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Estudo dos Gases → Medidas de temperatura ºC → Graus Celsius K → Kelvin (Temperatura absoluta) • Conversão TK = TºC + 273,0 → Medidas de pressão atm → atmosferas mmHg → milímetros de mercúrio • Conversão 1,0 atm ________________ 760,0 mmHg → Medidas de volume kL – quilolitro L – litro mL – mililitro m3 – metro cúbico dm3 – decímetro cúbico cm3 – centímetro cúbico • Conversões • Observações: x 1000 significa Andar com a vírgula 3 casas para direita. x 1000000 significa Andar com a vírgula 6 casas para direita. x 1000000000 significa Andar com a vírgula 9 casas para direita. : 1000 significa Andar com a vírgula 3 casas para esquerda. : 1000000 significa Andar com a vírgula 6 casas para esquerda. : 1000000000 significa Andar com a vírgula 9 casas para esquerda. → Exemplos: 1 – Faça as seguintes transformações: a) 1,3 atm e mmHg d) 295,0 K em ºC b) 1596,0 mmHg em atm e) 100,0 cm3 em mL c) 27ºC em K f) 250,0 mL em L → Atividades 1 – Transforme as pressões: a) 1520,0 mmHg em atm e) 380,0 mmHg em atm b) 0,5 atm em mmHg f) 532,0 mmHg em atm c) 1,8 atm em mmHg g) 45,6 mmHg em atm d) 0,8 atm em mmHg h) 4,0 atm em mmHg 2 – Transforme as temperaturas: a) 18,0ºC em K f) 500,0 K em ºC b) 127,0ºC em K g) 100,0 K em ºC c) -23,0ºC em K h) 280,0 K em ºC d) 45,0ºC em K i) -73,0ºC em K e) 320,0 K em ºC j) 23,0 K em ºC 3 – Transforme os volumes em litros: kL = m3 L = dm3 mL = cm3 a) 1,0 dm3 b) 100,0 mL c) 200,0 cm3 d) 3,0 m3 4 – Coloque em ordem crescente as seguintes medidas de volume: 100,0 L; 1,0 m3; 1000,0 mL; 500,0 cm3; 10,0 dm3. → Equação Geral dos Gases 𝐏𝐢.𝐕𝐢 𝐓𝐢 = 𝐏𝐟.𝐕𝐟 𝐓𝐟 Onde: P → pressão V → volume T → temperatura i → estado inicial f → estado final obs.: Para os estados inicial e final, deve ser utilizada a mesma unidade de medida. → Exemplo: 1 – Determinada massa de um gás, submetida a 47,0ºC ocupa o volume de 5,0 L e exerce a pressão de 1140,0 mmHg. Determinar o volume que essa massa ocupará se for submetida a 27,0ºC e exercer a pressão de 3,0 atm. Resposta: 2,3 L →Transformações Gasosas ►Transformação isobárica Transformação gasosa em que se mantém constante a PRESSÃO. 𝐕𝐢 𝐓𝐢 = 𝐕𝐟 𝐓𝐟 ►Transformação isotérmica Transformação gasosa em que se mantém constante a TEMPERATURA. 𝐏𝐢. 𝐕𝐢 = 𝐏𝐟. 𝐕𝐟 ►Transformação isovolumétrica ou isocórica Transformação gasosa em que se mantém constante o VOLUME. 𝐏𝐢. 𝐓𝐢 = 𝐏𝐟 𝐓𝐟 → Exemplos: 1 – Certa massa de um gás está submetida à pressão de 3,0 atm e ocupa o volume de 1,5 L. Reduzindo isotermicamente a pressão para 2,0 atm, qual será o volume ocupado? Resposta: 2,25 L 2 – Certa massa de um gás ocupa o volume de 8,0 L a 27,0ºC e exerce a pressão de 2,0 atm. Calcular o volume ocupado por essa massa para exercer a pressão de 3,0 atm, a 27ºC. Resposta: 5,3 L 3 – Certa massa de um gás, submetida à temperatura de 237ºC, ocupa um volume de 5,0 L. Qual será o volume quando a temperatura passar a 127,0ºC, sem variar a pressão? Resposta: 3,92 L 4 – Certa massa de um gás exerce a pressão de 2,5 atm quando submetida a 27,0ºC. Determine a pressão exercida quando a sua temperatura passar a 127,0ºC, sem variar o volume. Resposta: 3,3 atm → Equação de Clapeyron (Equação dos Gases Perfeitos) P.V = n.R.T Onde: P → pressão (atm ou mmHg) V → volume (L) n → número de mol (mol) R → constante geral dos gases R = 0,082 L · atm · K−1 · mol−1quando a pressão estiver em atm. R = 62,36 L · mmHg · K−1 · mol−1 quando a pressão estiver em mmHg. T → temperatura (K) Obs.: n = 𝐦 𝐏𝐌 m → massa (g) PM → peso molar (g/mol) CNTP → Condições Normais de Temperatura e Pressão P = 1,0 atm ou 760,0 mmHg V = 22,7 L → Exemplos: 1 – Determinar a pressão exercida por 4,8 g de oxigênio (O2) contidos em um recipiente com capacidade de 4,1 L a 27,0ºC. Resposta: 0,9 atm 2 – Qual o volume de um balão contendo 44,0 g de gás Hélio, utilizado em parques de diversões ou em propaganda, num dia em que a temperatura é igual a 28,0ºC e a pressão, no interior do balão, é 2,5 atm? Resposta: 110 L → Atividades 1 – Um recipiente de 20,0 L de capacidade contém certa massa de um gás submetida a 3,0 atm e 27,0ºC. Calcule o volume ocupado por esta massa de gás quando submetida a 2,0 atm e 47,0ºC. 2 – Temos 40,0 L de certa massa de um gás submetidos a 1,5 atm e 27,0ºC. Qual deve ser a temperatura dessa massa de gás para que seu volume se reduza à metade e a pressão passe para 4,0 atm? 3 – Certa massa de um gás ocupa o volume de 5,0 L, a 7,0ºC e 2,0 atm. Que pressão exercerá essa mesma massa se ocupar um volume de 8,0 L, a 27,0ºC? 4 – Determinada massa de um gás, a 17,0ºC, ocupa o volume de 14,5 L e exerce a pressão de 800,0 mmHg. Calcule a que temperatura essa mesma massa ocupará o volume de 9,0 L, exercendo a pressão de 1200,0 mmHg. 5 – Certa massa de um gás, submetido a 27,0ºC e 600,0 mmHg, ocupa o volume de 10,0 L. Descubra o volume ocupado por essa mesma massa quando o gás for submetido a 50,0ºC e 646,0 mmHg. 6 – Num recipiente com capacidade de 5,0 L está contido um gás à temperatura de 0,0ºC e à pressão de 1,0 atm. Determine a pressão exercida pela massa desse gás quando ele estiver num recipiente com capacidade de 8,0 L e á temperatura de 0,0ºC. 7 – Certa massa de metano encontra-se num recipiente com capacidade de 8,0 L, à temperatura de 47,0ºC, exercendo a pressão de 5,0 atm. Calcule a pressão exercida por esta massa de metano se o volume se reduzir à metade e a temperatura aumentar para 127,0ºC. 8 – Certa massa de hélio está contida num recipiente com capacidade de 8,0 L, à temperatura de 127,0ºC, exercendo a pressão de 2,0 atm. Se o volume dessa massa de gás se reduzir a 3 4⁄ do inicial, a que temperatura ela deverá ser submetida para que sua pressão se reduza também a 3 4⁄ da inicial? 9 – 500,0 mL de um gás foram, inicialmente, medidos à pressão de 650,0 mmHg e à temperatura de 73,0ºC abaixo de zero. A seguir, o volume do gás foi reduzido a 400,0 mL e a temperatura foi elevada a 127,0ºC. Qual a pressão final do gás em atm? 10 – Reduza às condições normais de temperatura e pressão 38,0 L de cloro (Cℓ2), que foram submetidos a 127,0ºC e à pressão de 720,0 mmHg. 11 – Certa massa de um gás ocupa o volume de 8,0 L quando submetida à pressão de 2,0 atm e a uma temperatura T. Que volume essa mesma massa ocupará quando estiver submetida à pressão de 2,5 atm e à mesma temperatura T? 12 – Calcule a pressão exercida por certa massa de um gás que ocupa o volume de 4,0 L a 20,0ºC, sabendo que, se o volume passar a 6,0 L, na mesma temperatura, essa massa de gás exercerá uma pressão de 0,5 atm. 13 – Considere certa massa de um gás a 0,0ºC, a qual exerce a pressão de 1,0 atm e ocupa o volume de 60,0 L. Calcule a pressão exercida por esse gás, se o volume dessa massa passar a 90,0 L isotermicamente. 14 – Um recipiente contém certa massa de um gás que ocupa o volume de 5,0 L e exerce a pressão de 2,0 atm. Se o volume desse gás reduzir isotermicamente a 4,0 L, qual será a pressão exercida por ele? 15 – Um recipiente adequado contém certa massa de gás oxigênio a 27,0ºC, a qual exerce a pressão de 2,0 atm e ocupa o volume de 10 L. Determine o volume ocupado por essa massa de gás oxigênio se ocorrer uma transformação isobárica, de modo que a temperatura se torne 47,0ºC. 16 – A 27,0ºC determinada massa de um gás ocupa o volume de 300,0 mL. Calcule o volume que essa massa ocupará se a temperatura se elevar a 47,0ºC, sem que haja variaçãode pressão. 17 – 5,0 L de um gás encontram-se a 7,0ºC e exercem uma pressão de 1,0 atm. Calcule o volume ocupado por este gás quando a temperatura passar a 17,0ºC, sem que haja variação de pressão. 18 – A pressão exercida por certa massa de um gás é de 3,0 atm quando submetida a 17,0ºC. Que pressão exercerá essa mesma massa quando a temperatura for de 47,0ºC, sem variar o volume? 19 – Certa massa de um gás exerce a pressão de 4,0 atm quando submetida a 47,0ºC. Determine a pressão que essa massa exercerá a 127,0ºC, numa transformação isocórica. 20 – Um frasco contém um gás a 30,0ºC, exercendo uma pressão de 606,0 mmHg. Determine a pressão que esse gás exercerá quando a temperatura se elevar a 47,0ºC e o volume se mantiver constante. 21 – 100,0 L de um gás submetido a 27,0ºC são aquecidos a 87,0ºC e a pressão é mantida constante. Qual o volume ocupado pelo gás a 87,0ºC? 22 – Uma massa fixa de gás mantida à temperatura constante ocupa um volume de 20,0 cm3 sob pressão de 1,0 atm. Qual a pressão necessária para que o seu volume se reduza a 5,0 cm3? 23 – Certa massa gasosa ocupa um volume de 5,0 L sob pressão de 2,0 atm. Qual o volume da mesma massa gasosa, na mesma temperatura, sob pressão de 190,0 mmHg? 24 – Uma câmera de descompressão usada por mergulhadores tem volume de 10,3 m3 e funciona sob pressão de 4,5 atm. Qual o volume, em L, o ar contido nessa câmara ocuparia quando submetido a uma pressão de 1,0 atm, na mesma temperatura? 