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Centro Estadual de Formação Continuada –CESEC – Betim Ensino Médio – Disciplina Química Professora Kelly Ribeiro (substituto: Jailton Felipe) Módulo III Concentração comum de soluções Solução Solução é qualquer mistura homogênea. A água que bebemos, os refrigerantes, os combustíveis, diversos produtos de limpeza são exemplos de soluções. Componentes de uma solução: Soluto: é a substância dissolvida no solvente. Em geral, está em menor quantidade na solução. Solvente: é a substância que dissolve o soluto. Concentração comum (C). Concentração comum (C), ou simplesmente concentração, é definida como: “a razão existente entre a massa do soluto e o volume da solução.” Matematicamente, ela é expressa pela fórmula: C = Concentração comum, cuja unidade no Sistema Internacional de Medidas (SI) é dada em g/L; m1 = massa do soluto* em g; v = volume da solução em L. Conforme mostrado acima, a concentração de uma solução tem como unidade padrão g/L (gramas por litro), mas ela pode ser expressa em outras unidades de massa e volume, como g/m3, mg/L, kg/mL, etc. Se dissermos que uma solução de água e açúcar tem concentração de 50 g/L, isso quer dizer que em cada litro da mistura (solução) existe uma massa dissolvida de 50 g de açúcar. Exemplo de aplicação da concentração comum no dia a dia. No cotidiano, a concentração é muito usada para indicar a composição de alimentos, medicamentos e materiais de limpeza e higiene líquidos. Observe o rótulo do leite integral a seguir em que é relacionada a concentração de vários nutrientes, como carboidratos, proteínas e gorduras totais presentes em 200 mL da solução. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/concentracao-comum-c.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/carboidratos.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/carboidratos.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/carboidratos.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/carboidratos.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/proteinas.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/proteinas.htm Por exemplo, em cada 200 ml do leite, existem 9 g de carboidratos. A partir da transformação dessa quantidade de leite para litros e dos cálculos conforme o mostrado a seguir, a concentração existente de carboidratos é de 45 g/L. Transformação da unidade do volume para o Sistema Internacional, ou seja, de mL para L: Cálculo da concentração de carboidratos no leite: Isso significa que, para cada litro desse leite, são encontrados 45 g de carboidratos. Obs.: Em aspectos quantitativos referentes às soluções químicas, sempre que em uma grandeza aparecer o índice 1, ele indica que a grandeza é só do soluto. O índice 2 refere-se ao solvente e, quando não há índice nenhum, está referindo-se à solução inteira (soluto + solvente). Por Jennifer Fogaça Graduada em Química Concentração em quantidade de matéria. Indica a quantidade de soluto em mol presente em um litro de solução. C = n V C= concentração em quantidade de matéria. n= número de mol do soluto v= volume da solução Exemplo: Em 100 ml de soro sanguíneo humano há 0,585g de NaCl. Qual a concentração em quantidade de matéria. Dados: NaCl = 58,5 g/mol. C = n ÷ v n = m ÷ M n= 0,585 ÷ 58,5 C = n ÷ v C= ? m= 0,585g n = 100 mol C = 100 ÷ 100 = 1,0 mol /ml v = 100ml M = 58,5 g/mol n =? Termoquímica Termoquímica é a parte da química que estuda a quantidade de calor (energia) envolvida nas reações químicas. Deste modo a termoquímica estuda também a transferência de energia em alguns fenômenos físicos, tais como as mudanças de estados da matéria. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/concentracao-comum-c.htm Quando uma reação libera calor, ela é classificada como exotérmica. A absorção de calor em uma reação, faz com que ela seja endotérmica. Termoquímica e calor Nas reações químicas pode haver absorção ou liberação de energia. Essa transferência de calor é feita a partir do corpo que tem a temperatura mais alta para aquele que possui a temperatura mais baixa. Transferência de calor do corpo quente (A) para o corpo frio (B) Vale lembrar que o calor, também chamado de energia calorífica, é um conceito que determina a troca de energia térmica entre dois corpos. O equilíbrio térmico é estabelecido quando os dois materiais atingem a mesma temperatura. Reações Endotérmicas e Exotérmicas Chama-se reação endotérmica a reação em que há absorção de calor. Dessa forma, um corpo absorve calor do meio em que ele está inserido. É por isso que a reação endotérmica provoca uma sensação de resfriamento. Exemplo: Ao passar álcool no braço, o braço absorve o calor dessa substância. Mas, ao soprar para o braço depois de ter passado álcool, sentimos um friozinho, sensação que é resultado da reação endotérmica. Já a reação exotérmica é o inverso. Trata-se da liberação de calor e, assim, a sensação é de aquecimento. Exemplo: Num acampamento, as pessoas se colocam junto de uma fogueira para que o calor liberado pelas chamas aqueça quem está à volta. https://www.todamateria.com.br/equilibrio-termico/ https://www.todamateria.com.br/equilibrio-termico/ https://www.todamateria.com.br/equilibrio-termico/ Fluxo de calor nas reações endotérmicas e exotérmicas As trocas térmicas também acontecem nas mudanças de estado físico. Ocorre que, na mudança do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, o processo é endotérmico. De maneira oposta, é exotérmica a mudança do estado gasoso para o líquido e do líquido para o sólido. Carolina Batista Professora de Química Entalpia e Variação da entalpia. Entalpia é a quantidade de energia de um sistema que poderia se transformar em calor em um processo a pressão constante. Variação da entalpia ∆H, informa a quantidade de calor trocado por um sistema a pressão constante, liberado ou absorvido. O cálculo da variação da entalpia é dado pela expressão: ∆H = Hfinal – Hinicial ou ∆H = Hproduto – Hreagentes Reação endotérmica ocorre absorção de energia. A entalpia dos produtos e maior do que a entalpia dos reagentes, a variação da entalpia será positiva ∆H +. Reação exotérmica ocorre liberação de energia. A entalpia dos produtos e menor do que a entalpia dos reagentes, a variação da entalpia será negativa ∆H -. Tipos de Reações Químicas O que evidencia uma reação é a transformação que ocorre nas substâncias em relação ao seu estado inicial, essas modificações dependem do tipo de reação que os reagentes irão passar. https://www.todamateria.com.br/estados-fisicos-da-materia/ https://www.todamateria.com.br/estados-fisicos-da-materia/ https://www.todamateria.com.br/estados-fisicos-da-materia/ Existem vários critérios para classificar reações químicas, um deles relaciona o número de substâncias que reagem (reagentes) e o número de substâncias produzidas (produtos). Para melhor exemplificar iremos utilizar as letras: A, B, C, X, Y. Reação de síntese ou adição: são aquelas que duas ou mais substâncias originam um único produto. A + B → C Exemplo dessa reação: quando o magnésio reage com o oxigênio do ar: 2Mg(s) + 1 O2(g) → 2MgO(s) Essa reação se faz presente em flashesfotográficos descartáveis e foguetes sinalizadores. Reação de análise ou decomposição: nessa reação uma única substância gera dois ou mais produtos. A → B + C Algumas reações recebem nomes especiais: Eletrólise: as substâncias se decompõem pela passagem de corrente elétrica. Fotólise: decomposição da substância química pela luz. Pirólise: decomposição pela ação do calor e do fogo. Exemplo: Os airbags são dispositivos de segurança presentes em vários automóveis. Quando acionamos esse dispositivo, a rápida decomposição do composto de sódio NaN3(s) origina N2(g) que faz inflar os airbags. Veja a reação: 2 NaN3(s) → 3 N2(g) + 2 Na(s) Reação de simples troca ou deslocamento: ocorre quando uma substância simples reage com uma composta originando novas substâncias: uma simples e outra composta. A + XY → AY + X Exemplo: Quando uma lâmina de zinco é introduzida em uma solução aquosa de ácido clorídrico, vai ocorrer a formação de cloreto de zinco e o gás hidrogênio vai ser liberado. Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2(aq) + H2 (g) Observe que o Zinco deslocou o Hidrogênio, daí o porquê do nome “reação de deslocamento”. Reação de dupla troca: dois reagentes reagem formando dois produtos, ou seja, se duas substâncias compostas reagirem dando origem a novas substâncias compostas recebem essa denominação. AB + XY → AY + XB Exemplo: a reação entre o ácido sulfúrico com hidróxido de bário produz água e sulfato de bário. H2SO4 (aq) + Ba(OH)2(aq) → 2 H2O(l) + BaSO4(s) O produto sulfato de bário: BaSO4(s) é um sal branco insolúvel. Por Líria Alves Graduada em Química https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-adicao.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-adicao.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-inorganica-decomposicao.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-inorganica-decomposicao.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-deslocamento-substituicao-ou-simples-troca.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-deslocamento-substituicao-ou-simples-troca.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-dupla-troca.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-dupla-troca.htm Atividades Fixação Observação: Todas as questões devem ser justificadas, utilizando os conceitos dos conteúdos abordados e os cálculos devem permanecer no trabalho. 01-Uma solução foi preparada dissolvendo-se 4,0 g de cloreto de sódio (NaCl) em 2,0 litros de água. Considerando que o volume da solução permaneceu 2,0 L, qual é a concentração da solução final? a) 2g/L b) 4g/L c) 6 g/L d) 8 g/L e) 10 g/L 02-Complete as lacunas da frase a seguir com os valores corretos: “Uma solução que apresenta concentração 80 g/L apresenta ... gramas de soluto, por litro da solução. Portanto, em 10 litros dessa solução devem existir ... gramas de soluto.” 03-Um técnico de laboratório preparou uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) misturando 33 g desse ácido em 200 mL de água, com extremo cuidado, lentamente, sob agitação e em uma capela com exaustor. Ao final, a solução ficou com um volume de 220 mL. A concentração em g/L dessa solução é: a) 0,15 g/L b) 0,165 g/L c) 66 g/L d) 15 g/L e) 150 g/L 04-Em uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH), calcule: a) A concentração em g/L de uma solução que contém 4,0 g de NaOH dissolvidos em 500 mL de solução. b) Para preparar 300 mL de uma solução dessa base com concentração de 5 g/L será preciso quanto de soluto? 05-(Unicamp-SP) Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de uma solução aquosa de MgCl2 de concentração 8,0 g/L. Quantos gramas de soluto são obtidos? a) 8,0 g b) 6,0 g c) 4,0 g d) 2,0 g e) 1,0 g 06- Em um rótulo de leite em pó integral, lê-se: A porcentagem em massa indica-nos a quantidade de gramas de cada componente em 100 g de leite em pó. Calcule a concentração em massa (em g/L) de proteínas em um copo de 200 mL de leite preparado. 07-Uma das potencialidades econômicas do Rio Grande do Norte é a produção de sal marinho. O cloreto de sódio é obtido a partir da água do mar nas salinas construídas nas proximidades do litoral. De modo geral, a água do mar percorre diversos tanques de cristalização até uma concentração determinada. Suponha que, numa das etapas do processo, um técnico retirou 3 amostras de 500 mL de um tanque de cristalização, realizou a evaporação com cada amostra e anotou a massa de sal resultante na tabela a seguir: A concentração média das amostras será de: a) 48 g/L. b) 44 g/L. c) 42 g/L. d) 40 g/L 08-Qual massa de ácido sulfúrico (H2SO4) será necessária para preparar 2 litros de uma solução na concentração de 3 mol/L? Dado: M(H2SO4)= 98 g/mol. 09-Calcule a concentração em mol/L ou molaridade de uma solução que foi preparada dissolvendo- se 18 gramas de glicose em água suficientes para produzir 1 litro da solução. (Dado: massa molar da glicose = 180 g/mol) a) 0,1 mol/L. b) 1,8 mol/L. c) 10,0 mol/L. d) 100,0 mol/L. e) 3240 mol/L. 10-Uma cozinheira bem informada sabe que a água contendo sal de cozinha dissolvido ferve a uma temperatura mais elevada que a água pura e que isso pode ser vantajoso em certas preparações. Essa cozinheira coloca 117g de NaCl em uma panela grande. Assinale a alternativa que indica corretamente o volume necessário de água para a cozinheira preparar uma solução 0,25 mol/L de cloreto de sódio, NaCl. a) 0,125 L. b) 2,00 L. c) 8,00 L. d) 29,3 L. e) 468 L. 11- Dadas as seguintes equações: (A) 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ΔH = - 565,6 kj (B) 2CH4O(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH = - 1462,6 kj (C) 3O2(g) → 2O3(g) ΔH = + 426,9 kj (D) Fe2O3(g) + 3C(s) → 2Fe(s) + 3CO(g) ΔH = + 490,8 kj Considere as seguintes proposições em relação às equações: I. As reações (A) e (B) são endotérmicas. II. As reações (A) e (B) são exotérmicas. III. As reações (C) e (D) são exotérmicas. IV. As reações (C) e (D) são endotérmicas. V. A reação com maior liberação de energia é a (B). VI. A reação com maior liberação de energia é a (D). Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, III e VI são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I, IV e VI são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II, V e VI são verdadeiras. e) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. . 12-Uma opção não usual, para o cozimento do feijão, é o uso de uma garrafa térmica. Em uma panela, coloca-se uma parte de feijão e três partes de água e deixa-se ferver o conjunto por cerca de 5 minutos, logo após transfere-se todo o material para uma garrafa térmica. Aproximadamente 8 horas depois, o feijão estará cozido. O cozimento do feijão ocorre dentro da garrafa térmica, pois a) a água reage com o feijão, e essa reação é exotérmica. b) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico. c) o sistema considerado é praticamente isolado, não permitindo que o feijão ganhe ou perca energia. d) a garrafa térmica fornece energia suficiente para o cozimento do feijão, uma vez iniciada a reação. e) a energia envolvida na reação aquece a água, que mantém constante a temperatura, por ser um processo exotérmico. 13-Sejam dadas as equações termoquímicas, todas a 25 ºC e 1 atm: I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol Exclusivamente sob o ponto de vista energético, das reações acima, a que você escolheria comofonte de energia é: a) I b) II c) III d) IV e) V 14-Considerando as seguintes equações termoquímicas e seus respectivos ∆H0, indique o reagente que, em relação aos produtos, possui maior energia: a) C(grafita) → C(diamante) ∆H0 = + 2,1 kJ/mol de C b) I(g) → ½ I2(g) ∆H0 = - 104,5 kJ/mol de I c)1/2 Cℓ(g) → Cℓ(g) ∆H0 = + 125,4 kJ/mol de Cℓ 15-Assinale a alternativa que contém apenas processos com ΔH negativo: a) Combustão e fusão. b) Combustão e sublimação de sólido para gás. c) Combustão e sublimação de gás para sólido. d) Fusão e ebulição. e) Evaporação e solidificação. 16-Observe o diagrama de um processo químico abaixo: Pode-se afirmar que esse processo é: a) exotérmico, com ΔH = + 230 kJ. b) endotérmico, com ΔH = + 570 kJ. c) endotérmico, com ΔH = + 230 kJ. d) exotérmico, com ΔH = - 230 kJ. e) exotérmico, com ΔH = - 570 kJ. 17-Considere as transformações a que é submetida uma amostra de água, sem que ocorra variação da pressão externa: Pode-se afirmar que: a) as transformações 3 e 4 são exotérmicas. b) as transformações 1 e 3 são endotérmicas. c) a quantidade de energia absorvida em 3 é igual à quantidade liberada em 4. d) a quantidade de energia liberada em 1 é igual à quantidade liberada em 3. e) a quantidade de energia liberada em 1 é igual à quantidade absorvida em 2. 18-A equação abaixo representa a transformação do óxido de ferro III em ferro metálico: Fe2O3(s) +3 C(s) + 491,5 KJ → 2 Fe(s) + 3CO(g) Observando a equação, responda às perguntas a seguir justificando sua resposta: a) A equação acima é uma reação exotérmica? b) O processo representado pela equação é endotérmico? 19-A figura abaixo representa a mudança de estado físico da água: Classifique cada mudança de estado em endotérmica ou exotérmica. 20- A reação dos componentes de uma bolsa de gelo instantâneo para aliviar uma lesão no joelho, provoca uma sensação de frio. Classifique o sistema em endotérmico ou exotérmico e justifique sua resposta. 21-A reação que representa a formação do cromato de chumbo II, que é um pigmento amarelo usado em tintas, é representada pela equação: Pb(CH3COO)2 + Na2CrO4 → PbCrO4 + 2 NaCH3COO Que é uma reação de: a) oxirredução b) dupla troca c) síntese d) deslocamento e) decomposição 22-Dê nomes às reações (reação de síntese, decomposição, simples troca ou dupla troca), de acordo com os reagentes e produtos, justificando a resposta: a) Zn + Pb(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Pb b) FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S c) 2 NaNO3 → 2 NaNO2 + O2 d) N2 + 3 H2 → 2 NH3 23-Classifique as reações a seguir: a) CuCl2 + H2SO4 → CuSO4 + 2 HCl b) Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 c) P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4 d) CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 e) Cu(OH)2 → CuO + H2O f) AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 g) CaO + CO2 → CaCO3 h) 2 H2O → 2 H2 + O2 i) Cu + H2SO4 → CuSO4 + H2 j) 2 AgBr → 2 Ag + Br 24-Das reações químicas que ocorrem: I. nos flashes fotográficos descartáveis; 2 Mg + O2 →2 MgO II. com o fermento químico para fazer bolo. NH4HCO3 → CO2+ NH3 + H2O III. no ataque de ácido clorídrico ao ferro. Fe + 2 HCl → FeCl2+ H2 IV. na formação de hidróxido de alumínio usado no tratamento de água; Al2(SO4)3+ 6 NaOH → 2 Al(OH)3+ 3 Na2SO4 V. na câmara de gás. H2SO4+ 2 KCN → K2SO4 + 2 HCN Assinale a alternativa que corresponde a reações de decomposição: a) apenas I e III. b) apenas II e IV. c) apenas I. d) apenas II. e) apenas V. 25-No filme fotográfico, quando exposto à luz, ocorre a reação: 2 AgBr →2 Ag + Br2 Essa reação pode ser classificada como: a) pirólise. b) eletrólise. c) fotólise. d) síntese. e) simples troca. 26-Considerando as reações químicas representadas pelas equações da coluna I, faça associação com os dados da coluna II, de acordo com a classificação correta: Coluna I (1) CaCO3 → CaO + CO2 (2) CO2 + H2O + NH3 → NH4HCO3 (3) NaCℓ + NH4HCO3 → NaHCO3 + NH4Cℓ (4) Fe + 2HCℓ →FeCℓ2 + H2 Coluna II (I) reação de síntese ou adição (II) reação de decomposição ou análise (III)reação de deslocamento (IV) reação de dupla troca a) 1 - II; 2 - III; 3 - I; 4 - III b) 1 - II; 2 - I; 3 - IV; 4 - III c) 1 - I; 2 - II; 3 - III; 4 - IV d) 1 - I; 2 - III; 3 - II; 4 - IV e) 1 - III; 2 - IV; 3 - I; 4 – II 27- Deficiência de Zn2+ no organismo de uma criança pode causar problemas de crescimento. Esse mal pode ser evitado através da ingestão de comprimidos de óxido de Zinco, que interagem com o ácido do estômago de acordo com a equação. ZnO(s) + 2 H+ (aq) → Zn+2(aq) + H2O(ℓ) A reação representada é reação de: a) deslocamento. b) oxirredução. c) dupla troca. d) síntese. e) análise. 28-As equações: I) CaO + CO2 → CaCO3 II) 2 AgCℓ → 2 Ag + Cℓ2 São, respectivamente, reações de: a) síntese e análise. b) análise e deslocamento. c) síntese e dupla troca. d) análise e deslocamento. e) análise e síntese. 29-A reação entre um ácido e uma base de Arrhenius pode ser melhor representada pela equação iônica: H1+ + OH1- →H2O. A reação original é classificada como: a) síntese. b) decomposição. c) simples troca. d) dupla troca. e) oxirredução. 30-Um comprimido efervescente (Sonrisal) é, em geral, uma mistura de bicarbonato de sódio, carbonato de sódio, ácido cítrico e ácido acetilsalicílico (AAS). Ao ser colocado em água há liberação de um gás (efervescente) derivado do ácido carbônico (instável) devido à equação: H2CO3 → H2O + CO2 Esta última equação é classificada como: a) síntese. b) análise. c) dupla troca. d) deslocamento. e) oxirredução. Referências Bibliográfica. www.brasilescola.uol.com.br www.todamateria.com.br profpc.com.br http://www.brasilescola.uol.com.br/ http://www.brasilescola.uol.com.br/ http://www.todamateria.com.br/ http://www.todamateria.com.br/
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