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GABARITOS DAS ATIVIDADES DE QUÍMICA DO PROF. DURVAL – SEMANAS 24 E 25 Caso 3: rendimento Rendimento teórico = 100% RENDIMENTO REAL < 100% EXEMPLO: PROCESSO DE PRODUÇÃO DA AMÔNIA ( NH3) RENDIMENTO MAXIMO DE 54% QUAL A MASSA DE AMÔNIA QUE PODE SER OBTIDA A PARTIR DE 3 MOLS DE NITROGÊNIO? 1) ESCREVER A REAÇÃO BALANCEADA N2 + 3 H2 → 2 NH3 2) RELAÇÃO ESTEQUIOMÉTRICA: N2 + 3 H2 → 2 NH3 1MOL 3MOLS 2MOLS 3MOLS..................................X X= 6 MOLS DE NH3 OU 6x17 = 102g DE NH3 N2 + 3 H2 → 2 NH3 1MOL 2x 17 =34g 3MOLS.................................Xg X=3x34=102g DE NH3 RENDIMENTO: 102g.............................100% Xg..................................54% X=(102x54)/100 X= 55,08 g A combustão do gás amoníaco é representada pela seguinte equação não-balanceada: NH3 + O2 → N2 + H2O Calcule a massa de água, obtida a partir de 56 L de NH3, nas CNTP, sabendo que a reação tem rendimento de 95%. Dados: H = 1 g/mol; O = 16 g/mol; volume molar nas CNTP = 22,4 L. a) 256,5g. b) 270,0g. c) 67,5g. d) 64,1g. e) 42,8g 1) BALANCEAMENTO 2NH3 + 3/2 O2 → N2 + 3 H2O (X2) 4NH3 +3 O2 → 2N2 +6H2O 2) RELAÇÃO ESTEQ. 4NH3 + 3 O2 → 2N2 + 6H2O VOL. MASSA 4x22.4 6x18 56l.......................................mg m = 56 x 6 x 18 = 14 x 6 x18 4 x 22.4 = 22.4 m = 67,5 g RENDIMENTO: 67,5………………………..100% X………………………………95% X=64,12g LETRA d __________________________________________________________________________________________________________ CASO 4: SEQUÊNCIA DE REAÇÕES EXEMPLO: FORMAÇÃO DA CHUVA ÁCIDA S + O2 → SO2 SO2 + O2 → SO3 SO3 + H2O → H2SO4 QUAL A MASSA DE ÁCIDO SULFÚRICO OBTIDA A PARTIR DE 48G DE ENXOFRE? BALANCEAMENTO: 2 S + 2 O2 → 2 SO2 2 SO2 + O2 → 2 SO3 2 SO3 + 2 H2O → 2 H2SO4 2MOLS DE S → 2MOLS DE H2SO4 RELAÇÃO ESTEQUIOMÉTRICA: 2x16=32g → 2x98=196g 48g..............................Xg X= (48x196) / 32 X= 1,5 x196 = 294g DE ÁCIDO SUFÚRICO Certa massa de ferro é oxidada a óxido férrico; a seguir, este último reage com ácido sulfúrico produzindo 80g de sulfato férrico. Qual a massa inicial do ferro? Dados: Fe = 56 u; S = 32 u; O = 16 u. 2 Fe + 3 O2 → Fe2O3 Fe2O3 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3 H2O a) 224g. b) 22,4g. c) 112g. d) 11,2g. e) 44,8g. DADOS DO PROBLEMA: 2 Fe + 3 O2 → Fe2O3 Fe2O3 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3 H2O RELAÇÃO ESTEQ. 2Fe ................................... Fe2(SO4)3 Xg.........................................80g 2x56=112 2x56 + 3x32 + 12x16=400 X/112 = 1/5 X= 22,4 g DE FERRO LETRA B _________________________________________________________________________________________________________ 7/388 a)NH3(g) + H2O(l) → NH4OH(aq) DISSOLUÇÃO NH4OH → NH4+ + OH- DISSOCIAÇÃO b)NH4OH ---BASE VOLÁTIL NH4OH → NH3 ↑ + H2OH CALOR 1/388) HIDRÓXIDO DE SÓDIO-----Na+1 / NaOH HIDRÓXIDO DE CÁLCIO----Ca+2 / Ca(OH)2 HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO-Al+3/Al(OH)3 HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIO- Mg+2/ Mg(OH)2 _______________________________________________________________________________________________________ H2SO4 / HBrO *3 elementos químicos : ternário *7 átomos : 2 hidrogênios ; 1 enxofre ; 4 