25 – Um balão meteorológico apresenta volume de 2,0 L a 27,0ºC. Qual será seu volume em um local em que a temperatura é de - 33,0ºC, na mesma pressão? 26 – 30,0 mL de gás metano (CH4), a 25,0ºC, são aquecidos a 35,0ºC, à pressão constante. Calcule o novo volume do gás. 27 – Certa massa gasosa ocupa um volume de 800,0 cm3 a - 23,0ºC, numa dada pressão. Qual é a temperatura na qual a mesma massa gasosa, na mesma pressão, ocupa um volume de 1,6 L? 28 – Um pneu de bicicleta foi inflado até a pressão de 4,0 atm a 12,0ºC. Qual será a pressão no interior do pneu, em atm, se ele for aquecido a 32,0ºC, considerando-se seu volume constante? 29 – Certa massa de gás hélio, mantida em um recipiente fechado a -33,0ºC, exerce uma pressão de 1,5 atm. Calcule a qual temperatura a pressão do gás hélio nesse recipiente será igual a 190,0 mmHg. 30 – Certa massa gasosa mantida num frasco fechado tem pressão igual a 300,0 mmHg a 27,0ºC. A qual temperatura a pressão desse gás no frasco fechado será igual a 0,5 atm? 31 – Calcule a pressão exercida por 6,4 g de gás metano (CH4), á temperatura de 47,0ºC, contidas num frasco com capacidade de 8,0 L? 32 – Um frasco com capacidade de 10,0 L contém 70,0 g de gás nitrogênio (N2), a 7ºC. Determine a pressão exercida por esse gás. 33 – Um recipiente fechado contém 22,0 g de gás carbônico, a 17,0ºC. Ache o volume ocupado por esse gás, sabendo que ele exerce a pressão de 1,45 atm. 34 – Um frasco fechado, com capacidade de 16,4 L, contém gás metano (CH4), a 27,0ºC, exercendo a pressão de 2,1 atm. Calcule a massa em gramas, desse gás. 35 – Um recipiente fechado contém 5,0 mol de N2, a 27,0ºC, exercendo a pressão de 600,0 mmHg. Calcule a capacidade desse recipiente. 36 – Calcule a pressão exercida por 10,0 g de hidrogênio (H2), a 27,0ºC, contidas num recipiente com capacidade de 8200,0 cm3. 37 – A 17,0ºC determinada massa de gás carbônico ocupa o volume de 5000,0 cm3 e exerce a pressão de 580,0 mmHg. Calcule a massa desse gás. 38 – Um frasco fechado, com capacidade de 8,0 L, contém 6,0 g de gás etano (C2H6), exercendo a pressão de 623,0 mmHg. Descubra a temperatura em que esse gás se encontra. 39 – Calcule a massa de gás metano (CH4) necessária para, a 27,0ºC e ocupando o volume de 24600,0 cm3, exercer a pressão de 190 mmHg. 40 – Calcule a pressão exercida por 4,0 g de hidrogênio (H2), sabendo que a 27,0ºC o volume ocupado por esse gás é de 98,4 L. 41 – Um recipiente com capacidade de 8,2 L contém 0,8 mol de moléculas de um gás. Calcule a temperatura a que se deve submeter esse gás para que ele exerça a pressão de 2,5 atm. 42 – Calcule o volume que deve ocupar 0,068 Kg de gás amoníaco (NH3) para que, á temperatura de 32,0ºC, esse gás exerça a pressão de 1830,0 mmHg. 43 – Determine, em gramas, a massa de gás hidrogênio (H2) necessária para exercer a pressão de 900,0 mmHg a 27,0ºC, num recipiente com capacidade de 24,92 L. 44 – Um recipiente A, com capacidade de 4,1 L, contém oxigênio (O2) a 17,0ºC, exercendo a pressão de 2,32 atm. Outro recipiente B, com capacidade de 6,0 ℓ. Contém gás metano (CH4), exercendo a pressão de 3,28 atm, a 27,0ºC. Qual dos dois recipientes contém a maior massa de gás? 45 – Um cilindro provido de êmbolo e de massa desprezível contém no seu interior 2,0 g de hélio. Determine a pressão que deverá ser aplicada ao êmbolo para mantê-lo em equilíbrio estático, de modo que o gás ocupe um volume de 10,0 L, sabendo que a temperatura do conjunto é de 127,0ºC. 46 – Qual é a temperatura de um gás, sabendo-se que 2,5 mol desse gás ocupam o volume de 50,0 L à pressão de 1246,0 mmHg na referida temperatura? 47 – Calcule o volume ocupado por 34,0 g de gás amoníaco (NH3) nas CNTP? 48 – Qual o volume ocupado por 19,0 g de flúor (F2) a 27ºC e 1,64 atmosferas? 49 – Quanto pesam 8200,0 cm3 de etano (C2H6), medidos à pressão de 760,0 mmHg e à temperatura de 27,0ºC? 50 – Um gás pesando 0,8g ocupa um volume de 1,12 L a 273,0ºC e 2,0 atm. Que valor se encontra para a massa molecular desse gás? Respostas 1) 32,0 L 14) 2,5 atm 27) 227,0ºC 40) 380,0 mmHg 2) 400,0 K 15) 10,67 L 28) 4,28 atm 41) 39,5ºC 3) 1,34 atm 16) 0,32 L 29) -233,0ºC 42) 41,5 L 4) 270,0 K 17) 5,18 L 30) 107ºC 43) 2,4 g 5) 10,0 L 18) 3,31 atm 31) 1,312 atm 44) 12,8 g 6) 0,625 atm 19) 5,0 atm 32) 5,74 atm 45) 1,64 atm 7) 12,5 atm 20) 640,0 mmHg 33) 8,2 L 46) 127ºC 8) -48ºC 21) 120,0 L 34) 22,4 g 47) 44,8 L 9) 2,13 atm 22) 4,0 atm 35) 155,75 L 48) 7,5 L 10) 24,57 L 23) 40,0 L 36) 15,0 atm 49) 10,0 g 11) 6,4 L 24) 46350,0 L 37) 7,1 g 50) 16,0 g/mol 12) 0,75 atm 25) 1,6 L 38) 127,0ºC 13) 0,67 atm 26) 31,0 mL 39) 4,0 g → Misturas Gasosas Dois aspectos são importantes no estudo das misturas gasosas: a pressão e o volume que esses gases exercem nas misturas das quais participam. Essas grandezas são chamadas de pressão e volume parciais dos gases e correspondem à pressão ou ao volume que o gás exerce ou ocupa de forma individual dentro da mistura nas mesmas condições de temperatura e pressão que a mistura se encontra, e não corresponde à pressão ou ao volume que ele possuía antes de entrar para a mistura gasosa. Além disso, o estudo dessas grandezas nas misturas gasosas apresenta somente o aspecto quantitativo, e não o qualitativo, ou seja, independe da natureza ou do tipo do gás, mas depende somente da quantidade de matéria (número de mols) dos gases. Isso significa que as relações que serão estudadas adiante e que serão mencionadas para um gás dentro da mistura são válidas também para todos os outros gases que participam da mesma mistura gasosa. É óbvio que, para tal, considera-se que os gases não reagem entre si. A pressão total exercida por uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais dos gases que compõem a mistura. PV = ΣnRT Ptotal = P1 + P2 + P3 + P4 ... ou P = ΣP Pparcial = Ptotal.X O volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais dos gases que compõem a mistura. Vtotal = V1 + V2 + V3 + V4 ... ou V = ΣV Vparcial = Vtotal.X → Exemplos: 1 – Considerando um recipiente contendo 64,0 g de O2 e 112,0 g de N2, determinar as frações molares do O2 e do N2. Respostas: N2 = 0,66 e O2 = 0,33 2 – Uma mistura gasosa é formada por 14,2 g de Cℓ2 e 13,2 g de CO2. Calculara as pressões parciais desses componentes, sabendo que a pressão da misturaseja de 2 atm. Respostas: Cℓ2 = 1,2 atm e CO2 = 0,8 atm 3 – Considere um gás X, num recipiente com capacidade de 50,0 L, mantido a 237,0ºC e pressão de 2,0 atm, e um gás Y, num recipiente com capacidade de 100,0 L, a 127,0ºC e 5,0 atm. Esses dois gases são misturados num recipiente de 80,0 L, mantido a 47,0ºC. Calcular a pressão da mistura e as pressões e os volumes parciais dos componentes X e Y. Respostas: 5,78 atm; 0,75 atm e 4,97 atm; 10,4 L e 68,8 L. → Atividades 1 – Descubra as frações molares dos componentes da seguinte mistura: 264 g de gás carbônico (CO2) e 256 g de dióxido de enxofre (SO2). 2 – Um recipiente contém 8 g de oxigênio (O2) e 40 g de trióxido de enxofre (SO3). Determine as frações molares dos gases componentes dessa mistura. 3 – Uma mistura gasosa é constituída por 8,0 g de hélio (He), 68,0 g de gás amoníaco (NH3) e 56,0 g de nitrogênio (N2). Calcule as frações molares dos componentes dessa mistura. 4 – Um recipiente contém 12,8 g de gás metano (CH4) e 36,0 g de etano (C2H6). Admitindo que a pressão exercida por essa mistura seja de 3,0 atm, calcule as pressões parciais desses gases. 5 – Uma mistura gasosa exerce a pressão de 1,8 atm. Sabendo que a mistura é formada por 11,0 g de gás carbônico (CO2) e 39,0 g de acetileno (C2H2), determine as pressões parciais desses componentes. 6 – Um recipiente com capacidade de 5,0 L contém 20,4 g de sulfidreto (H2S) e 13,2 g de propano (C3H8). Calcule os volumes parciais desses gases. 7 – Descubra os volumes parciais dos gases componentes da seguinte mistura num frasco com capacidade de 3,0 L: 16,0 g de dióxido de enxofre (SO2), 16,0 g de metano (CH4) e 21,0 g de nitrogênio (N2). 8 – Num reservatório de capacidade igual a 41,0 litros reunimos 230,0 g de oxigênio (O2) 56,0 g de nitrogênio (N2) e 10,0 g de hidrogênio (H2). Qual é, a 127,0 ºC, a pressão total da mistura. 9 – Uma mistura de 2,0 mol de O2(g) e 3,0 mol de H2(g) exerce uma pressão de 5,0 atm a 0,0ºC. Calcule: a) o volume da mistura; b) os volumes parciais dos gases. 10 – Num recipiente de 4,1 L de capacidade, e mol de N2 são adicionados a 3,0 mol de H2 a 27,0ºC. Determine a pressão da mistura: a) 36,0 atm b) 20,0 atm c) 18,0 atm d) 16,0 atm 11 – Num recipiente de 44,8 litros, mantido a 273,0 K, foram misturados 4,0 mols do gás hidrogênio (H2) e 6 mols do gás oxigênio (O2) em CNTP. As pressões parciais de H2 e O2, em atm, são, respectivamente: a) 1,0 e 2,0 b) 3,0 e 4,5 c) 0,8 e 1,2 d) 1,0 e 1,5 e) 2,0 e 3,0 12 – Em um recipiente cuja capacidade é de 5,0 litros, misturam- se 2,8 g de nitrogênio (N2) e 1,6 g de oxigênio (O2). A pressão total da mistura a 27°C é: a) 0,05 atm b) 0,25 atm c) 0,49 atm d) 0,54 atm e) 0,74 atm 13 – Considere a mistura de 0,5 mol de CH4 e 1,5 mol de C2H6 contidos num recipiente de 30,0 litros a 300 K.A pressão parcial do CH4, em atmosfera, é igual a: a) 1,0 b) 0,82 c) 0,50 d) 0,41 e) 0,10 14 – Dois balões indeformáveis (I e II), à mesma temperatura, contêm, respectivamente, 10,0 L de N2 a 1,0 atm e 20,0 L de CO a 2,0 atm. Se os dois gases forem reunidos no balão I, a pressão total da mistura será: a) 1,0 atm b) 2,0 atm c) 3,0 atm d) 4,0 atm e) 5,0 atm 15 – Qual é a pressão exercida pela mistura de 4,0 g de H2 e 8,0 g de He (comportando-se como gases ideais) quando a mistura é confinada num recipiente de 4,0 L à temperatura de 27,0°C? a) 73,8 atm b) 24,6 atm c) 18,5 atm d) 2,5 atm 16 – O número total de mols e o volume ocupado por uma mistura de 2,76 g de metano (CH4) e de 9,34 g de amônia (NH3) a 200,0°C e 3,00 atm é: a) 0,72 mol e 9,35 L. b) 0,72 mol e 93,5 L. c) 0,72 mol e 3,94 L. d) 0,82 mol e 4,48 L. e) 0,82 mol e 93,6 L. 17 – Num balão com capacidade de 5,0 L são misturados: 2,0 L de um gás X, a 500,0 mmHg; 0,5 L de um gás Y, a 1140,0 mmHg; e 2,5 L de um gás Z, a 800,0 mmHg. Calcule a pressão exercida por esta mistura, sabendo que a temperatura é mantida constante. 18 – Temos um recipiente com 4,0 L de H2(g) puro à 2,0 atm conectado à outro (com válvula fechada) contendo 3,0 L de CO2(g) puro à 6,0 atm. Abrindo a torneira que separa os gases e mantida a temperatura, calcule a pressão interna na qual o sistema se estabiliza. 19 – Em um recipiente com capacidade para 8,0 litros, misturam- se 1,6 g de metano (CH4) e 5,6 g de nitrogênio (N2). Determine a pressão total da mistura a 27,0°C. 20 – Dois balões (I e II) contêm respectivamente 5,0 L de CO2(g) a 2,0 atm e 10,0 L de He(g) a 4,0 atm. Se os dois gases forem reunidos no balão II, mantendo-se a temperatura, qual será a nova pressão dessa mistura? 21 – Qual a pressão parcial do oxigênio que chega aos pulmões de um indivíduo, quando o ar inspirado está sob pressão de 740,0 mm Hg? Admita que o ar contém 20,0% de oxigênio (O2), 78,0% de nitrogênio (N2) e 12,0% de argônio (Ar) em mols. a) 7,4 mm Hg b) 148,0 mm Hg c) 462,5 mm Hg d) 577,0 mm Hg e) 740,0 mm Hg 22 – Um recipiente de capacidade igual a 5,8 L e mantido a 27,0°C contém 12,8 g de oxigênio (O2), 8,0 g de hélio (He) e 14,0 g de nitrogênio (N2). Calcule: a) a pressão total (PT) do sistema; b) a pressão parcial (P1) do gás que tem maior fração molar na mistura. 23 – Um recipiente de 82,0 L de capacidade contém 6,0 g de hidrogênio (H2) e 44,0 g de gás carbônico (CO2), à temperatura de 127,0°C. As pressões parciais do hidrogênio e do gás carbônico, em atm, são, respectivamente a) 0,2 e 1,4 b) 1,2 e 0,4 c) 0,5 e 1,5 d) 3,0 e 1,0 e) 0,8 e 0,8 24 – Uma mistura gasosa, num recipiente de 10,0 L, contém 28,0 g de nitrogênio (N2), 10,0 g de dióxido de carbono (CO2), 30,0 g de oxigênio (O2) e 30,0 g de monóxido de carbono (CO), a uma temperatura de 295,0 K. Assinale a alternativa que apresenta o valor da pressão parcial do nitrogênio: a) 2,27 atm b) 2,42 atm c) 2,59 atm d) 2,89 atm e) 4,82 atm 25 – Em um recipiente fechado com capacidade para 2,0 L, encontra-se uma mistura de gases ideais composta por 42,0 g de N2 e 16,0 g de O2 a 300,0 K. Assinale a alternativa que expressa corretamente os valores das pressões parciais (em atm) dos gases N2 e O2, respectivamente, nessa mistura. a) 18,45 e 6,15 b) 16,45 e 8,15 c) 14,45 e 10,45 d) 12,45 e 12,15 Respostas 1) 0,6 ; 0,4 10) 20) 5 atm 2) 1/3 e 2/3 11) e 21) b 3) 0,25; 0,5 e 0,25 12) e 22) 4) 1,2 e 1,8 atm 13) a) 12,3 atm 5) 0,26 e 1,54 atm 14) e b) He 8,48 atm 6) 3,33 L e 1,67 L 15) b 23) b 7) 0,375 L; 1,5 L e 1,125 L 16) a 24) b 8) 13,6 atm 17) 714 mmHg 25) a 9) a) 22,4 L 18) 3,7 atm b) 8,96 L e 13,44 L 19) 9,2 atm → Densidade dos Gases ►Densidade absoluta dos gases d = 𝐏.𝐏𝐌 𝐑.𝐓 Onde: d → densidade P → pressão (atm ou mmHg) PM → peso molar T → temperatura (K) R → constante geral dos gases R = 0,082 L · atm · K−1 · mol−1quando a pressão estiver em atm. R = 62,36 L · mmHg · K−1 · mol−1 quando a pressão estiver em mmHg. ►Densidade relativa dos gases É a relação entre as densidades de dois gases ou misturas gasosas que estão a uma mesma temperatura e pressão. ᵟ1,2 = 𝐝𝟏 𝐝𝟐 Quando os volumes são iguais: ᵟ1,2 = 𝐦𝟏 𝐦𝟐 Nas CNTP: ᵟ1,2 = 𝐏𝐌𝟏 𝐏𝐌𝟐 Em relação ao ar: Massa molar aparente do ar: Maparente do ar = (XN2 . MN2) + (XO2 . MO2 ) + (XAr . Mar) Maparente do ar = (78% . 28) + (21% . 32 ) + (1% . 40) Maparente do ar = 28,9 g/mol ᵟ1,ar = 𝐏𝐌𝟏 𝟐𝟖,𝟗 → Exemplos: 1 – Calcular a densidade do gás carbônico (CO2) em relação ao gás metano (CH4). 2 – Calcule a densidade absoluta do O2 nas CNTP e a 27,0OC e 3,0 atm. 3 – Calcule a densidade absoluta do CH4 nas CNTP e a 27,0OC e 600,0 mmHg. 4 – Descubra a densidade do neônio (Ne) em relação ao ar. 5– Descubra a massa molecular de um gás A, cuja densidade em relação ao gás hidrogênio é 27,0. → Atividades 1 – Determine a densidade absoluta do gás amoníaco (NH3): a) nas CNTP. b) a 47,0°C e 1,6 atm. 2 – A densidade absoluta de um gás X, nas CNTP, é igual a 1,5 g/L. Determine a massa molecular desse gás. 3 – Descubra a massa molecular de um gás A, cuja densidade em relação ao hidrogênio (H2) é 27,0. 4 – Calcule a massa molecular de um gás A, sabendo que a – 23,0°C e 5,0 atm a sua densidade absoluta é de 10,5 g/L. 5 – A densidade de um gás G, em relação ao metano (CH4), é igual a 3,0. Determine a massa molar de G. 6 – A densidade de um gás A em relação ao ar é igual a 1,5. Ache o volume ocupado por 173,4 g desse gás nas CNTP. 7 – Determine o volume ocupado por 30,0 g de um gás X, nas CNTP, sabendo que a sua densidade em relação ao hidrogênio é igual a 10,0. 8 – A densidade de um gás B, em relação ao nitrogênio (N2) é igual a 4,5. Qual é a massa molecular de B? 9 – Um recipiente com capacidade de 4,1 L contém 80,0 g de um gás X a 17,0°C e 1,45 atm. Calcule a densidade desse gás em relação ao hidrogênio (H2). 10 – Descubra quantas vezes o nitrogênio (N2) é mais denso que o hélio (He). 11 – Ache a densidade do gás etano (C2H6) em relação ao gás hidrogênio (H2). 12 – Considere 50,0 g de um gás A, contidos em um recipiente com capacidade de 31,15 L, à temperatura de 17,0°C e à pressão de 1160,0 mmHg. Descubra a densidade desse gás em relação ao ar. 13 – Determine a densidade do oxigênio (O2) em relação ao metano (CH4). 14 – Calcule a massa molecular de um gás A, cuja densidade em relação ao ar é 0,8. 15 – Determinado gás exerce pressão de 623,0 mmHg à temperatura de 227,0°C. Sua densidade vale 1,5 g/L. O peso molar desse gás, em gramas, é: a) 34,0 b) 75,0 c) 41,0 d) 116,0 e) 15,0 16 – Calcule a densidade do gás nitrogênio (N2), nas CNTP. 17 – Um balão meteorológico de cor escura, no instante de seu lançamento, contém 100,0 mols de gás hélio (He). Após ascender a uma altitude de 15,0 km, a pressão do gás reduziu a 100 mmHg e a temperatura, devido à irradiação solar, aumentou para 77,0°C. Calcule, nestas condições: a) o volume do balão meteorológico; b) a densidade do He em seu interior. 18 – Comparando-se as densidades dos gases a seguir, nas CNTP, qual deles é o melhor para encher um balão que deve subir na atmosfera? a) CO2 b) O3 c) NO2 d) O2 e) CH4 19 – Dentre os gases seguintes: CO, N2, O2, He, H2, CH4, CO2, NH3, quais podem ser usados em balões que sobem em presença do ar? 20 – Ao nível do mar, qual a massa de 1,0 L de ar a 27,0°C? Para os cálculos, utilize a massa molecular aparente do ar. 21 – A densidade do gás metano (CH4) em relação à densidade do gás propano (C3H8) nas mesmas condições de pressão e temperatura é: a) 0,4 b) 0,36 c) 0,52 d) 0,58 e) 0,42 22 – A densidade absoluta do gás nitrogênio (N2) a 0°C e 1,0 atm é, em g/L: a) 3,45 b) 2,45 c) 4,45 d) 2,75 e) 1,25 23 – A massa molar de um gás que possui densidade da ordem de 0,08 g/L a 27,0°C e 1,0 atm é, aproximadamente: a) 5,0 g/mol b) 4,0 g/mol c) 3,0 g/mol d) 2,0 g/mol e) 1,0 g/mol Respostas 1) 9) 160,0 b) 0,018 g/L a) 0,76 g/L 10) 7,0 18) e b) 1,04 g/L 11) 15,0 19) N2 e He 2) 33,6 g/mol 12) 0,87 20) 1,17 g 3) 54 g/mol 13) 2,0 21) b 4) 43,05 g/mol 14) 23,12 g/mol 22) e 5) 48,0 g/mol 15) b 23) d 6) 89,6 L 16) 1,25 g/L 7) 33,6 L 17) 8) 126,0 g/mol a) 21700,0 L → Difusão e Efusão dos gases A difusão é a capacidade que as moléculas dos gases (ou átomos, no caso dos gases nobres) têm de se movimentarem espontaneamente através de outro gás. Efusão é uma espécie de difusão, pois se refere ao movimento espontâneo das partículas de um gás através de um ou vários orifícios, indo na direção de um ambiente com pressão menor. Lei de Graham: a velocidade de difusão ou efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade. v1 v2 = √ d1 d2 Gases com menor densidade