LISTA DE EXERCÍCIOS - LEIS PONDERAIS E TEORIA DE DALTON

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Lista 1: Leis ponderais e teoria atômica de Dalton
Giovanna Ciutti – Química I
1.) (UFMG) Considere as seguintes reações químicas, que ocorrem em recipientes abertos, colocados sobre uma balança:
I.) Reação de bicarbonato de sódio com vinagre, em um copo.
II.) Queima de álcool, em um vidro de relógio.
III.) Enferrujamento de um prego de ferro, colocado sobre um vidro de relógio.
IV.) Dissolução de um comprimido efervescente, em um copo com água.
Em todos os exemplos, durante a reação química, a balança indicará uma diminuição da massa contida no recipiente, exceto em:
a.) III
b.) IV
c.) I
d.) II
2.) Observe na tabela a seguir as massas dos reagentes e do produto de uma reação que foram obtidas em várias experiências:
	Experiência
	Reação: 1 N2 + 3 H2 → 2 NH3
	I
	28g + 6g → 34g
	II
	A + 12g → B
	III
	14g + C → D
	IV
	56g + E → 34g (+ 28g de N2)
	V
	28g + F → 34g (+ 5g de H2)
Baseado na lei das proporções constantes de Proust, determine os valores de A, B, C, D, E e F, respectivamente:
a.) 56g, 68g, 3g, 17g, 6g, 11g
b.) 34, 46g, 20g, 34g, 28g, 5g
c.) 56g, 34g, 6g, 34g, 6g, 11g
d.) 34g, 68g, 3g, 34g, 6g, 11g
e.) 46g, 58g, 3g, 17g, 6g, 11g
3.) (UFF 2009) Desde a Antiguidade, diversos povos obtiveram metais, vidro, tecidos, bebidas alcoólicas, sabões, perfumes, ligas metálicas, descobriram elementos e sintetizaram substâncias que passaram a ser usadas
como medicamentos. No século XVIII, a Química, a exemplo da Física, torna-se uma ciência exata. Lavoisier iniciou na Química o método científico, estudando os porquês e as causas dos fenômenos. Assim, descobriu que as transformações químicas e físicas ocorrem com a conservação da matéria. Outras leis químicas também foram propostas e, dentre elas, as ponderais, ainda válidas. Com base nas leis ponderais, pode-se afirmar que, segundo:
I.) a Lei da Conservação da Massa (Lavoisier), 1,0 g de ferro, ao ser oxidado pelo oxigênio, produz 1,0 g de óxido férrico;
II.) a Lei da Conservação da Massa, ao se usar 16,0 g de oxigênio molecular para reagir completamente com 40,0 g de cálcio, são produzidos 56g de óxido de cálcio;
III.) a Lei das Proporções Definidas, se 1,0g de ferro reage com 0,29 g de oxigênio para formar o composto óxido ferroso, 2,0 g de ferro reagirão com 0,87 g de oxigênio, produzindo o mesmo composto;
IV.) a Lei das Proporções Múltiplas, dois mols de ferro reagem com dois mols de oxigênio para formar óxido ferroso; logo, dois mols de ferro reagirão com três mols de oxigênio para formar óxido férrico.
Assinale a opção correta:
a.) As afirmativas I e II estão corretas.
b.) A afirmativa II está correta.
c.) As afirmativas II e III estão corretas.
d.) As afirmativas II e IV estão corretas.
e.) A afirmativa III está correta.
4.) (Unesp) Aquecendo-se 21 g de ferro com 15 g de enxofre obtém-se 33 g de sulfeto ferroso, restando 3 g de enxofre. Aquecendo-se 30 g de ferro com 16 g de enxofre obtém-se 44 g de sulfeto ferroso, e restando 2 g de ferro. Demonstre que esses dados obedecem às leis de Lavoisier (conservação da massa) e de Proust (proporções definidas).
5.) (PUC-SP) Querendo verificar a Lei da Conservação das Massas (Lei de Lavoisier), um estudante realizou a experiência esquematizada abaixo:
Terminada a reação, o estudante verificou que a massa final era menor que a massa inicial. Assinale a alternativa que explica o ocorrido:
a.) A Lei de Lavoisier só é válida nas condições normais de temperatura e pressão.
b.) A Lei de Lavoisier não é válida para reações em solução aquosa.
c.) De acordo com a Lei de Lavoisier, a massa dos produtos é igual à massa dos reagentes, quando estes se encontram na mesma fase de agregação. 
d.) Para que se verifique a Lei de Lavoisier, é necessário que o sistema seja fechado, o que não ocorreu na experiência realizada.
e.) Houve excesso de um dos reagentes, o que invalida a Lei de Lavoisier.