oxigênios *Diácido : 2 hidrogênios ionizáveis *Equação de ionização :H2SO4 → 2 H+ + SO42- *oxiácido (x)forte ; ()moderado ;()fraco 4-2=2 H2SO4 nóx→ 2(+1) + X + 4(-2)=0 ; x = +6 Ácido sulfúrico Nóx=+1 ou +2 Hipo----oso Nóx=+3 ou +4 ----------oso Nóx=+5 ou +6 ----------ico Nóx=+7 Per------ico HBrO *3 elementos químicos : ternário *3 átomos : 1 hidrogênios ; 1 bromo ; 1 oxigênios *monoácido : 1 hidrogênios ionizáveis *Equação de ionização :HBrO → H+ + BrO1- *oxiácido ()forte ; ()moderado ;(x)fraco 1-1=0 HBrO nóx→ (+1) + X + (-2)=0 ; x = +1 Ácido hipobromoso HMnO4 Nome: nóx→+1 + x + 4(-2) = 0 ; x= +7 Per......................ico Nome= ácido permangânico Oxiácido ; 4 – 1=3 →ácido forte ; monoácido _______________________________________________________________________________________________________ 5/368) A chuva acida é um fenômeno químico resultante do contato entre o vapor d'água existente no ar ,o dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio.O enxofre é liberado,principalmente,por indústrias de veículos e usinas movidas a carvão e a óleo ; os óxidos de nitrogênio,por automóveis e fertilizantes.Ambos reagem ao vapor d'água,originando,respectivamente,os ácidos sulfuroso,sulfídrico e sulfúrico, e o ácido nítrico.Esses elementos se precipitam,então, na forma de chuva,neve ,orvalho ou geada geada,na chamada chuva ácida Dentre os efeitos da chuva ácida estão a corrosão de equipamentos e a degradação das plantas,solo e lagos.O contato com os ácidos é prejudicial,podendo causar por exemplo,doenças respiratórias. AS FORMULAS DOS ÁCIDOS CITADOS NO TEXTO,RESPECTIVAMENTE,SÃO : 1/368) A chuva ácida é um fenômeno químico resultante do contato entre o vapor de água existente no ar, o dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio. O enxofre é liberado, principalmente, por veículos movidos a combustível fóssil; os óxidos de nitrogênio, por fertilizantes. Ambos reagem com o vapor de água, originando, respectivamente, os ácidos sulfuroso, sulfídrico, sulfúrico e nítrico. Assinale a opção que apresenta, respectivamente, a fórmula desses ácidos. 3/368) Ácidos são substâncias químicas que se fazem presentes no nosso dia a dia. Como exemplo, tem-se o ácido sulfúrico que pode ser utilizado na fabricação de fertilizantes; para limpeza de pisos, o ácido muriático é usado; para bebidas gaseificadas, emprega-se o ácido carbônico, formado pela reação da água com gás carbônico. Esses ácidos podem ser representados pelas seguintes fórmulas moleculares, respectivamente: 4/368As seguintes soluções aquosas são ácidos comuns encontradas em laboratórios: 1) HCℓO2 2) HCℓO3 3) HCℓO 4) HCℓO44 Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, os nomes corretos dos ácidos mencionados acima. a) Ácido clórico; ácido cloroso; ácido perclórico; ácido hipocloroso b) Ácido hipocloroso; ácido perclórico; ácido cloroso; ácido clórico c) Ácido cloroso; ácido clórico; ácido clorídrico; ácido perclórico d) Ácido cloroso; ácido clórico; ácido hipocloroso; ácido perclórico e) Ácido clorídrico; ácido clórico; ácido hipocloroso; ácido perclórico 6/369) Sabe-se que toda bebida gaseficada contém ácido carbôno (1) que , a partir do momento em que