difundem-se mais rapidamente. Se estiver na mesma condição de temperatura e pressão, pode-se também fazer uma relação disso com a massa molar do gás: quanto maior a densidade do gás, maior será a sua massa molar e menor a sua velocidade de difusão; e vice-versa. Desse modo, temos: v1 v2 = √ PM1 PM2 → Exemplos: 1 – A velocidade de difusão do gás hidrogênio é igual a 27 km/min, em determinadas condições de pressão e temperatura. Nas mesmas condições, a velocidade de difusão do gás oxigênio em km/h é de: a) 4,0 b) 108,0 c) 405,0 d) 240,0 e) 960,0 2 – A velocidade de efusão do gás hidrogênio, é seis vezes maior que a velocidade de efusão do gás X. Qual a massa molar do gás X, sabendo que a massa molar do hidrogênio é 2,0 g/mol? 3 – Dentre os gases abaixo, nas mesmas condições, o que se difunde mais rápido é: a) Monóxido de carbono (CO) b) Ozônio (O3) c) Nitrogênio (N2) d) Amônio (NH3) e) Hidrogênio (H2) 4 – O hidrogênio atravessa um pequeno orifício com velocidade igual a 5,0 L/min, em uma determinada pressão (P) e temperatura (T). Qual a velocidade em que o oxigênio atravessa o mesmo orifício, na mesma P e T, em L/h? a) 0,02 b) 1,25 c) 3,2 d) 75,0 e) 192,0 5 – A velocidade de efusão de um gás desconhecido, x através de um buraco de agulha é 0,279 vezes a velocidade de efusão do gás hidrogênio (H2) através do mesmo, se ambos os gases estão nas CNTP. Qual o peso molecular do gás desconhecido? → Atividades 1 – A densidade de um gás X em relação ao gás oxigênio (O2) é 2,0. Nas mesmas condições de temperatura e pressão, determine: a) a massa molecular de X. b) a velocidade de difusão (efusão) em relação ao gás oxigênio. 2 – Em uma experiência, para determinar a massa molar de um composto x, encontrou-se que a efusão de 25,0 mL do gás por uma barreira porosa leva 65,0 seg. A efusão do mesmo volume de argônio ocorre em 38,0 seg, sob as mesmas condições. Qual a massa molar de x? 3 – Uma certa quantidade de átomos de hélio leva 10,0 s para efundir por uma barreira porosa. Quanto tempo leva a mesma quantidade de moléculas de metano, CH4, sob mesmas condições? 4 – Numa sala fechada, foram abertos ao mesmo tempo três frascos que continham, respectivamente, NH3(g), SO2(g) e H2S(g). Uma pessoa que estava na sala, a igual distância dos três frascos, sentirá o odor destes gases em que ordem? 5 – Nas mesmas condições de pressão e temperatura, a velocidade média de uma molécula de H2 quando comparada com a velocidade média do O2 é: a) igual. b) duas vezes superior. c) quatro vezes superior. d) oito vezes superior. e) dezesseis vezes superior. 6 – A velocidade de efusão do gás hidrogênio é seis vezes maior que a velocidade de efusão de um gás x. Calcular a massa molecular do gás x, sabendo que a massa atômica do hidrogênio é 1,0. 7 – Um balão, de material permeável às variedades alotrópicas do oxigênio, é enchido com ozônio (O3) e colocado em um ambiente de oxigênio (O2) à mesma pressão e igual temperatura do balão. Responda, justificando sumariamente: o balão se expandirá ou se contrairá? 8 – Considere os gases NH3 e CO2 nas mesmas condições de pressão e temperatura. Podemos afirmar corretamente que a relação entre as velocidades de difusão dos mesmos, V(NH3)/V(CO2) é igual a: a) 2,0 b) 1,6 c) 1,4 d) 0,6 e) 1,0 9 – Entre os gases abaixo, nas mesmas condições, o que se difunde mais rapidamente é: a) monóxido de carbono (CO) b) amônia (NH3) c) ozônio (O3) d) nitrogênio (N2) e) hidrogênio (H2)10 – Nas mesmas condições de pressão e temperatura, um gás X atravessa um pequeno orifício com velocidade três vezes menor que a do hélio. A massa molecular do gás X é: a) 30,0 b) 32,0 c) 36,0 d) 40,0 e) 45,0 11 – Um gás G atravessa um pequeno orifício com velocidade 4,0 vezes menor que o hélio. Calcule: a) a massa molecular do gás G. b) a densidade do gás G em relação ao hélio. 12 – Um gás A atravessa um pequeno orifício com velocidade duas vezes menor que a do hélio, a mesma P e T. Calcule a massa molecular de A. 13 – A velocidade de difusão de um gás X é igual a 1/3 da de um gás Y. Qual a densidade de X em relação a Y? 14 – A massa molecular do gás X é 160,0 u. A massa molecular do gás Y é 40,0 u. Se por um pequeno orifício escapam 10,0 L de X por hora, neste mesmo intervalo de tempo, quanto escapa de Y? Respostas 1) a) 64,0 g/mol 8) b b) Vx = 2 2 V 2O 9) 10) e c 11) 2) 117,0 g/mol a) 64,0 g/mol 3) 20,0 s b) 16,0 4) V(SO2) < V(H2S) < V(NH3) 12) 16,0 g/mol 5) c 13) 9,0 6) 72,0 g/mol 14) 20,0 L/h 7) V(O3) < V(O2), desta forma o balão se expandirá. Cálculo de Fórmulas →Cálculo de Fórmula Centesimal ou Percentual Exemplo 1 – Calcular a composição centesimal do ácido sulfúrico (H2SO4). Resposta: H2,04%S32,65%O65,31% →Cálculo de Fórmula Mínima Exemplo 1 – Calcular a fórmula mínima de um composto que apresenta 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio. Resposta: Na2CO3 →Cálculo de Fórmula Molecular •A partir da fórmula porcentual Exemplo 1 – A partir da fórmula porcentual H9,09%C54,54%O36,36%, determine sua fórmula molecular sabendo que sua massa molar é de 88g. Resposta: H8C4O2 •A partir da fórmula mínima Exemplo 1 – A fórmula mínima de uma substância é CH2 e sua massa molecular é 70 uma. Determine a fórmula molecular desta substância. Resposta: C5H10 Exercícios 1 – Determine a composição centesimal do: a) gás carbônico – CO2 Resposta: C27,27%O72,72% b) fosfato de sódio – Na3PO4 Resposta: Na42,07%P18,90%O39,03% c) óxido de cálcio – CaO Resposta: Ca71,43%O28,57% d) dióxido de enxofre – SO2 Resposta: S50%O50% e) hidróxido de cálcio – Ca(OH)2 Resposta: Ca54,05%O43,24%H2,70% f) etano – C2H6 Resposta: C80%H20% g) ácido acético – H4C2O2 Resposta: H6,67%C40%O53,33% h) dicromato de sódio – Na2Cr2O7 Resposta: Na17,56%Cr39,69%O42,75% i) benzeno – C6H6 Resposta: C92,31%H7,69% j) fosfato de ferro II – Fe3(PO4)2 Resposta: Fe46,93%P17,32%O35,75% k) sulfato de cálcio – CaSO4 Resposta: Ca29,41%S23,53%O47,06% l) ácido carbônico – H2CO3 Resposta: H3,23%C19,35%O77,42% 2 – A análise de 0,40 g de certo óxido de ferro revelou que ele encerra 0,28 g de ferro e 0,12 g de oxigênio. Qual sua fórmula centesimal? Resposta: Fe70%O30% 3 – Determine as fórmulas mínimas das substâncias, a partir das respectivas composições centesimais: a) 1,54% de hidrogênio / 49,23% de enxofre / 49,23% de oxigênio Resposta: HSO2 b) 1,03% de hidrogênio / 32,99% de enxofre / 65,98% de oxigênio Resposta: HSO4 c) 3,22% de hidrogênio / 45,16% de nitrogênio / 51,62% de oxigênio Resposta: HNO d) 5,88% de hidrogênio / 94,12% de oxigênio Resposta: HO e) 80% de carbono / 20% de hidrogênio Resposta: CH3 f) 43,75% de nitrogênio / 6,25% de hidrogênio / 50,0% de oxigênio Resposta: NH2O g) 6,25% de hidrogênio / 93,75% de carbono Resposta: H4C5 h) 17,04% de sódio / 47,41% de enxofre / 35,56% de oxigênio Resposta: NaS2O3 i) 3,06% de hidrogênio / 31,64% de fósforo / 65,30% de oxigênio Resposta: H3PO4 j) 5,88% de hidrogênio / 94,12% de enxofre Resposta: H2S 4 – Determine as fórmulas moleculares das seguintes substâncias: a) Ca40%C12%O48% P.M.: 100 uma Resposta: CaCO3 b) H2,25%P34,83%O62,92% P.M.: 178 uma Resposta: H4P2O7 c) Na17,04%S47,41%O35,55% P.M.: 270 uma Resposta: Na2S4O6 d) C40%H6,67%O53,33% P.M.: 60 uma Resposta: C2H4O2 e) H1,58%N22,22%O76,19% P.M.: 63 uma Resposta: HNO3 f) Fe28%S24%O48% P.M.: 400 uma Resposta: Fe2S3O12 g) HCO2 P.M.: 90 uma Resposta: H2C2O4 f) H2CO P.M.: 90 uma Resposta: H6C3O3 i) C2H3O2 P.M.: 118 uma Resposta: C4H6O4 j) CH2 P.M.: 56 uma Resposta: C4H8 →Mol e suas relações Exemplos 1 – Quantos mols há em 180 g de H2O? Resposta: 10 mol 2 – Qual a massa presente em 12 mol de Fe? Resposta: 672 g 3 – Quantos átomos há em 390 g de potássio? Resposta: 6.1024 átomos 4 – Qual a massa de 3.1025 moléculas de H2SO4? Resposta: 4900 g 5 – Quantos mols tem 6.1028 moléculas de H2O? Resposta: 100000 mol 6 – Quantos átomos há em 20 mol de Fe? Resposta: 1,2.1025 átomos 7 – Qual o volume nas CNTP de 5 mol de CO2? Resposta: 113,5 L 8 – Qual o volume nas CNTP de 320 g de CH4? Resposta: 454 L 9 – Quantas moléculas tem 1135 litros de H2 nas CNTP? Resposta: 3,0.1025 moléculas 10 – Quantos mols tem 2270 litros de O2 nas CNTP? Resposta: 100 mol 11 – Qual a massa em gramas de 45400 litros de N2 nas CNTP? Resposta: 56000 g 12 – Qual a massa em gramas de um átomo de magnésio? Resposta: 4,0.10-23 g 13 – Qual a massa de carbono presente em 30 mol de C2H6? Resposta: 720 g 14 – Quantos mols de hidrogênio há em 3,01 . 1024 moléculas de CH4? Resposta: 20 mol 15 – Quantos átomos de fósforo há em 490 g de H3PO4? Resposta: 3,01 . 1024 átomos Exercícios 1 – Um recipiente fechado contém 48 g de O2. Quantas moléculas de oxigênio existem nesse recipiente? Resposta: 9.1023 moléculas 2 – Calcule o número de átomos existentes numa barra de ferro de 280 g. Resposta: 3,0.1024 átomos 3 – Calcule a massa em gramas de 2,4.1025 átomos de cálcio. Resposta: 1600 g 4 – Num recipiente estão contidas 1,2.1022 moléculas de água. Calcule a massa, em gramas, dessa quantidade de água. Resposta: 0,36 g 5 – Calcule a massa em gramas de um átomo de oxigênio. Resposta: 2,66.10-23 g 6 – Determine a massa em gramas de uma molécula de dióxido de enxofre (SO2). Resposta: 1,06.10-22 g 7 – Determine o número de átomos contidos em: a) 56 g de nitrogênio Resposta: 2,4.1024 átomos b) 7,1 g de cloro Resposta: 1,2.1023 átomos c) 4,8.102 g de magnésio Resposta: 1,2.1025 átomos d) 1,15 g de sódio Resposta: 3.1022 átomos 8 – Calcule a massa em gramas, correspondente a: a) 6.1024 átomos de enxofre Resposta: 320 g b) 3.1022 átomos de potássio Resposta: 1,95 g c) 1,5.1028 átomos de iodo Resposta: 3,175.106 g d) 48.1023 átomos de hélio Resposta: 32 g 9 – Ache o número de moléculas existentes em: a) 72 g de glicose (C6H12O6) Resposta: 2,4.1023 moléculas b) 2,7 g de ácido oxálico (H2C2O4) Resposta: 1,8.1022 moléculas c) 3,68 g de dióxido de nitrogênio (NO2) Resposta: 4,8.1022 moléculas d) 18,9 g de ácido nítrico (HNO3) Resposta: 1,8.1023 moléculas 10 – Um recipiente fechado contém 140 g de N2 nas CNTP. Determine o volume ocupado por este gás. Resposta: 113,5 L 11 – Descubra a massa em gramas de 5,675 litros de gás carbônico nas CNTP? Resposta: 11 g 12 – Calcule o número de moléculas do gás metano - CH4 - que nas CNTP ocupam 28,375 litros. Resposta: 7,5.1023 moléculas 13 – Determine o volume ocupado nas CNTP por: a) 6 g de etano - C2H6 Resposta: 4,54 L b) 10 g de H2 Resposta: 113,5 L c) 6,8 g de NH3 Resposta: 9,08 L d) 2,0 g de He Resposta: 11,35 L 14 – Ache a massa em grama e o número de moléculas de: a) 34,05 L de gás butano - C4H10 - nas CNTP Resposta: 87 g e 9.1023 moléculas b) 4,54 L de dióxido de enxofre nas CNTP Resposta: 12,8 g e 1,2.1023 moléculas c) 6,81 L de H2 nas CNTP Resposta: 0,6 g e 1,8.1023 moléculas d) 11,35 L de etileno - C2H4 - nas CNTP Resposta: 14 g e 3,01.1023 moléculas 15 – Calcule a massa em gramas de 3 mol de átomos de magnésio. Resposta: 72 g 16 – Calculea massa em gramas de uma barra constituída por 50 mol de ferro. Resposta: 2800 g 17 – Uma lâmina é formada por 2,5 mol de zinco. Ache sua massa, em gramas. Resposta: 162,5 g 18 – Um frasco fechado contém 3,6 g de H2 nas CNTP. Calcule: a) o número de mols do gás hidrogênio. Resposta: 1,8 mol b) o volume ocupado por este gás nas CNTP. Resposta: 40,86 L 19 – 5 mol de metano - CH4 - são recolhidos num recipiente e mantidos nas CNTP. Determine: a) a massa desse gás presente no recipiente. Resposta: 80 g b) o volume ocupado por esse gás. Resposta: 113,5 L 20 – Calcule o número de mols correspondentes a: a) 11,5 g de sódio. Resposta: 0,5 mol b) 6,4 g de enxofre. Resposta: 0,2 mol c) 1,2.1025 átomos de cobre. Resposta: 20 mol d) 14,2 g de átomos de cloro. Resposta: 0,4 mol 21 – Calcule o número de mols correspondente a: a) 19,6 g de ácido sulfúrico. Resposta: 0,5 mol b) 18 g de glicose (C6H12O6) Resposta: 0,1 mol c) 185 g de hidróxido de cálcio. Resposta: 2,5 mol d) 158,9 L de acetileno (C2H2) na CNTP. Resposta: 7 mol e) 10,215 L de gás neônio (Ne) nas CNTP. Resposta: 0,45 mol f) 20,52 g de sacarose (C12H22O11) Resposta: 0,06 mol 22 – A quantos gramas correspondem 3.1024 átomos de alumínio? Resposta: 135 g 23 – Qual a massa de 2,5 mol de H2SO4? Resposta: 245 g 24 – Quantas moléculas existem em 6,4 g de etano (C2H6)? Resposta: 1,28.1023 moléculas 25 – Se 1,5 g de um composto possui 1022 moléculas, qual é a sua massa molecular? Resposta: 90 g/mol 26 – Se 0,5 g de uma molécula possui 3.1021 moléculas, qual é a massa molecular dessa substância? Resposta: 100 g 27 – Qual a massa de carbono em 880 g de CO2? Resposta: 240 g 28 – Quantos mols de hidrogênio há em 3200 g de CH4? Resposta: 800 mol 29 – Quantos átomos de cálcio há em 400 g de CaCO3? Resposta: 2,408 . 1024 átomos 30 – Qual a massa de fósforo em 5 mol de H3PO4? Resposta: 155 g 31 – Qual a massa de ferro em 6,02 . 1025 moléculas de Fe2O3? Resposta: 11200 g 32 – Qual a massa de nitrogênio em 454 L de NH3(g) nas CNTP? Resposta: 280 g 33 – Quantos mols de carbono há em 5 mol de C2H5OH? Resposta: 10 mol 34 – Quantos mols de hidrogênio há em 3,01 . 1026 moléculas de C2H6? Resposta: 3000 mol 35 – Quantos mols de carbono há em 681 L de C4H10(g) nas CNTP? Resposta: 120 mol 36 – Quantas átomos de cloro há em 20 mol de HCℓO4? Resposta: 1,204 . 1025 átomos 37 – Quantos átomos de oxigênio há em 1135 L de H2O(g) nas CNTP? Resposta: 3,01 . 1025 átomos →Reações Químicas As substâncias podem combinar-se com outras substâncias transformando-se em novas substâncias. Para estas transformações damos o nome de Reações Químicas. Reação Química é um fenômeno onde os átomos permanecem intactos. Durante as reações, as moléculas iniciais são "desmontadas" e os seus átomos são reaproveitados para "montar" novas moléculas. →Evidências da ocorrência de uma reação química Mudança de cor; Liberação de um gás (efervescência); Formação de um sólido; Aparecimento de chama ou luminosidade. →Equação Química A forma que representamos a reação química chama-se Equação Química. Equação Química – é a representação gráfica da reação química. Nela colocamos os elementos que estão envolvidos na reação, de forma abreviada, e como ela aconteceu, através de símbolos já padronizados. As Equações Químicas representam a escrita usada pelos químicos e de forma universal, ou seja, é a mesma em qualquer país. As substâncias que participam da reação química são chamadas de produtos ou reagentes na equação química. Reagentes (1° membro) – são as substâncias que estão no início da reação. São as que irão reagir, sofrer a transformação. Produtos (2° membro) – são as substâncias resultantes da reação química. Para representar a reação química, utiliza-se uma seta apontando para o lado direito, indicando a transformação. Em cima da seta, são utilizados alguns símbolos indicando as condições nas quais a reação deve ocorrer. ∆ - calor aq – aquoso (em água) cat – catalisador λ – energia luminosa Em cada substância pode haver os seguintes símbolos: ↑ - desprendimento de gás ↓ - precipitação de um sólido Nas equações químicas, as substâncias podem aparecer com seus estados físicos: (s) – sólido (ℓ) – líquido (g) – gasoso →Tipos de Reações Químicas As reações químicas são classificadas em quatro tipos: - SÍNTESE OU ADIÇÃO – é a reação onde duas ou mais substâncias reagem para se transformar em uma. - ANÁLISE OU DECOMPOSIÇÃO – é a reação onde uma substância se divide em duas ou mais substâncias de estrutura mais simples. - SIMPLES TROCA OU DESLOCAMENTO – é a reação onde uma substância simples troca de lugar com um elemento de uma substância composta, se transformando em uma nova substância simples. - DUPLA TROCA – é a reação onde duas substâncias compostas reagem e trocam seus elementos, se transformando em duas substâncias também compostas. →Balanceamento de Equações Químicas Em uma reação química, a estrutura dos átomos, enquanto elementos químicos ficam inalterados. Os átomos de um elemento não se transformam em átomos de outro elemento. Também não há perda ou criação de átomos novos (Lei de Lavoisier). O número de átomos dos reagentes deve ser igual ao número de átomos dos produtos. Quando isso acontece, dizemos que a equação química está balanceada. Método das Tentativas / Acerto de Coeficientes Para fazer o acerto dos coeficientes das reações químicas, utilizamos o método das tentativas, que consiste apenas em contar o número de átomos dos reagentes e dos produtos. Para facilitar, podemos começar acertando os metais. Em seguida os não-metais, carbono, depois hidrogênio e por último o oxigênio. Nesta ordem: Metais Ametais Carbono Hidrogênio Oxigênio Exemplos 1 – Monte as reações: a) Duas moléculas de gás hidrogênio juntam-se com uma molécula de gás oxigênio formando duas moléculas de água. b) Dois átomos de carbono reagem uma molécula de gás oxigênio formando duas moléculas de monóxido de carbono. 2 – Classifique as reações: a) C + O2 CO2 b) CaO + H2O Ca(OH)2 c) 2AgBr 2Ag + Br2 d) 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2 e) Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 f) Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu g) HCℓ + NaOH NaCℓ + H2O h) FeS + 2HCℓ FeCℓ2 + H2S 3 – Balanceie as reações químicas, utilizando o método das tentativas, e logo em seguida, indique a soma dos menores coeficientes inteiros: a) ____H2 + O2 __H2O b) __H2 + __I2 __HI c) __Fe + __O2 __Fe2O3 d) __NH3 + __H2O __NH4OH e) __C + __H2 __CH4 f) __S + __O2 __SO3 g) __N2 + __O2 __N2O5 h) __H2 + __S + __O2 __H2SO4 i) __H2 + __N2 + __O2 __HNO3 j) __C + __H2 __C2H6 k) __HBr + __Mg(OH)2 __MgBr2 + __H2O l) __H2SO4 + __Fe(OH)3 __Fe2(SO4)3 + __H2O m) __KOH + __H3PO4 __K3PO4 + __H2O Exercícios 1 – Classifique as reações em: 1 – Síntese ou adição 2 – Análise ou decomposição 3 – Simples troca ou deslocamento 4 – Dupla Troca a) (___) HCℓ + LiOH LiCℓ + H2O b) (___) Mg + 2HCℓ MgCℓ2 + H2 c) (___) BaS + F2 BaF2 + S d) (___) 2SO2 + O2 SO3 e) (___) SnCℓ2 + 2FeCℓ3 SnCℓ4 + 2FeCℓ2 f) (___) CaCO3 CaO + CO2 g) (___) 2KCℓO3 2KCℓ + 3O2 h) (___) N2 + 3H2 2NH3 i) (___) 2HNO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + 2H2O j) (___) 2KI + Cℓ2 2KCℓ + I2 k) (___) C12H20O11 12C + 11H2O l) (___) Mg + 2AgNO3 Mg(NO3)2 + 2Ag m) (___) BaCℓ2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCℓ n) (___) CF2Cℓ2 CF2Cℓ + Cℓ o) (___) MgO + SO3 MgSO4 p) (___) Br2 + 2NaI 2NaBr + I2 q) (___) CaCℓ2 + K2CO3 CaCO3 + 2KCℓ r) (___) NH3 + HCℓ NH4Cℓ s) (___) NH4NO2 N2 + H2O t) (___) KOH +NH4Cℓ KCℓ + NH4OH u) (___) Na + H2O NaOH + H2 v) (___) MgCO3 MgO + CO2 w) (___) NH3 + O2 H2O + N2 x) (___) H2SO4 + LiOH Li2SO4 + 2H2O y) (___) NO2 + NO2 N2O4 z) (___) Na2CO3 + 2HCℓ 2NaCℓ + H2CO3 2 – Procure acertar os coeficientes das seguintes equações pelo método das tentativas e indique a soma dos menores coeficientes inteiros possíveis: a) __Cr + __O2 __Cr2O3 Soma: _____ b) __P + __O2 __P2O5 Soma: _____ c) __H3PO3 __H3PO4 + __PH3 Soma: _____ d) __Aℓ2(CO3)3 __Aℓ2O3 + __CO2 Soma: _____ e) __Fe + __O2 __Fe2O3 Soma: _____ f) __SO2 + __O2 __SO3 Soma: _____ g) __CO + __O2 __CO2 Soma: _____ h) __KCℓO4 __KCℓ + __O2 Soma: _____ i) __C12H22O11 __C + __H2O Soma: _____ j) __H2O2 __H2O + __O2 Soma: _____ k) __CO + __H2 __CH3OH Soma: _____ l) __BaO2 __BaO + __O2 Soma: _____ m) __Ca + __N2 __Ca3N2 Soma: _____ n) __BaO + __As2O5 __Ba3(AsO4)2 Soma: _____ o) __FeS2 + __O2 __Fe2O3 + __SO2 Soma: _____ p) __HgSO4 + __Aℓ __Aℓ2(SO4)3 + __Hg Soma: _____ q) __Zn + __HCℓ __ZnCℓ2 + __H2 Soma: _____ r) __Na + __H2O __NaOH + __H2 Soma: _____ s) __H3PO4 + __K2O __K3PO4 + __H2O Soma: _____ t) __NaHCO3 __Na2CO3 + __CO2 + __H2O Soma: _____ u) __HCℓ + __O2 __H2O + __Cℓ2 Soma: _____ v) __H2S + __Br2 __HBr + __S Soma: _____ w) __CS2 + __O2 __CO2 + __SO2 Soma: _____ x) __NH3 + __O2 __H2O + __N2 Soma: _____ y) __Fe + __H2O __Fe3O4 + __H2 Soma: _____ z) __Fe3O4 + __Aℓ __Aℓ2O3 + __Fe Soma: _____ 3 – Procure acertar os coeficientes das seguintes equações pelo método das tentativas utilizando os menores coeficientes inteiros possíveis: a) __Aℓ(OH)3 + __H4SiO4 __Aℓ4(SiO4)3 + __H2O b) __Cu(OH)2 + __H4P2O7 __Cu2P2O7 + __H2O c) __Mn3O4 + __Aℓ __Aℓ2O3 + __Mn d) __Sn + __NaOH + __H2O __Na2SnO3 + __H2 e) __K2Cr2O7 + __KOH __K2CrO4 + __H2O f) __Fe2O3 + __Aℓ __Aℓ2O3 + __Fe g) __C3H6O + __O2 __CO2 + __H2O h) __C4H10 + __O2 __CO2 + __H2O i) __ (NH4)2Cr2O7 __N2 + __Cr2O3 + __H2O j) __PCℓ5 + __H2O __H3PO4 + __HCℓ k) __CH4 + __O2 __CO2 + __H2O l) __Ba(OH)2 + __H4P2O7 __Ba2P2O7 + __H2O m) __H3PO4 + __Mg(OH)2 __Mg3(PO4)2 + __H2O n) __C2H2 + __O2 __CO2 + __H2O o) __Fe + __H2SO4 __Fe2(SO4)3 + __H2 p) __C2H4 + __O2 __CO2 + __H2O q) __C2H6O + __O2 __CO2 + __H2O r) __C3H8 + __O2 __CO2 + H2O s) __Au(OH)3 + __H4P2O7 __Au4(P2O7)3 + __H2O t) __K2Cr2O7 + __KOH __K2CrO4 + __H2O u) __C3H6 + __O2 __CO2 + __H2O v) __Ba(OH)2 + __FeCℓ3 __BaCℓ2 + __Fe(OH)3 w) __KNO3 + __K __K2O + __N2 x) __CaC2 + __H2O __Ca(OH)2 + __C2H2 y) __H2SiF6 + __NaOH __NaF + __Si(OH)4 + __H2O z) __As + __NaCℓO + __H2O __H3AsO4 + __NaCℓ z) __Ca3(PO4)2 + __SiO2 + __C __CaSiO3 + __P + __CO Cálculo Estequiométrico Casos Gerais Exemplos 1 – O gás nitrogênio (N2) reage com o gás hidrogênio (H2), produzindo gás amônia (NH3). Responda: __N2 + __H2 __NH3 a) Determine o número de mol de amônia obtido quando se fazem reagir 4 mol de nitrogênio com suficiente hidrogênio. Resposta: 8 mol b) Qual a massa de nitrogênio necessária para reagir completamente com 15 g de hidrogênio?Resposta: 70 g c) Qual a massa de hidrogênio necessária para reagir completamente com 3 x 1024 moléculas de nitrogênio?Resposta: 30 g d) Quantos litros de nitrogênio, reagindo com hidrogênio suficiente, são necessários para a produção de 11,2 litros de amônia, nas CNTP?Resposta: 5,6 L e) Qual a massa de hidrogênio que, ao reagir com nitrogênio suficiente, irá produzir 227 litros de amônia nas CNTP?Resposta: 60 g 2 – Calcule a massa de óxido cúprico (CuO) obtido a partir da reação de 2,54 g de cobre metálico (Cu) com oxigênio. Resposta: 3,18 g __Cu + __O2 __CuO 3 – Calcule o volume de gás carbônico (CO2) obtido nas condições normais de temperatura e pressão, por calcinação de 200 g de carbonato de cálcio (CaCO3), originando também óxido de cálcio (CaO). Resposta: 45,4 L __CaCO3 __CaO + __CO2 4 – Calcular o número de moléculas de gás carbônico (CO2) obtido pela queima completa de 4,8 g de carbono puro. Resposta: 2,4 x 1023moléculas __C + __O2 __CO2 5 – Quais são as massas de ácido sulfúrico (H2SO4) e hidróxido de sódio (NaOH) necessárias para preparar 28,4 g de sulfato de sódio (Na2SO4)?Resposta: 19,6 g e 16 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O Exercícios 1 – Qual a massa de gás carbônico (CO2) necessária para a produção de 1,5 kg de carbonato de cálcio (CaCO3), segundo a reação: Resposta: 660 g __CaCℓ2(aq) + __CO2 + __H2O(ℓ) __CaCO3(s) + __HCℓ(aq) 2 – Qual a massa de água (H2O) produzida quando 100 g de hidrogênio (H2) são queimados com oxigênio suficiente? Resposta: 900 g __H2(g) + __O2(g) __H2O(g) 3 – De acordo com a equação __Fe + __O2 __Fe2O3, calcular: a) o número de mol de oxigênio (O2) necessário ara reagir com 5 mol de ferro (Fe). Resposta: 3,75 mol b) o número de moléculas de Fe2O3 que se forma a partir de 3 x 1023 moléculas de O2. Resposta: 2 x 1023 moléculas 4 – O carbonato de cálcio reage com ácido clorídrico conforme a equação: CaCO3(s) + HCℓ(aq) CaCℓ2(aq) + CO2 + H2O(ℓ) Calcular a massa de água (H2O), em gramas e o volume de gás carbônico (CO2) nas CNTP que se formam a partir de 50 g de carbonato de cálcio (CaCO3). Resposta: 9 g e 11,35 L 5 – Dada a equação: __Zn + __HCℓ __ZnCℓ2 + __H2 , calcule: a) o número de mol de zinco (Zn) que reagem com 20 mol de HCℓ. Resposta: 10 mol b) o número de mol de H2 que se formam a partir de 5 mol de HCℓ. Resposta: 2,5 mol 6 – Considere a equação: __C3H8 + __O2 __CO2 + __H2O Agora, determine: a) o número de moléculas de O2 que reagem com 6 x 1023 moléculas de C3H8. Resposta:3,01 x 1024 moléculas b) o número de moléculas de CO2 que se formam a partir de 1,2 x 1024 moléculas de O2. Resposta:7,224 x 1023 moléculas c) o número de moléculas de H2O que se formam a partir de 6 x 1025 moléculas de C3H8. Resposta:2,408 x 1026 moléculas 7 – Considere a equação química: __HCℓ + __Ca(OH)2 __CaCℓ2 + __H2O Utilizando 22,2 g de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), calcule: a) a massa, em gramas, de ácido clorídrico (HCℓ) que reage. Resposta:21,9 g b) a massa, em gramas, de cloreto de cálcio (CaCℓ2) que se forma. Resposta:33,3 g c) o número de moléculas de água (H2O) que se formam. Resposta:3,612 x 1023 moléculas 8 – O sulfeto de zinco (ZnS) sofre combustão de acordo com a equação: __ZnS + __O2 __ZnO + __SO2 Partindo de 28 litros de oxigênio (O2) nas CNTP, calcule: a) a massa, em gramas, de sulfeto de zinco (ZnS) que reage. Resposta: 80,8 g b) o número de moléculas de óxido de zinco (ZnO) que se formam. Resposta:5,02 x 1023 moléculas c) o número de mol e o volume, nas CNTP, de dióxido de enxofre (SO2) que se forma. Resposta:0,83 mol ; 18,66 L 9 – A decomposição térmica do nitrato de amônio é representada pela equação: __NH4NO3 __N2O + __H2O Calcule a massa, em gramas, de nitrato de amônio (NH4NO3) necessária para produzir 1,8 x 1024 moléculas de água (H2O). Resposta:120 g 10 – O gás amoníaco pode ser obtido a partir do nitrogênio em reação com o hidrogênio, de acordo com a equação: __N2 + __H2 __NH3 Utilizando 3 x 1025 moléculas de nitrogênio (N2), calcule: a) o volume de hidrogênio (H2), nas CNTP, necessário para a reação. Resposta: 3405 L b) a massa, em gramas, de gás amoníaco (NH3) que se obtém. Resposta: 1700 g 11 – Observe a equação química: __Ca(OH)2 + __HCℓ __CaCℓ2 + __H2O Sendo utilizados 29,6 g de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), determine: a) a massa, em gramas, de ácido clorídrico (HCℓ) necessáriapara consumir todo o hidróxido de cálcio. Resposta: 29,2 g b) a massa de cloreto de cálcio (CaCℓ2) que se obtém. Resposta: 44,4 g c) o número de moléculas de água (H2O) obtidas. Resposta: 4,816 x 1023 moléculas 12 – Considere a reação entre hidrogênio e monóxido de carbono, conforme a equação: __H2 + __CO __C2H6O + __H2O Agora calcule: a) o volume de hidrogênio (H2), nas CNTP, necessário para obter 14,4 g de água (H2O). Resposta:72,64 L b) o número de mol de CO necessário para obter 207 g de etanol (C2H6O). Resposta: 9 mol c) o número de moléculas de água (H2O) obtidas a partir de 20 g de hidrogênio. Resposta: 1,505 x 1024 moléculas 13 – Hidrogênio reage com flúor, conforme a equação: __H2 + __F2 __HF Calcule a massa de fluoridreto (HF) que se forma quando 1,5 x 1023 moléculas de hidrogênio (H2) reagem totalmente com o flúor. Resposta: 9,97 g 14 – Quantos gramas de vapor de água (H2O) se formam na decomposição de 0,1 mol de nitrato de amônio (NH4NO3), segundo a equação: Resposta:3,6 g __NH4NO3 __N2O + __H2O 15 – Um operário faz diariamente a limpeza do piso de mármore de um edifício com ácido muriático (nome comercial do ácido clorídrico). Como se sabe, o ácido ataca o mármore, desprendendo gás carbônico, segundo a equação: __CaCO3 + __HCℓ __CaCℓ2 + __H2O + __CO2 Supondo que, em cada limpeza ocorra a reação de 50 g de mármore (CaCO3), qual será o volume de gás carbônico (CO2) formado por dia, nas CNTP? Resposta: 11,35 L 16 – Alumínio (Aℓ) reage com ácido clorídrico (HCℓ), formando cloreto de alumínio (AℓCℓ3) e hidrogênio (H2). Qual será o volume de hidrogênio gasoso formado, nas CNTP, quando utilizarmos, em uma reação, 1,5 g de alumínio? Resposta: 1,88 L __Aℓ + __HCℓ __AℓCℓ3 + __H2 17 – Clorato de potássio (KCℓO3), por aquecimento, decompõe-se em cloreto de potássio (KCℓ) e oxigênio (O2). Na decomposição térmica de 0,2 mol de clorato de potássio, obtêm-se: __KCℓO3 __KCℓ + __O2 a) quantos mols de oxigênio? Resposta:0,3 mol b) quantos gramas de oxigênio? Resposta:9,6 g c) quantos litros de oxigênio nas CNTP? Resposta:6,81 L d) quantas moléculas de oxigênio? Resposta:1,806 x 1023 e) quantos átomos de oxigênio? Resposta:3,612 x 1023 18 – Um astronauta elimina cerca de 476,7 litros de gás carbônico (CO2) por dia, nas CNTP. Suponha que se utilize hidróxido de sódio para absorver o gás produzido, segundo a equação: __NaOH + __CO2 __Na2CO3 + __H2O Qual é a massa de hidróxido de sódio (NaOH) em Kg, necessária por dia de viagem? Resposta:1,68 kg 19 – O papel sulfite é assim chamado porque, na sua clarificação, emprega-se o sulfito de sódio. Quando este sal reage com ácido clorídrico, tem-se a equação não balanceada: __Na2SO3 + __HCℓ __NaCℓ + __H2O + __SO2 Quantos gramas de NaCℓ serão formados nesta reação, juntamente com 22,7 L de gás sulfuroso (SO2) medidos nas CNTP? Resposta: 117 g 20 – Um dos principais componentes da gasolina é o isooctano (C8H18). Calcule o volume de gás oxigênio (O2), nas CNTP, necessário para a combustão completa de 6 mol de isooctano. Resposta:1702,5 L __C8H18 + __O2 __CO2 + __H2O 21 – Na reação: Fe + HCℓ FeCℓ2 + H2, quantos átomos de ferro (Fe) reagiriam para formar 5,675 litros de H2, nas CNTP? Resposta:1,505 x 1023 átomos 22 – O éter etílico (C4H10O) é o éter que você encontra à venda nas farmácias, e sua principal aplicação relaciona-se com a sua ação anestésica. A combustão completa desse éter é representada pela equação: __C4H10O + __O2 __CO2 + __H2O Supondo a combustão completa de 29,6 mg de éter etílico, determine: a) a massa, em gramas, de oxigênio (O2) consumido; Resposta:0,0768 g b) o volume, em m3, de CO2 produzido, nas CNTP; Resposta: 3,632 x 10-5 m3 c) o número de moléculas de água (H2O) produzido. Resposta:1,204 x 1021 moléculas 23 – Na metalurgia do zinco, uma das etapas é a reação do óxido de zinco com monóxido de carbono, produzindo zinco elementar e dióxido de carbono. __ZnO + __CO __Zn + __CO2 a) Para cada 1000 g de óxido de zinco (ZnO) que reage, qual a massa de metal (Zn) obtida? Resposta: 802,47 g 24 – Sabe-se que 32,4 g de alumínio (Aℓ) reagiram completamente com ácido sulfúrico (H2SO4), segundo a reação: __Aℓ + __H2SO4 __Aℓ2(SO4)3 + __H2 Determine: a) a massa de ácido sulfúrico (H2SO4) consumida. Resposta: 176,4 g b) a massa de sulfato de alumínio (Aℓ2(SO4)3) obtida. Resposta: 205,2 g c) o volume de hidrogênio (H2) liberado, medido nas CNTP. Resposta: 40,86 ℓ 25 – A reação abaixo pode representar a reação de neutralização do ácido clorídrico em excesso de suco gástrico pelo hidróxido de magnésio, quando se ingere o antiácido leite de magnésia. __Mg(OH)2 + __HCℓ __MgCℓ2 + __H2O Quantos mols de ácido clorídrico (HCℓ) podem ser neutralizados por 2,9 g de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2)? Resposta: 0,1 mol 26 – Quantos átomos de enxofre (S) devem ser queimados, a fim de se obterem 11,35 L de dióxido de enxofre (SO2), medidos nas CNTP? Resposta: 3,01 x 1023 átomos __S + __O2 __SO2 27 – Considere a equação química: __HCℓ + __Ca(OH)2 __CaCℓ2 + __H2O Foram utilizados 44,4 g de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2). Determine: a) a massa, em gramas, de ácido clorídrico (HCℓ) que reage; Resposta: 43,8 g b) a massa, em gramas, de cloreto de cálcio (CaCℓ2) que se forma; Resposta: 66,6 g c) o número de moléculas de água (H2O) que se formam. Resposta: 7,224 x 1023 moléculas Reações Consecutivas Exemplo 1 – Através da seqüência de reações: __C + __O2 __CO2 __CO2 + __KOH __KHCO3 Determine a massa de hidrogeno carbonato de potássio que podemos obter a partir de 6 g de carbono. Resposta: 50 g 2 – Através da seqüência de reações: __Fe + __H2SO4 __FeSO4 + __H2 __H2 + __N2 __NH3 Determine a massa de H2SO4 necessária para a produção de 68,1 L de NH3, nas CNTP. Resposta:441 g Exercícios 1 – No processo: __H2 +__ O2 __H2O __CaO + __H2O __Ca(OH)2 Calcule a massa de H2 necessária para se obterem 6 mol de Ca(OH)2. Resposta:12 g 2 – Através da seqüência de reações: __N2 + __H2 __NH3 __NH3 + __HCℓ __NH4Cℓ Determine o volume de N2, nas CNTP, necessário para se obterem 5 mol de cloreto de amônio. Resposta:56,75 L 3 – Através da seqüência de reações: __CaCO3 __CaO + __CO2 __CaO + __C __CaC2 + __CO __CaC2 + __H2O __Ca(OH)2 + __C2H2 Determine o volume de gás acetileno (C2H2), nas CNTP, obtido a partir de 75 g de carbonato de cálcio (CaCO3). Resposta:17,025 L 4 – Dados os processos: __S + __O2 __SO2 __SO2 + __O2 __SO3 __SO3 + __H2O __H2SO4Calcule a massa de enxofre necessária à produção de 294 toneladas de H2SO4. Resposta:96 toneladas 5 – Uma das técnicas de produção de KMnO4 requer duas reações características. Na primeira, o MnO2 é convertido a K2MnO4 por reação com KOH fundido na presença de O2: __MnO2 + __KOH + __O2 __K2MnO4 + __H2O Na segunda, K2MnO4 é convertido a KMnO4 por reação com Cℓ2: __K2MnO4 + __Cℓ2 __KMnO4 +__ KCℓ Que massa de Cℓ2 é necessária para produzir KMnO4, partindo-se de 10,0 g de MnO2? Resposta:4,08 g 6 – As equações abaixo mostram a obtenção de clorato de sódio (NaCℓO3), a partir do dióxido de manganês (MnO2): __MnO2 + __HCℓ __MnCℓ2 + __H2O + __Cℓ2 __Cℓ2 + __NaOH __NaCℓO3 + __NaCℓ + __H2O Determine a massa de MnO2, necessária à obtenção de 42,6 g de clorato de sódio. Resposta:104,4 g 7 – Deseja-se obter 15 toneladas de ferro metálico a partir de carvão, utilizando a seqüência de reações abaixo: __C + __O2 __CO __CO +__ Fe2O3 __Fe + __CO2 Qual a massa, em toneladas, de carvão consumida na produção de ferro? Resposta:4,82 toneladas 8 – A cebola ao ser cortada, desprende SO2, que, em contato com o ar, se transforma em SO3. Este gás, em contato com a água dos olhos, transforma-se em ácido sulfúrico, causando grande ardor e, conseqüentemente, as lágrimas. Estas reações estão representadasa seguir: __SO2 + __O2 __SO3 __SO3 + __H2O __H2SO4 Supondo que a cebola possua 0,1 mol de SO2 e o sistema esteja nas CNTP, determine a massa de ácido sulfúrico produzido. Resposta:9,8 g Reações com Reagentes com Impurezas Exemplo 1 – Considere 40 g de uma amostra de blenda com 90% de pureza de sulfeto de zinco. Determine a massa de sulfeto nessa amostra. Resposta: 36 g 2 – Deseja-se obter 113,5 L de gás carbônico, medidos nas CNTP, pela calcinação de calcário com 80% de pureza. Qual a massa de calcário necessária? Resposta: 625 g __CaCO3 __CaO + __CO2 3 – Uma amostra de 160 g de magnésio com 60 % de pureza reage com oxigênio, produzindo óxido de magnésio. Determine a massa de óxido de magnésio produzida. Resposta: 160 g __Mg + __O2 __MgO Exercícios 1 – Determine a massa de carbonato de carbonato de cálcio (CaCO3) presente em 60 g de uma amostra de calcário com 85 % de pureza em CaCO3. Resposta: 51 g 2 – Considere 145 g de uma amostra de pirita com 75 % de pureza em dissulfeto de ferro (FeS2). Calcule a massa de FeS2 presente nessa amostra. Resposta:108,75 g 3 – Uma amostra de galena apresenta 80 % de pureza em sulfeto de chumbo (PbS). Ache a massa de PbS contida em 320 g dessa amostra. Resposta: 256 g 4 – Qual a massa de fluoreto de cálcio (CaF2) presente em 780 g de uma amostra de fluorita com 92 % de pureza em CaF2. Resposta:717,6 g 5 – 480 g de uma amostra de NaCℓ revelam, por análise, 70 % de pureza. Calcule a massa de NaCℓ na amostra. Resposta:336 g 6 – 600 g de soda cáustica revelaram, por análise, 54 g de impurezas. Calcule o grau de pureza da amostra. Resposta:91 % 7 – Um químico submeteu 80 g de uma amostra de calcário à decomposição térmica e obteve 20 g de óxido de cálcio. Descubra o grau de pureza em carbonato de cálcio dessa amostra: Resposta:44,6 % __CaCO3 __ CaO + __CO2 8 – Foram submetidos 50 g de uma amostra de hematita a uma redução com