6.) Qual das alternativas a seguir não apresenta um dos postulados propostos por John Dalton em seu modelo atômico?
a) Substâncias químicas diferentes são formadas pela combinação de átomos diferentes.
b) Os átomos de diferentes elementos químicos apresentam propriedades diferentes uns dos outros.
c) O peso relativo de dois átomos pode ser utilizado para diferenciá-los.
d) Um átomo tem um conjunto de energia disponível para seus elétrons, isto é, a energia de um elétron em um átomo é quantizada.
e) Uma substância química composta é formada pela mesma combinação de diferentes tipos de átomos.
7.) (Unesp) De acordo com a teoria atômica de Dalton, os átomos eram considerados maciços e indestrutíveis, sendo preservados intactos nas transformações químicas. Além disso, o que diferenciava um elemento químico de outro era o peso de seus átomos. Em sua teoria, Dalton não admitia a união entre átomos de um único elemento químico. Átomos de elementos químicos diferentes poderiam se unir, formando o que Dalton denominava “átomos compostos”. 
A imagem mostra os símbolos criados por Dalton para representar os elementos químicos hidrogênio e nitrogênio e a substância amônia. Ao lado, há uma tabela com os pesos atômicos relativos estimados por Dalton para esses dois elementos.
a.) Escreva a equação da reação de formação da amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio, de acordo com a teoria de Dalton. Escreva a equação dessa reação de acordo com os símbolos e conhecimentos atuais.
b.) Calcule a razão entre os pesos de nitrogênio e de hidrogênio na amônia, tal como considerada por Dalton, e compare esse resultado com a razão entre as massas desses elementos na molécula de amônia, tal como conhecemos hoje. Admitindo como correta a razão calculada com base nos conhecimentos atuais, indique a diferença percentual, aproximadamente, entre as duas razões calculadas.
Gabarito e resolução dos exercícios
1.) Alternativa A.
I.) A reação do vinagre com o bicarbonato de sódio origina o ácido carbônico, um composto instável que se dissocia em água e gás carbônico. Uma vez que o gás carbônico é um gás e o sistema é aberto (copo), ele é liberado para o ambiente, o que pode ser verificado pela diminuição da massa apontada pela balança.
II.) O vidro de relógio indica que a reação está ocorrendo em um sistema aberto. A queima de etanol (álcool) consiste numa combustão, reação que tem por produtos a formação de água e gás carbônico. Uma vez que o gás carbônico é um gás e o sistema é aberto (copo), ele é liberado para o ambiente, o que pode ser verificado pela diminuição da massa apontada pela balança.
III.) O enferrujamento do ferro pode ser representado pela fórmula: 
2 Fe + O2 + 2 H2O → 2 Fe(OH)2
Uma vez que não se observa liberação de gás, mas sim uma incorporação de gás oxigênio e de vapor de água da atmosfera ao ferro, constata-se um aumento da massa apontado pela balança.
IV.) O corpo com água é um sistema aberto. A informação de que o comprimido é efervescente indica que, ao ser diluído em água, ele libera gases. Sendo assim, os gases são liberados para o ambiente, o que pode ser verificado pela diminuição da massa apontada pela balança.
2.) Alternativa A.
Comparando as equações I e II, verificamos que a quantidade de gás hidrogênio foi duplicada. Para que as proporções estequiométricas sejam mantidas e a reação ocorre sem excesso/limitante, a quantidade do segundo reagente e do produto também devem ser duplicadas. Sendo assim, A = 56g e B = 68g. Analogamente, comparando as equações I e III, verificamos que a quantidade gás nitrogênio foi dividida pela metade. Para que as proporções estequiométricas sejam mantidas e a reação ocorre sem excesso/limitante, a quantidade do segundo reagente e do produto também devem ser divididas pela metade. Sendo assim, C = 3g e D = 17g.
Na equação IV, é indicado um excesso de 28g de gás nitrogênio. Isso significa que, dos 56g de gás nitrogênio disponíveis, apenas 56 – 28 = 28g irão reagir. Ao comparar as equações I e IV, verificamos que a quantidade de gás nitrogênio que reage e que a quantidade de produto formado são as mesmas, o que faz com que E = 6g (mesmos valores da equação I).
Na equação V, é indicadoum excesso de 5g de gás hidrogênio. Comparando as equações I e V, verificamos que as quantidades de gás nitrogênio e de amônia (produto) são as mesmas. Consequentemente, sabemos que participará dessa reação 6g de gás hidrogênio. Entretanto, F = 11g, pois deve-se somar o excesso de reagente à quantidade de gás que reage para obtermos a quantidade de gás total do sistema.
3.) Alternativa D.