a garrafa que o contém é aberta , passa ase decompor em água e gás carbônico , manifestado pelas bolhas observadas na massa líquido , ácido muriático é o nosso comercial do ácido clorídrico (2) impuro , baterias de automóvel contém ácido sulfúrico (3), refrigerantes do tipo "coca cola" apresentam ácido fosfórico(4) além do ácido carbónico , na sua composição . Os ácidos 1,2,3 e 4 , citados acima , Respectivamente, possuem as seguintes fórmulas : 17/370) Realizou-se um experimento, utilizando-se o esquema mostrado na figura, para medir a condutibilidade elétrica de soluções. Foram montados cinco kits contendo, cada um, três soluções de mesma concentração, sendo uma de ácido, uma de base e outra de sal. Os kits analisados pelos alunos foram: Qual dos kits analisados provocou o acendimento da lâmpada com um brilho mais intenso nas três soluções? 16/170)No século XIX, o cientista Svante Arrhenius definiu ácidos como sendo as espécies químicas que, ao se ionizarem em solução aquosa, liberam como cátion apenas o íon H+. Considere as seguintes substâncias, que apresentam hidrogênio em sua composição: C2H6, H2SO4,NaOH, NH4Cl. Dentre elas, aquela classificada como ácido, segundo a definição de Arrhenius, é: (A) C2H6 (B) H2SO4 (C) NaOH (D) NH4Cl 3/378) a respeito da substância HCI observa -se experimentalmente, que:. É um gás incolor. . Está presente no suco gástrico do estômago humano. . Aparece no comércio com o nome de ácido muriático. . A maioria de suas moléculas sofrem ionização em solução aquosa. Desse modo, pode-se concluir que: (a) o HCI é uma substância iônica. (b) o HCI é um ácido fraco. (c) o HCI é um gás não tóxico (d) tem ionização: HCI (g) -> H+ (aq) + CI-(aq). (e) o suco gástrico não é ácido. 4/378Os ácidos são substâncias químicas sempre presentes no cotidiano do homem. Por exemplo durante a amamentação,era comum usar-se água boricada (solução aquosa de ácido bórico) para fazer a assepsia do seio da mãe; para limpezas mais fortes da casa,emprega-se ácido muriático (solução aquosa de ácido clorídrico); nos refrigerantes, encontra-se o ácido carbônico;e, no ovo podre, o mau cheiro é devido à presença do ácido sulfídrico. Esses ácidos podem ser representados , respectivamente, pelas seguintes fórmulas moleculares: A) H3BO3, HCl, H2CO2 e H2SO4 B) H3BO3, HCl, H2CO3 e H2S C) H3BO3, HClO3 e H2CO2 D)H2BO3, HClO4, H2S e H2CO3 8/378 Vinagre caseiro é essencialmente uma solução de ácido acético a 4% em água (ácido fraco). Esta solução, diferentemente de água pura, conduz eletricidade razoavelmente bem (razoavelmente porque é um ácido fraco). O vinagre pode ilustrar algumas ideias importantes, tais como (verdadeiro ou falso): ( ) substâncias covalentes nunca dão origem a íons. ( ) o ácido acético pode dar origem a íons. ( ) o ácido acético não interage quimicamente com a água. ( ) a água é uma substância covalente e o ácido acético é um composto iônico. ( ) a água e o ácido acético são substâncias polares. __________________________________________________________________________________________________________ 5/69)1. (Ufsc 2007) O químico francês Antoine Lavoisier (1743-1794) realizou uma série de experiências sobre a variação das massas nas reações químicas. Verificou um fato que se repetia também na natureza e concluiu que se tratava de uma lei, que ficou conhecida como Lei da Conservação das Massas, ou Lei de Lavoisier. Em um experimento realizou-se a combustão completa de magnésio metálico, representada pela equação química não balanceada: X=2 Mg(s) + Y=1 O2(g) → Z=2 MgO(s) Com relação ao experimento representado anteriormente determine: os coeficientes X, Y e Z (números inteiros), que tornam a equação química corretamente balanceada, e a massa de oxigênio necessária para queimar 60,75 g de magnésio. 2 Mg(s) + O2(g) → MgO(s) M=2x24 + 2x16 48g=======32g 60,75g=====Xg X= (60,75 x 32) /48 X=40,5 g de oxigênio Estequeometria simples (6/69)2. (Unicamp 1991) A obtenção de etanol, a partir de sacarose (açúcar) por fermentação, pode ser representada pela seguinte equação: C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 Admitindo-se que o processo tenha rendimento de 100% e que o etanol seja anidro (puro), calcule a massa (em kg) de açúcar necessária para produzir um volume de 50 litros de etanol, suficiente para encher um tanque de um automóvel. Densidade do etanol = 0,8 g/cm3 Massa molar da sacarose = 342 g/mol Massa molar do etanol = 46 g/mol resolução C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 342g===============4x46=184g M= X==============50l↔ 40g X=(342x40) / 184 X=74,3g de sacarose d=m/v ;;;;;;;;; m= d.v = 0,8x50 = 40g de etanol (8/70)3. (Unesp 1990) Um homem em repouso consome em média 200 cm3 de oxigênio molecular a 27 °C e 1 atmosfera de pressão por quilograma de peso por hora. O oxigênio consumido é utilizado para produção de energia através da oxidação de glicose, segundo a reação: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O Para um homem de 61,5 quilogramas de peso, calcular: a) o número de mols de O2 consumido em 1 hora de repouso; b) a massa de glicose gasta no período de 1 hora. Massas atômicas: C = 12; H = 1; O = 16 R = 0,082ℓ.atm.mol-1.K-1 Resolução: a)200 cm3 de oxigênio molecular a 27 °C e 1 atmosfera de pressão==== Mols de oxigênio PV=nRT n= (PV)/(RT) T=27+273=300K n= (1x0,2) / (0,082x300) n= 0,2 / 24,6 = 0,00813 = 0,008 mol de oxigênio/kg n = 0,008x61,5 n = 0,492=0,5 mol de oxigênio consumido em 1 hora de repouso b) C6H12O6 + 6O2 1mol=180g====6mols xg O,5 mols de o2 x=(180x0,5) / 6 = 15g de glicose (9/70)4. (Fatec 2007) O endurecimento do gesso ocorre devido à reação química representada por: Quando 1,45 kg de gesso endurecem, o aumento de massa verificado é, em gramas, igual a: a) 360. b) 270. c) 150. d) 90. e) 45. CaSO4 SAL ANIDRO GESSO = CaSO4 .½ H2O = SAL HIDRATADO GESSO DURO = CaSO4 .2 H2O M CaSO4 .½ H2O = 40 + 32 + 4(16) + ½ 18= 145g REAÇÃO: GESSO + ÁGUA →GESSO DURO 145g====3/2.18=27g 1,45 kg=====Xg 1450 g======Xg X= (1450.27) / 145 = 270g 5. (Uerj 2016) A mistura denominada massa de Laming, composta por 2 3Fe O , serragem de madeira e água, é utilizada para a remoção do 2H S presente na composição do gás de hulha, um combustível gasoso. Observe a equação química que representa o processo de remoção: 2 3 2 2Fe O 3H S 2FeS S 3H O+ → + + Calcule, em quilogramas, a massa de FeS formada no consumo de 408 kg de 2H S, considerando 100% de rendimento. Em seguida, indique o símbolo correspondente ao elemento químico que sofre oxidação e o nome do agente oxidante. Dados: H 1;= S 32;= Fe 56.= 6. (Uerj 2013) Para prevenção do bócio, doença causada pela falta de iodo no organismo, recomenda-se a adição de 0,005%, em massa, de iodato de potássio ao sal de cozinha. O iodato de potássio é produzido pela reação entre o iodo molecular e o hidróxido de potássio, que forma também água e iodeto de potássio. Escreva a equação química completa e balanceada para a obtenção do iodato de potássio e determine a massa, em gramas, do íon iodato presente em 1 kg de sal de cozinha. (1/67)7)O metanol, que é usado como combustível em alguns países, pode ser produzido a partir da reação de hidrogenação do monóxido de carbono: CO + 2H2 CH3 OH VOLUME DE H2 MOL DE METANOL 2V=================== 1MOL X 3 MOLS X= 2(22,4) x 3 = 134,4L DE H2 Qual seria o volume de H2 necessário para obterem-se 3 mols de metanol, nas CNTP? 8)Na indústria, a amônia, NH3 (g) é obtida pelo processo denominado Haber-Bosh, pela reação entre o nitrogênio e o hidrogênio na presença de um catalisador apropriado, conforme mostra a reação não balanceada :N2(g) + H2(g) -------> NH3(g) Considerando um rendimento de 100% calcule: 9) Dentre os alimentos que ingerimos, os carboidratos são preferencialmente utilizados para produzir energia, por exemplo, para manter a temperatura corporal, atividades musculares, e outras funções. Uma equação representativa desse processo se fundamenta na oxidação da glicose C6 H12O6 . a) Escreva a reação representativa da combustão de um mol de glicose. b) Se 900 g de glicose são consumidos pelo organismo durante um certo período, que massa de CO2 será produzida? Resposta da questão 1: = 45 Resposta da questão 2: 74,3 kg de C12 H22 O11 Resposta da questão 3: a) n = 0,5 mol b) m = 15 g. Resposta da questão 4: [B] Resposta da questão 5: 2 3 2 2Fe O 3 H S 2 FeS S 3 H O 3 34 g + → + + 2 88 g 408 kg FeS FeS m m 704 kg= 2 3 3 3 2 2 2 2 2 2 1 1 2 0 Fe O : Fe Fe O O O Nox (Fe) 3 FeS : Fe S Nox (Fe) 2 H S : H H S Nox (S) 2 S : S Nox (S) 0 + + − − − + − + + − = + = + = − = 2 3 2 2 Redução3 2 2 3 Oxidação2 o 2 Fe O 3 H S 2 FeS S 3 H O Fe 1e Fe Fe O : agente oxidante.S S 2 e H S : agente redutor. + − + − − + ⎯⎯→ + + + ⎯⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯⎯→ + Símbolo correspondente ao elemento químico que sofre oxidação (enxofre): S. Nome do agente oxidante 2 3(Fe O ) : óxido de ferro III ou óxido férrico. Resposta da questão 6: A equação é a seguinte: 2 3 23I 6KOH 5KI KIO 3H O+ → + + Dica: fazer o balanceamento pelo método redox. 3 1000 g de sal de cozinha 1 00% m 0,005% m 0,05 g de KIO= Agora vamos calcular a massa do íon iodato presente e 0,05 g de KIO3 33 massa de iodato presente no KIO1 mol de KIO 3 3 214 g de KIO 175 g de IO 0,05 g x x 0,04 g de íons iodato. − = __________________________________________________________________________________________________________ 1. (Ufrj 2006) A Conferência de Kyoto sobre mudanças climáticas, realizada em 1997, estabeleceu metas globais para a redução da emissão atmosférica