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Conceitos fundamentais e estequiometria 1. Efetue as seguintes conversões de unidades. a. 28,9 nm para μm b. 1432 cm3 para L c. 1,4 m para mm e. 3,14 kg para g 2. Realize as seguintes operações como se fossem cálculos de resultados experimentais e represente cada resposta nas unidades adequadas e com o número correto de algarismos significativos: a. 5,6792 m + 0,6 m + 4,33 m b. 3,70 g – 2,9133 g c. 4,51 cm x 3,6666 cm d. (3 x 104 g + 6,827 g) / (0,043 cm3 – 0,021 cm3) 3. Classifique cada transformação vista a seguir como física ou química: a. O gás natural queima em um fogão. b. O propano líquido em uma grelha a gás evapora porque a válvula foi deixada aberta. c. O propano líquido em uma grelha a gás queima em uma chama. d. Um aro de bicicleta enferruja mediante exposição repetida ao ar e à água. 4. Quais as propriedades físicas são usadas para separar os componentes de uma mistura por: a. filtração b. cromatografia c. destilação simples e fracionada d. extração por solvente 5. O urânio natural precisa ser enriquecido de 235U para ser utilizados em reatores de energia ou mesmo em armas nucleares. Os três isótopos de urânio são: a. Calcule a massa atômica do Urânio b. Se uma amostra de urânio é enriquecida para 4% de 235U, qual a massa atômica do urânio agora, sabendo que a abundância do 234U não foi alterada. 6. Quando 10,00 g de açúcar é queimado ao ar os produtos obtidos foram CO2 (14,7 g) e H2O (6,0 g). Sabendo que o açúcar é constituído de Carbono, Hidrogênio e Oxigênio, Determine a fórmula empírica e molecular sabendo que a massa molar do composto é 180 g/mol. 7. O Lítio possui dois isótopos. O primeiro tem massa 6,015 u e o segundo 7,016 u. Sabendo que a massa atômica do Lítio é 6,942 u. a) qual a abundância de cada isótopo do lítio? b) Identifique os valores de m/z e as intensidades dos sinais em um espectrômetro de massa para o cloreto de lítio (LiCl) sabendo que o Cloro possui dois isótopos (o isótopo com massa 34,9688 u tem abundância de 75,77% e o de massa 36,9659 u tem abundância de 24,23%). 8. Três amostras de diferentes compostos têm a seguinte composição Sódio (Na), Cloro (Cl) e Oxigênio(O). Utiliza a Lei das proporções múltiplas para determinar a Fórmula do composto presente na amostra 2 sabendo que a fórmula do composto da amostra 1 é NaClO. 9. O Iodo, 𝐼2(𝑠), é formado pela seguinte reação: 2 𝑁𝑎𝐼(𝑠) + 2𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 𝑀𝑛𝑂2(𝑠) → → 𝐼2(𝑠) + 𝑁𝑎2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 𝑀𝑛𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 2𝐻2𝑂 (𝑙) Para uma reação onde foi adicionado 10 g de 𝑁𝑎𝐼(𝑠), 20 g de 𝑀𝑛𝑂2(𝑠) e 200 mL de 𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) 0,1 mol/L, qual a massa de iodo obtido se o rendimento reacional for de 80%? 10. Duas amostras de diferentes compostos têm a seguinte composição Sódio (Na), Enxofre (S) e Oxigênio(O). Utiliza a Lei das proporções múltiplas para determinar a Fórmula do composto presente na amostra 2 sabendo que a fórmula do primeiro é Na2SO3 11. Uma amostra de 1,000g de uma mistura de NaC lO4 e NaClO3 foi analisada para determinar o teor de cloro. A massa de cloro encontrada foi de 0,299 g. Qual a composição percentual da mistura? 12. Um composto contendo somente hidrogênio e carbono foi queimado ao ar resultando em 3,210g de CO2 e 1,97 g de H2O. Determine a fórmula empírica e molecular sabendo que a massa molar do composto é 30 g/mol. 13. Para a ração: 2 𝐶𝑢2+(𝑎𝑞) + 5𝐼−(𝑎𝑞) → 2𝐶𝑢𝐼(𝑠) + 𝐼3 −(𝑎𝑞) Química Geral para Engenharia 1a Lista de Exercícios Unid. 1 – Conceitos fundamentais; Unid.2 – Estequiometria e unid. 3 estrutura atômica Massa do Urânio 234U 234,0409 u 235U 235,0439 u 238U 238,0508 u Abundância ( %) 0,0055 0,720 99,2745 Massa de Na (g) Massa de Cl (g) Massa de O (g) Amostra 1 1,000 1,541 0,696 Amostra 2 2,000 3,082 4,174 Amostra 3 3,00 4,624 8,348 Massa de Na (g) Massa de S (g) Massa de O (g) Amostra 1 1,000 0,697 1,043 Amostra 2 2,000 1,394 2,782 determine quanto de iodeto de Cobre, 𝐶𝑢𝐼(𝑠), é formado quando 100 mL de uma solução 0,1 mol/L de 𝐶𝑢2+(𝑎𝑞) e 50 mL de uma solução 0,8 mol/L de 𝐼−(𝑎𝑞) reagem, sabendo que o rendimento da reação é de 75%. 14. Tanto o cloro como o lítio são misturas de dois isótopos: 35Cl (75,77%, 34,97 u) e 37Cl (M = 36,97 u); 7Li (92,58%, 7,016 u) e 5Li (6,015 u). a. Calcule a massa atômica dos dois elementos. b. Esquematize o espectro de massa do cloreto de lítio, indicando os picos existentes, bem como suas posições e intensidades relativas. 15. O espectro de massas de um elemento químico é apresentado na figura a seguir. Com base nessas informações, determine: a. A massa atômica do elemento. b. A identidade do elemento. Estrutura atômica 16. O olho humano contém uma molécula denominada 11- cis-retinal que muda sua conformação quando atingida por luz com energia suficiente. A mudança na conformação desencadeia uma série de eventos que resulta em um impulso nervoso sendo enviado ao cérebro. O mínimo de energia necessária para a mudança de conformação da 11-cis-retinal no olho é de 164 kJ/mol. Calcule o comprimento de onda mais longo visível ao olho humano. 17. Analise as afirmativas a seguir e assinale quais estão corretas e sublinhe o que se apresenta incorreto nas demais alternativas. I. Dois elétrons no mesmo átomo não podem ter os mesmos quatro números quânticos. Este é o princípio de exclusão de Pauli. II. Os elétrons possuem uma natureza ondulatória com um comprimento de onda associado, dado por λ=h/mv. III. O efeito fotoelétrico é um fenômeno em que elétrons são ejetados da superfície de certos metais expostos à radiação de determinado comprimento de onda mínimo. IV. A teoria do átomo nuclear surgiu após Rutherford realizar o experimento de espalhamento de partículas alfa, contrariando o modelo de Thomson do pudim com passas. V. Os comprimentos de onda da radiação absorvida ou emitida dependem das diferenças de energia entre os níveis envolvidos na transição; grandes diferenças de energia resultam em pequenos comprimentos de onda e pequenas diferenças de energia resultam em grandes comprimentos de onda. VI. A configuração eletrônica condensada para o átomo de Na deve ser [He] 2s22p63s1. 18. Qual é o comprimento de onda mais longo para que a radiação eletromagnética tenha energia suficiente para ejetar um elétron de uma superfície de prata? A função trabalho da prata é 4,73 eV. Essa radiação está na região do visível? 19. O espectro de emissão abaixo para uma espécie tipo hidrogênio em fase gasosa. Observa-se as linhas resultante de transições para o estado fundamental de estados de maior energia. A linha A tem um comprimento de onda de 6,11 nm. Aumento do comprimento de onda → (a) Quais são os números quânticos principais correspondentes às linhas marcadas com A e B? (b) Identifique a espécie de um elétron que exibe o espectro. 20. Um íon tipo hidrogênio se desloca com velocidade de 6,5x106 m s-1 e comprimento de onda de De Broglie igual a 6,8 x10-3 pm. Qual é esse íon? O comprimento de onda de De Broglie do átomo neutro, se deslocando na mesma velocidade, seria diferente? 21. Uma folha de uma certa planta tem uma área superficial de 2,50 cm2. Se a radiação solar é de 1000 W/m2, quantos fótons atingem a folha a cada segundo? Suponha um comprimento de onda médio de 504 nm para a radiação solar. 22. Um fóton de raio X de comprimento de onda de 0,989 nm atinge uma superfície. O elétron emitido tem uma energia cinética de 1243 eV. Qual é o valor da função trabalho em eV? 23. Qual deve ser a velocidade em metro por segundo de um feixe de elétrons para que estes tenham um comprimento de onda de De Broglie de 1 mm? 24. A reação fotoquímica que inicia a produção de smog envolve a decomposição de moléculas de NO e a energia necessária para quebrar a ligação N-O e de 1,04x10-18 J. Qual o comprimentode onda de luz e necessário? Qual a energia e o número de fótons necessários para decompor 0,32 g de NO? 25. Quantos fótons são necessários para fundir 200 g de água em um micro-ondas que opera a 1,22x108 nm? Quantas moléculas de H2O são convertidas de gelo para água liquida por um fóton? (1 g de água necessita de 334 J para fundir). 26. A equação de Rydberg especial: ∆𝐸 = −(2,18𝑥10−18)𝑍2 ( 1 𝑛𝑓 2 − 1 𝑛𝑖 2) é utilizada para se determinar o número atômico em espectros de emissão de átomos ionizados ao ponto de conterem um elétron. A Figura abaixo ilustra o espectro de emissão de um átomo ionizado, contendo apenas um elétron na fase gasosa. As linhas observadas são resultantes de transições do estado dos vários estados excitados (n) para o estado final n = 4. A linha B tem λ = 216 nm. Determine: (a) O número atômico da espécie de um elétron que exibe este espectro. (b) a frequência da luz emitida quando o íon sofre a transição do n = 4 para n = 1 (retorna ao estado fundamental)? 27. Calcule: (a) Qual a energia para trazer um elétron do infinito para o nível quântico principal 7s num átomo de Hidrogênio? (b) Qual a energia para trazer um elétron do número quântico 7s para o número quântico 1s? 28. Estime o comprimento de onda das partículas nos seguintes casos: (a) Uma bola de tênis que se move a uma velocidade de 68 m s-1 e pesa 6,0x10-2 kg. (b) Um elétron de massa igual a 9,1094x10-31 kg que se move a velocidade de 63 m s-1. Comente a respeito dos valores encontrados. 29. Lâmpadas de neônio são tubos em que os elétrons ao ir do catodo para o ânodo colidem com os átomos do gás, arrancando-lhes elétrons. Quando estes retornam aos íons, o Neônio retorna ao nível de energia mais baixo, ocorrendo emissão de luz. (a) Qual a velocidade de um elétron para conseguir arrancar um elétron do neônio, cuja primeira energia de ionização vale 2080 kJ mol-1. (b) Qual o comprimento de onda associado a essa partícula nessas condições? 30. Quatro superfícies metálicas (ver quadro) foram irradiadas com luz de comprimento de onda igual a 290 nm. Em qual superfície metálica os elétrons serão ejetados com velocidade mais baixa? Qual o valor da velocidade? Seria possível observar ejeção de elétrons sob a incidência de luz visível (400 nm < λ < 700 nm) em alguma das superfícies metálicas? Explique. Metal Sc V Zr Hf Φ (eV) 3,5 4,2 4,0 3,9
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