I.) Reação: Fe3+ + O2 → Fe2O3
O item I é consiste em uma falsa afirmativa, pois, segundo a Lei de Lavoisier, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos. Ao afirmar que a oxidação de 1g de ferro promove a formação de 1g de óxido ferro, desconsidera-se a massa de oxigênio envolvida na reação, desrespeitando, assim, a Lei de Lavoisier.
II.) Reação: Ca + ½ O2 → CaO
Segundo a Lei de Conservação das Massas, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos. De acordo com a afirmativa, 40g de cálcio + 16g de oxigênio = 56g de óxido férrico. Sendo assim, a Lei de Conservação das Massas se confirma nessa reação.
III.) Reação: Fe2+ + O2 → FeO
Segundo a Lei de Proporções Definidas, uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na mesma proporção em massa. A afirmativa III é falsa, pois a razão entre as quantidades de reagentes no primeiro experimento é diferente da razão entre as quantidades de reagentes no segundo experimento: 1/0,29 ≠ 2/0,87.
IV.) Reações: 2 Fe + 2 O2 → 2 FeO
 3 Fe + 2 O2 → Fe2O3
De acordo com a Lei das Proporções Múltiplas, quando combinamos, em uma reação química, uma mesma massa de um elemento com diferentes massas de outro elemento, o resultado é a formação de diferentes substâncias, mas a relação (divisão) das massas que variam resulta em números inteiros e pequenos. Essa lei se confirma nas reações apresentadas, pois, utilizando a mesma massa de oxigênio molecular e variando as massas de ferro, obtemos diferentes produtos e diferentes proporções.
4.) De acordo com a Lei de Conservação das Massas ou Lei de Lavoisier: “Em uma reação química feita em recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.” Assim, de acordo com essa lei a soma das massa dos reagentes deve ser igual a soma das massa dos produtos, então, podemos confirmar:
21g Fe +15g S → 33g FeS2 + 3g S
21g + 15g = 33g +3 g
36g = 36g
30g Fe + 16g S → 44g FeS2 + 2g Fe
30g + 16g = 44g + 2g
46g = 46g
Conforme verificamos, a soma das massas dos dois reagentes é exatamente igual à massa do produto.
A Lei das Proporções Constantes ou Lei de Proust diz que: “A proporção em massa das substâncias que reagem e que são produzidas numa reação é fixa, constante e invariável.” Portanto:
21 g de ferro reage com 15g – 3g = 12 g de enxofre produzindo 33g de FeS2
Proporção S/Fe = 12/21 = 4/7
Proporção S/FeS2 = 12/33 = 4/11
Proporção Fe/FeS2 = 21/33 = 7/11
30g – 2g = 28g de Fe reagem com 16g de S formando 44 g de FeS2
Proporção S/Fe = 16/28 = 4/7
Proporção S/FeS2 = 16/44 = 4/11
Proporção Fe/FeS2 = 28/44 = 7/11
Assim, vimos que as massas das substâncias reagem sempre numa mesma proporção.
5.) Alternativa D.
Reação: K2CO3 + HNO3 → KNO3 + H2O + CO2
Uma vez que o sistema apresentado é aberto, o gás carbônico produzido na reação escapa para o ambiente, o que causa uma aparente redução das massas dos produtos. Para que a Lei de Lavoisier fosse observada, o experimento deveria ter sido realizado em sistema fechado.
6.) Alternativa D.
John Dalton foi um químico inglês muito importante para a história da Química. Por meio da realização de vários experimentos relacionados com a mistura de gases e pelo conhecimento de outros cientistas, Dalton desenvolveu a primeira teoria atômica, conhecida como Teoria de Dalton ou Modelo Atômico de Dalton, que aborda conceitos sobre a matéria e sobre o átomo.
O modelo atômico de Dalton foi proposto pelo cientista, em 1808. De acordo com a teoria atômica de Dalton, a matéria era formada por átomos indivisíveis e indestrutíveis, comparados a uma bola de bilhar.
Para explicar como os átomos se combinam, Dalton ilustrou pequenos círculos com diferentes símbolos centrais que identificam o átomo de cada elemento, dando origem assim ao modelo atômico de Dalton ou teoria atômica de Dalton.
O modelo atômico abordado na alternativa D foi formulado por Niels Bohr.
7.) 
a.) De acordo com a teoria de Dalton, a equação de formação da amônia é:
A reação de formação da amônia de acordo com os símbolos e conhecimentos atuais é: 
3 H2 + N2 → 2 NH3
b) Segundo Dalton, a razão entre os pesos de nitrogênio e de hidrogênio é dada por:
Atualmente, a razão entre os pesos destes elementos vale:
Cálculo da diferença percentual entre as duas razões em relação à razão atual: