Cl : 1(– 205kJ)Total: 1171kJ ––––––––––––––––––––

Total: –1100kJΔH = + 1171kJ – 1100kJ

CH4(g) + 2O2(g) → 2H2O(l) + CO2(g)ΔH = – 200kcal/mol de CH4

20.000–––––––

1.000

kJ––––mol

kJ––––mol

kJΔHreação = – 852 ––––

mol

kJ––––mol

kJ––––mol

kJ––––mol

kJ––––mol

LigaçãoEnergia de ligação (kJ/mol)

a 25°C e 1 atm

Cl — Cl 243

H — O 464

H — Cl 431

Cl — O 205

ΔH = + 71kJ



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4. As variações de entalpia (ΔH) do oxigênio, do estanho e dos seusóxidos, a 298K e 1 bar, estão representadas no diagrama a seguir.

Assim, a formação do SnO(s), a partir dos elementos, corresponde auma variação de entalpia de – 286kJ/mol.a) Calcule a variação de entalpia (ΔH1) correspondente à decom -

posição do SnO2(s) nos respectivos elementos, a 298K e 1 bar.b) Escreva a equação química e calcule a respectiva variação de

entalpia (ΔH2) da reação entre o óxido de estanho (II) e o oxigênio,produzindo o óxido de estanho (IV), a 298K e 1 bar.

RESOLUÇÃO:a) SnO2(s) → Sn(s) + O2(g)

Através do diagrama, o valor do ΔH1 é + 581kJ/mol

b) SnO(s) + ½O2(g) → SnO2(s)Pelo diagrama, temos:– 581kJ = – 286kJ – xx = – 295kJΔH2 = – 295kJ

5. O cultivo da cana-de-açúcar faz parte da nossa história, desde oBrasil Colônia. O açúcar e o álcool são seus principais produtos. Coma crise mundial do petróleo, o incentivo à fabricação de carros a álcoolsur giu, na década de 1970, com o Proálcool. Esse Programa Nacionalacabou sendo extinto no final da década de 1990. Um dos pontos altosnas discussões em Joanes burgo sobre desen volvimento sustentável foio pacto entre Brasil e Alemanha para investi mento na produção decarros a álcool.a) Escreva a equação de combustão do etanol, devi da mente balan -

ceada. Calcule o calor de com bus tão de 1 mol de etanol, a partir dasseguintes equações:

ΔHf (kJ/mol)C (s) + O2 (g) → CO2 (g) – 394H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (l) – 2862 C (s) + 3 H2 (g) +1/2 O2 (g) → C2H5OH (l) – 278

b) A reação de combustão do etanol é endotérmica ou exotémica?Justifique.

RESOLUÇÃO:a) A equação de combustão completa do etanol pode ser ex pressa por:

C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)Cálculo do ΔH de combustão a partir da Lei de Hess:Inverter a equação III:C2H5OH(l) → 2C(s) + 3H2(g) + 1/2O2(g) ΔH = + 278kJMultiplicar a equação I por 2:2C(s) + 2O2(g) → 2CO2(g) ΔH = – 788kJMultiplicar a equação II por 3:

3H2(g) + O2(g) → 3H2O(l) ΔH = – 858kJ

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = – 1368kJ

b) A reação é exotérmica, pois o ΔH é negativo.

3––2

-286 kJ/mol

Sn(s) + O (g)2

SnO(s) + 0,5 O (g)2

-581 kJ/mol

SnO (s)2

H


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1. Em leite adulterado, é comum encontrar peróxido de hidrogênio(H2O2), substância adicionada pelo fraudador com a finalidade dediminuir o desenvolvimento de micro-organismos provenientes demanipulação e estoca gem inadequadas do produto. Um teste simplespara a detecção dessa substância consiste em gotejar solução aquosa deiodeto de potássio em uma amostra acidificada do leite a ser analisado.Caso contenha H2O2, a amostra adquirirá coloração amarelada devidoà formação de iodo, uma molécula diatômica.Escreva a equaçãoquímica que representa a reação entre o peróxido de hidrogênio e oiodeto em meio ácido, com produção de iodo e água, apresentando osnúmeros de oxidação para o iodo no reagente (íon iodeto) e no produto(iodo molecular).

RESOLUÇÃO:A equação química que representa a reação entre o peróxido de hidrogênioe o iodeto em meio ácido com produção de iodo e água é:

redução: H2O2: e– = 1 . 2 = 2 1

oxidação: I2: e– = 1 . 2 = 2 1

1H2O2 + 2I– + 2H+ → 1I2 + 2H2O

I–: Nox do I no íon iodeto = 1 –

I2: Nox do I no iodo molecular = 0

2. Com a entrada em vigor, em 2008, da Lei Seca no Brasil, aquantidade de álcool ingerido passou a ser medida pela polícia pormeio da determinação do teor de álcool presente no ar exalado pelomotorista investigado.A determinação do teor alcoólico é feita por meiodo etilômetro, que consiste numa célula eletroquímica que geracorrente elétrica quando álcool etílico está presente no ar exalado,devido à ocorrência da reação global representada a seguir:

2CH3CH2OH(g) + O2(g) → 2CH3CHO(g) + 2H2O(l) Durante o teste, o motorista investigado sopra através de um tubo parao interior do aparelho, no qual há dois eletrodos de platina separadospor eletrólito, que permite a passagem dos íons H+. Se houver álcoolpresente no ar exalado pelo motorista, no primeiro eletrodo de platinaocorre a semirreação na qual o etanol é convertido em etanal, com aliberação de íons H+ e elétrons. Os elétrons liberados passam pelocircuito elétrico externo, gerando uma corrente proporcional à quan ti -dade de álcool contido no ar exalado. Os íons H+, por sua vez, atraves -sam o eletrólito e, no outro eletrodo de platina, reagem com o O2 e comos elétrons que passaram pelo circuito externo, formando água.Com base nessas informações sobre o etilômetro, escreva e identifiqueas equações químicas que correspondem às semirreações de oxidaçãoe de redução que ocorrem nesse processo.

RESOLUÇÃO:Semirreação de oxidação: etanol é convertido em etanal com liberação deH+ e elétrons:

CH3CH2OH → CH3CHO + 2H+ + 2e–

etanol etanalou

Semirreação de redução: íons H+ reagem com o O2 e com os elétrons,formando H2O.2H+ + ½ O2 + 2e– → H2O

ou4H+ + O2 + 4e– → 2H2O

1– 1– 0 2–H2O2 + I– + H+ → I2 + H2O

redução Δ = 1

oxidação Δ = 1

CH3 — C — OH

——

H

H

CH3 — C

——

—

H

O

1+1–

2CH3CH2OH 2CH3CHO + 4H+ + 4e–

oxidação

O2

redução0

H2O

–2

MÓDULO 55 Oxidorredução – Eletroquímica


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3. Dentre os elementos, há alguns com grande tendência à oxidação,como sódio, enquanto outros, como platina, são muito resistentes àoxidação. Um valor que indica a tendência à oxidação ou à redução éo potencial padrão de redução, E0, que pode ser obtido experimen -talmente e é representado em semirreações, como exemplificado aseguir:Li+ + e– = Li E0 = –3,04V Ag+ + e– = Ag E0 = 0,80V.

Em reações de oxidação e redução, há fluxo de elétrons e, quando issogera energia, forma-se uma pilha, fonte de energia bastante comum nosdias de hoje. Considere uma pilha formada a partir de lítio e prata emseus estados de oxidação mais comuns.a) Escreva a equação global da reação dessa pilha.b) Calcule a diferença de potencial desta pilha, em con dições padrão.

RESOLUÇÃO:a) O cátion Ag+ vai sofrer redução, pois tem maior potencial de redução,

enquanto o metal Li sofre oxidação, pois tem maior potencial deoxidação.

anodo: Li ⎯⎯→ Li+ + e– E0oxi = 3,04V

catodo: Ag+ + e– ⎯⎯→ Ag E0red = 0,80V

equação: Li + Ag+ ⎯⎯→ Li+ + Ag ΔE0= 3,84V

global

b) ΔE0 = 3,84V

4. A figura apresenta a eletrólise de uma solução aquosa de cloreto deníquel(II), NiCl2.

São dados as semirreações de redução e seus respec tivos potenciais:Cl2(g) + 2e– → 2Cl–(aq) E0 = + 1,36 VNi2+(aq) + 2e– → Ni(s) E0 = – 0,24 V

a) Indique as substâncias formadas no anodo e no catodo. Justifique.b) Qual deve ser o mínimo potencial aplicado pela bateria para que

ocorra a eletrólise? Justifique.

RESOLUÇÃO:

a) As semirreações que ocorrem na eletrólise são:polo � (catodo): Ni2+(aq) + 2e– → Ni(s)polo � (anodo): 2Cl–(aq) → 2e– + Cl2(g)No catodo (onde ocorre a redução), temos a forma ção do metal níquele no anodo (onde ocorre a oxi dação), a formação do gás cloro.

b) Ni2+(aq) + 2e– → Ni(s) –0,24V2Cl–(aq) → 2e– + Cl2(g) –1,36V_______________________________________

Ni2+(aq) + 2Cl–(aq) → Ni(s) + Cl2(g) –1,60V

O mínimo potencial aplicado pela bateria para que ocorra a eletróliseé 1,60V.

5. A superfície de uma peça metálica foi cromada por meio daeletrólise de 500 mL de uma solução aquosa, contendo íons Cr3+ emconcentração de 0,1 mol/L.a) Escreva a equação da semirreação em que íons de cromo são

transformados em cromo metálico.b) Sendo 1 faraday a carga elétrica de 1 mol de elétrons, e consi -

derando rendimento de 100%, que carga elé trica é necessária paraeletrolisar todo o cromo presente na solução?

RESOLUÇÃOa) Cr3+(aq) + 3e– ⎯⎯→Cr0(s)

b) Cálculo da quantidade de íons Cr3+:0,1 mol de Cr3+ –––––– 1000 mLx mol de Cr3+ –––––– 500 mL⇒ x = 0,05 mol de Cr3+

3 mol de e– –––––– 1 mol de Cr3+

y mol de e– –––––– 0,05 mol de Cr3+

y = 0,15 mol de e–

1 mol de e– –––––– 1 faraday0,15 mol de e– –––––– z faradayz = 0,15 faraday

Nota: Um faraday equivale a aproximadamente 96 500C. Emcoulomb, a carga elétrica seria 0,15 x 96 500C = 14 475C


1. (UNIFESP) – Dois experimentos foram realizados em um labo -ratório de química.Experimento 1: Três frascos abertos contendo, separadamente, volumesiguais de três solventes, I, II e III, foram deixados em uma capela(câmara de exaustão). Após algum tempo, verificou-se que os volumesdos solventes nos três frascos estavam diferentes.








2. (UFSCar) – Uma das fontes de poluição ambiental gerada pelasatividades de um posto de gasolina é o efluente resultante de lavagemde veículos. Este efluente é uma mistura que contém geralmente água,areia, óleo e sabão. Para minimizar a poluição ambiental, antes de serlançado na rede de esgoto, esse efluente deve ser submetido atratamento, cujo processo inicial consiste na passagem por uma “caixade separação”, esquematizada na figura que se segue.

Sabendo-se que água e sabão formam uma única fase, e que os óleosempregados em veículos são menos densos e imiscíveis com esta fase(água + sabão), pede-se:a) Escreva os nomes dos componentes desse efluente que seacumulam nos espaços 1 e 2.b) Escreva o nome do processo responsável pela se pa ração doscomponentes do efluente nos espaços 1 e 2

RESOLUÇÃO:a) Espaço 1: O componente que se acumula é a areia, que, por ser o mais

denso entre todos os outros componentes, sedimenta-se nesse recipiente.Espaço 2: O componente que se acumula é o óleo, que, por ser menosdenso que a mistura água + sa bão, fica retido no topo desse recipiente.

b) Como a propriedade que determina a separação dessa mistura nosespaços 1 e 2 é a densidade, o nome desse processo é a decantação.

12 –

QU

ÍMIC

A B

E

MÓDULO 66 Substância e Mistura, Leis das Combinações Químicas


– 13

QU

ÍMIC

A B

E

3. (UNICAMP) – Depois das 19 horas, os convidados começaram achegar. Dina os recepcionava no bar, onde havia dois baldes: um delescom gelo e o outro com gelo seco. Dina bradava aos quatro cantos:“Isso faz a festa tornar-se mais química, já que esses sólidos serãousados para resfriar as bebidas!” Para cada bebida, Estrondosaescolhia o sólido mais apropriado. Curiosamente alguém pediu duasdoses iguais de uísque, uma com gelo e outra com gelo seco, mascolocou os copos em uma mesa e não consumiu as bebidas. Passadoum certo tempo, um colega de faculdade resolveu verificar se Dinaainda era a “sabichona” de antigamente, e foi logo perguntando:a) “Esses sólidos, quando colocados nas bebidas, sofrem transfor ma -

ções. Que nomes são dados para essas duas transformações? E porque essas transformações fazem com que as bebidas se resfriem?”

b) “Dina, veja essas figuras e pense naqueles dois copos de uísqueque nosso amigo não bebeu. Qual copo, da situação inicial,corresponde ao copo d da situação final? Em algum dos copos, aconcentração final de álcool ficou diferente da concentraçãoinicial? Por quê?”

Obs.: considerar a figura para responder ao item b.

RESOLUÇÃO:a) Com gelo: fusão: H2O(s) → H2O(l).

Com gelo seco: sublimação: CO2(s) → CO2(g)Esses processos são endotérmicos, absorvendo o calor das bebidas,resfriando-as, portanto.

b) O copo x na situação inicial continha gelo seco, que é mais denso que abebida e que, ao sublimar, faz com que o nível de bebida no copo fiquemais baixo, copo d.No copo c, a concentração de álcool diminuiu, pois a fusão do geloaumenta o volume da solução e, consequentemente, a dilui. Note queno copo y, o gelo não faz parte da solução.

4.

O fluxograma acima representa o processo de se paração da mistura deágua, óleo, areia e sulfato de cobre.Sabe-se que o sulfato de cobre não é solúvel em óleo e que estácompletamente dissolvido na água.Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre misturas,indique:a) Os processos de separação de misturas que foram utilizados.b) Equacione a reação de neutralização que leva à formação do sal

presente na mistura.RESOLUÇÃO:a) I. Filtração.

II. Decantação.III. Evaporação /destilação.

b) H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O

5. Numa primeira experiência, colocando-se 2,4g de magnésio empresença de 9,1g de cloro, veri fica-se a formação de 9,5g de cloreto demagnésio com um excesso de 2g de cloro. Numa segunda experiên cia,adicionando-se 5g de magnésio a 14,2g de cloro, formam-se 19g decloreto de magnésio com 0,2g de magnésio em excesso. Veri ficar se osresultados estão de acordo com as Leis de Lavoisier e de Proust.

RESOLUÇÃO:A reação da experiência é:

1.ª exp.: 2,4g + 7,1g = 9,5gLAVOISIER: {obedece 2.ª exp.: 4,8g + 14,2g = 19,0g

2,4g 7,1g 9,5gPROUST: {––––– = –––––– = –––––– = constante = 0,5

obedece 4,8g 14,2g 19,0g

magnésio + cloro → cloreto demagnésio

1.ª experiência 2,4g 9,1 – 2g = 7,1g 9,5g

2.ª experiência 5g – 0,2g = 4,8g 14,2g 19,0g


14 –

QU

ÍMIC

A B

E




Resposta: C





b) Os grupos funcionais presentes na carvona são:

MÓDULO 77 Funções Orgânicas e Isomeria




2. H3C — CH — CH3 e ( ) metâmeros (isômeros| de compensação)OH

H3C — CH2 — CH2 — OHCH2


4. H3C—O—CH2—CH2 — CH3 ( ) isômeros de posiçãoe H3C—CH2—O—CH2—CH3


RESOLUÇÃO:5, 4, 1, 2, 3

4. As abelhas rainhas produzem um feromônio cuja fór mula éapresentada a seguir.

O||

CH3 — C — (CH2)5 — CH = CH — COOH

a) Forneça o nome de duas funções orgânicas pre sentes na moléculadeste feromônio.

b) Sabe-se que um dos compostos responsáveis pelo poder reguladorque a abelha rainha exerce sobre as demais abelhas é o isômero transdeste fero mô nio. Forneça as fórmulas estruturais dos isômeros cis etrans e identifique-os.

RESOLUÇÃO:a) O feromônio:

possui as funções cetona e ácido carboxílico.b) Os isômeros cis e trans são:

Obs.: As condições para que uma subs tância apresente isomeria cis-transé possuir dupla ligação entre átomos de carbono e ligantes diferentes entresi em cada carbono da dupla.

H3C — C

—

——O

H

H2C = C — H

—

OH

CH3

OH

CH2 — OHe

– 15

QU

ÍMIC

A B

E


5. O ibuprofen é um anti-inflamatório muito usado.

Sobre este composto, é correto afirmar quea) sua fórmula molecular é C13H18O2.b) não tem carbono assimétrico.c) pertence à função amina.d) apresenta cadeia heterocíclica saturada.e) tem massa molar igual a 174 g/mol.Dados: Massas molares em g/mol:

C = 12, H = 1 e O = 16.RESOLUÇÃO:O ibuprofen:

tem fórmula molecular C13H18O2, possui um átomo de car bo noassimétrico, pertence à função ácido car boxílico, possui cadeia aromáticae tem massa molar 206 g/mol.Resposta: A

6. Moléculas que apresentam carbono quiral são muito comuns nanatureza. Para os organismos vivos, a quira lidade é particularmenteimportante, pois uma molé cula que apresenta imagem especular podepro vocar um efeito fisiológico benéfico, enquanto a que representa suaimagem no espelho pode ser inerte ou provocar problemas de saúde. Nasíntese de medicamentos, a existência de carbono quiral é sempre umapreocu pação, pois embora duas moléculas possam ter a mesma fórmulamolecular, apenas uma delas poderá ser ativa. O naproxeno, cujamolécula é representada a seguir, é o princípio ativo de um antiinfla -matório. Seu enanciômero não apresenta efeito sobre a inflamação eainda pode provocar problemas no fígado.

Indique o carbono quiral e identifique as funções presentes nessamolécula.

RESOLUÇÃO:Considere a fórmula estrutural:

O carbono quiral ou assimétrico está indicado com asterisco.As funções presentes no naproxeno são: éter e ácido carboxílico.

16 –

QU

ÍMIC

A B

E


Reação de substituição:

| | | |— C — C — H + AA → — C — C — A + HA

| | | |

ordem de substituição: C3ário > C2ário > C1ário

1. Escreva as fórmulas estruturais dos compostos alcanocloradosobtidos pela reação entre o 2-metilbutano e o gás cloro.

RESOLUÇÃO:

CH3 — CH — CH2 — CH3 + Cl2 ⎯→|

CH3

Cl Cl| |CH2 — CH — CH2 — CH3; CH3 — C — CH2 — CH3;

| |CH3 CH3

Cl Cl| |

CH3 — CH — CH — CH3; CH3 — CH — CH2 — CH2| |CH3 CH3

Reação de Adição:A B A B| | + AB | |

—C≡C— +AB → —C=C — ⎯⎯→ — C — C —| |

A B

Regra de Markovnikov: H entra no C da dupla ou tripla mais hidro -

genado.

2. Dois isômeros estruturais são produzidos quando brometo de

hidrogênio reage com 2-penteno.

a) Dê o nome e as fórmulas estruturais dos dois isômeros.

b) Qual é o nome dado a este tipo de reação? Se fosse 2-buteno no lu -

gar de 2-penteno, o número de isô me ros estruturais seria o mesmo?

Justifique.

RESOLUÇÃO:a) A reação de brometo de hidrogênio com 2-penteno produz dois isômeros

estruturais (isomeria plana):2CH3 — CH = CH — CH2 — CH3 + 2HBr →

→ CH3 — CH — CH2 — CH2 — CH3 + |Br2-bromopentano

+ CH3 — CH2 — CH — CH2 — CH3|Br

3-bromopentano

b) É uma reação de adição.Se a reação fosse com 2-buteno, formar-se-ia apenas o 2-bro mobutano(o 2-buteno é simétrico com relação à dupla ligação).

CH3 — CH = CH — CH3 + HBr → CH3 — CH — CH2 — CH3|Br

2-bromobutano

Lembrete: Questão 1 Lembrete: Questão 2

– 17

QU

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A B

E



3. O que ocorreu com a seringueira, no final do século XIX e início doXX, quando o látex era retirado das árvores nativas sem preocupaçãocom o seu cultivo, ocorre hoje com o pau-rosa, árvore típica daAmazônia, de cuja casca se extrai um óleo rico em linalol, fixador deperfumes cobiçado pela indústria de cosméticos. Diferente daseringueira, que explorada racionalmente pode produzir látex pordécadas, a árvore do pau-rosa precisa ser abatida para a extração doóleo da casca. Para se obter 180 litros de essência de pau-rosa, sãonecessárias de quinze a vinte toneladas dessa madeira, o que equivaleà derrubada de cerca de mil árvores. Além do linalol, outras substânciasconstituem o óleo essencial de pau-rosa, entre elas:

Considerando as fórmulas estruturais das substâncias I, II e III,classifique cada uma quanto à classe funcional a que pertencem.Represente a estrutura do produto da adição de 1 mol de água, em meioácido, também conhe cida como reação de hidratação, à substância alfa-terpineol.RESOLUÇÃO:

A reação de hidratação da substância alfa-terpineol é:

18 –

QU

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A B

E


4. Grupos ligados ao anel benzênico interferem na sua reatividade.Alguns grupos tornam as posições orto e para mais reativas parareações de substituição e são chamados orto e para dirigentes,enquanto outros grupos tornam a posição meta mais reativa, sendochamados de meta dirigentes.

• Grupos orto e para dirigentes:

– Cl, – Br, – NH2, – OH, – CH3

• Grupos meta dirigentes:

– NO2, – COOH, – SO3H

As rotas sintéticas I, II e III foram realizadas com o objetivo desintetizar as substâncias X, Y e Z, respectivamente.

Escreva as fórmulas estruturais dos produtos intermediários e de X, Ye Z.

RESOLUÇÃO:

(I) 1.ª Etapa – Nitração do benzeno na presença de catalisador (H2SO4)

2.ª Etapa – Cloração do nitrobenzeno na presença de AlCl3 comocatalisador.

(II) 1.ª Etapa – Monocloração do benzeno na presença de catalisador(AlCl3)

2.ª Etapa – Dicloração

(III) 1.ª Etapa – Reação do benzeno com cloreto de metila (Friedel Crafts)na presença de catalisador (AlCl3)

2.ª Etapa – Nitração do tolueno

– 19

QU

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A B

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5. Uma das principais fontes de energia térmica utilizadas atualmenteno Estado de São Paulo é o gás natural proveniente da Bolívia(constituído principalmente por metano). No entanto, devido aproblemas políticos e econômicos que causam eventuais interrupçõesno fornecimento, algumas empresas estão voltando a utilizar o GLP(gás liquefeito de petróleo, constituído principalmente por butano).Forneça as equações químicas para a combustão de cada um dessesgases e calcule os volumes de cada um deles que produzem 22,4 litrosde CO2.

RESOLUÇÃO:Combustão do gás natural (principalmente metano):CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

Combustão do GLP (principalmente butano):C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(g)

Admitindo que os gases formados e os gases reagentes se encontrem namesma temperatura e pressão, a proporção em mols é igual à proporçãovolumétrica.Para o gás natural, teremos:

produz1V de CH4 ⎯⎯⎯⎯→ 1V de CO2

x ⎯⎯⎯⎯→ 22,4L de CO2x = 22,4L de CH4

Para o gás liquefeito de petróleo, teremos:1V de C4H10 ⎯⎯⎯⎯→ 4V de CO2

y ⎯⎯⎯⎯→ 22,4L de CO2y = 5,6L de C4H10

20 –

QU

ÍMIC

A B

E


– 21

QU

ÍMIC

A B

E

1. Quando o etanol é posto em contato com o ácido sulfúrico, a quente,ocorre uma reação de desidra tação, e os produtos formados estãorelacionados à temperatura de reação. A desidratação intramolecularocorre a 170°C e a desidratação intermolecular a 140°C. Os produtosda desidratação intramolecular e da intermolecular do etanol são,respectivamente,a) etano e etoxieteno. b) eteno e etoxietano.c) etoxieteno e eteno. d) etoxietano e eteno.e) etoxieteno e etano.

RESOLUÇÃO:Desidratação intramolecular:

H OH| | H2SO4

H2C — CH2 ⎯⎯⎯⎯→ H2C = CH2 + H2O170°C Eteno

Desidratação intermolecular:H2SO4

H3C — CH2 — OH + H O — CH2 — CH3 ⎯⎯⎯⎯→140°C

H3C — CH2 — O — CH2 — CH3 + H2OEtoxietano

Resposta: B

2. A reação química entre um ácido carboxílico e um álcool é chamadade esterificação. Nessa reação, forma-se também água, devido à saídade um H do grupo OH do álcool e o grupo OH do ácido, como indicao exemplo

Complete a equação a seguir e dê o nome do composto orgânico for -mado.

RESOLUÇÃO:

propanoato de metila

3. O éster etanoato de octila é a substância responsável pelo aromacaracterístico das laranjas, podendo ser sintetizada em uma única etapade síntese. Apresente a equação para a reação de produção do ésteretanoato de octila, empregando como reagentes um álcool e um ácidocarboxílico.

RESOLUÇÃO:A reação entre ácido carboxílico e álcool é chamada de esterificação.O éster etanoato de octila é obtido a partir da reação:

I) Oxidação enérgica de alceno com KMnO4 ou K2Cr2O7 em meioácido (H2SO4)

[O]R — C = C — R ⎯→ R — C =O + O = C —R

| | H+ | |H R OH R

II) Ozonólise de alceno

R — C = C —R + O3 + H2O ⎯→ R—C =O + O = C —R| | | |H R H R

4. Complete as equações a seguir:[O]

a) H3C — C = C — CH2 — CH3 ⎯⎯⎯→| | H+

H CH3

b) H3C — C = C — CH3 + O3 + H2O ⎯⎯⎯→| |

H CH3

RESOLUÇÃO:

H3C — C

—

OH

——O

+ HO — CH2 — CH3

H3C — C + H2O

—

O — CH2 — CH3

——O

H3C — CH2 — C

—

OH

——O

+ HO — CH3

H3C — CH2 — C

—

OH

——O

+ H O — CH3

H3C — CH2 — C + H2O——

O

—

O — CH3

H3C — C—

OH

——O

ácidoetanóico

+ HO — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

1-octanol

H2O + H3C — C—

O — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

——O

etanoato de octila


O O||

a) H3C — C e H3C — C — CH2 — CH3

OH

O O||

b) H3C — C e H3C — C — CH3

H

MÓDULO 99 Reações Orgânicas II


Oxidação de álcoois com KMnO4/H2SO4

[O] [O]álcool 1ário ⎯⎯→ aldeído ⎯⎯→ ácido carboxílico

[O]álcool 2ário ⎯⎯→ cetona

[O]álcool 3ário ⎯⎯→ não há reação

5. Complete as equações a seguir.

[O] [O]H3C — CH2 — OH ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→

etanol

OH| [O]

H3C — C — CH3 ⎯⎯→|H

2-propanol

RESOLUÇÃO:O

[O] [O]H3C — CH2 — OH ⎯⎯→ H3C — C ⎯⎯→

– H2OH

etanalO

→ H3C — C

OHácido etanoico

OH O| [O] ||

H3C — C — CH3 ⎯⎯→ H3C — C — CH3| – H2OH propanona

6. A chamada “lei seca” foi criada para tentar diminuir o número deacidentes envolvendo veículos automotores, procurando evitar quesejam conduzidos por motoristas alcoolizados. Para uma fiscalizaçãoeficaz, o chamado bafômetro é utilizado nas operações de policiamentonas cidades e rodovias do país. Os primeiros equipamentos desse tipoeram constituídos por tubos em cujo interior havia dicromato depotássio e ácido sulfúrico, imobilizados em sílica. Ao soprar no tubo,o ar exalado pela pessoa entra em contato com esses reagentes, e, casotenha consumido álcool, seus vapores reagem segundo a equaçãoquímica:3C2H5OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 →→ 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2Osendo detectado devido à coloração verde, característica do Cr2(SO4)3produzido.É correto afirmar que, na reação que ocorre no bafômetro, o etanol éa) hidrolisado.b) desidratado pelo H2SO4.c) reduzido pelo H2SO4.d) reduzido pelo K2Cr2O7.e) oxidado pelo K2Cr2O7.

RESOLUÇÃO:3C2H5OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 →

→ 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O

No processo, o etanol (redutor) é oxidado a ácido acético:

e o dicromato de potássio (oxidante) é reduzido a sulfato de crômio (III):

No bafômetro, o etanol é oxidado pelo K2Cr2O7.Resposta: E


C H OH2 5 C H O2 4 2

-2 0Oxidação

K Cr O2 2 7 Cr (SO )2 4 3

+6 +3Redução

22 –

QU

ÍMIC

A B

E


– 23

QU

ÍMIC

A B

E

1. As garrafas PET são um dos problemas de po lui ção citados por am - bientalistas; sejam depositadas em aterros sani tários ou até mes mojogadas indiscriminadamente em terrenos baldios e cur sos d’água, es -se material leva cerca de 500 anos para se degra dar. A reciclagem temsido uma solução válida, embora ainda não atinja nem metade dasgarrafas PET produzidas no país. Pesqui sadores bra sileiros estudam odesenvolvimento de um plástico obti do a partir das garrafas PET, quese degrada em apenas 45 dias. O se gredo para o desenvolvimento donovo polímero foiutilizar em sua síntese um outro tipo de plástico, nocaso um poliéster alifático, para acelerar o pro cesso de degradação. Opolímero PET, poli(tereftalato de etileno), é obtido a partir da reação doácido tereftálico com etilenoglicol na presença de catalisador e emcondições de temperatura e pressão adequadas ao processo.

a) Dê a fórmula estrutural do PET. Em relação à estrutura químicados polímeros citados, o que pode estar associado quanto àbiodegradabilidade dos mesmos?

b) O etanol é semelhante ao etilenoglicol. Dentre esses dois álcoois,qual deve apresentar menor pressão de vapor e qual deve apresentarmenor temperatura de ebulição? Justifique.

RESOLUÇÃO:a)


b) Etanol EtilenoglicolCH3 – CH2 – OH HO – CH2 – CH2 – OHPor estabelecer maior quantidade de ligações de hidrogênio entre suasmoléculas, podemos concluir que o etilenoglicol possui força inter -molecular mais intensa; portanto, possui menor pressão de vapor. Oetanol, por possuir maior pressão de vapor, possui menor ponto deebulição.

2. Os α-aminoácidos são moléculas que têm um grupo amino e umgrupo carboxila ligados a um mesmo átomo de carbono. Um dos vinteα-aminoácidos en con trados em proteínas naturais é a ala nina. Essamolécula possui também um átomo de hidrogênio e um grupo metilaligados ao carbono α. Na formação de pro teínas, que são polímeros deaminoácidos, estes se ligam entre si por ligações peptídicas. A ligaçãopeptídica forma-se entre o grupo amino de uma molécula e o grupocarboxila de uma outra molécula de aminoácido, com a eliminação deuma molécula de água. Com base nessas informações, pedem-sea) a fórmula estrutural da alanina.b) a equação química que representa a reação entre duas moléculas de

alanina formando uma ligação peptídica.

RESOLUÇÃO:a) H2N — CH — COOH

|CH3

b) H2N — CH — CO N — CH — COOH →| H |

CH3 CH3O||

→ H2N — CH — C — N — CH — COOH + H2O| | |

CH3 H CH3

OH + H

MÓDULO 11 00 Polímeros – Bioquímica


3. Na preparação de churrasco, o aroma agradável que desperta oapetite dos apreciadores de carne deve-se a uma substância muitovolátil que se forma no pro cesso de aquecimento da gordura animal.

(R, R’ e R’’: cadeias de hidrocarbonetos com mais de 10 átomos decarbono.)Esta substância é composta apenas por carbono, hi drogênio e oxigênio.Quando 0,5 mol desta substância sofre combustão completa, forma-seum mol de moléculas de água. Nesse composto, as razões de massasentre C e H e entre O e H são, respec tiva mente, 9 e 4.a) Calcule a massa molar desta substância.b) A gordura animal pode ser transformada em sabão por meio da

reação com hidróxido de sódio. Apre sente a equação dessa reação eo seu respectivo nome.

Dadas massas molares (g/mol): C = 12, H = 1 e O = 16.

RESOLUÇÃO:


CxHyOz


Para esta reação estar balanceada em relação ao H, o compostooriginal terá 4 átomos de H (y = 4). Como:

= 9 = 9 mC = 36

Como cada átomo de C tem massa atômica igual a 12u, temos 3átomos de C (x = 3) e

= 4 = 4 mO = 16


logo a fórmula é C3H4O

M = (3 . 12 + 4 . 1 + 1 . 16)g/mol = 56g/mol


4. Nas tecnologias para substituição dos derivados do petróleo poroutras fontes de energias renováveis, o Brasil destaca-se no cenáriointernacional pelo uso do etanol e, mais recentemente, do biodiesel.Na transesterificação, processo de obtenção do biodiesel, ocorre umareação entre um óleo e um álcool na presença de catalisador, tendoainda como subproduto a glicerina.

H2COH|

HCOH C17H31COOH|

H2COH ácido linoleico (L)Glicerina

Quando são utilizados o etanol e o triglicerídeo LLL, na transes -terificação, os produtos orgânicos formados apresentam os gruposfuncionaisa) álcool e éster. b) álcool e éter.c) álcool e ácido carboxílico. d) ácido carboxílico e éster.e) ácido carboxílico e éter.

RESOLUÇÃO:A reação de transesterificação entre o etanol e o triglicerídeo LLL estárepresentada a seguir:

Logo, os produtos da reação pertencem às funções álcool e éster.Resposta: A

mC––––mH

mC––––

4

mO––––mH

mO––––

4

CH2 — O — C — C17H31

— —

O

CH — O — C — C17H31— —

O

CH2 — O — C — C17H31

— —

O

+ 3CH3 — CH2 — OH

3C17H31 — C — O — CH2 — CH3

— —

O

+

H2C — OH

—

HC — OH

—

H2C — OH

24 –

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A B

E


5. (UFSCar) – Uma porção representativa da estrutura do polímeroconhecido como Kevlar, patente da DuPont, é mostrada na figura aseguir.

A estrutura pode ser descrita como sendo formadas por longas fibraspoliméricas, aproximadamente planares, mantidas por ligaçõescovalentes fortes, e cada fibra interagindo com suas vizinhas através deligações hidrogênio, representadas por linhas interrompidas na figura.Devido ao conjunto dessas interações, o polímero é altamente resistentea impactos, propriedade que é aproveitada na confecção de coletes àprova de bala.a) Escreva as fórmulas estruturais dos dois reagentes utilizados na

síntese do Kevlar, identificando as funções orgânicas presentes nasmoléculas de cada um deles.

b) Transcreva a porção representativa da fórmula estrutural da fibrapolimérica em destaque na figura (dentro dos colchetes) para seucaderno de respostas.

Assinale e identifique a função orgânica que se origina da reação depolimerização.RESOLUÇÃO:a) Os dois reagentes utilizados são:

b) A função orgânica que se origina da reação de polimerização é amida.

– 25

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26 –

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A B

E

1. Especialmente para as crianças, havia uma sala reservada commuitos brinquedos, guloseimas, um palhaço e um mágico. ComoRango também tinha problemas com açúcar, algumas vezes elecolocava pouco açúcar nas receitas. Ao ex perimentar a pipoca doce,uma das crianças logo berrou: “Tio Rango, essa pipoca tá com poucoaçúcar!” Aquela observação intrigou Rango, que ficou ali pensando....a) “Coloquei duas xícaras de milho na panela e, depois que ele



Dados: Massas molares em g/mol: C = 12, H = 1, O = 16Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol–1

RESOLUÇÃO:




x = 60g

Cálculo da massa molar da sacarose:M(C12H22O11) = (12.12)g/mol + (22.1)g/mol + (11.16)g/mol = 342g/mol



y ––––––– 60g

y = 1,05 . 1023 moléculas

b) Cálculo da massa de açúcar que sofreu decomposição:60g –––––––– 100%x –––––––– 1%

x = 0,6g

Cálculo da massa formada de carbono:

ΔC12H22O11 ⎯⎯⎯→ 12C + 11H2O1 mol 12 mol↓ ↓

342g –––––––––––– 12.12g0,6g –––––––––––– yy = 0,25g

2. Diversos gases formam a atmosfera da Terra, sendo que a quanti -dade de alguns deles vem aumentando por ação antropogênica, o quepode causar problemas. O oxi gê nio, em suas diferentes formasalotrópicas, tem funções distintas e essenciais para a manutenção davida no planeta.a) Escreva a fórmula química das duas formas alotró picas mais comuns

do oxigênio, apontando a função de cada uma delas relacionada coma manutenção da vida na Terra.

b) Considerando que cerca de 20% em volume da atmosfera éconstituída de oxigênio em sua forma alotrópica mais abundante,calcule a massa desse gás contido num reservatório de 24,6m3

cheio de ar a 27 °C e 1 atm de pressão.

Dados: P x V = n x R x T; R = 0,082 atm L mol–1 K–1.massa molar do gás oxigênio = 32g/mol

RESOLUÇÃO:a) O elemento oxigênio (O) forma duas substâncias simples (formas

alotrópicas) diferentes.

Gás oxigênio: O2, O = O

Gás ozônio: O3,

O gás oxigênio (O2) é o gás vital, essencial na respi ração. O gás oxigêniopromove a combustão dos alimentos, liberando a energia necessáriapara a realização dos processos necessários para a ma nuten ção da vida.O gás ozônio é poluente na troposfera, mas na estratosfera forma umacamada que absorve a maior parte da radiação ultravioleta provenientedo Sol, permitindo a manutenção da vida.

b) Cálculo da quantidade de matéria total:

P . V = n . R . T

1atm . 24,6 . 103L = n . 0,082 atm . L . mol–1 . K–1. 300K

n = 1000 mol de ar

A porcentagem em volume coincide com a por centagem em mol:

1000 mol ––––––– 100%

x ––––––– 20%

x = 200 mol

Massa de gás oxigênio (O2):

1 mol –––––– 32g

200 mol –––––– y

y = 6400g

O

O O

MÓDULO 11 11 Mol e Estequiometria


– 27

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3. O pirrol é uma amina secundária que apresenta uma cadeiaclassificada como fechada, não ramificada, insaturada e heterogênea.A polimerização do pirrol conduz à formação do poli pirrol, umpolímero condutor cujas fibras são usadas na produção de tecidos paracamuflagem contra radares, pois absorvem micro-ondas. A análiseelementar do pirrol resulta na seguinte com posição percentual emmassa: carbono = 71,6%; nitro gênio = 20,9% e hidrogênio = 7,5%.Dadas as massas molares, em g/mol, para o C = 12; o N = 14 e o H = 1,e sabendo-se que a massa molar do pirrol é de 67g/mol, escreva asfórmulas molecular e estrutural do pirrol.

RESOLUÇÃO:71,6g de C

Para 100g do composto � 20,9g de N

7,5g de H

Cálculo da quantidade em mol de C:

1 mol de C –––––– 12gx –––––– 71,6gx = 5,97 mol de C

Cálculo da quantidade em mol de N:

1 mol de N –––––– 14gy –––––– 20,9gy = 1,49 mol de N

Cálculo da quantidade em mol de H:

1 mol de H –––––– 1gz –––––– 7,5gz = 7,5 mol de H

Proporção entre números de átomos: 5,97 : 7,5 : 1,49 = 4 : 5 : 1A fórmula mínima do composto será: C4H5N

Cálculo da massa molar da fórmula mínima:M do C4H5N = (4 . 12 + 5 . 1 + 1 . 14)g/mol = 67g/molPortanto, a fórmula molecular será: C4H5N

O pirrol é uma amina secundária (tem o grupo — N — )|H

e como a cadeia é fechada, não ramificada e insa turada, a sua fórmulaestrutural é:

4. Em 2004, iniciou-se, no Brasil, a exploração de uma importantejazida de minério de cobre. Nestes mi nérios, o metal é normalmenteencontrado na forma de sulfetos, como o CuS, e, para sua obtenção, ominério é submetido à ustulação – aquecimento sob atmosfera de arou de oxigênio. Neste processo, além do cobre metálico, ob tém-se odióxido de enxofre. Como subproduto, pode-se obter o ácido sulfúrico,por reação do SO2 com o oxi gênio, formando o trió xi do de enxofre(SO3), e deste com a água, resul tan do no H2SO4.a) Escreva a equação química para a ustulação do CuS.b) Dadas as massas molares, em g·mol–1: H = 1; S = 32 e O = 16,

calcule a massa de ácido sulfú ri co que pode ser obtida a partir de64kg de SO2. Apresente seus cálculos.

RESOLUÇÃO:a) A equação química do processo é:

ΔCuS + O2 ⎯→ Cu + SO2

b) SO2 + 1/2O2 → SO3

H2O + SO3 → H2SO4––––––––––––––––––––––––––SO2 + 1/2O2 + H2O → H2SO41 mol 1 mol↓ ↓

64g –––––––––––––––– 98g64kg –––––––––––––––– x x = 98kg

5. Na indústria, a amônia é obtida pelo processo de nominado Haber-Bosch, pela reação entre o nitrogênio e o hidrogênio na presença deum catalisador apro priado, conforme mostra a reação não balanceada:

N2(g) + H2(g) ⎯⎯⎯⎯→ ←⎯⎯⎯⎯ NH3(g)catalisador

Com base nessas informações, considerando um ren di mento de 100%e sabendo que as massas mola res desses compostos são: N2 = 28 g/mol, H2 = 2 g/mol, NH3 = 17 g/mol, calculea) a massa de amônia produzida reagindo-se 7g de ni tro gênio com 3g

de hidrogênio.b) Nas condições descritas no item a, existe reagente em excesso? Se

existir, qual a massa em excesso desse reagente?

RESOLUÇÃO:a) N2(g) + 3H2(g) →← 2NH3(g)

1 mol ––––– 3 mol –––––– 2 mol↓ ↓ ↓

28g ––––––– 6g –––––––– 34g7g ––––––– 1,5g –––––––– x x = 8,5g

reagente reagentelimitante em excesso

b) Massa em excesso de hidrogênio (H2) = 3g – 1,5g = 1,5g

H — C C — H

H — C C — H

N|H


28 –

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A B

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1. Um tipo bastante importante de reação química são as de decom -posição, reações nas quais uma única substância reagente origina comoproduto duas ou mais substâncias. Considerando as rea ções dedecomposição I, II e III, identifique os produtos A, B, D e E.

luzI: H2O2 (l) ⎯⎯⎯→ A (l) + B (g)

calorII: CaCO3 (s) ⎯⎯⎯→ C (s) + D (g)

correnteIII: H2O (l) ⎯⎯⎯→ E (g) + B (g)

elétrica

RESOLUÇÃO:I. Decomposição do peróxido de hidrogênio:

luzH2O2(l) ⎯⎯→ H2O(l) + 1/2 O2(g)

A B

II. Decomposição do carbonato de cálcio:

calorCaCO3(s) ⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)

C D

III.Decomposição da água:

correnteH2O(l) ⎯⎯⎯⎯→ H2(g) + 1/2O2(g)

elétrica

E B

A: H2O B: O2D: CO2 E: H2

2. Algumas substâncias, quando dissolvi das em água, reagem produ -zindo íons em solução. Dentre estas substâncias, algumas são muitoco muns: cloreto de hidrogênio (HCl) e cloreto de sódio (NaCl).Conside rando as interações destas subs tân cias com a água, indivi -dualmente, escreva as equa ções químicas para as reações que envolvema) a dissociação dos íons existentes no composto originalmente iônico.b) a ionização da substância que originalmente é um composto

covalente.

RESOLUÇÃO:a) A equação química que representa a dissociação dos íons existentes no

cloreto de sódio é:H2O

Na+Cl–(s) ⎯⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq) ou

Na+Cl–(s) + (x + y) H2O → Na+(H2O)x + Cl–(H2O)y

b) A equação química que representa a ionização do cloreto de hidrogênio

é: HCl(g) + H2O(l) →← H3O+(aq) + Cl–(aq)

3. Um dos possíveis meios de se remover CO2 gasoso da atmosfera,diminuindo assim sua contribuição para o “efeito estufa”, envolve afixação do gás por orga nismos microscópicos presentes em rios, lagose, princi palmente, oceanos. Dados publicados em 2003 na revistaQuímica Nova na Escola indicam que o reservatório da hidroelétricade Promissão, SP, absorve 704 toneladas de CO2 por dia.a) Calcule a quantidade de CO2, expressa em mol/dia, absorvida pelo

reservatório. (Dado: mas sa molar de CO2 = 44 g/mol.)b) Suponha que parte do CO2 permaneceu dissolvida na água do

reservatório, na forma CO2(aq). Em pregando equações químicas,discuta qualitativa mente o efeito que o CO2 dissolvido terá sobre ascaracterísticas químicas da água do reservatório.