de CO2. A partir daí, várias técnicas para o sequestro do CO2 presente em emissões gasosas vem sendo intensamente estudadas. a) Uma indústria implantou um processo de sequestro de CO2 através da reação com Mg2SiO4, conforme a equação representada a seguir: Mg2SiO4 + 2CO2 → 2MgCO3 + SiO2 Determine, apresentando seus cálculos, o número de mols do óxido formado quando 4400 g de CO2 são sequestrados. b) Essa indústria reduziu sua emissão para 112.000 L de CO2 por dia nas CNTP. A meta é emitir menos de 500 kg de CO2 por dia. Indique se a indústria atingiu a meta. Justifique sua resposta. 2. (Ufrj 1997) A diferença de eletronegatividade entre os elementos de um composto químico é um fator determinante para sua classificação como iônico ou covalente, e se relaciona, também, com diversas características de cada composto. Os sólidos iônicos, por exemplo, são em geral brancos; já os covalentes apresentam cores que aumentam de intensidade de acordo com o aumento do caráter covalente. a) Dentre os compostos sólidos Aℓ2O3, CdS, PbS, AuCℓ e AgF, identifique os que devem apresentar cor branca. Justifique sua resposta. b) O sulfeto de cádmio (CdS) é um composto sólido que pode ser obtido segundo a reação: Na2S + Cd(NO3)2 → CdS + 2NaNO3 Supondo que o rendimento da reação é de 75%, calcule a massa de Na2S necessária para obter-se 54g de CdS. Dados: Na = 23 u; S = 32 u; Cd = 112 u 3. (Fgv 2000) A floculação é uma das fases do tratamento de águas de abastecimento público e consiste na adição de óxido de cálcio e sulfato de alumínio à água. As reações correspondentes são as que seguem: CaO+H2O → Ca(OH)2 3Ca(OH)2+Aℓ2(SO4)3 → 2Aℓ(OH)3 + 3CaSO4 Se os reagentes estiverem em proporções estequiométricas, cada 28g de óxido de cálcio originarão de sulfato de cálcio: (dados - massas molares: Ca=40g/mol, O=16g/mol, H=1g/mol, Aℓ=27g/mol, S=32g/mol) a) 204g b) 68g c) 28g d) 56g e) 84g 4. (Uerj 2008) A pólvora consiste em uma mistura de substâncias que, em condições adequadas, reagem, com rendimento de 100 %, segundo a equação química a seguir: 4 KNO3(s) + 7 C(s) + S(s) → 3 CO2(g) + 3 CO(g) + 2 N2(g) + K2CO3(s) + K2S(s) Sob condições normais de temperatura e pressão, e admitindo comportamento ideal para todos os gases, considere a reação de uma amostra de pólvora contendo 1515 g de KNO3 com 80 % de pureza. Calcule o volume total de gases produzidos na reação. Em seguida, nomeie os sais formados. Gabarito: Resposta da questão 1: a) 4400 g de CO2 correspondem a 100 mols, pois a massa molar dessa substância é igual a 44 g/mol. Como 2 mols de CO2 são necessários para produzir 1 mol de SiO2, formam-se 50 mols de SiO2. b) Uma emissão de 112.000 L de CO2 por dia, nas CNTP, corresponde a (112000L/dia)/(22,4L/mol) = 5000 mols/dia. Logo, a emissão é de (5000 mol/dia)×(44 g/mol) = 220000 g/dia = 220 kg/dia. Portanto, a emissão é menor do que 500 kg/dia, o que significa que a indústria atingiu a sua meta. Resposta da questão 2: a) Aℓ2O3 ∆E = 2,0 AgF ∆E = 2,1 pelo ∆E verifica-se que são iônicos. b) m = 39 g Resposta da questão 3: [B] Resposta da questão 4: 537,6 L Carbonato de potássio e sulfeto de potássio.
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