RESOLUÇÃO:a) CO2: M = 44g/mol

44g –––––– 1mol704 . 106g ––––––– x

x = 16 . 106 mol ∴ 1,6 . 107 mol

b) CO2(g) →← CO2(aq)CO2(aq) + H2O(l) →← H2CO3(aq) →← H+(aq) + HCO–

3(aq)

A dissolução do CO2 na água do reservatório torna-a ácida(pH < 7), de acordo com as equações acima envol vidas.

4. Os exoesqueletos de muitos corais e moluscos são formados emgrande parte por carbonato de cálcio. Uma maneira de determinar oteor de cálcio em amostras de conchas consiste em solubilizá-las eseparar o cálcio das demais substâncias por preci pitação. O precipitadoformado é separado por filtração, determinando-se sua massa eencontrando-se seu teor através de cálculos es te quio métricos. Asequações que descrevem as reações desse processo são:

a) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

CaCl2 + 2NaOH → Ca(OH)2 + 2NaCl

b) CaCO3 → CaO + CO2

CO2 + H2O → H2CO3

c) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

CO2 + H2O → H2CO3

d) Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + 2CO2


e) Ca(HCO3)2 → CaO + 2CO2 + H2O

CO2 + H2O → H2CO3

RESOLUÇÃO:As equações químicas que envolvem a determinação do teor de cálcio são:CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)CaCl2(aq) + 2NaOH(aq) → Ca(OH)2(s) + 2NaCl(aq)Resposta: A



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5. O fertilizante sulfato de amônio pode ser obtido pela reação químicaque ocorre pela passagem de amônia gasosa (NH3) em ácido sulfúricoconcentrado (H2SO4). Uma equação química que representa essareação é

a) NH3 + H2SO4 → H2O + NH4SO4

b) 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

c) 2 NH3 + H2SO4 → H2O + (NH4)2SO3

d) NH3 + H2SO4 → H2O + NH3SO3

e) NH3 + H2SO4 → NH5SO4

RESOLUÇÃO:A equação química que representa a reação entre NH3 e H2SO4 é:2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4Resposta: B

6. As estações municipais de tratamento de água trans formam a águacontaminada na água potável que chega a nossas casas. Nessasestações, primeira mente um “tratamento primário” remove partículasde sujeira e detritos por peneiramento e filtração. Em seguida, num“tratamento secundário”, sulfato de alumínio e hidróxido de cálcio sãoadicionados à água. A reação destes dois compostos leva à formação dehidróxido de alumínio, um composto de aspecto gela tinoso que arrastaimpurezas para o fundo do tanque de tratamento. Finalmente, numaúltima etapa, adiciona-se hipoclorito de sódio, que tem ação bac tericida(mata bactérias) e fungicida (mata fungos).a) Escreva a reação química balanceada entre sulfato de alumínio e

hidróxido de cálcio, levando à for mação de hidróxido de alumínio esulfato de cálcio.

b) Escreva a fórmula química do hipoclorito de sódio. A açãobactericida e fungicida deste composto se deve ao forte poderoxidante do ânion hipoclorito. Numa reação de oxidorredução, oátomo de cloro no hipoclorito é reduzido a cloreto (Cl–). Quantoselétrons o átomo de cloro ganha nesse processo?

RESOLUÇÃO:

a)

b) A fórmula do hipoclorito de sódio é NaClO.

Cada átomo de cloro do hipoclorito recebe 2 elé trons.

Al2 (SO4)3 + 3Ca (OH)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4

NaClO ⎯⎯→ Cl–

1+ 1–

Δe– = 2


1. (UNIFESP) – Para neutralizar 10,0 mL de uma solução de ácidoclorídrico, foram gastos 14,5 mL de solução de hidróxido de sódio0,120 mol/L. Nesta titulação ácido-base foi utilizada fenolftaleínacomo indicador do ponto final da reação. A fenolftaleína é incolor nomeio ácido, mas torna-se rosa na presença de base em excesso. Apóso final da reação, percebe-se que a solução gradativamente fica incolorà medida que a fenolftaleína reage com excesso de NaOH. Nesteexperimento, foi construído um gráfico que representa a concentraçãode fenolftaleína em função do tempo.

a) Escreva a equação da reação de neutralização e calcule a concen -tração, em mol/L, da solução de HCl.

b) Calcule a velocidade média de reação de decomposição dafenolftaleína durante o intervalo de tempo de 50 segundos iniciais dereação. Explique por que a velocidade de reação não é a mesmadurante os diferentes intervalos de tempo.

RESOLUÇÃO:a) HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O (�)

ou H+(aq) + OH–

(aq) → H2O (�)

1 mol de HCl ––––– 1 mol de NaOH

nA ––––– nB

Logo: nA = nB

MAVA = MBVB

MA · 10,0 mL = 0,120 · 14,5 mL

MA = 0,174 mol/L

b) vmédia = =

=

vmédia = 4 · 10–5 mol/L · s

A velocidade da reação é dada por uma fórmula do tipo:

v = k [fenolftaleína]x

À medida que a concentração do reagente (fenolftaleína) diminui, avelocidade da reação decresce.

2. (UFSCar) – O primeiro veículo lançador de satélites (VLS) desen -volvido no Brasil foi destruído por um incêndio, em 22 de agosto de2003, causando a morte de 21 en genheiros e técnicos. O incêndioocorreu devido à combustão do combustível sólido da aeronave,atingindo temperaturas da ordem de 3.000°C. Suponha que um ônibusespacial utilize um combustível sólido constituído de alumínio em pó,perclorato de amônio (NH4ClO4) e o catalisador óxido de ferro (III).Durante a decolagem, o Fe2O3 catalisa a reação entre NH4ClO4 e Al,resultando nos produtos sólidos Al2O3 e AlCl3 e gasosos NO e H2O.a) Escreva a equação química, devidamente balan ceada, da reação que

ocorre durante a decolagem deste ônibus espacial.b) O gráfico a seguir apresenta as curvas de uma reação que ocorre na

presença e na ausência de um catalisador.

Relacione os segmentos A e B com as energias cor respondentes ea dependência dos mesmos com o catalisador.

RESOLUÇÃO:a) Admitindo-se coeficiente 1 para a substância NH4ClO4, temos a sequên -

cia para determinar os coeficientes:

1NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1/3AlCl3 + NO + H2O

3NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1AlCl3 + NO + H2O

3NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + H2O

3NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + 6H2O

3NH4ClO4 + Al → 1Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + 6H2O

3NH4ClO4 + 3Al → 1Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + 6H2O

b) segmento A: energia de ativação da reação cata lisada. O catalisadordiminui a energia de ativação.segmento B: variação de entalpia (ΔH), não depende do catalisador. Nocaso, B representa a energia absorvida pela reação.

mol––––

L

�ΔM�–––––

Δt

� 3 × 10–3 mol/L – 5 × 10–3 mol/L �––––––––––––––––––––––––––––––

50s – 0s

30 –

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A B

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3. (UNIFESP) – Estudos cinéticos da reação entre os gases NO2 e COna formação dos gases NO e CO2 revelaram que o processo ocorre emduas etapas: I. NO2(g) + NO2(g) → NO(g) + NO3(g) II. NO3(g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g) O diagrama de energia da reação está esquematizado a seguir.

a) Apresente a equação global da reação e a equação da velocidade dareação que ocorre experimental mente.

b) Verifique e justifique se cada afirmação a seguir é verdadeira: I. a reação em estudo absorve calor; II. a adição de um catalisador, quando o equilíbrio é atingido,

aumenta a quantidade de gás carbônico.

RESOLUÇÃO:a) I) NO2(g) + NO2(g) → NO(g) + NO3(g)

II) NO3(g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––equação NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g)global

A equação de velocidade é tirada da etapa lenta (I):v = k [NO2]2

b) I. errada: libera calor, reação exotérmicaII. errada: catalisador não desloca equilíbrio, portan to, não altera a

quantidade de CO2.

4. Soluções aquosas de água oxigenada, H2O2, decom põem-se, resul -tando água e gás oxigênio. A figura abaixo representa a decomposiçãode três soluções de água oxigenada em função do tempo, sendo umadelas catalisada por óxido de ferro (III), Fe2O3.

a) Qual das curvas representa a reação catalisada? Justifique.b) Qual das curvas representa a reação mais lenta? Justifique.

RESOLUÇÃO:a) Curva B. Catalisador acelera reações; na curva B, obser va-se uma

diminuição maior da [H2O2] num mesmo intervalo de tempo.b) Curva C. Partindo de uma concentração menor que a da curva A, o

tempo é o mesmo para o consumo total da H2O2.

5. A expressão da equação da velocidade de uma reação deve serdeterminada experimentalmente, não poden do, em geral, ser preditadiretamente a partir dos coeficientes estequiométricos da reação.O gráfico a seguir apresenta dados experimentais que pos sibilitam aobtenção da expressão da velocidade da seguinte reação:2ICl(g) + H2(g) → I2(g) + 2HCl(g)



RESOLUÇÃO:


que, dobrando a concentração de H2, a velocidade dobra. Trata-se de uma

reação de 1a or dem em relação a H2.


que, dobrando a concentração de ICl, a velo cidade também dobra. É

uma reação de 1a ordem em relação a ICl.

Lei da velocidade

v = k [ICl]1 . [H2]1

b) Cálculo da constante de velocidade (k) nas condições da experiência.

Quando [H2] = 0,30 mol/L e [ICl] = 0,15 mol/L, temos

v = 7,2 . 10–7 mol/L.s

v = k [ICl] . [H2]

7,2 . 10–7 = k . 0,15 . 0,30

k = 1,6 . 10–5 L/mol . s

Cálculo da velocidade de reação

v = k [ICl] . [H2]

v = 1,6 . 10–5 . 0,6 . 0,6

v = 5,76 . 10–6 mol/L . s

– 31

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A B

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1. A produção de grafita artificial vem crescendo significa tivamente,uma vez que grafita natural de boa qualidade para uso industrial éescassa. Em atmosferas ricas em dióxido de carbono, a 1 000 ºC, agrafita reage segundo a reação:

C(grafita) + CO2 (g) ←→ 2 CO (g)

A 1 000 ºC, no estado de equilíbrio, as pressões parciais de CO e CO2são 1,50 atm e 1,25 atm, respectivamente. Calcule o valor da constantede equilíbrio (Kp) para a reação nessa temperatura.

RESOLUÇÃO:C(grafita) + CO2 (g) →← 2 CO (g)

A expressão da constante de equilíbrio em termos de pressão parcial é:

Kp =

Como no equilíbrio as pressões parciais de CO e CO2 são respectivamente1,50 atm e 1,25 atm, temos:

Kp = = 1,80

2. O óxido de cálcio, conhecido comercialmente como cal virgem, éum dos materiais de construção utilizado há mais tempo. Para suaobtenção, a rocha calcária é moída e aquecida a uma temperatura decerca de 900°C em diversos tipos de fornos, onde ocorre sua decom -posição térmica. O principal constituinte do calcário é o carbonato decálcio, e a reação de decomposição é representada pela equação:



constantes.

RESOLUÇÃO:Para aumentar a produção de óxido de cálcio, devemos deslocar o equi -líbrio para a direita, sentido no qual ocorre aumento de volume de gases.


0V 1V

A adição de ou a retirada de CaCO3(s) não afeta o equilíbrio. A adição deCO2 deslocará o equilíbrio para a esquerda, diminuindo o rendimento deCaO(s).A única alternativa correta é a diminuição da pressão do sistema, quedesloca o equilíbrio no sentido de expansão de volume (para a direita),aumentando a produção de óxido de cálcio.Resposta: B

(pCO)2

––––––––(pCO2

)

(1,50)2

––––––––1,25

32 –

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A B

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3. Sob condições experimentais adequadas, o gás metano pode serconvertido nos gases etano e hidrogênio:

2 CH4 (g) ⎯→←⎯ C2H6 (g) + H2 (g)

Para essa reação, a dependência da constante de equilíbrio com atemperatura é dada na tabela.

a) A reação de conversão do gás metano para etano é uma reaçãoendo térmica? No sistema em equilíbrio, a concentração de gásmetano pode ser aumentada se houver um aumento de temperatura?Justifique suas respostas.

b) No sistema em equilíbrio, qual deve ser o efeito na concentração dogás hidrogênio quando, separadamente, se adiciona um catalisadore quando há um aumento de pressão? Justifique suas respostas.

RESOLUÇÃO:

a)

Aumentando-se a temperatura, a constante de equilíbrio aumenta.Logo, aumenta a concentração dos produtos. O equilíbrio foi deslocadopara a direita. De acordo com o princípio de Le Chatelier, um aumentode temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica.Portanto, a reação de formação dos produtos é endotérmica.A concentração de gás metano diminui com o aumento da temperatura,pois o equilíbrio é deslocado no sentido de formação do etano.

b) A adição de um catalisador não desloca o equilíbrio, portanto aconcentração do hidrogênio permanece constante.Como não há variação na quantidade de matéria (2 mols de reagentese 2 mols de produtos), não há deslocamento do equilíbrio por aumentode pressão. Porém, o volume diminui, fazendo aumentar as concen -trações de todos os participantes do equilíbrio.


experiência é igual a 0,5. Sabendo-se que, no equilíbrio, se

for maior que 0,7, o sistema adquire cor azul e, se for menor que 0,7,adquire cor amarela, qual a cor desse sistema quando for atingido oequilíbrio?a) azul. b) amarelo. c) verde.d) branco. e) preto.

RESOLUÇÃO:

KC =

0,5 =

x2 – 7x + 6 = 0

x =



= = 0,5↓cor amarela

Resposta: B

Temperatura (K) constante de equilíbrio

298 400 600

9 x 10–13

8 x 10–10

6 x 10–7

Kc= [C2H6] · [H2]––––––––––––

[CH4]2

[C]––––[A]

A(g) + B(g) →← C(g)

início 3 mol/L 2 mol/L 0

reage e forma x x x

equilíbrio 3 – x 2 – x x

[C]–––––––[A] . [B]

x––––––––––––(3 – x) (2 – x)

+ 7 ± ��49 – 4 . 6––––––––––––––––––

2

[C]––––[A]

1––2

– 33

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5. Na produção de hidrogênio por via petroquímica, sobram traços deCO e CO2 nesse gás, o que impede sua aplicação em hidrogenaçõescatalíticas, uma vez que CO é veneno de catalisador. Usando-se opróprio hidrogênio, essas impurezas são removidas, sendo trans for -madas em CH4 e H2O. Essas reações ocorrem a temperaturas ele vadas,em que reagentes e pro dutos são gasosos, chegando a um equilíbrio decons tante KI no caso do CO e a um equilíbrio de constante KII no casodo CO2. O gráfico traz a variação dessas constantes com a temperatura.

a) Num experimento de laboratório, realizado a 460 °C, as pres sõesparciais de CO, H2, CH4 e H2O, eram, res pec ti vamente, 4 x 10–5 atm;2 atm; 0,4 atm; e 0,4 atm. Verifique se o equilíbrio químico foialcan çado. Explique.

b) As transformações de CO e CO2 em CH4 mais H2O são exo -térmicas ou endotérmicas? Justifique sua resposta.

c) Em qual das duas transformações, na de CO ou na de CO2, o calordesprendido ou absorvido é maior? Explique, em termos do mó -dulo da quantidade de calor (�Q�) envolvida.

RESOLUÇÃO:a) A reação de CO com H2 pode ser expressa por:

CO(g) + 3H2(g) →← CH4(g) + H2O(g) KI

KI =

Vamos determinar o quociente reacional (Qp) a 460°C:

Qp = = = 500

Observando o gráfico, verificamos que o Qp é igual a KI e, portanto, podemos concluir que o sistema se encontra em equilíbrio.

b) Pelo gráfico, verificamos que tanto para a reação I: (CO(g) + 3H2(g) →← CH4(g) + H2O(g)) como para a reação II: (CO2(g) + 4H2(g) →← CH4(g) + 2H2O(g)), um aumento da temperaturaimplica uma diminuição da constante de equilíbrio. Podemos concluirque ambas reações são exotérmicas.

c) A reação I libera mais calor.A reação I apresenta maior valor para a constante de equilíbrio que areação II, numa mesma tem pera tura. Isso significa que a reação I émais espon tânea. Levando em conta apenas a entalpia, a rea ção I liberamais calor.

pCH4. pH2O

––––––––––––––pCO . p3

H2

pCH4. pH2O

––––––––––––––pCO . p3

H2

0,4 . 0,4––––––––––––

4 . 10–5 . 23

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1. Na prática de exercícios físicos, o organismo humano utiliza aglicose como principal fonte de energia. Havendo suprimentoadequado de oxigênio, obtém-se o rendimento energético máximopossível, mas quando o esforço é muito intenso, o fornecimento deoxigênio pode se tornar insuficiente, e o organismo adotar rotaalternativa menos eficiente, envolvendo produção de ácido láctico, oque resulta na diminuição do pH no músculo. Após um período dedescanso, o pH do músculo retorna ao seu valor normal,aproximadamente neutro.O equilíbrio entre o ácido láctico e o lactatoem meio aquoso encontra-se representado na equação química:

Ka = 1,0 x 10–4



[lactato] . [H3O+]Ka = –––––––––––––––––

[ácido láctico]

Quando o pH for igual a 7, a concentração dos íons H3O+ é igual a 1,0 . 10–7 mol/L

pH = – log [H3O+]

7 = – log [H3O+]

[H3O+] = 1,0 . 10–7 mol/L

[lactato] . 1,0 . 10–7

1,0 . 10–4 = –––––––––––––––––––[ácido láctico]


[lactato] –––––––––––– = 1,0 . 103

[ácido láctico]

2. A solubilização no meio biológico, que é essencial mente aquoso, éuma etapa importante para a absorção de fármacos a partir do tratogastrintestinal (estômago e intestino).Sabe-se que I. no estômago, o pH pode ter valores de 1,0 a 3,0; II. no intestino delgado, o pH pode ter valores de até 8,4; III. um dos mecanismos de absorção por meio das mucosas do


Considere os fármacos aspirina e anfetamina, cujas fór mulas eequilíbrios em meio aquoso, em função da acidez do meio, são:

Supondo-se que o único mecanismo de absorção por meio das mucosasseja a neutralidade do fármaco, identifique o órgão do trato gastrin te s -tinal no qual cada um dos fármacos mencionados será preferencial -mente absorvido. Justifique sua resposta.

RESOLUÇÃO:A aspirina e a anfetamina serão absorvidas nas formas

pois elas são moléculas neutras.A aspirina é preferencialmente absorvida no estô mago, pois a concentraçãode H3O+ é elevada deslocando o equilíbrio no sentido da molécula neutra.

A anfetamina é preferencialmente absorvida no intestino delgado, pois comoo meio é alcalino, a con centração de H3O+ diminui (H3O+ + OH– →← 2H2O),deslocando o equilíbrio no sentido da molécula neutra.

CH3 — C — C

——

———H

OH

O

OH

Ácido Láctico

+ H2O CH3 — C — C

——O

—

O–

+ H3O+

Lactato

——

H

OH

CH3 — C — C

——

———H

OH

O

OH

Ácido Láctico

+ H2O CH3 — C — C——O

—

O–

+ H3O+

Lactato

——

H

OH

OC

OH

CH3

H O2 H O3+O C

O

OC

O-

O C

CH3

O



CH2 CH

CH3

NH3+

H O2 CH2CH

NH2

CH3

H O3+

OC

OH

CH3

O C

O

CH2 CH

CH3

NH2

e

OC

OH

CH3

H O2 H O3+O C

O

OC

O-

O C

CH3

O

absorvida

CH2 CH

CH3

NH3+

H O2 CH2CH

NH2

CH3

H O3+

absorvida

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3. Um estudante conectou, por meio de uma mangueira, duas garrafasde água mineral, sendo uma com gás e outra sem. Por meio de umpeagâmetro inserto na água com gás, ele acompanhou a variação depH e pôde construir um gráfico registrando a variação de pH em funçãodo tempo.

Com relação à garrafa não monitorada pelo peagâmetro, pode-seconcluir que o gráfico que melhor representaria a variação de pH é:

RESOLUÇÃO:Considere a garrafa 1 com gás (CO2) e a garrafa 2 sem gás. Após a conexãoentre as duas garrafas, ocorre a passagem de gás da garrafa 1 para agarrafa 2 (difusão). Assim, a concentração de gás na garrafa 1 diminui e opH aumenta, e na garrafa 2 a concentração de gás aumenta e o pH diminui.No equilíbrio, o pH fica cons tante.CO2(aq) + H2O( l) →← H+(aq) + HCO–

3(aq)pH = – log [H+]Para a garrafa 2, tem-se:[CO2(aq)] aumenta, [H+(aq)] aumenta, pH diminui

Resposta: D

4. Em um laboratório químico, um aluno identificou três recipientescom as letras A, B e C. Utilizando água destilada (pH = 7), o alunodissolveu quan ti da des suficientes para obtenção de soluções aquosas0,1 mol/L de cloreto de sódio, NaCl, acetato de sódio, CH3COONa, ecloreto de amônio, NH4Cl, nos reci pien tes A, B e C, respectivamente.Após a dissolução, o aluno mediu o pH das soluções dos recipientes A,B e C. Os valores corretos obtidos foram, respectiva men te,a) = 7, > 7 e < 7. b) = 7, < 7 e > 7.c) > 7, > 7 e > 7. d) < 7, < 7 e < 7.e) = 7, = 7 e < 7.

RESOLUÇÃO:NaCl: não sofre hidrólise (pH = 7)CH3COO– + HOH →← CH3COOH + OH– (pH > 7)NH4

+ + HOH →← NH3 + H3O+ (pH < 7)Resposta: A

5. Suspensões de sulfato de bário, devido à propriedade de seremopacas aos raios X, podem ser utilizadas como contraste em examesradiológicos, nos quais os pacientes ingerem uma dose constituída por200 mL dessa sus pensão. Os íons Ba2+ são tóxicos e a absorção de10–2 mol desse íon pode ser fatal para um ser humano adul to. Calculea quantidade de íons Ba2+ inicialmente dissol vida na suspensão e,considerando que todo o material em solução seja absorvido peloorganismo, verifique se o paciente corre o risco de morrer devido àintoxicação por esse cátion. Justifique sua resposta.Dado: Constante do produto de solubilidade do BaSO4 = 1 x 10–10.

RESOLUÇÃODeterminação da concentração de íons Ba2+ na solução saturada de BaSO4.Seja s a solubilidade em mol/L:

H2OBaSO4(s) ⎯⎯⎯→ Ba2+(aq) + SO2–

4 (aq)s s s

Ks = [Ba2+] [SO2–4 ] → 1 . 10–10 = s2 → s = 1 . 10–5mol/L

Cálculo da quantidade de íons Ba2+ em 200mL da solução saturada de

BaSO4:

1 x 10–5 mol de Ba2+ ––––––– 1000 mLy ––––––– 200 mL

y = mol = 2 . 10–6 mol de Ba2+

O paciente não corre risco de morrer, pois a quantidade de íons Ba2+ éinferior a 10–2 mol.

200 . 10–5

––––––––––1000

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1. O cloreto de potássio, KCl, é um composto utilizado comofertilizante para plantas. Os íons K+ e Cl– apre sentam raios iônicosrespectivamente iguais a 138 pm e 181 pm, em que 1 pm = 10–12 m. Operóxido de hi dro gênio, H2O2, é um produto químico de grande impor -tância industrial, decompondo-se quan do ex posto à luz. É usa do emgrande escala como alvejante para tecidos, papel e polpa de madeira.a) Faça uma estimativa dos raios atômicos do K e do Cl. Justifique a

sua resposta.b) Escreva a equação da reação de decomposição do peróxido de

hidrogênio. Calcule a quantidade em mol de moléculas do gásproduzido, na decom posição de 10 mols de moléculas de peróxidode hidrogênio.

RESOLUÇÃO:a) Quando um átomo perde elétrons (transformando-se em cátion), seu raio

diminui devido a uma maior atração do núcleo sobre os elétrons querestaram:

>

Podemos concluir que o raio atômico do potássio será maior que o raiodo íon potássio:

rK > 138pm

Quando um átomo ganha elétrons (transformando-se em ânion), seu raioaumenta graças a uma maior repulsão entre os elétrons:

<

Podemos concluir que o raio atômico do cloro será menor que o raio doíon cloreto:

rCl < 181 pm

b) Decomposição do peróxido de hidrogênio:H2O2 ⎯→ H2O + 1/2O2↓ ↓

1 mol –––––––––––– 0,5 mol10 mol ––––––––––– x

x = 5 mols de moléculas de oxigênio

2. Os átomos dos elementos X, Y e Z apresentam as seguintesconfigurações eletrônicas no seu estado fundamental:X → 1s2 2s2 2p5

Y → 1s2 2s2 2p6 3s1

Z → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5

É correto afirmar que:a) dentre os citados, o átomo do elemento X tem o maior raio atômico. b) o elemento Y é um metal alcalino e o elemento Z é um halogênio.c) dentre os citados, o átomo do elemento Z tem a maior afinidade

eletrônica. d) o potencial de ionização do elemento X é menor do que o do átomo

do elemento Z.e) o elemento Z pertence ao grupo 15 (V A) e está no quarto período

da classificação periódica.

RESOLUÇÃO:

X → 1s2 2s2 2p5; grupo 17 (halogênio); 2.o período

Y → 1s2 2s2 2p6 3s1; grupo 1 (metal alcalino); 3.o pe ríodo

Z → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5; grupo 17 (halo gênio); 4.o pe ríodo

A variação da afinidade eletrônica na tabela periódica é:

X apresenta maior afinidade eletrônica.

A variação do potencial de ionização na tabela periódica é:

X apresenta maior potencial de ionização.Resposta: B

K K+

Cl Cl–

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MÓDULO 11 66 Tabela Periódica e Radioatividade


3. (UFSCar) – O uso de isótopos radioativos, em Medicina, temaumentado muito nos últimos anos, sendo o tecnécio-99 o mais usadoem clínicas e hospitais brasileiros. O principal fornecedor desse isótopoé o Canadá, e proble mas técnicos recentes em seus reatores resultaramem falta desse material no Brasil. Uma proposta alternativa parasolucionar o problema no país foi substituir o tecnécio-99 pelo tálio-201. O tálio-201 pode ser produzido a partir do tálio-203, bombardeadopor próton (1

1p) acelerado em acelerador de partículas. O tálio-203incorpora o próton acelerado e rapidamente se desintegra, formandochumbo-201 e emitindo nêutrons no processo. Posteriormente, ochumbo-201 sofre nova desintegração, formando Tl-201, um isótopocom meia-vida de 73 horas.Pede-se:a) Escreva a equação balanceada, que representa a reação nuclear para

a produção de 201Pb, a partir do bombardeamento do 203Tl comprótons, segundo o processo descrito no enunciado dessa questão.

b) Considerando que na amostra inicial de radiofármaco contendo201Tl tem uma atividade radioativa inicial igual a A0, e que podeser utilizada em exames médicos até que sua atividade se reduza aA0/4, calcule o período de tempo, expresso em horas, durante o qualessa amostra pode ser utilizada para a realização de examesmédicos.

Dados: 20381Tl = tálio-203; 204

82Pb (sic) = chumbo-204;

20182Pb = chumbo-201;1

0n nêutron; 1

1p próton.

RESOLUÇÃO:

a) 20381Tl + 1

1p → 20182Pb + 3 1

0n

b) t1/2 = 73h

73h A0 73h A0A0 ⎯→ –––– ⎯→ ––––2 4

Período de tempo = 146h

4. (UNIFESP) – No estudo do metabolismo ósseo em pacientes, podeser utilizado o radioisótopo Ca-45, que decai emitindo uma partículabeta negativa, e cuja curva de decaimento é representada na figura.

A absorção deficiente de cálcio está associada a doenças crônicas comoosteoporose, câncer de cólon e obesidade. A necessidade de cálcio variaconforme a faixa etária. A OMS (Organização Mundial da Saúde)recomenda uma dose de 1000 mg/dia na fase adulta. A suplementaçãodesse nutriente é necessária para alguns indivíduos. Para isso, ocarbonato de cálcio pode ser apresentado em comprimidos que contêm625 mg de CaCO3.a) Determine a meia-vida do radioisótopo Ca-45 e escreva a equação

do decaimento do Ca-45. b) Determine o número de comprimidos do suplemento carbonato de

cálcio que corresponde à quantidade de cálcio diária recomendadapela OMS para um indivíduo adulto.

Dados: massas molares em g/mol: Ca: 40, C: 12, O: 16

RESOLUÇÃO:a) Pelo gráfico, a atividade deste radioisótopo cai de 80kBq para 20 kBq

em 320 dias, logo:P P

80 ⎯⎯→ 40 ⎯⎯→ 20

t = 2P (período de meia vida)

320 = 2P

Pela tabela periódica dada:4520

Ca ⎯→–10β + 45

21X

b) A OMS recomenda uma dose diária de 1000 mg de cálcio e o compri -mido tem 625 mg de CaCO3:

1 CaCO3 ⎯⎯⎯→ 1 Ca

100g –––––––– 40g

625mg –––––––– x

x =

x = 250mg de cálcio em 1 comprimido

250mg ––––– 1 comprimido

1000mg ––––– y

y = y = 4 comprimidos

P = 160 dias

625 . 40–––––––

100

1000–––––250

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QuímicaCurso Extensivo – D

C2 RGeral QUI D Prof Lu 21/10/10 09:20 Página I

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C2 RGeral QUI D Prof Lu 21/10/10 09:20 Página II

1. Os fogos de artifício propiciam espetáculos em di ferentes eventos.Para que esses dispositivos funcionem, precisam ter em suacomposição uma fonte de oxigênio, como o clorato de potássio(KClO3), com bustíveis, co mo o enxofre (S8) e o carbono (C), além deagentes de cor como o SrCl2 (cor vermelha), o CuCl2 (cor verde es -meralda) e outros. Podem conter também metais piro fóricos como Mgque, durante a combustão, emite inten sa luz branca, como a do flash demáquinas fotográficas.a) Escreva as equações químicas, balanceadas, que representam:

– a decomposição do clorato de potássio, produzindo cloreto depotássio e oxigênio diatômico;

– a combustão do enxofre; – a combustão do magnésio.

b) Considerando o modelo atômico de Rutherford-Bohr, como seexplica a emissão de luz colorida pela deto nação de fogos deartifício?

RESOLUÇÃO:a) 2 KClO3(s) ⎯⎯→ 2 KCl(s) + 3 O2(g)

Δ

S8(s) + 8 O2(g) ⎯⎯→8 SO2(g)

2 Mg(s) + O2(g)⎯⎯→2 MgO(s)

b) A energia produzida nas reações de combustão excita os elétrons dosíons Cu2+, Mg2+ e Sr2+, promo vendo-os para níveis energéticos maisdistantes do núcleo. Ao retornarem a seus níveis de origem, devolvemaquela energia, agora em forma de luz, ao meio ambiente. A cor da luzdepende da diferença de energia entre os níveis percorridos peloselétrons.

2. Reescreva as seguintes equações químicas, utilizando estruturas deLewis (fórmulas eletrônicas em que os elétrons de valência sãorepresentados por • ou x), tanto para os reagentes quanto para osprodutos.

a) H2 + F2 → 2 HF b) HF + H2O → H3O+ + F–

c) 2 Na0 + F2 → 2 Na+F– d) HF + NH3 → NH4+F–

Dados:

RESOLUÇÃO:• As fórmulas eletrônicas (Lewis) dos compostos são:


MODELOS

Dalton Thomson Rutherford

+

átomo = bolinhaesfera positiva comelétrons incrustados

os elétrons giram aoredor do núcleo

positivo

Bohr

órbita permitida

órbita proibida

órbitas circulares com energia constante

H N O F Na

número atômico 1 7 8 9 11

número de elétrons de valência

1 5 6 7 1

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Revisão QUÍMICA

MÓDULO 11 Estrutura do Átomo, Ligações Químicas

C2 RGeral QUI D Prof Lu 21/10/10 09:20 Página 1






3s2 3p6 3d6 4s2.


C(1s2 2s2 2p2) e O (1s2 2s2 2p4)


O = C = O

4. As moléculas de amônia e de gás carbônico apresentam formasgeométricas e polaridades bem distintas. Descreva essas características.Dados: 7N, 6C, 8O, 1H.

RESOLUÇÃO:

gás carbônico O = C = O geometria molecular: linearmolécula apolar

5. Nos pares de substâncias a seguir, indicar a de maior ponto deebulição, justificando:

a) H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH e1-butanol

H3C — CH2 — O — CH2 — CH3éter dietílico

b) C2H6 e C8H18etano octano

RESOLUÇÃO:a) O 1-butanol tem maior ponto de ebulição, pois estabelece ponte de

hidrogênio.b) O octano tem maior ponto de ebulição, pois tem maior cadeia (maior

massa molecular).

• •N

H HH

amônia geometria molecular: pirimidalmolécula polar

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1. No gráfico, encontra-se representada a curva de solubilidade donitrato de potássio (em gramas de soluto por 1000g de água).

Para a obtenção de solução saturada contendo 200 g de nitrato depotássio em 500 g de água, a solução deve estar a uma temperatura,aproximadamente, igual aa) 12°C. b) 17°C. c) 22°C. d) 27ºC. e) 32°C.

RESOLUÇÃO:Cálculo da massa de nitrato de potássio em 1000g de H2O na soluçãosaturada:

500g de H2O –––––––– 200g de KNO31000g de H2O –––––––– xx = 400g de KNO3

Pelo gráfico, traçando as linhas de chamada, observamos que atemperatura do sistema deve ser da ordem de 27°C.

Resposta: D

2. O cloreto de potássio é solúvel em água e a tabela a seguir forneceos valores de solubilidade deste sal em g/100g de água, em função datemperatura.

Preparou-se uma solução de cloreto de potássio a 40°C dissolvendo-se40,0g do sal em 100g de água. A temperatura da solução foi diminuídapara 20°C e observou-se a formação de um precipitado.a) Analisando a tabela de valores de solubilidade, explique por que

houve formação de precipitado e calcule a massa de precipitadoformado.

b) A dissolução do cloreto de potássio em água é um processoendotérmico ou exotérmico? Justifique sua resposta.

RESOLUÇÃO:

a) Houve formação de precipitado, pois a solubilidade do cloreto depotás sio a 20°C é menor do que a 40°C. Observe o esquema:

Massa do precipitado: 6g

b) A dissolução do cloreto de potássio em água é um processo endo -térmico, pois a solubilidade desse sal au men ta com o aumento datemperatura da água.

600

500

400

300

200

100

So

lub

ilid

ad

e,

g/1

00

0g

HO

2

0 10 20 30 40Temperatura, ºC

400g

27ºC

(g/1000gH O)2

T(ºC)

TEMPERATURA (°C) SOLUBILIDADE (g/100g H2O)

10 31,0

20 34,0

30 37,0

40 40,0



4 –

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3. Medicamentos, na forma de preparados injetáveis, devem sersoluções isotônicas com relação aos fluidos celulares. O sorofisiológico, por exemplo, apresenta concentração de cloreto de sódio(NaCl) de 0,9% em massa (massa do soluto por massa da solução),com densidade igual a 1,0 g·cm–3.a) Dada a massa molar do NaCl, em g·mol–1, 58,5, qual a con centração,

em mol·L–1, do NaCl no soro fisio lógico? Apresente seus cálculos.b) Quantos litros de soro fisiológico podem ser prepa rados a partir de

1L de solução que contém 27 g·L–1 de NaCl (concentraçãoaproximada des te sal na água do mar)? Apresente seus cál culos.

RESOLUÇÃO:a) Supondo que temos 1 L ou 1000 cm3 de soro:

1 g ––––– 1 cm3

x ––––– 1000 cm3x = 1000g → massa da solução

Cálculo da massa de NaCl na solução:1000g –––––––––– 100% (solução)x –––––––––– 0,9% (só soluto)

x = 9 g

Cálculo da quantidade em mol de NaCl:58,5g ––––––––– 1 mol de NaCl9g ––––––––– x

x = 0,1538 mol de NaCl

Cálculo da concentração em mol/L: M = 0,154 mol/L

RESOLUÇÃO ALTERNATIVA:

C = 10 dp, C = M . M

M . M = 10 dp ∴ M . 58,5 = 10 . 1,0 . 0,9

M = 0,1538 mol/L

C = 10 . 1 . 0,9 ∴ C = 9g/L

b) Concentração inicial = 27g/L:

C = → logo: m = C . V, então,

considerando que a solução final é o soro fisio lógico, temos:C . V = C’ . V’27 . 1 = 9 . V’V’ = 3L de soro fisiológico

4. O ácido nítrico é um dos ácidos mais utilizados na indústria e emlaboratórios químicos. É comercializado em diferentes concentraçõese volumes, como frascos de 1 litro de solução aquosa, que contém 60%em massa de HNO3 (massa molar 63g/mol). Por se tratar de ácido forte,encontra-se totalmente na forma ionizada quando em solução aquosadiluída. É um líquido incolor, mas adquire coloração castanha quandoexposto à luz, devido à reação de fotodecomposição. Nesta reação, oácido nítrico decompõe-se em dióxido de nitrogênio, gás oxigênio eágua.a) Escreva as equações químicas, devidamente balan ceadas, da reação

de fotodecomposição do ácido nítrico e da ionização do ácidonítrico em meio aquoso.

b) A 20°C, a solução aquosa de ácido nítrico descrita apresentaconcentração 13,0 mol/L. Qual é a densidade desta solução nessamesma temperatura? Apresente os cálculos efetuados.

RESOLUÇÃO:a) Fotodecomposição do ácido nítrico

2HNO3 → 2NO2 + 1/2 O2 + 1H2O

Ionização do ácido nítrico em meio aquoso

HNO3 + H2O → H3O+ + NO3–

ou

H2OHNO3 ⎯⎯⎯→ H+ + NO3

–

b)

Cálculo da massa de HNO3 em 1L de solução1 mol de HNO3 ––––––––– 63g13,0 mol de HNO3 ––––––––– xx = 819g de HNO3

Cálculo de massa da solução819g ––––––– 60%

y ––––––– 100%y = 1365g de solução

Densidade da solução

d = = = 1365g/L = 1,365g/mLm(g)

–––––V(L)

m–––V

1365g–––––

1L


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5. Uma solução foi preparada com 17,5g de sulfato de potássio(K2SO4) e água suficiente para obter 500mL de solução. Determine aconcentração em mol . L–1 dos íons potássio e dos íons sulfato nasolução.Massas molares em g . mol–1: K = 39, S = 32, O = 16.

RESOLUÇÃO:Cálculo da massa molar do K2SO4:M = (2 . 39 + 1 . 32 + 4 . 16) g . mol–1 = 174 g.mol–1

Cálculo da quantidade de matéria do K2SO4 :1 mol –––––––––– 174g

x –––––––––– 17,5gx = 0,1 mol

Cálculo da concentração em mol . L–1 do K2SO4:

0,1 mol de K2SO4 –––––––– 0,5L de solução

y –––––––– 1L de solução

y = 0,2 mol

∴ M = 0,2 mol . L–1

Cálculo das concentrações dos íons:

K2SO4 ⎯⎯⎯⎯→ 2K+ + SO42–

1 mol 2 mol 1 mol

0,2 mol . L–1 z w

z = 0,4 mol . L–1 w = 0,2 mol . L–1

[K+] = 0,4 mol . L–1

[SO42–] = 0,2 mol . L–1


6 –

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1. A figura a seguir apresenta as curvas de pressão de vapor de trêslíquidos puros, 1, 2 e 3, em função da temperatura.

Considere que os líquidos estão submetidos à mesma pressão e analiseas seguintes afirmações:I. Quando os líquidos estão em suas respectivas temperaturas de

ebulição, a pressão de vapor do líquido 1 é maior que a doslíquidos 2 e 3.

II. Quando se adiciona um soluto não volátil ao líquido 2, observa-se um aumento no seu ponto de ebulição.

III. Na temperatura ambiente, o líquido 3 é o mais volátil.IV. A maior intensidade das forças intermoleculares no líquido 3 é

uma explicação possível para o comportamento observado.

Está correto apenas o que se afirma ema) I e II. b) I e IV. c) II e III.d) II e IV. e) III e IV.


Quando os líquidos estão em suas respectivas tem peraturas deebulição, a pressão de vapor é igual para os três líquidos.

II) Correta.Esse fenômeno é denominado ebulioscopia.

III) Errada.Na temperatura ambiente (25°C), o líquido 1 é o mais volátil.

IV) Correta.Quanto maior a força intermolecular, menor a pressão de vapor emaior o ponto de ebulição.

Resposta: D

2. Dadas as soluções aquosas1. 0,1 mol/L de glicose2. 0,1 mol/L de cloreto de sódio

a) Qual a solução em que o solvente tem maior tem pe ra tura deebulição? Justifique.

b) Qual a solução em que o solvente tem maior tem pera tura decongelação? Justifique.

c) Qual solução tem maior pressão osmótica?

RESOLUÇÃO:glicose(s) ⎯→ glicose(aq)0,1 mol 0,1 mol/L

H2ONaCl(s) ⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)0,1 mol 0,1 mol/L 0,1 mol/L

total = 0,2 mol/L

a) Solução 2. Maior número de partículas dispersas.b) Solução 1. Menor número de partículas dispersas.c) Solução 2. Maior número de partículas dispersas. π = M R T i



– 7

QU

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3. O dióxido de carbono tem diversas e importantes aplicações. Noestado gasoso, é utilizado no combate a incêndios, em especial quandoenvolvem materiais elétricos; no estado sólido, o denominado gelo secoé utilizado na refrigeração de produtos perecíveis, entre outrasaplicações. A figura apresenta um esboço do diagrama de fases para oCO2.

Com base nas informações fornecidas pelo diagrama de fases para oCO2, é correto afirmar quea) o CO2 estará no estado líquido para qualquer valor de temperatura,

quando sob pressão igual a 67 atm.b) o CO2 pode passar diretamente do estado sólido para o gasoso,

quando a pressão for menor que 5,1 atm.c) haverá equilíbrio entre os estados líquido e gasoso para qualquer

valor de pressão, quando sob temperatura igual a 25 ºC.d) as curvas representam as condições de temperatura e pressão em que

existe uma única fase do CO2.e) há mais de um conjunto de condições de pressão e temperatura em

que coexistem as três fases em equilíbrio.

RESOLUÇÃO:Para pressão menor que 5,1 atm, aumentando a temperatura, o CO2 noestado sólido passa direta mente para o CO2 no estado gasoso (sublimação).O ponto que corresponde a 5,1 atm e – 56°C é chamado de ponto triplo, on -de coexistem em equilíbrio os três estados físicos (sólido →← líquido →← ga -soso).As curvas representam o estado de equilíbrio entre duas fases (S →← L, L →← V, S →← V).Resposta: B

4. (UFSCar) – Um tipo de sapo do Sudeste da Ásia, Rana cancrivora,nasce e cresce em locais de água doce, tais como rios e lagos. Depoisde atingir seu desenvolvimento pleno neste ambiente, o sapo adultopossui duas características marcantes. A primeira delas é ser dotado deuma pele com alta permeabilidade, que lhe permite trocar eficiente -mente O2 e CO2 gasosos, água e íons, entre seus tecidos e o meioaquático externo. A segunda carac terística é que na procura poralimentos ele se move para manguezais, onde o teor salino é muitomais elevado que o do seu meio aquático original. Para evitar os danosque poderiam resultar da mudança de ambientes, o sapo dispõe derecursos metabólicos, que podem envolver a diminuição da excreçãode NaCl ou da ureia (H2N – CO – NH2) contidos em seu corpo, sendoque neste caso a ureia não sofre hidrólise.a) Supondo que o controle dos efeitos da mudança de ambiente fosse

feito exclusivamente pela retenção de NaCl pelo organismo destesapo, seria necessária a retenção de 2,63g de NaCl por 100 mililitrosde líquido corporal. Se o controle fosse feito exclusiva mente pelaretenção de ureia pelo organismo deste sapo, calcule a quantidade,em gramas, de ureia por 100 mililitros de líquido corporal para obtero mesmo efeito de proteção que no caso do NaCl.

b) Considerando outra espécie de sapo, cuja pele fosse permeávelapenas ao solvente água, escreva o que ocorreria a este sapo ao semover da água doce para a água salgada. Justifique sua resposta.

Dados: massas molares: NaCl = 58,4 g mol–1;ureia = 60,0 g mol–1.

RESOLUÇÃO:a) Cálculo da quantidade, em mols, contida em 2,63g de NaCl:

n = ⇒ n = ⇒

H2ONaCl(s) ⎯⎯⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)

0,045mol 0,045mol 0,045mol1444244430,090mol de partículas

A ureia não sofre hidrólise. Logo, para obter o mesmo efeito de proteção

que o NaCl, será necessário igual número de partículas dispersas em

100mL de líquido corporal (0,090mol):

Quantidade, em gramas, de ureia:

n = ⇒ 0,090mol = ⇒

Serão necessários 5,40g de ureia.b) Ao se mover da água doce para a salgada, por osmose haveria perda de

água do sapo em virtude da maior concentração de partículas dispersasno meio externo que é hipertônico com relação aos seus tecidos.

70

60

50

40

30

20

10

67

5,1

Pre

ssão (

atm

)

sólido

líquido

gás

-56-60 -40 -20 0 20

25Temperatura (ºC)

m–––M

2,63g–––––––––58,4g/mol

n = 0,045mol de NaClem 100mL de

líquido corporal

m–––M

m–––––––––60,0g/mol

m = 5,40g


8 –

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1. Se todo o calor obtido pela combustão de 0,10 mol de metano fosseaproveitado no aquecimento de 1,0 x 103g de água inicialmente a 10°C,qual seria a temperatura final da água?Dados:

Calor específico da água = 1,0 cal g–1 grau1–

RESOLUÇÃO:Na queima de 1 mol de CH4, obtêm-se 200kcal, portanto, o calor liberadona queima de 0,1 mol será 20kcal ou 20.000cal.Q = m c Δt20.000 = 1000 . 1 . Δt

Δt = ∴ Δt = 20°C

Δt = tfinal – tinicial

20 = tfinal – 10

Resposta: tfinal = 30°C

2. (UNESP) – Sob certas circunstâncias, como em locais sem acessoa outras técnicas de soldagem, pode-se utilizar a reação entre alumínio(Al) pulverizado e óxido de ferro (Fe2O3) para soldar trilhos de aço. Aequação química para a reação entre alumínio pulverizado e óxido deferro (III) é:

2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)O calor liberado nessa reação é tão intenso que o ferro produzido é fundido, podendo ser utilizado para soldar as peças desejadas. Co nhe cendo-se os valores de entalpia de formação para o Al2O3(s) = –1676 kJ/mol e para o Fe2O3(s) = –824 kJ/mol, nascondições padrão (25ºC e 1 atmosfera de pressão), calcule a entalpiadessa reação nessas condições. Apresente seus cálculos.

RESOLUÇÃO2 Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)

ΔH0f = zero ΔH0

f = – 824 ΔH0f = – 1676 ΔH0

f = zero

∑ΔH0f = – 824 ∑ΔH0

f = – 1676

reagentes produtos

ΔHreação = ∑ΔH0f – ∑ΔH0

f = – 1676 – (– 824 )

produtos reagentes

3. O gás cloro, Cl2, é altamente tóxico, pois, ao ser ina lado, reage coma água existente nos pulmões, formando HCl, ácido clorídrico, capazde provocar graves lesões internas, conforme a seguinte reação:

Cl2(g) + H2O(g) ⎯→ HCl(g) + HClO(g)Calcular a variação de entalpia, para a reação acima, sendo dadas asenergias de ligação.

RESOLUÇÃO:O O/ \ / \

Cl — Cl + H H ⎯→ H — Cl + H Cl

ligações rompidas ligações formadas1Cl — Cl : 1 . 243kJ 1H — Cl : 1(– 431kJ)2H — O : 2 . 464kJ 1H — O : 1(– 464kJ)–––––––––––––––––––– 1O — Cl : 1(– 205kJ)Total: 1171kJ ––––––––––––––––––––

Total: –1100kJΔH = + 1171kJ – 1100kJ

CH4(g) + 2O2(g) → 2H2O(l) + CO2(g)ΔH = – 200kcal/mol de CH4

20.000–––––––

1.000

kJ––––mol

kJ––––mol

kJΔHreação = – 852 ––––

mol

kJ––––mol

kJ––––mol

kJ––––mol

kJ––––mol

LigaçãoEnergia de ligação (kJ/mol)

a 25°C e 1 atm

Cl — Cl 243

H — O 464

H — Cl 431

Cl — O 205

ΔH = + 71kJ



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4. As variações de entalpia (ΔH) do oxigênio, do estanho e dos seusóxidos, a 298K e 1 bar, estão representadas no diagrama a seguir.

Assim, a formação do SnO(s), a partir dos elementos, corresponde auma variação de entalpia de – 286kJ/mol.a) Calcule a variação de entalpia (ΔH1) correspondente à decom -

posição do SnO2(s) nos respectivos elementos, a 298K e 1 bar.b) Escreva a equação química e calcule a respectiva variação de

entalpia (ΔH2) da reação entre o óxido de estanho (II) e o oxigênio,produzindo o óxido de estanho (IV), a 298K e 1 bar.

RESOLUÇÃO:a) SnO2(s) → Sn(s) + O2(g)

Através do diagrama, o valor do ΔH1 é + 581kJ/mol

b) SnO(s) + ½O2(g) → SnO2(s)Pelo diagrama, temos:– 581kJ = – 286kJ – xx = – 295kJΔH2 = – 295kJ

5. O cultivo da cana-de-açúcar faz parte da nossa história, desde oBrasil Colônia. O açúcar e o álcool são seus principais produtos. Coma crise mundial do petróleo, o incentivo à fabricação de carros a álcoolsur giu, na década de 1970, com o Proálcool. Esse Programa Nacionalacabou sendo extinto no final da década de 1990. Um dos pontos altosnas discussões em Joanes burgo sobre desen volvimento sustentável foio pacto entre Brasil e Alemanha para investi mento na produção decarros a álcool.a) Escreva a equação de combustão do etanol, devi da mente balan -

ceada. Calcule o calor de com bus tão de 1 mol de etanol, a partir dasseguintes equações:

ΔHf (kJ/mol)C (s) + O2 (g) → CO2 (g) – 394H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (l) – 2862 C (s) + 3 H2 (g) +1/2 O2 (g) → C2H5OH (l) – 278

b) A reação de combustão do etanol é endotérmica ou exotémica?Justifique.

RESOLUÇÃO:a) A equação de combustão completa do etanol pode ser ex pressa por:

C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)Cálculo do ΔH de combustão a partir da Lei de Hess:Inverter a equação III:C2H5OH(l) → 2C(s) + 3H2(g) + 1/2O2(g) ΔH = + 278kJMultiplicar a equação I por 2:2C(s) + 2O2(g) → 2CO2(g) ΔH = – 788kJMultiplicar a equação II por 3:

3H2(g) + O2(g) → 3H2O(l) ΔH = – 858kJ

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = – 1368kJ

b) A reação é exotérmica, pois o ΔH é negativo.

3––2

-286 kJ/mol

Sn(s) + O (g)2

SnO(s) + 0,5 O (g)2

-581 kJ/mol

SnO (s)2

H


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1. Em leite adulterado, é comum encontrar peróxido de hidrogênio(H2O2), substância adicionada pelo fraudador com a finalidade dediminuir o desenvolvimento de micro-organismos provenientes demanipulação e estoca gem inadequadas do produto. Um teste simplespara a detecção dessa substância consiste em gotejar solução aquosa deiodeto de potássio em uma amostra acidificada do leite a ser analisado.Caso contenha H2O2, a amostra adquirirá coloração amarelada devidoà formação de iodo, uma molécula diatômica.Escreva a equaçãoquímica que representa a reação entre o peróxido de hidrogênio e oiodeto em meio ácido, com produção de iodo e água, apresentando osnúmeros de oxidação para o iodo no reagente (íon iodeto) e no produto(iodo molecular).

RESOLUÇÃO:A equação química que representa a reação entre o peróxido de hidrogênioe o iodeto em meio ácido com produção de iodo e água é:

redução: H2O2: e– = 1 . 2 = 2 1

oxidação: I2: e– = 1 . 2 = 2 1

1H2O2 + 2I– + 2H+ → 1I2 + 2H2O

I–: Nox do I no íon iodeto = 1 –

I2: Nox do I no iodo molecular = 0

2. Com a entrada em vigor, em 2008, da Lei Seca no Brasil, aquantidade de álcool ingerido passou a ser medida pela polícia pormeio da determinação do teor de álcool presente no ar exalado pelomotorista investigado.A determinação do teor alcoólico é feita por meiodo etilômetro, que consiste numa célula eletroquímica que geracorrente elétrica quando álcool etílico está presente no ar exalado,devido à ocorrência da reação global representada a seguir:

2CH3CH2OH(g) + O2(g) → 2CH3CHO(g) + 2H2O(l) Durante o teste, o motorista investigado sopra através de um tubo parao interior do aparelho, no qual há dois eletrodos de platina separadospor eletrólito, que permite a passagem dos íons H+. Se houver álcoolpresente no ar exalado pelo motorista, no primeiro eletrodo de platinaocorre a semirreação na qual o etanol é convertido em etanal, com aliberação de íons H+ e elétrons. Os elétrons liberados passam pelocircuito elétrico externo, gerando uma corrente proporcional à quan ti -dade de álcool contido no ar exalado. Os íons H+, por sua vez, atraves -sam o eletrólito e, no outro eletrodo de platina, reagem com o O2 e comos elétrons que passaram pelo circuito externo, formando água.Com base nessas informações sobre o etilômetro, escreva e identifiqueas equações químicas que correspondem às semirreações de oxidaçãoe de redução que ocorrem nesse processo.

RESOLUÇÃO:Semirreação de oxidação: etanol é convertido em etanal com liberação deH+ e elétrons:

CH3CH2OH → CH3CHO + 2H+ + 2e–

etanol etanalou

Semirreação de redução: íons H+ reagem com o O2 e com os elétrons,formando H2O.2H+ + ½ O2 + 2e– → H2O

ou4H+ + O2 + 4e– → 2H2O

1– 1– 0 2–H2O2 + I– + H+ → I2 + H2O

redução Δ = 1

oxidação Δ = 1

CH3 — C — OH

——

H

H

CH3 — C

——

—

H

O

1+1–

2CH3CH2OH 2CH3CHO + 4H+ + 4e–

oxidação

O2

redução0

H2O

–2

MÓDULO 55 Oxidorredução – Eletroquímica


– 11

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3. Dentre os elementos, há alguns com grande tendência à oxidação,como sódio, enquanto outros, como platina, são muito resistentes àoxidação. Um valor que indica a tendência à oxidação ou à redução éo potencial padrão de redução, E0, que pode ser obtido experimen -talmente e é representado em semirreações, como exemplificado aseguir:Li+ + e– = Li E0 = –3,04V Ag+ + e– = Ag E0 = 0,80V.

Em reações de oxidação e redução, há fluxo de elétrons e, quando issogera energia, forma-se uma pilha, fonte de energia bastante comum nosdias de hoje. Considere uma pilha formada a partir de lítio e prata emseus estados de oxidação mais comuns.a) Escreva a equação global da reação dessa pilha.b) Calcule a diferença de potencial desta pilha, em con dições padrão.

RESOLUÇÃO:a) O cátion Ag+ vai sofrer redução, pois tem maior potencial de redução,

enquanto o metal Li sofre oxidação, pois tem maior potencial deoxidação.

anodo: Li ⎯⎯→ Li+ + e– E0oxi = 3,04V

catodo: Ag+ + e– ⎯⎯→ Ag E0red = 0,80V

equação: Li + Ag+ ⎯⎯→ Li+ + Ag ΔE0= 3,84V

global

b) ΔE0 = 3,84V

4. A figura apresenta a eletrólise de uma solução aquosa de cloreto deníquel(II), NiCl2.

São dados as semirreações de redução e seus respec tivos potenciais:Cl2(g) + 2e– → 2Cl–(aq) E0 = + 1,36 VNi2+(aq) + 2e– → Ni(s) E0 = – 0,24 V

a) Indique as substâncias formadas no anodo e no catodo. Justifique.b) Qual deve ser o mínimo potencial aplicado pela bateria para que

ocorra a eletrólise? Justifique.

RESOLUÇÃO:

a) As semirreações que ocorrem na eletrólise são:polo � (catodo): Ni2+(aq) + 2e– → Ni(s)polo � (anodo): 2Cl–(aq) → 2e– + Cl2(g)No catodo (onde ocorre a redução), temos a forma ção do metal níquele no anodo (onde ocorre a oxi dação), a formação do gás cloro.

b) Ni2+(aq) + 2e– → Ni(s) –0,24V2Cl–(aq) → 2e– + Cl2(g) –1,36V_______________________________________

Ni2+(aq) + 2Cl–(aq) → Ni(s) + Cl2(g) –1,60V

O mínimo potencial aplicado pela bateria para que ocorra a eletróliseé 1,60V.

5. A superfície de uma peça metálica foi cromada por meio daeletrólise de 500 mL de uma solução aquosa, contendo íons Cr3+ emconcentração de 0,1 mol/L.a) Escreva a equação da semirreação em que íons de cromo são

transformados em cromo metálico.b) Sendo 1 faraday a carga elétrica de 1 mol de elétrons, e consi -

derando rendimento de 100%, que carga elé trica é necessária paraeletrolisar todo o cromo presente na solução?

RESOLUÇÃOa) Cr3+(aq) + 3e– ⎯⎯→Cr0(s)

b) Cálculo da quantidade de íons Cr3+:0,1 mol de Cr3+ –––––– 1000 mLx mol de Cr3+ –––––– 500 mL⇒ x = 0,05 mol de Cr3+

3 mol de e– –––––– 1 mol de Cr3+

y mol de e– –––––– 0,05 mol de Cr3+

y = 0,15 mol de e–

1 mol de e– –––––– 1 faraday0,15 mol de e– –––––– z faradayz = 0,15 faraday

Nota: Um faraday equivale a aproximadamente 96 500C. Emcoulomb, a carga elétrica seria 0,15 x 96 500C = 14 475C


1. (UNIFESP) – Dois experimentos foram realizados em um labo -ratório de química.Experimento 1: Três frascos abertos contendo, separadamente, volumesiguais de três solventes, I, II e III, foram deixados em uma capela(câmara de exaustão). Após algum tempo, verificou-se que os volumesdos solventes nos três frascos estavam diferentes.








2. (UFSCar) – Uma das fontes de poluição ambiental gerada pelasatividades de um posto de gasolina é o efluente resultante de lavagemde veículos. Este efluente é uma mistura que contém geralmente água,areia, óleo e sabão. Para minimizar a poluição ambiental, antes de serlançado na rede de esgoto, esse efluente deve ser submetido atratamento, cujo processo inicial consiste na passagem por uma “caixade separação”, esquematizada na figura que se segue.

Sabendo-se que água e sabão formam uma única fase, e que os óleosempregados em veículos são menos densos e imiscíveis com esta fase(água + sabão), pede-se:a) Escreva os nomes dos componentes desse efluente que seacumulam nos espaços 1 e 2.b) Escreva o nome do processo responsável pela se pa ração doscomponentes do efluente nos espaços 1 e 2

RESOLUÇÃO:a) Espaço 1: O componente que se acumula é a areia, que, por ser o mais

denso entre todos os outros componentes, sedimenta-se nesse recipiente.Espaço 2: O componente que se acumula é o óleo, que, por ser menosdenso que a mistura água + sa bão, fica retido no topo desse recipiente.

b) Como a propriedade que determina a separação dessa mistura nosespaços 1 e 2 é a densidade, o nome desse processo é a decantação.

12 –

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MÓDULO 66 Substância e Mistura, Leis das Combinações Químicas


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3. (UNICAMP) – Depois das 19 horas, os convidados começaram achegar. Dina os recepcionava no bar, onde havia dois baldes: um delescom gelo e o outro com gelo seco. Dina bradava aos quatro cantos:“Isso faz a festa tornar-se mais química, já que esses sólidos serãousados para resfriar as bebidas!” Para cada bebida, Estrondosaescolhia o sólido mais apropriado. Curiosamente alguém pediu duasdoses iguais de uísque, uma com gelo e outra com gelo seco, mascolocou os copos em uma mesa e não consumiu as bebidas. Passadoum certo tempo, um colega de faculdade resolveu verificar se Dinaainda era a “sabichona” de antigamente, e foi logo perguntando:a) “Esses sólidos, quando colocados nas bebidas, sofrem transfor ma -

ções. Que nomes são dados para essas duas transformações? E porque essas transformações fazem com que as bebidas se resfriem?”

b) “Dina, veja essas figuras e pense naqueles dois copos de uísqueque nosso amigo não bebeu. Qual copo, da situação inicial,corresponde ao copo d da situação final? Em algum dos copos, aconcentração final de álcool ficou diferente da concentraçãoinicial? Por quê?”

Obs.: considerar a figura para responder ao item b.

RESOLUÇÃO:a) Com gelo: fusão: H2O(s) → H2O(l).

Com gelo seco: sublimação: CO2(s) → CO2(g)Esses processos são endotérmicos, absorvendo o calor das bebidas,resfriando-as, portanto.

b) O copo x na situação inicial continha gelo seco, que é mais denso que abebida e que, ao sublimar, faz com que o nível de bebida no copo fiquemais baixo, copo d.No copo c, a concentração de álcool diminuiu, pois a fusão do geloaumenta o volume da solução e, consequentemente, a dilui. Note queno copo y, o gelo não faz parte da solução.

4.

O fluxograma acima representa o processo de se paração da mistura deágua, óleo, areia e sulfato de cobre.Sabe-se que o sulfato de cobre não é solúvel em óleo e que estácompletamente dissolvido na água.Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre misturas,indique:a) Os processos de separação de misturas que foram utilizados.b) Equacione a reação de neutralização que leva à formação do sal

presente na mistura.RESOLUÇÃO:a) I. Filtração.

II. Decantação.III. Evaporação /destilação.

b) H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O

5. Numa primeira experiência, colocando-se 2,4g de magnésio empresença de 9,1g de cloro, veri fica-se a formação de 9,5g de cloreto demagnésio com um excesso de 2g de cloro. Numa segunda experiên cia,adicionando-se 5g de magnésio a 14,2g de cloro, formam-se 19g decloreto de magnésio com 0,2g de magnésio em excesso. Veri ficar se osresultados estão de acordo com as Leis de Lavoisier e de Proust.

RESOLUÇÃO:A reação da experiência é:

1.ª exp.: 2,4g + 7,1g = 9,5gLAVOISIER: {obedece 2.ª exp.: 4,8g + 14,2g = 19,0g

2,4g 7,1g 9,5gPROUST: {––––– = –––––– = –––––– = constante = 0,5

obedece 4,8g 14,2g 19,0g

magnésio + cloro → cloreto demagnésio

1.ª experiência 2,4g 9,1 – 2g = 7,1g 9,5g

2.ª experiência 5g – 0,2g = 4,8g 14,2g 19,0g


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Resposta: C





b) Os grupos funcionais presentes na carvona são:

MÓDULO 77 Funções Orgânicas e Isomeria




2. H3C — CH — CH3 e ( ) metâmeros (isômeros| de compensação)OH

H3C — CH2 — CH2 — OHCH2


4. H3C—O—CH2—CH2 — CH3 ( ) isômeros de posiçãoe H3C—CH2—O—CH2—CH3


RESOLUÇÃO:5, 4, 1, 2, 3

4. As abelhas rainhas produzem um feromônio cuja fór mula éapresentada a seguir.

O||

CH3 — C — (CH2)5 — CH = CH — COOH

a) Forneça o nome de duas funções orgânicas pre sentes na moléculadeste feromônio.

b) Sabe-se que um dos compostos responsáveis pelo poder reguladorque a abelha rainha exerce sobre as demais abelhas é o isômero transdeste fero mô nio. Forneça as fórmulas estruturais dos isômeros cis etrans e identifique-os.

RESOLUÇÃO:a) O feromônio:

possui as funções cetona e ácido carboxílico.b) Os isômeros cis e trans são:

Obs.: As condições para que uma subs tância apresente isomeria cis-transé possuir dupla ligação entre átomos de carbono e ligantes diferentes entresi em cada carbono da dupla.

H3C — C

—

——O

H

H2C = C — H

—

OH

CH3

OH

CH2 — OHe

– 15

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5. O ibuprofen é um anti-inflamatório muito usado.

Sobre este composto, é correto afirmar quea) sua fórmula molecular é C13H18O2.b) não tem carbono assimétrico.c) pertence à função amina.d) apresenta cadeia heterocíclica saturada.e) tem massa molar igual a 174 g/mol.Dados: Massas molares em g/mol:

C = 12, H = 1 e O = 16.RESOLUÇÃO:O ibuprofen:

tem fórmula molecular C13H18O2, possui um átomo de car bo noassimétrico, pertence à função ácido car boxílico, possui cadeia aromáticae tem massa molar 206 g/mol.Resposta: A

6. Moléculas que apresentam carbono quiral são muito comuns nanatureza. Para os organismos vivos, a quira lidade é particularmenteimportante, pois uma molé cula que apresenta imagem especular podepro vocar um efeito fisiológico benéfico, enquanto a que representa suaimagem no espelho pode ser inerte ou provocar problemas de saúde. Nasíntese de medicamentos, a existência de carbono quiral é sempre umapreocu pação, pois embora duas moléculas possam ter a mesma fórmulamolecular, apenas uma delas poderá ser ativa. O naproxeno, cujamolécula é representada a seguir, é o princípio ativo de um antiinfla -matório. Seu enanciômero não apresenta efeito sobre a inflamação eainda pode provocar problemas no fígado.

Indique o carbono quiral e identifique as funções presentes nessamolécula.

RESOLUÇÃO:Considere a fórmula estrutural:

O carbono quiral ou assimétrico está indicado com asterisco.As funções presentes no naproxeno são: éter e ácido carboxílico.

16 –

QU

ÍMIC

A D


Reação de substituição:

| | | |— C — C — H + AA → — C — C — A + HA

| | | |

ordem de substituição: C3ário > C2ário > C1ário

1. Escreva as fórmulas estruturais dos compostos alcanocloradosobtidos pela reação entre o 2-metilbutano e o gás cloro.

RESOLUÇÃO:

CH3 — CH — CH2 — CH3 + Cl2 ⎯→|

CH3

Cl Cl| |CH2 — CH — CH2 — CH3; CH3 — C — CH2 — CH3;

| |CH3 CH3

Cl Cl| |

CH3 — CH — CH — CH3; CH3 — CH — CH2 — CH2| |CH3 CH3

Reação de Adição:A B A B| | + AB | |

—C≡C— +AB → —C=C — ⎯⎯→ — C — C —| |

A B

Regra de Markovnikov: H entra no C da dupla ou tripla mais hidro -

genado.

2. Dois isômeros estruturais são produzidos quando brometo de

hidrogênio reage com 2-penteno.

a) Dê o nome e as fórmulas estruturais dos dois isômeros.

b) Qual é o nome dado a este tipo de reação? Se fosse 2-buteno no lu -

gar de 2-penteno, o número de isô me ros estruturais seria o mesmo?

Justifique.

RESOLUÇÃO:a) A reação de brometo de hidrogênio com 2-penteno produz dois isômeros

estruturais (isomeria plana):2CH3 — CH = CH — CH2 — CH3 + 2HBr →

→ CH3 — CH — CH2 — CH2 — CH3 + |Br2-bromopentano

+ CH3 — CH2 — CH — CH2 — CH3|Br

3-bromopentano

b) É uma reação de adição.Se a reação fosse com 2-buteno, formar-se-ia apenas o 2-bro mobutano(o 2-buteno é simétrico com relação à dupla ligação).

CH3 — CH = CH — CH3 + HBr → CH3 — CH — CH2 — CH3|Br

2-bromobutano

Lembrete: Questão 1 Lembrete: Questão 2

– 17

QU

ÍMIC

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3. O que ocorreu com a seringueira, no final do século XIX e início doXX, quando o látex era retirado das árvores nativas sem preocupaçãocom o seu cultivo, ocorre hoje com o pau-rosa, árvore típica daAmazônia, de cuja casca se extrai um óleo rico em linalol, fixador deperfumes cobiçado pela indústria de cosméticos. Diferente daseringueira, que explorada racionalmente pode produzir látex pordécadas, a árvore do pau-rosa precisa ser abatida para a extração doóleo da casca. Para se obter 180 litros de essência de pau-rosa, sãonecessárias de quinze a vinte toneladas dessa madeira, o que equivaleà derrubada de cerca de mil árvores. Além do linalol, outras substânciasconstituem o óleo essencial de pau-rosa, entre elas:

Considerando as fórmulas estruturais das substâncias I, II e III,classifique cada uma quanto à classe funcional a que pertencem.Represente a estrutura do produto da adição de 1 mol de água, em meioácido, também conhe cida como reação de hidratação, à substância alfa-terpineol.RESOLUÇÃO:

A reação de hidratação da substância alfa-terpineol é:

18 –

QU

ÍMIC

A D


4. Grupos ligados ao anel benzênico interferem na sua reatividade.Alguns grupos tornam as posições orto e para mais reativas parareações de substituição e são chamados orto e para dirigentes,enquanto outros grupos tornam a posição meta mais reativa, sendochamados de meta dirigentes.

• Grupos orto e para dirigentes:

– Cl, – Br, – NH2, – OH, – CH3

• Grupos meta dirigentes:

– NO2, – COOH, – SO3H

As rotas sintéticas I, II e III foram realizadas com o objetivo desintetizar as substâncias X, Y e Z, respectivamente.

Escreva as fórmulas estruturais dos produtos intermediários e de X, Ye Z.

RESOLUÇÃO:

(I) 1.ª Etapa – Nitração do benzeno na presença de catalisador (H2SO4)

2.ª Etapa – Cloração do nitrobenzeno na presença de AlCl3 comocatalisador.

(II) 1.ª Etapa – Monocloração do benzeno na presença de catalisador(AlCl3)

2.ª Etapa – Dicloração

(III) 1.ª Etapa – Reação do benzeno com cloreto de metila (Friedel Crafts)na presença de catalisador (AlCl3)

2.ª Etapa – Nitração do tolueno

– 19

QU

ÍMIC

A D


5. Uma das principais fontes de energia térmica utilizadas atualmenteno Estado de São Paulo é o gás natural proveniente da Bolívia(constituído principalmente por metano). No entanto, devido aproblemas políticos e econômicos que causam eventuais interrupçõesno fornecimento, algumas empresas estão voltando a utilizar o GLP(gás liquefeito de petróleo, constituído principalmente por butano).Forneça as equações químicas para a combustão de cada um dessesgases e calcule os volumes de cada um deles que produzem 22,4 litrosde CO2.

RESOLUÇÃO:Combustão do gás natural (principalmente metano):CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

Combustão do GLP (principalmente butano):C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(g)

Admitindo que os gases formados e os gases reagentes se encontrem namesma temperatura e pressão, a proporção em mols é igual à proporçãovolumétrica.Para o gás natural, teremos:

produz1V de CH4 ⎯⎯⎯⎯→ 1V de CO2

x ⎯⎯⎯⎯→ 22,4L de CO2x = 22,4L de CH4

Para o gás liquefeito de petróleo, teremos:1V de C4H10 ⎯⎯⎯⎯→ 4V de CO2

y ⎯⎯⎯⎯→ 22,4L de CO2y = 5,6L de C4H10

20 –

QU

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– 21

QU

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1. Quando o etanol é posto em contato com o ácido sulfúrico, a quente,ocorre uma reação de desidra tação, e os produtos formados estãorelacionados à temperatura de reação. A desidratação intramolecularocorre a 170°C e a desidratação intermolecular a 140°C. Os produtosda desidratação intramolecular e da intermolecular do etanol são,respectivamente,a) etano e etoxieteno. b) eteno e etoxietano.c) etoxieteno e eteno. d) etoxietano e eteno.e) etoxieteno e etano.

RESOLUÇÃO:Desidratação intramolecular:

H OH| | H2SO4

H2C — CH2 ⎯⎯⎯⎯→ H2C = CH2 + H2O170°C Eteno

Desidratação intermolecular:H2SO4

H3C — CH2 — OH + H O — CH2 — CH3 ⎯⎯⎯⎯→140°C

H3C — CH2 — O — CH2 — CH3 + H2OEtoxietano

Resposta: B

2. A reação química entre um ácido carboxílico e um álcool é chamadade esterificação. Nessa reação, forma-se também água, devido à saídade um H do grupo OH do álcool e o grupo OH do ácido, como indicao exemplo

Complete a equação a seguir e dê o nome do composto orgânico for -mado.

RESOLUÇÃO:

propanoato de metila

3. O éster etanoato de octila é a substância responsável pelo aromacaracterístico das laranjas, podendo ser sintetizada em uma única etapade síntese. Apresente a equação para a reação de produção do ésteretanoato de octila, empregando como reagentes um álcool e um ácidocarboxílico.

RESOLUÇÃO:A reação entre ácido carboxílico e álcool é chamada de esterificação.O éster etanoato de octila é obtido a partir da reação:

I) Oxidação enérgica de alceno com KMnO4 ou K2Cr2O7 em meioácido (H2SO4)

[O]R — C = C — R ⎯→ R — C =O + O = C —R

| | H+ | |H R OH R

II) Ozonólise de alceno

R — C = C —R + O3 + H2O ⎯→ R—C =O + O = C —R| | | |H R H R

4. Complete as equações a seguir:[O]

a) H3C — C = C — CH2 — CH3 ⎯⎯⎯→| | H+

H CH3

b) H3C — C = C — CH3 + O3 + H2O ⎯⎯⎯→| |

H CH3

RESOLUÇÃO:

H3C — C

—

OH

——O

+ HO — CH2 — CH3

H3C — C + H2O

—

O — CH2 — CH3

——O

H3C — CH2 — C

—

OH

——O

+ HO — CH3

H3C — CH2 — C

—

OH

——O

+ H O — CH3

H3C — CH2 — C + H2O——

O

—

O — CH3

H3C — C—

OH

——O

ácidoetanóico

+ HO — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

1-octanol

H2O + H3C — C—

O — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

——O

etanoato de octila


O O||

a) H3C — C e H3C — C — CH2 — CH3

OH

O O||

b) H3C — C e H3C — C — CH3

H

MÓDULO 99 Reações Orgânicas II


Oxidação de álcoois com KMnO4/H2SO4

[O] [O]álcool 1ário ⎯⎯→ aldeído ⎯⎯→ ácido carboxílico

[O]álcool 2ário ⎯⎯→ cetona

[O]álcool 3ário ⎯⎯→ não há reação

5. Complete as equações a seguir.

[O] [O]H3C — CH2 — OH ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→

etanol

OH| [O]

H3C — C — CH3 ⎯⎯→|H

2-propanol

RESOLUÇÃO:O

[O] [O]H3C — CH2 — OH ⎯⎯→ H3C — C ⎯⎯→

– H2OH

etanalO

→ H3C — C

OHácido etanoico

OH O| [O] ||

H3C — C — CH3 ⎯⎯→ H3C — C — CH3| – H2OH propanona

6. A chamada “lei seca” foi criada para tentar diminuir o número deacidentes envolvendo veículos automotores, procurando evitar quesejam conduzidos por motoristas alcoolizados. Para uma fiscalizaçãoeficaz, o chamado bafômetro é utilizado nas operações de policiamentonas cidades e rodovias do país. Os primeiros equipamentos desse tipoeram constituídos por tubos em cujo interior havia dicromato depotássio e ácido sulfúrico, imobilizados em sílica. Ao soprar no tubo,o ar exalado pela pessoa entra em contato com esses reagentes, e, casotenha consumido álcool, seus vapores reagem segundo a equaçãoquímica:3C2H5OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 →→ 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2Osendo detectado devido à coloração verde, característica do Cr2(SO4)3produzido.É correto afirmar que, na reação que ocorre no bafômetro, o etanol éa) hidrolisado.b) desidratado pelo H2SO4.c) reduzido pelo H2SO4.d) reduzido pelo K2Cr2O7.e) oxidado pelo K2Cr2O7.

RESOLUÇÃO:3C2H5OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 →

→ 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O

No processo, o etanol (redutor) é oxidado a ácido acético:

e o dicromato de potássio (oxidante) é reduzido a sulfato de crômio (III):

No bafômetro, o etanol é oxidado pelo K2Cr2O7.Resposta: E


C H OH2 5 C H O2 4 2

-2 0Oxidação

K Cr O2 2 7 Cr (SO )2 4 3

+6 +3Redução

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1. As garrafas PET são um dos problemas de po lui ção citados por am - bientalistas; sejam depositadas em aterros sani tários ou até mes mojogadas indiscriminadamente em terrenos baldios e cur sos d’água, es -se material leva cerca de 500 anos para se degra dar. A reciclagem temsido uma solução válida, embora ainda não atinja nem metade dasgarrafas PET produzidas no país. Pesqui sadores bra sileiros estudam odesenvolvimento de um plástico obti do a partir das garrafas PET, quese degrada em apenas 45 dias. O se gredo para o desenvolvimento donovo polímero foiutilizar em sua síntese um outro tipo de plástico, nocaso um poliéster alifático, para acelerar o pro cesso de degradação. Opolímero PET, poli(tereftalato de etileno), é obtido a partir da reação doácido tereftálico com etilenoglicol na presença de catalisador e emcondições de temperatura e pressão adequadas ao processo.

a) Dê a fórmula estrutural do PET. Em relação à estrutura químicados polímeros citados, o que pode estar associado quanto àbiodegradabilidade dos mesmos?

b) O etanol é semelhante ao etilenoglicol. Dentre esses dois álcoois,qual deve apresentar menor pressão de vapor e qual deve apresentarmenor temperatura de ebulição? Justifique.

RESOLUÇÃO:a)


b) Etanol EtilenoglicolCH3 – CH2 – OH HO – CH2 – CH2 – OHPor estabelecer maior quantidade de ligações de hidrogênio entre suasmoléculas, podemos concluir que o etilenoglicol possui força inter -molecular mais intensa; portanto, possui menor pressão de vapor. Oetanol, por possuir maior pressão de vapor, possui menor ponto deebulição.

2. Os α-aminoácidos são moléculas que têm um grupo amino e umgrupo carboxila ligados a um mesmo átomo de carbono. Um dos vinteα-aminoácidos en con trados em proteínas naturais é a ala nina. Essamolécula possui também um átomo de hidrogênio e um grupo metilaligados ao carbono α. Na formação de pro teínas, que são polímeros deaminoácidos, estes se ligam entre si por ligações peptídicas. A ligaçãopeptídica forma-se entre o grupo amino de uma molécula e o grupocarboxila de uma outra molécula de aminoácido, com a eliminação deuma molécula de água. Com base nessas informações, pedem-sea) a fórmula estrutural da alanina.b) a equação química que representa a reação entre duas moléculas de

alanina formando uma ligação peptídica.

RESOLUÇÃO:a) H2N — CH — COOH

|CH3

b) H2N — CH — CO N — CH — COOH →| H |

CH3 CH3O||

→ H2N — CH — C — N — CH — COOH + H2O| | |

CH3 H CH3

OH + H

MÓDULO 11 00 Polímeros – Bioquímica


3. Na preparação de churrasco, o aroma agradável que desperta oapetite dos apreciadores de carne deve-se a uma substância muitovolátil que se forma no pro cesso de aquecimento da gordura animal.

(R, R’ e R’’: cadeias de hidrocarbonetos com mais de 10 átomos decarbono.)Esta substância é composta apenas por carbono, hi drogênio e oxigênio.Quando 0,5 mol desta substância sofre combustão completa, forma-seum mol de moléculas de água. Nesse composto, as razões de massasentre C e H e entre O e H são, respec tiva mente, 9 e 4.a) Calcule a massa molar desta substância.b) A gordura animal pode ser transformada em sabão por meio da

reação com hidróxido de sódio. Apre sente a equação dessa reação eo seu respectivo nome.

Dadas massas molares (g/mol): C = 12, H = 1 e O = 16.

RESOLUÇÃO:


CxHyOz


Para esta reação estar balanceada em relação ao H, o compostooriginal terá 4 átomos de H (y = 4). Como:

= 9 = 9 mC = 36

Como cada átomo de C tem massa atômica igual a 12u, temos 3átomos de C (x = 3) e

= 4 = 4 mO = 16


logo a fórmula é C3H4O

M = (3 . 12 + 4 . 1 + 1 . 16)g/mol = 56g/mol


4. Nas tecnologias para substituição dos derivados do petróleo poroutras fontes de energias renováveis, o Brasil destaca-se no cenáriointernacional pelo uso do etanol e, mais recentemente, do biodiesel.Na transesterificação, processo de obtenção do biodiesel, ocorre umareação entre um óleo e um álcool na presença de catalisador, tendoainda como subproduto a glicerina.

H2COH|

HCOH C17H31COOH|

H2COH ácido linoleico (L)Glicerina

Quando são utilizados o etanol e o triglicerídeo LLL, na transes -terificação, os produtos orgânicos formados apresentam os gruposfuncionaisa) álcool e éster. b) álcool e éter.c) álcool e ácido carboxílico. d) ácido carboxílico e éster.e) ácido carboxílico e éter.

RESOLUÇÃO:A reação de transesterificação entre o etanol e o triglicerídeo LLL estárepresentada a seguir:

Logo, os produtos da reação pertencem às funções álcool e éster.Resposta: A

mC––––mH

mC––––

4

mO––––mH

mO––––

4

CH2 — O — C — C17H31

— —

O

CH — O — C — C17H31— —

O

CH2 — O — C — C17H31

— —

O

+ 3CH3 — CH2 — OH

3C17H31 — C — O — CH2 — CH3

— —

O

+

H2C — OH

—

HC — OH

—

H2C — OH

24 –

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5. (UFSCar) – Uma porção representativa da estrutura do polímeroconhecido como Kevlar, patente da DuPont, é mostrada na figura aseguir.

A estrutura pode ser descrita como sendo formadas por longas fibraspoliméricas, aproximadamente planares, mantidas por ligaçõescovalentes fortes, e cada fibra interagindo com suas vizinhas através deligações hidrogênio, representadas por linhas interrompidas na figura.Devido ao conjunto dessas interações, o polímero é altamente resistentea impactos, propriedade que é aproveitada na confecção de coletes àprova de bala.a) Escreva as fórmulas estruturais dos dois reagentes utilizados na

síntese do Kevlar, identificando as funções orgânicas presentes nasmoléculas de cada um deles.

b) Transcreva a porção representativa da fórmula estrutural da fibrapolimérica em destaque na figura (dentro dos colchetes) para seucaderno de respostas.

Assinale e identifique a função orgânica que se origina da reação depolimerização.RESOLUÇÃO:a) Os dois reagentes utilizados são:

b) A função orgânica que se origina da reação de polimerização é amida.

– 25

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ÍMIC

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26 –

QU

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1. Especialmente para as crianças, havia uma sala reservada commuitos brinquedos, guloseimas, um palhaço e um mágico. ComoRango também tinha problemas com açúcar, algumas vezes elecolocava pouco açúcar nas receitas. Ao ex perimentar a pipoca doce,uma das crianças logo berrou: “Tio Rango, essa pipoca tá com poucoaçúcar!” Aquela observação intrigou Rango, que ficou ali pensando....a) “Coloquei duas xícaras de milho na panela e, depois que ele



Dados: Massas molares em g/mol: C = 12, H = 1, O = 16Constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol–1

RESOLUÇÃO:




x = 60g

Cálculo da massa molar da sacarose:M(C12H22O11) = (12.12)g/mol + (22.1)g/mol + (11.16)g/mol = 342g/mol



y ––––––– 60g

y = 1,05 . 1023 moléculas

b) Cálculo da massa de açúcar que sofreu decomposição:60g –––––––– 100%x –––––––– 1%

x = 0,6g

Cálculo da massa formada de carbono:

ΔC12H22O11 ⎯⎯⎯→ 12C + 11H2O1 mol 12 mol↓ ↓

342g –––––––––––– 12.12g0,6g –––––––––––– yy = 0,25g

2. Diversos gases formam a atmosfera da Terra, sendo que a quanti -dade de alguns deles vem aumentando por ação antropogênica, o quepode causar problemas. O oxi gê nio, em suas diferentes formasalotrópicas, tem funções distintas e essenciais para a manutenção davida no planeta.a) Escreva a fórmula química das duas formas alotró picas mais comuns

do oxigênio, apontando a função de cada uma delas relacionada coma manutenção da vida na Terra.

b) Considerando que cerca de 20% em volume da atmosfera éconstituída de oxigênio em sua forma alotrópica mais abundante,calcule a massa desse gás contido num reservatório de 24,6m3

cheio de ar a 27 °C e 1 atm de pressão.

Dados: P x V = n x R x T; R = 0,082 atm L mol–1 K–1.massa molar do gás oxigênio = 32g/mol

RESOLUÇÃO:a) O elemento oxigênio (O) forma duas substâncias simples (formas

alotrópicas) diferentes.

Gás oxigênio: O2, O = O

Gás ozônio: O3,

O gás oxigênio (O2) é o gás vital, essencial na respi ração. O gás oxigêniopromove a combustão dos alimentos, liberando a energia necessáriapara a realização dos processos necessários para a ma nuten ção da vida.O gás ozônio é poluente na troposfera, mas na estratosfera forma umacamada que absorve a maior parte da radiação ultravioleta provenientedo Sol, permitindo a manutenção da vida.

b) Cálculo da quantidade de matéria total:

P . V = n . R . T

1atm . 24,6 . 103L = n . 0,082 atm . L . mol–1 . K–1. 300K

n = 1000 mol de ar

A porcentagem em volume coincide com a por centagem em mol:

1000 mol ––––––– 100%

x ––––––– 20%

x = 200 mol

Massa de gás oxigênio (O2):

1 mol –––––– 32g

200 mol –––––– y

y = 6400g

O

O O

MÓDULO 11 11 Mol e Estequiometria


– 27

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3. O pirrol é uma amina secundária que apresenta uma cadeiaclassificada como fechada, não ramificada, insaturada e heterogênea.A polimerização do pirrol conduz à formação do poli pirrol, umpolímero condutor cujas fibras são usadas na produção de tecidos paracamuflagem contra radares, pois absorvem micro-ondas. A análiseelementar do pirrol resulta na seguinte com posição percentual emmassa: carbono = 71,6%; nitro gênio = 20,9% e hidrogênio = 7,5%.Dadas as massas molares, em g/mol, para o C = 12; o N = 14 e o H = 1,e sabendo-se que a massa molar do pirrol é de 67g/mol, escreva asfórmulas molecular e estrutural do pirrol.

RESOLUÇÃO:71,6g de C

Para 100g do composto � 20,9g de N

7,5g de H

Cálculo da quantidade em mol de C:

1 mol de C –––––– 12gx –––––– 71,6gx = 5,97 mol de C

Cálculo da quantidade em mol de N:

1 mol de N –––––– 14gy –––––– 20,9gy = 1,49 mol de N

Cálculo da quantidade em mol de H:

1 mol de H –––––– 1gz –––––– 7,5gz = 7,5 mol de H

Proporção entre números de átomos: 5,97 : 7,5 : 1,49 = 4 : 5 : 1A fórmula mínima do composto será: C4H5N

Cálculo da massa molar da fórmula mínima:M do C4H5N = (4 . 12 + 5 . 1 + 1 . 14)g/mol = 67g/molPortanto, a fórmula molecular será: C4H5N

O pirrol é uma amina secundária (tem o grupo — N — )|H

e como a cadeia é fechada, não ramificada e insa turada, a sua fórmulaestrutural é:

4. Em 2004, iniciou-se, no Brasil, a exploração de uma importantejazida de minério de cobre. Nestes mi nérios, o metal é normalmenteencontrado na forma de sulfetos, como o CuS, e, para sua obtenção, ominério é submetido à ustulação – aquecimento sob atmosfera de arou de oxigênio. Neste processo, além do cobre metálico, ob tém-se odióxido de enxofre. Como subproduto, pode-se obter o ácido sulfúrico,por reação do SO2 com o oxi gênio, formando o trió xi do de enxofre(SO3), e deste com a água, resul tan do no H2SO4.a) Escreva a equação química para a ustulação do CuS.b) Dadas as massas molares, em g·mol–1: H = 1; S = 32 e O = 16,

calcule a massa de ácido sulfú ri co que pode ser obtida a partir de64kg de SO2. Apresente seus cálculos.

RESOLUÇÃO:a) A equação química do processo é:

ΔCuS + O2 ⎯→ Cu + SO2

b) SO2 + 1/2O2 → SO3

H2O + SO3 → H2SO4––––––––––––––––––––––––––SO2 + 1/2O2 + H2O → H2SO41 mol 1 mol↓ ↓

64g –––––––––––––––– 98g64kg –––––––––––––––– x x = 98kg

5. Na indústria, a amônia é obtida pelo processo de nominado Haber-Bosch, pela reação entre o nitrogênio e o hidrogênio na presença deum catalisador apro priado, conforme mostra a reação não balanceada:

N2(g) + H2(g) ⎯⎯⎯⎯→ ←⎯⎯⎯⎯ NH3(g)catalisador

Com base nessas informações, considerando um ren di mento de 100%e sabendo que as massas mola res desses compostos são: N2 = 28 g/mol, H2 = 2 g/mol, NH3 = 17 g/mol, calculea) a massa de amônia produzida reagindo-se 7g de ni tro gênio com 3g

de hidrogênio.b) Nas condições descritas no item a, existe reagente em excesso? Se

existir, qual a massa em excesso desse reagente?

RESOLUÇÃO:a) N2(g) + 3H2(g) →← 2NH3(g)

1 mol ––––– 3 mol –––––– 2 mol↓ ↓ ↓

28g ––––––– 6g –––––––– 34g7g ––––––– 1,5g –––––––– x x = 8,5g

reagente reagentelimitante em excesso

b) Massa em excesso de hidrogênio (H2) = 3g – 1,5g = 1,5g

H — C C — H

H — C C — H

N|H


28 –

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A D

1. Um tipo bastante importante de reação química são as de decom -posição, reações nas quais uma única substância reagente origina comoproduto duas ou mais substâncias. Considerando as rea ções dedecomposição I, II e III, identifique os produtos A, B, D e E.

luzI: H2O2 (l) ⎯⎯⎯→ A (l) + B (g)

calorII: CaCO3 (s) ⎯⎯⎯→ C (s) + D (g)

correnteIII: H2O (l) ⎯⎯⎯→ E (g) + B (g)

elétrica

RESOLUÇÃO:I. Decomposição do peróxido de hidrogênio:

luzH2O2(l) ⎯⎯→ H2O(l) + 1/2 O2(g)

A B

II. Decomposição do carbonato de cálcio:

calorCaCO3(s) ⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)

C D

III.Decomposição da água:

correnteH2O(l) ⎯⎯⎯⎯→ H2(g) + 1/2O2(g)

elétrica

E B

A: H2O B: O2D: CO2 E: H2

2. Algumas substâncias, quando dissolvi das em água, reagem produ -zindo íons em solução. Dentre estas substâncias, algumas são muitoco muns: cloreto de hidrogênio (HCl) e cloreto de sódio (NaCl).Conside rando as interações destas subs tân cias com a água, indivi -dualmente, escreva as equa ções químicas para as reações que envolvema) a dissociação dos íons existentes no composto originalmente iônico.b) a ionização da substância que originalmente é um composto

covalente.

RESOLUÇÃO:a) A equação química que representa a dissociação dos íons existentes no

cloreto de sódio é:H2O

Na+Cl–(s) ⎯⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq) ou

Na+Cl–(s) + (x + y) H2O → Na+(H2O)x + Cl–(H2O)y

b) A equação química que representa a ionização do cloreto de hidrogênio

é: HCl(g) + H2O(l) →← H3O+(aq) + Cl–(aq)

3. Um dos possíveis meios de se remover CO2 gasoso da atmosfera,diminuindo assim sua contribuição para o “efeito estufa”, envolve afixação do gás por orga nismos microscópicos presentes em rios, lagose, princi palmente, oceanos. Dados publicados em 2003 na revistaQuímica Nova na Escola indicam que o reservatório da hidroelétricade Promissão, SP, absorve 704 toneladas de CO2 por dia.a) Calcule a quantidade de CO2, expressa em mol/dia, absorvida pelo

reservatório. (Dado: mas sa molar de CO2 = 44 g/mol.)b) Suponha que parte do CO2 permaneceu dissolvida na água do

reservatório, na forma CO2(aq). Em pregando equações químicas,discuta qualitativa mente o efeito que o CO2 dissolvido terá sobre ascaracterísticas químicas da água do reservatório.

RESOLUÇÃO:a) CO2: M = 44g/mol

44g –––––– 1mol704 . 106g ––––––– x

x = 16 . 106 mol ∴ 1,6 . 107 mol

b) CO2(g) →← CO2(aq)CO2(aq) + H2O(l) →← H2CO3(aq) →← H+(aq) + HCO–

3(aq)

A dissolução do CO2 na água do reservatório torna-a ácida(pH < 7), de acordo com as equações acima envol vidas.

4. Os exoesqueletos de muitos corais e moluscos são formados emgrande parte por carbonato de cálcio. Uma maneira de determinar oteor de cálcio em amostras de conchas consiste em solubilizá-las eseparar o cálcio das demais substâncias por preci pitação. O precipitadoformado é separado por filtração, determinando-se sua massa eencontrando-se seu teor através de cálculos es te quio métricos. Asequações que descrevem as reações desse processo são:

a) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2


b) CaCO3 → CaO + CO2

CO2 + H2O → H2CO3

c) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

CO2 + H2O → H2CO3

d) Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + 2CO2


e) Ca(HCO3)2 → CaO + 2CO2 + H2O

CO2 + H2O → H2CO3

RESOLUÇÃO:As equações químicas que envolvem a determinação do teor de cálcio são:CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)CaCl2(aq) + 2NaOH(aq) → Ca(OH)2(s) + 2NaCl(aq)Resposta: A



– 29

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A D

5. O fertilizante sulfato de amônio pode ser obtido pela reação químicaque ocorre pela passagem de amônia gasosa (NH3) em ácido sulfúricoconcentrado (H2SO4). Uma equação química que representa essareação é

a) NH3 + H2SO4 → H2O + NH4SO4

b) 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

c) 2 NH3 + H2SO4 → H2O + (NH4)2SO3

d) NH3 + H2SO4 → H2O + NH3SO3

e) NH3 + H2SO4 → NH5SO4

RESOLUÇÃO:A equação química que representa a reação entre NH3 e H2SO4 é:2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4Resposta: B

6. As estações municipais de tratamento de água trans formam a águacontaminada na água potável que chega a nossas casas. Nessasestações, primeira mente um “tratamento primário” remove partículasde sujeira e detritos por peneiramento e filtração. Em seguida, num“tratamento secundário”, sulfato de alumínio e hidróxido de cálcio sãoadicionados à água. A reação destes dois compostos leva à formação dehidróxido de alumínio, um composto de aspecto gela tinoso que arrastaimpurezas para o fundo do tanque de tratamento. Finalmente, numaúltima etapa, adiciona-se hipoclorito de sódio, que tem ação bac tericida(mata bactérias) e fungicida (mata fungos).a) Escreva a reação química balanceada entre sulfato de alumínio e

hidróxido de cálcio, levando à for mação de hidróxido de alumínio esulfato de cálcio.

b) Escreva a fórmula química do hipoclorito de sódio. A açãobactericida e fungicida deste composto se deve ao forte poderoxidante do ânion hipoclorito. Numa reação de oxidorredução, oátomo de cloro no hipoclorito é reduzido a cloreto (Cl–). Quantoselétrons o átomo de cloro ganha nesse processo?

RESOLUÇÃO:

a)

b) A fórmula do hipoclorito de sódio é NaClO.

Cada átomo de cloro do hipoclorito recebe 2 elé trons.

Al2 (SO4)3 + 3Ca (OH)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4

NaClO ⎯⎯→ Cl–

1+ 1–

Δe– = 2


1. (UNIFESP) – Para neutralizar 10,0 mL de uma solução de ácidoclorídrico, foram gastos 14,5 mL de solução de hidróxido de sódio0,120 mol/L. Nesta titulação ácido-base foi utilizada fenolftaleínacomo indicador do ponto final da reação. A fenolftaleína é incolor nomeio ácido, mas torna-se rosa na presença de base em excesso. Apóso final da reação, percebe-se que a solução gradativamente fica incolorà medida que a fenolftaleína reage com excesso de NaOH. Nesteexperimento, foi construído um gráfico que representa a concentraçãode fenolftaleína em função do tempo.

a) Escreva a equação da reação de neutralização e calcule a concen -tração, em mol/L, da solução de HCl.

b) Calcule a velocidade média de reação de decomposição dafenolftaleína durante o intervalo de tempo de 50 segundos iniciais dereação. Explique por que a velocidade de reação não é a mesmadurante os diferentes intervalos de tempo.

RESOLUÇÃO:a) HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O (�)

ou H+(aq) + OH–

(aq) → H2O (�)

1 mol de HCl ––––– 1 mol de NaOH

nA ––––– nB

Logo: nA = nB

MAVA = MBVB

MA · 10,0 mL = 0,120 · 14,5 mL

MA = 0,174 mol/L

b) vmédia = =

=

vmédia = 4 · 10–5 mol/L · s

A velocidade da reação é dada por uma fórmula do tipo:

v = k [fenolftaleína]x

À medida que a concentração do reagente (fenolftaleína) diminui, avelocidade da reação decresce.

2. (UFSCar) – O primeiro veículo lançador de satélites (VLS) desen -volvido no Brasil foi destruído por um incêndio, em 22 de agosto de2003, causando a morte de 21 en genheiros e técnicos. O incêndioocorreu devido à combustão do combustível sólido da aeronave,atingindo temperaturas da ordem de 3.000°C. Suponha que um ônibusespacial utilize um combustível sólido constituído de alumínio em pó,perclorato de amônio (NH4ClO4) e o catalisador óxido de ferro (III).Durante a decolagem, o Fe2O3 catalisa a reação entre NH4ClO4 e Al,resultando nos produtos sólidos Al2O3 e AlCl3 e gasosos NO e H2O.a) Escreva a equação química, devidamente balan ceada, da reação que

ocorre durante a decolagem deste ônibus espacial.b) O gráfico a seguir apresenta as curvas de uma reação que ocorre na

presença e na ausência de um catalisador.

Relacione os segmentos A e B com as energias cor respondentes ea dependência dos mesmos com o catalisador.

RESOLUÇÃO:a) Admitindo-se coeficiente 1 para a substância NH4ClO4, temos a sequên -

cia para determinar os coeficientes:

1NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1/3AlCl3 + NO + H2O

3NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1AlCl3 + NO + H2O

3NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + H2O

3NH4ClO4 + Al → Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + 6H2O

3NH4ClO4 + Al → 1Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + 6H2O

3NH4ClO4 + 3Al → 1Al2O3 + 1AlCl3 + 3NO + 6H2O

b) segmento A: energia de ativação da reação cata lisada. O catalisadordiminui a energia de ativação.segmento B: variação de entalpia (ΔH), não depende do catalisador. Nocaso, B representa a energia absorvida pela reação.

mol––––

L

�ΔM�–––––

Δt

� 3 × 10–3 mol/L – 5 × 10–3 mol/L �––––––––––––––––––––––––––––––

50s – 0s

30 –

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3. (UNIFESP) – Estudos cinéticos da reação entre os gases NO2 e COna formação dos gases NO e CO2 revelaram que o processo ocorre emduas etapas: I. NO2(g) + NO2(g) → NO(g) + NO3(g) II. NO3(g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g) O diagrama de energia da reação está esquematizado a seguir.

a) Apresente a equação global da reação e a equação da velocidade dareação que ocorre experimental mente.

b) Verifique e justifique se cada afirmação a seguir é verdadeira: I. a reação em estudo absorve calor; II. a adição de um catalisador, quando o equilíbrio é atingido,

aumenta a quantidade de gás carbônico.

RESOLUÇÃO:a) I) NO2(g) + NO2(g) → NO(g) + NO3(g)

II) NO3(g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––equação NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g)global

A equação de velocidade é tirada da etapa lenta (I):v = k [NO2]2

b) I. errada: libera calor, reação exotérmicaII. errada: catalisador não desloca equilíbrio, portan to, não altera a

quantidade de CO2.

4. Soluções aquosas de água oxigenada, H2O2, decom põem-se, resul -tando água e gás oxigênio. A figura abaixo representa a decomposiçãode três soluções de água oxigenada em função do tempo, sendo umadelas catalisada por óxido de ferro (III), Fe2O3.

a) Qual das curvas representa a reação catalisada? Justifique.b) Qual das curvas representa a reação mais lenta? Justifique.

RESOLUÇÃO:a) Curva B. Catalisador acelera reações; na curva B, obser va-se uma

diminuição maior da [H2O2] num mesmo intervalo de tempo.b) Curva C. Partindo de uma concentração menor que a da curva A, o

tempo é o mesmo para o consumo total da H2O2.

5. A expressão da equação da velocidade de uma reação deve serdeterminada experimentalmente, não poden do, em geral, ser preditadiretamente a partir dos coeficientes estequiométricos da reação.O gráfico a seguir apresenta dados experimentais que pos sibilitam aobtenção da expressão da velocidade da seguinte reação:2ICl(g) + H2(g) → I2(g) + 2HCl(g)



RESOLUÇÃO:


que, dobrando a concentração de H2, a velocidade dobra. Trata-se de uma

reação de 1a or dem em relação a H2.


que, dobrando a concentração de ICl, a velo cidade também dobra. É

uma reação de 1a ordem em relação a ICl.

Lei da velocidade

v = k [ICl]1 . [H2]1

b) Cálculo da constante de velocidade (k) nas condições da experiência.

Quando [H2] = 0,30 mol/L e [ICl] = 0,15 mol/L, temos

v = 7,2 . 10–7 mol/L.s

v = k [ICl] . [H2]

7,2 . 10–7 = k . 0,15 . 0,30

k = 1,6 . 10–5 L/mol . s

Cálculo da velocidade de reação

v = k [ICl] . [H2]

v = 1,6 . 10–5 . 0,6 . 0,6

v = 5,76 . 10–6 mol/L . s

– 31

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1. A produção de grafita artificial vem crescendo significa tivamente,uma vez que grafita natural de boa qualidade para uso industrial éescassa. Em atmosferas ricas em dióxido de carbono, a 1 000 ºC, agrafita reage segundo a reação:

C(grafita) + CO2 (g) ←→ 2 CO (g)

A 1 000 ºC, no estado de equilíbrio, as pressões parciais de CO e CO2são 1,50 atm e 1,25 atm, respectivamente. Calcule o valor da constantede equilíbrio (Kp) para a reação nessa temperatura.

RESOLUÇÃO:C(grafita) + CO2 (g) →← 2 CO (g)

A expressão da constante de equilíbrio em termos de pressão parcial é:

Kp =

Como no equilíbrio as pressões parciais de CO e CO2 são respectivamente1,50 atm e 1,25 atm, temos:

Kp = = 1,80

2. O óxido de cálcio, conhecido comercialmente como cal virgem, éum dos materiais de construção utilizado há mais tempo. Para suaobtenção, a rocha calcária é moída e aquecida a uma temperatura decerca de 900°C em diversos tipos de fornos, onde ocorre sua decom -posição térmica. O principal constituinte do calcário é o carbonato decálcio, e a reação de decomposição é representada pela equação:



constantes.

RESOLUÇÃO:Para aumentar a produção de óxido de cálcio, devemos deslocar o equi -líbrio para a direita, sentido no qual ocorre aumento de volume de gases.


0V 1V

A adição de ou a retirada de CaCO3(s) não afeta o equilíbrio. A adição deCO2 deslocará o equilíbrio para a esquerda, diminuindo o rendimento deCaO(s).A única alternativa correta é a diminuição da pressão do sistema, quedesloca o equilíbrio no sentido de expansão de volume (para a direita),aumentando a produção de óxido de cálcio.Resposta: B

(pCO)2

––––––––(pCO2

)

(1,50)2

––––––––1,25

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3. Sob condições experimentais adequadas, o gás metano pode serconvertido nos gases etano e hidrogênio:

2 CH4 (g) ⎯→←⎯ C2H6 (g) + H2 (g)

Para essa reação, a dependência da constante de equilíbrio com atemperatura é dada na tabela.

a) A reação de conversão do gás metano para etano é uma reaçãoendo térmica? No sistema em equilíbrio, a concentração de gásmetano pode ser aumentada se houver um aumento de temperatura?Justifique suas respostas.

b) No sistema em equilíbrio, qual deve ser o efeito na concentração dogás hidrogênio quando, separadamente, se adiciona um catalisadore quando há um aumento de pressão? Justifique suas respostas.

RESOLUÇÃO:

a)

Aumentando-se a temperatura, a constante de equilíbrio aumenta.Logo, aumenta a concentração dos produtos. O equilíbrio foi deslocadopara a direita. De acordo com o princípio de Le Chatelier, um aumentode temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica.Portanto, a reação de formação dos produtos é endotérmica.A concentração de gás metano diminui com o aumento da temperatura,pois o equilíbrio é deslocado no sentido de formação do etano.

b) A adição de um catalisador não desloca o equilíbrio, portanto aconcentração do hidrogênio permanece constante.Como não há variação na quantidade de matéria (2 mols de reagentese 2 mols de produtos), não há deslocamento do equilíbrio por aumentode pressão. Porém, o volume diminui, fazendo aumentar as concen -trações de todos os participantes do equilíbrio.


experiência é igual a 0,5. Sabendo-se que, no equilíbrio, se

for maior que 0,7, o sistema adquire cor azul e, se for menor que 0,7,adquire cor amarela, qual a cor desse sistema quando for atingido oequilíbrio?a) azul. b) amarelo. c) verde.d) branco. e) preto.

RESOLUÇÃO:

KC =

0,5 =

x2 – 7x + 6 = 0

x =



= = 0,5↓cor amarela

Resposta: B

Temperatura (K) constante de equilíbrio

298 400 600

9 x 10–13

8 x 10–10

6 x 10–7

Kc= [C2H6] · [H2]––––––––––––

[CH4]2

[C]––––[A]

A(g) + B(g) →← C(g)

início 3 mol/L 2 mol/L 0

reage e forma x x x

equilíbrio 3 – x 2 – x x

[C]–––––––[A] . [B]

x––––––––––––(3 – x) (2 – x)

+ 7 ± ��49 – 4 . 6––––––––––––––––––

2

[C]––––[A]

1––2

– 33

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5. Na produção de hidrogênio por via petroquímica, sobram traços deCO e CO2 nesse gás, o que impede sua aplicação em hidrogenaçõescatalíticas, uma vez que CO é veneno de catalisador. Usando-se opróprio hidrogênio, essas impurezas são removidas, sendo trans for -madas em CH4 e H2O. Essas reações ocorrem a temperaturas ele vadas,em que reagentes e pro dutos são gasosos, chegando a um equilíbrio decons tante KI no caso do CO e a um equilíbrio de constante KII no casodo CO2. O gráfico traz a variação dessas constantes com a temperatura.

a) Num experimento de laboratório, realizado a 460 °C, as pres sõesparciais de CO, H2, CH4 e H2O, eram, res pec ti vamente, 4 x 10–5 atm;2 atm; 0,4 atm; e 0,4 atm. Verifique se o equilíbrio químico foialcan çado. Explique.

b) As transformações de CO e CO2 em CH4 mais H2O são exo -térmicas ou endotérmicas? Justifique sua resposta.

c) Em qual das duas transformações, na de CO ou na de CO2, o calordesprendido ou absorvido é maior? Explique, em termos do mó -dulo da quantidade de calor (�Q�) envolvida.

RESOLUÇÃO:a) A reação de CO com H2 pode ser expressa por:

CO(g) + 3H2(g) →← CH4(g) + H2O(g) KI

KI =

Vamos determinar o quociente reacional (Qp) a 460°C:

Qp = = = 500

Observando o gráfico, verificamos que o Qp é igual a KI e, portanto, podemos concluir que o sistema se encontra em equilíbrio.

b) Pelo gráfico, verificamos que tanto para a reação I: (CO(g) + 3H2(g) →← CH4(g) + H2O(g)) como para a reação II: (CO2(g) + 4H2(g) →← CH4(g) + 2H2O(g)), um aumento da temperaturaimplica uma diminuição da constante de equilíbrio. Podemos concluirque ambas reações são exotérmicas.

c) A reação I libera mais calor.A reação I apresenta maior valor para a constante de equilíbrio que areação II, numa mesma tem pera tura. Isso significa que a reação I émais espon tânea. Levando em conta apenas a entalpia, a rea ção I liberamais calor.

pCH4. pH2O

––––––––––––––pCO . p3

H2

pCH4. pH2O

––––––––––––––pCO . p3

H2

0,4 . 0,4––––––––––––

4 . 10–5 . 23

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1. Na prática de exercícios físicos, o organismo humano utiliza aglicose como principal fonte de energia. Havendo suprimentoadequado de oxigênio, obtém-se o rendimento energético máximopossível, mas quando o esforço é muito intenso, o fornecimento deoxigênio pode se tornar insuficiente, e o organismo adotar rotaalternativa menos eficiente, envolvendo produção de ácido láctico, oque resulta na diminuição do pH no músculo. Após um período dedescanso, o pH do músculo retorna ao seu valor normal,aproximadamente neutro.O equilíbrio entre o ácido láctico e o lactatoem meio aquoso encontra-se representado na equação química:

Ka = 1,0 x 10–4



[lactato] . [H3O+]Ka = –––––––––––––––––

[ácido láctico]

Quando o pH for igual a 7, a concentração dos íons H3O+ é igual a 1,0 . 10–7 mol/L

pH = – log [H3O+]

7 = – log [H3O+]

[H3O+] = 1,0 . 10–7 mol/L

[lactato] . 1,0 . 10–7

1,0 . 10–4 = –––––––––––––––––––[ácido láctico]


[lactato] –––––––––––– = 1,0 . 103

[ácido láctico]

2. A solubilização no meio biológico, que é essencial mente aquoso, éuma etapa importante para a absorção de fármacos a partir do tratogastrintestinal (estômago e intestino).Sabe-se que I. no estômago, o pH pode ter valores de 1,0 a 3,0; II. no intestino delgado, o pH pode ter valores de até 8,4; III. um dos mecanismos de absorção por meio das mucosas do


Considere os fármacos aspirina e anfetamina, cujas fór mulas eequilíbrios em meio aquoso, em função da acidez do meio, são:

Supondo-se que o único mecanismo de absorção por meio das mucosasseja a neutralidade do fármaco, identifique o órgão do trato gastrin te s -tinal no qual cada um dos fármacos mencionados será preferencial -mente absorvido. Justifique sua resposta.

RESOLUÇÃO:A aspirina e a anfetamina serão absorvidas nas formas

pois elas são moléculas neutras.A aspirina é preferencialmente absorvida no estô mago, pois a concentraçãode H3O+ é elevada deslocando o equilíbrio no sentido da molécula neutra.

A anfetamina é preferencialmente absorvida no intestino delgado, pois comoo meio é alcalino, a con centração de H3O+ diminui (H3O+ + OH– →← 2H2O),deslocando o equilíbrio no sentido da molécula neutra.

CH3 — C — C

——

———H

OH

O

OH

Ácido Láctico

+ H2O CH3 — C — C

——O

—

O–

+ H3O+

Lactato

——

H

OH

CH3 — C — C

——

———H

OH

O

OH

Ácido Láctico

+ H2O CH3 — C — C——O

—

O–

+ H3O+

Lactato

——

H

OH

OC

OH

CH3

H O2 H O3+O C

O

OC

O-

O C

CH3

O



CH2 CH

CH3

NH3+

H O2 CH2CH

NH2

CH3

H O3+

OC

OH

CH3

O C

O

CH2 CH

CH3

NH2

e

OC

OH

CH3

H O2 H O3+O C

O

OC

O-

O C

CH3

O

absorvida

CH2 CH

CH3

NH3+

H O2 CH2CH

NH2

CH3

H O3+

absorvida

– 35

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3. Um estudante conectou, por meio de uma mangueira, duas garrafasde água mineral, sendo uma com gás e outra sem. Por meio de umpeagâmetro inserto na água com gás, ele acompanhou a variação depH e pôde construir um gráfico registrando a variação de pH em funçãodo tempo.

Com relação à garrafa não monitorada pelo peagâmetro, pode-seconcluir que o gráfico que melhor representaria a variação de pH é:

RESOLUÇÃO:Considere a garrafa 1 com gás (CO2) e a garrafa 2 sem gás. Após a conexãoentre as duas garrafas, ocorre a passagem de gás da garrafa 1 para agarrafa 2 (difusão). Assim, a concentração de gás na garrafa 1 diminui e opH aumenta, e na garrafa 2 a concentração de gás aumenta e o pH diminui.No equilíbrio, o pH fica cons tante.CO2(aq) + H2O( l) →← H+(aq) + HCO–

3(aq)pH = – log [H+]Para a garrafa 2, tem-se:[CO2(aq)] aumenta, [H+(aq)] aumenta, pH diminui

Resposta: D

4. Em um laboratório químico, um aluno identificou três recipientescom as letras A, B e C. Utilizando água destilada (pH = 7), o alunodissolveu quan ti da des suficientes para obtenção de soluções aquosas0,1 mol/L de cloreto de sódio, NaCl, acetato de sódio, CH3COONa, ecloreto de amônio, NH4Cl, nos reci pien tes A, B e C, respectivamente.Após a dissolução, o aluno mediu o pH das soluções dos recipientes A,B e C. Os valores corretos obtidos foram, respectiva men te,a) = 7, > 7 e < 7. b) = 7, < 7 e > 7.c) > 7, > 7 e > 7. d) < 7, < 7 e < 7.e) = 7, = 7 e < 7.

RESOLUÇÃO:NaCl: não sofre hidrólise (pH = 7)CH3COO– + HOH →← CH3COOH + OH– (pH > 7)NH4

+ + HOH →← NH3 + H3O+ (pH < 7)Resposta: A

5. Suspensões de sulfato de bário, devido à propriedade de seremopacas aos raios X, podem ser utilizadas como contraste em examesradiológicos, nos quais os pacientes ingerem uma dose constituída por200 mL dessa sus pensão. Os íons Ba2+ são tóxicos e a absorção de10–2 mol desse íon pode ser fatal para um ser humano adul to. Calculea quantidade de íons Ba2+ inicialmente dissol vida na suspensão e,considerando que todo o material em solução seja absorvido peloorganismo, verifique se o paciente corre o risco de morrer devido àintoxicação por esse cátion. Justifique sua resposta.Dado: Constante do produto de solubilidade do BaSO4 = 1 x 10–10.

RESOLUÇÃODeterminação da concentração de íons Ba2+ na solução saturada de BaSO4.Seja s a solubilidade em mol/L:

H2OBaSO4(s) ⎯⎯⎯→ Ba2+(aq) + SO2–

4 (aq)s s s

Ks = [Ba2+] [SO2–4 ] → 1 . 10–10 = s2 → s = 1 . 10–5mol/L

Cálculo da quantidade de íons Ba2+ em 200mL da solução saturada de

BaSO4:

1 x 10–5 mol de Ba2+ ––––––– 1000 mLy ––––––– 200 mL

y = mol = 2 . 10–6 mol de Ba2+

O paciente não corre risco de morrer, pois a quantidade de íons Ba2+ éinferior a 10–2 mol.

200 . 10–5

––––––––––1000

36 –

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1. O cloreto de potássio, KCl, é um composto utilizado comofertilizante para plantas. Os íons K+ e Cl– apre sentam raios iônicosrespectivamente iguais a 138 pm e 181 pm, em que 1 pm = 10–12 m. Operóxido de hi dro gênio, H2O2, é um produto químico de grande impor -tância industrial, decompondo-se quan do ex posto à luz. É usa do emgrande escala como alvejante para tecidos, papel e polpa de madeira.a) Faça uma estimativa dos raios atômicos do K e do Cl. Justifique a

sua resposta.b) Escreva a equação da reação de decomposição do peróxido de

hidrogênio. Calcule a quantidade em mol de moléculas do gásproduzido, na decom posição de 10 mols de moléculas de peróxidode hidrogênio.

RESOLUÇÃO:a) Quando um átomo perde elétrons (transformando-se em cátion), seu raio

diminui devido a uma maior atração do núcleo sobre os elétrons querestaram:

>

Podemos concluir que o raio atômico do potássio será maior que o raiodo íon potássio:

rK > 138pm

Quando um átomo ganha elétrons (transformando-se em ânion), seu raioaumenta graças a uma maior repulsão entre os elétrons:

<

Podemos concluir que o raio atômico do cloro será menor que o raio doíon cloreto:

rCl < 181 pm

b) Decomposição do peróxido de hidrogênio:H2O2 ⎯→ H2O + 1/2O2↓ ↓

1 mol –––––––––––– 0,5 mol10 mol ––––––––––– x

x = 5 mols de moléculas de oxigênio

2. Os átomos dos elementos X, Y e Z apresentam as seguintesconfigurações eletrônicas no seu estado fundamental:X → 1s2 2s2 2p5

Y → 1s2 2s2 2p6 3s1

Z → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5

É correto afirmar que:a) dentre os citados, o átomo do elemento X tem o maior raio atômico. b) o elemento Y é um metal alcalino e o elemento Z é um halogênio.c) dentre os citados, o átomo do elemento Z tem a maior afinidade

eletrônica. d) o potencial de ionização do elemento X é menor do que o do átomo

do elemento Z.e) o elemento Z pertence ao grupo 15 (V A) e está no quarto período

da classificação periódica.

RESOLUÇÃO:

X → 1s2 2s2 2p5; grupo 17 (halogênio); 2.o período

Y → 1s2 2s2 2p6 3s1; grupo 1 (metal alcalino); 3.o pe ríodo

Z → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5; grupo 17 (halo gênio); 4.o pe ríodo

A variação da afinidade eletrônica na tabela periódica é:

X apresenta maior afinidade eletrônica.

A variação do potencial de ionização na tabela periódica é:

X apresenta maior potencial de ionização.Resposta: B

K K+

Cl Cl–

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MÓDULO 11 66 Tabela Periódica e Radioatividade


3. (UFSCar) – O uso de isótopos radioativos, em Medicina, temaumentado muito nos últimos anos, sendo o tecnécio-99 o mais usadoem clínicas e hospitais brasileiros. O principal fornecedor desse isótopoé o Canadá, e proble mas técnicos recentes em seus reatores resultaramem falta desse material no Brasil. Uma proposta alternativa parasolucionar o problema no país foi substituir o tecnécio-99 pelo tálio-201. O tálio-201 pode ser produzido a partir do tálio-203, bombardeadopor próton (1

1p) acelerado em acelerador de partículas. O tálio-203incorpora o próton acelerado e rapidamente se desintegra, formandochumbo-201 e emitindo nêutrons no processo. Posteriormente, ochumbo-201 sofre nova desintegração, formando Tl-201, um isótopocom meia-vida de 73 horas.Pede-se:a) Escreva a equação balanceada, que representa a reação nuclear para

a produção de 201Pb, a partir do bombardeamento do 203Tl comprótons, segundo o processo descrito no enunciado dessa questão.

b) Considerando que na amostra inicial de radiofármaco contendo201Tl tem uma atividade radioativa inicial igual a A0, e que podeser utilizada em exames médicos até que sua atividade se reduza aA0/4, calcule o período de tempo, expresso em horas, durante o qualessa amostra pode ser utilizada para a realização de examesmédicos.

Dados: 20381Tl = tálio-203; 204

82Pb (sic) = chumbo-204;

20182Pb = chumbo-201;1

0n nêutron; 1

1p próton.

RESOLUÇÃO:

a) 20381Tl + 1

1p → 20182Pb + 3 1

0n

b) t1/2 = 73h

73h A0 73h A0A0 ⎯→ –––– ⎯→ ––––2 4

Período de tempo = 146h

4. (UNIFESP) – No estudo do metabolismo ósseo em pacientes, podeser utilizado o radioisótopo Ca-45, que decai emitindo uma partículabeta negativa, e cuja curva de decaimento é representada na figura.

A absorção deficiente de cálcio está associada a doenças crônicas comoosteoporose, câncer de cólon e obesidade. A necessidade de cálcio variaconforme a faixa etária. A OMS (Organização Mundial da Saúde)recomenda uma dose de 1000 mg/dia na fase adulta. A suplementaçãodesse nutriente é necessária para alguns indivíduos. Para isso, ocarbonato de cálcio pode ser apresentado em comprimidos que contêm625 mg de CaCO3.a) Determine a meia-vida do radioisótopo Ca-45 e escreva a equação

do decaimento do Ca-45. b) Determine o número de comprimidos do suplemento carbonato de

cálcio que corresponde à quantidade de cálcio diária recomendadapela OMS para um indivíduo adulto.

Dados: massas molares em g/mol: Ca: 40, C: 12, O: 16

RESOLUÇÃO:a) Pelo gráfico, a atividade deste radioisótopo cai de 80kBq para 20 kBq

em 320 dias, logo:P P

80 ⎯⎯→ 40 ⎯⎯→ 20

t = 2P (período de meia vida)

320 = 2P

Pela tabela periódica dada:4520

Ca ⎯→–10β + 45

21X

b) A OMS recomenda uma dose diária de 1000 mg de cálcio e o compri -mido tem 625 mg de CaCO3:

1 CaCO3 ⎯⎯⎯→ 1 Ca

100g –––––––– 40g

625mg –––––––– x

x =

x = 250mg de cálcio em 1 comprimido

250mg ––––– 1 comprimido

1000mg ––––– y

y = y = 4 comprimidos

P = 160 dias

625 . 40–––––––

100

1000–––––250

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1. (UNESP) – Nos frascos de spray, usavam-se como propelentescom postos orgânicos conhecidos como clorofluoro carbonos. Assubstâncias mais empregadas eram CClF3 (Fréon 12) e C2Cl3F3 (Fréon113). Num depósito aban donado, foi encontrado um cilindro supos -tamente con tendo um destes gases. Identifique qual é o gás, sabendo-se que o cilindro tinha um volume de 10,0 L, a massa do gás era de 85 g e a pressão era de 2,00 atm a 27 ºC.R = 0,082 atm.L.mol–1.K–1.Massas molares em g.mol–1: H = 1, C = 12, F = 19, Cl = 35,5.

RESOLUÇÃO:Massas molares em g/mol:CClF3: M = 104,5 g/molC2Cl3F3: M = 187,5 g/mol

Cálculo da massa molar utilizando a equação PV = n RT:

2,00 atm . 10,0L = 0,082 . 300K

M = 104,5 g/mol

O gás que se encontra no cilindro é CClF3 (fréon 12), pois o valor da massamolar determinada foi 104,5 g/mol.

2. (UNESP) – O gás liberado na reação completa de 0,486 gramas demagnésio metálico com solução aquosa de ácido clo rídrico (HCl) foiconfinado em um recipiente de 100 mL à temperatura de 27°C. Dadasa massa molar do magnésio = 24,3 g.mol–1 e a constante universal dosgases R = 0,082 atm.L.mol–1.K–1, determine a pressão no recipiente.

RESOLUÇÃO:A equação química que representa a reação que ocorre é:Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

Cálculo da quantidade em mol de H2 liberado:24,3g de Mg –––––––– 1 mol de H2

0,486g de Mg –––––––– x

∴ x = = 2 . 10–2 mol de H2

Cálculo da pressão do gás aprisionado no recipiente de 100mL a 27°C:V = 100mL = 0,1LT = 27°C = 300Kn = 2 . 10–2molPV = n R T ⇒ P =

P = 4,92 atm

3. (UNESP) – As populações de comunidades, cujas moradias foramconstruídas clandestinamente sobre aterros sanitários desativados,encontram-se em situação de risco, pois podem ocorrer desmoro -namentos ou mesmo explosões. Esses locais são propícios ao acúmulode água durante os períodos de chuva e, sobretudo, ao acúmulo de gásno subsolo. A análise de uma amostra de um gás proveniente dedeterminado aterro sanitário indicou que o mesmo é constituídoapenas por átomos de carbono (massa molar = 12,0 g·mol–1) e dehidrogênio (massa molar = 1,0 g·mol–1) e que sua densidade, a 300 Ke 1 atmosfera de pressão, é 0,65 g·L–1. Calcule a massa molar do gásanalisado e faça a representação da estrutura de Lewis de sua molécula.Dado: R = 0,082 L·atm·K–1·mol–1.

RESOLUÇÃO:Aplicando a equação dos gases ideais:PV = n R T

PV = RT

P =

M =

M =

M = 15,99g . mol–1

M = 16 g . mol–1

Para que a massa molar seja 16g mol–1, o hidro carboneto a que se refere otexto é o metano (CH4).

M = (1 x 12,0 + 4 x 1,0) g . mol–1 = 16,0 g . mol–1

Fórmula de Lewis (estrutura):H••

H •• C •• H••H

O átomo de carbono possui 4 elétrons na camada de valência e o átomo dehidrogênio tem somente um elétron.

atm . L–––––––mol . K

85g––––

M

0,486 ––––– mol24,3

2 . 10–2 . 0,082 . 300 –––––––––––––––––––

0,1

m––M

d R T––––––

M

d R T––––––

P

0,65g . L–1 . 0,082L . atm K–1 . mol–1 . 300K–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

1 atm

mP = ––––– RT

M V

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MÓDULO 11 77 Gases


4. (UNICAMP) – Algumas misturas gasosas podem ser importantesem ambientes hospitalares, assim como na prática de esportes, comomergulho autônomo a grandes profundidades. Uma dessas misturas,denominada Trimix, contém 16% de oxigênio, 24% de hélio e 60% denitrogênio (porcentagem em volume). Suponha um cilindro de Trimixmantido à temperatura ambiente e a uma pressão de 9000 kPa.a) Escreva as fórmulas dos gases da mistura.b) Qual é a pressão parcial do hélio no cilindro? Mostre os cálculos.c) Qual é a massa molar média da mistura? Mostre os cálculos.Dado: R = 8,3 kPa L mol–1 K–1

Massas molares em g/mol: O: 16; He: 4; N: 14

RESOLUÇÃO:a) O2, He, N2

b) 100% ––––– 9000 kPa24% ––––– xx = 2160 kPa

c)—M = XO2

MO2+ XHe MHe + XN2

MN2—M = 0,16 . 32 g/mol + 0,24 . 4 g/mol + 0,60 . 28 g/mol—M = 22,9 g/mol

5. Estudos mostram que as moléculas de dois gases, a uma mesmatemperatura, possuem igual energia cinética média. Para ilustrar estateoria, um professor montou o experimento abaixo esquematizado, noqual, em cada extremidade de um tubo de vidro com 1m de com -primento, foram colocados dois chumaços de algodão embebidos,respectivamente, em uma solução de amônia e em uma solução deácido clorídrico, ambas com a mesma concentração. Após determinadoperíodo de tempo, observou-se a formação do cloreto de amônio naregião do tubo mais próxima à extremidade que contém o ácido.

Considere que os vapores formados no experimento se comportamcomo gases. Utilizando os dados da questão, discuta qual massa molaré maior (NH3 ou HCl).

RESOLUÇÃO:

As velocidades de efusão dos gases são inversamente proporcionais às

raízes quadradas de suas massas específicas, quando submetidos à mesma

pressão e temperatura.

=

Como μ =

Quanto maior a massa molar do gás, menor sua velocidade de efusão (Leide Graham).Como, no experimento, o anel de cloreto de amônio se formou maispróximo do ácido clorídrico do que da amônia, a velocidade de difusão daamônia foi maior e, portanto, sua massa molar é menor.

1v = k . –––––

��μ

v1–––v2

μ2–––––μ1

PM––––RT

PM� ––––�v1 RT 2

––– = ––––––––v2 PM

�––––�RT 1

v1 M2–––– = –––––v2 M1

MNH3< MHCl

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1. (UNESP) – Durante este ano, no período de vacinação contra agripe A (H1N1), surgiram comentários infundados de que a vacinautilizada, por conter mercúrio (metal pesado), seria prejudicial à saúde.As autoridades esclareceram que a quantidade de mercúrio, na formado composto tiomersal, utilizado como conservante, é muito pequena.Se uma dose dessa vacina, com volume igual a 0,5 mL, contém 0,02 mg de Hg, calcule a quantidade de matéria (em mol) de mercúrioem um litro da vacina.Dado: Massa molar do Hg = 200 g·mol–1.

RESOLUÇÃO:Cálculo da massa de mercúrio em um litro da vacina:0,5 mL ________________ 0,02mg1000 mL ________________ xx = 40mg

Cálculo da quantidade de matéria de mercúrio em um litro da vacina:200g ________________ 1 mol

40 . 10–3g ________________ yy = 0,2 . 10–3molResposta: 2 . 10–4 mol

2. (UNESP) – Um analista químico de uma indústria de condimentosanalisa o vinagre produzido por meio de titulação volumétrica,utilizando solução padrão de hidróxido de sódio tendo fenolftaleínacomo indicador. Sabendo-se que são utilizados 25 mL de vinagre emcada análise – vinagre é uma solução contendo 4,8% (m/v) de ácidoetanoico –, que a concentração do titulante é igual 1,0 mol L–1, que sãorealizadas três análises por lote e que são analisados quatro lotes pordia, calcule a quantidade média, em gramas, de hidróxido de sódioconsumida para a realização das 264 análises feitas por esse analista emum mês de trabalho. Apresente seus cálculos.

Dados: Massas molares (g mol–1): H = 1,0 C = 12,0 O = 16,0 Na = 23,0

RESOLUÇÃO:Cálculo da massa de áci do etanoico exis tenteem 25 mL de vinagre:4,8%(m/V) → existem 4,8g de ácido eta noicoem 100 mL de vinagre:4,8g –––––––– 100 mLx –––––––– 25 mLx = 1,2g de ácido etanoico

Cálculo da massa de NaOH gasta em cada titula -ção:

A equação da reação de neutralização que ocorre é:H3CCOOH + NaOH → H3CCOO–Na+ + H2O

1 mol 1 mol↓ ↓

60,0g –––––– 40,0g1,2g –––––– y

y = 0,8g de NaOH

Cálculo da massa de NaOH gasta em 264 análises:1 análise ––––––– 0,8g de NaOH

264 análises ––––––– z

z = 211,2g de NaOH

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MÓDULO 11 88 Miscelânia


3. (UNIFESP) – Em uma aula de laboratório de química, foramrealizados três experimentos para o estudo da reação entre zinco e ácidoclorídrico. Em três tubos de ensaio rotulados como I, II e III, foramcolocados em cada um 5,0 x 10–3 mol (0,327 g) de zinco e 4,0 mL desolução de ácido clorídrico, nas concentrações indicadas na figura. Foianotado o tempo de reação até ocorrer o desaparecimento completo dometal. A figura mostra o esquema dos experimentos, antes da adição doácido no metal.

a) Qual experimento deve ter ocorrido com menor tempo de reação?Justifique.

b) Determine o volume da solução inicial de HCl que está em excessono experimento III. Apresente os cálculos efetuados.

RESOLUÇÃO:a) O experimento II.

Pelo mostrado, no experimento II há maior concentração de HCl que noexperimento III e maior superfície de contato que no experimento I.Portanto, se possuir maior concentração de HCl e maior superfície decontato, possui maior velocidade.

b) Considere a equação da reação do zinco com o ácido clorídrico:

Zn(s) + 2 HCl(aq) ⎯→ ZnCl2(aq) + H2(g)

Cálculo da quantidade, em mol, de HCl necessária para reagir total -mente com o zinco:

1 mol de Zn ⎯⎯→ 2 mol de HCl5,0 . 10–3 mol de Zn ⎯⎯→ x

Cálculo da quantidade, em mol, de HCl adicionado ao zinco, noexperimento III:

(MHCl = 4 mol/L)

4 mol de HCl ⎯⎯→ 1000 mLy ⎯⎯→ 4 mL

Cálculo da quantidade, em mol, de HCl adicionado, em excesso, noexperimento III:

1,6 . 10–2 mol – 1,0 . 10–2 mol = 0,6 . 10–2 mol de HCl(quantidade (quantidade (quantidade adicionada) necessária) em excesso)

Cálculo do volume de HCl, em mL, adicionado em excesso:

(MHCl = 4 mol/L)

4 mol ⎯⎯→ 1000 mL0,6 . 10–2 mol ⎯⎯→ z

4. (UNIFESP) – O medicamento utilizado para o tratamento da gripeA (gripe suína) durante a pandemia em 2009 foi o fármaco antiviralfosfato de oseltamivir, comercializado com o nome Tamiflu®. A figurarepresenta a estrutura química do oseltamivir.

Uma das rotas de síntese do oseltamivir utiliza como reagente departida o ácido siquímico. A primeira etapa dessa síntese é representadana equação:

a) Na estrutura do oseltamivir, identifique as funções orgânicas quecontêm o grupo carbonila.

b) Apresente a estrutura do composto orgânico produzido na reação doácido siquímico com o etanol.

RESOLUÇÃO:a) As funções orgânicas que contêm o grupo carbonila

são:

b) A reação do ácido siquímico com etanol é uma reação de esterificação:

x = 1,0 . 10–2 mol de HCl

y = 1,6 . 10–2 mol de HCl

z = 1,5 mL de solução de HCl adicionada em excesso

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Exercícios Resolvidos de Química

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