carvão, obtendo-se 28 g de ferro. Determine o grau de pureza, em óxido de ferro, dessa hematita: Resposta: 80 % __Fe2O3 + __C __Fe + __CO2 9 – O sódio metálico reage com água, produzindo hidróxido de sódio. Calcule a massa de NaOH obtida a partir de 300 g de sódio com 80 % de pureza. Resposta: 417,4 g __Na + __H2O __NaOH + __H2 10 – Qual a massa de carbonato de cálcio, com 70 % de pureza, que deverá ser utilizada para a produção de 320 toneladas de óxido de cálcio? Resposta:815 toneladas __CaCO3 __ CaO + __CO2 11 – 144 g de alumínio impuro foram atacados com ácido sulfúrico, de acordo com a equação, não balanceada, __Aℓ + __H2SO4 __Aℓ2(SO4)3 + __H2 Sendo obtidos 12 g de hidrogênio. Calcule a porcentagem de pureza do alumínio analisado. Resposta: 75 % 12 – Uma amostra de óxido de cromo III contaminada com impureza inerte é reduzida com hidrogênio, de acordo com a seguinte equação: __Cr2O3 + __H2 __Cr + __H2O Qual o volume de H2, medido nas CNTP, necessário para reduzir 5,0 g de óxido de cromo III contendo 15 % de impurezas inertes? Resposta:1,89 L Reações com Rendimento Exemplo 1 – Calcule a massa, em gramas, de água que se obtém na combustão de 42,5 g de amoníaco, sabendo que a reação apresenta um rendimento de 95 %. Resposta: 64,125 g __NH3 + __O2 __N2 + __H2O 2 – Determinar a massa, em gramas, de etanol necessária para obtermos 9,08 L de gás carbônico nas CNTP, através de uma combustão cujo rendimento é de 98 %. Resposta:9,39 g __C2H6O +__O2 __CO2 + __H2O Exercícios 1 – Foram submetidos 104 g de hidróxido de sódio à ação de ácido sulfúrico, obtendo-se 169,832 g de sulfato de sódio. Descubra qual foi o rendimento do processo. Resposta: 92 % __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O 2 – Calcule a massa de óxido de cálcio produzida a partir da decomposição térmica de 300 g de carbonato de cálcio, com rendimento de 70 %: Resposta:117,6 g __CaCO3 __CaO + __CO2 3 – 98,1 g de zinco reagem com uma solução concentrada de hidróxido de sódio, produzindo 193,59 g de zincato de sódio (Na2ZnO2). Qual é o rendimento dessa reação? Resposta: 90 % __Zn + __NaOH __Na2ZnO2 + __H2 4 – No processo: __C(s) + __H2O(ℓ) __CO(g) + __H2(g), qual o volume da mistura gasosa, gás-d´água (CO + H2), nas CNTP, obtido a partir de 50 mol de carvão com 80 % de rendimento? Resposta: 1816 ℓ 5 – O aquecimento de 250 g de CaCO3 produziu 98 g de CaO. Calcule o rendimento da reação. Resposta: 70 % __CaCO3 __CaO + __CO2 6 – Qual o número de toneladas de ácido sulfúrico que pode ser produzido por dia, através de um processo que usa 6,4 toneladas por dia de SO2, com uma eficiência de conversão de 70 %? Resposta:6,86 toneladas __SO2 + __O2 + __H2O __H2SO4 7 – Suponha que você possua uma amostra de 58 g de pirolusita com 90 % de pureza em dióxido de manganês (MnO2). Que volume de cloro, nas CNTP, você obteria ao submeter essa amostra à ação de ácido clorídrico em excesso, com um rendimento de 95 %? Resposta:12,939 L __MnO2 + __HCℓ __MnCℓ2 + __H2O + __Cℓ2 8 – Uma amostra de magnesita com 70 % de pureza em MgCO3 foi submetida à decomposição térmica, obtendo-se 5,39125 L de CO2 nas CNTP, com um rendimento de 95 %. Calcule a massa da amostra de magnesita utilizada: Resposta: 30 g __MgCO3 __MgO + __CO2 9 – Um químico possui 156,25 g de um calcário. Submetendo-se à ação de ácido sulfúrico em excesso, obteve 27,8075 L de gás carbônico nas CNTP, com um rendimento de 98 %. Qual é o grau de pureza desse calcário? Resposta: 80 % __CaCO3 __CaO + __CO2 10 – Considere a síntese do dióxido de enxofre (SO2), descrita de acordo com a equação a seguir: __S(s) + __O2(g) __SO2(g) Se tivermos uma amostra de 64 g de enxofre (S), reagindo com quantidade suficiente de oxigênio, qual a massa de dióxido de enxofre formada, considerando-se um rendimento de 75 %? Resposta: 96 g 11 – A reação de análise do óxido de mercúrio II (HgO) produz mercúrio líquido (Hg) e oxigênio gasoso (O2), de acordo com a equação não balanceada: __HgO(s) __Hg(ℓ) + __O2(g) a) a massa aproximada de mercúrio, produzida quando usamos 43,4 g de óxido de mercúrio II com um rendimento de 87 %; Resposta: 34,97 g b) o número de mols, aproximado, de oxigênio, produzido quando usamos 43,4 g de óxido de mercúrio II com rendimento de 87 %. Resposta: 0,087 mol 12 – Se utilizarmos 4,8 kg de hematita (Fe2O3), quanto obteremos de ferro (Fe), em gramas, admitindo que a reação tenha um rendimento de 80 %? Desconsidere as impurezas do carbono. Resposta: 2688 g __Fe2O3 + __CO __Fe + __CO2 13 – Qual a quantidade de água (H2O) formada a partir de 10 g de hidrogênio (H2), sabendo-se que o rendimento da reação é de 80 %? Resposta: 72 g __H2(g) + __O2(g) __H2O(ℓ) 14 – 30 g de hidrogênio (H2) reagem com quantidade suficiente de nitrogênio (N2) de modo a fornecer 51 g de gás amônia (NH3). Determine o rendimento dessa reação. Resposta: 30 % __H2(g) + __N2(g) __NH3(g) 15 – A combustão de 24 g de grafite (C) ocorre com rendimento de 90 %. Calcule a massa de gás carbônico (CO2) produzida. Resposta: 79,2 g __C + __O2 __CO2 16 – A grafita pura é constituída essencialmente de carbono. Sua queima ocorre de acordo com a equação: __C + __O2 __CO2 a) Qual é o rendimento da reação, sabendo que a queima de 66 g de grafita pura produz 230 g de dióxido de carbono (CO2)? Resposta: 95 % b) Se o rendimento da reação fosse 80 %, quantos gramas de carbono seriam necessários para se obter 30 g de dióxido de carbono? Resposta: 10,23 g 17 – Reagindo-se hidrogênio (H2) com 40 g de oxigênio (O2), obtém-se água (H2O). Uma vez que o rendimento da reação é igual a 95 %, quantos gramas de água serão produzidos? Resposta: 42,75 g __H2(g) + __O2(g) __H2O(ℓ) 18 – Gás carbônico (CO2) é obtido pela decomposição de carbonato de cálcio (CaCO3) segundo a equação: __CaCO3(s) __CaO(s) + __CO2(g) Partindo-se de 4 mol de carbonato de cálcio obteve-se 158,4 g de gás carbônico. Qual o rendimento desta reação? Resposta: 90 % 19 – Considere a reação de salificação entre ácido nítrico (HNO3) e soda cáustica (NaOH): __HNO3(aq) + __NaOH(aq) __NaNO3(aq) + __H2O Admitindo que tenham sido empregados 64 g de soda cáustica e que a quantidade recolhida de nitrato de sódio (NaNO3) seja de 130 g, calcule o rendimento do processo. Resposta: 95 % 20 – Tratando o cloreto de cálcio (CaCℓ2) com ácido sulfúrico (H2SO4), obtemos: __CaCℓ2 + __H2SO4 __CaSO4 + __HCℓ Admitindo que o rendimento dessa reação seja de 90 %, calcule:- a) a quantidade de sulfato de cálcio (CaSO4), em gramas, que é recolhida a partir de11,1 g de cloreto de cálcio; Resposta: 12,24 g b) a quantidade de cloreto de cálcio que deve ser empregada para que sejam recolhidos 18 g de sulfato de cálcio. Resposta: 16,3 g 21 – Na reação de 5,85 g de cloreto de sódio (NaCℓ) com nitrato de prata (AgNO3) suficiente foram recolhidos 13 g de precipitado: __NaCℓ(aq) + __AgNO3(aq) __AgCℓ(s) + __NaNO3(aq) Qual o rendimento da reação? Resposta: 90,6 % Reações com Reagente em Excesso Exemplo 1 – Em uma reação entre ácido sulfúrico e hidróxido de sódio, foram utilizados 294 g do ácido e 250 g da base. Determine: a) Qual a massa do reagente em excesso? Resposta:10 g de NaOH b) Qual a massa de sulfato de sódio (Na2SO4) produzida? Resposta:426 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O 2 – Juntam-se em um recipiente, 3 mol de hidrogênio e 4 mol de cloro. Provocada a reação, obtêm-se gás clorídrico. Pergunta-se: a) Qual o reagente em excesso? Resposta: 1 mol de Cℓ2 b) Qual o volume de gás clorídrico obtido nas CNTP? Resposta: 136,2 L __H2 + __Cℓ2 __HCℓ Exercícios 1 – Misturam-se 16 g de hidróxido de sódio com 20 g de ácido sulfúrico. Calcule a massa de sulfato de sódio que se obtém ao ocorrer a reação: Resposta: 28,4 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O 2 – Misturam-se 530 g de carbonato de sódio (Na2CO3) com 189,8 g de ácido clorídrico (HCℓ). Calcule a massa de água formada e o volume de gás carbônico que se forma nas CNTP: __Na2CO3 + __HCℓ __NaCℓ + __H2O + __CO2 Resposta:254,4 g e 59,02 L 3 – Em uma reação, utilizam-se 5 mol de N2 e 17 mol de H2. Em relação a esta reação, determine: a) O número de mol do reagente em excesso; Resposta:2 mol b) O número de mols do produto da reação. Resposta: 10 mol __N2 + __H2 __ NH3 4 – Na reação: __C3H8 + __O2 __CO2 + __H2O foram misturados 4 mol de C3H8 e 15 mol de O2. Após a reação pede- se: a) o número de mols do reagente em excesso; Resposta:1 mol b) o volume de CO2, nas CNTP. Resposta:204,3 L 5 – Qual a massa de água que se pode produzir a partir de 2 g de H2 e 4 g de O2? Resposta: 4,5 g 6 – Juntam-se 11,7 g de cloreto de sódio (NaCℓ) e 27,2 g de nitrato de prata (AgNO3), ambos em solução aquosa. Pede-se: a) o reagente em excesso; Resposta: NaCℓ b) a massa do reagente em excesso; Resposta: 2,34 g c) a massa do precipitado (AgCℓ) obtido. Resposta: 22,96 g __NaCℓ + __AgNO3 __AgCℓ + __NaNO3 7 – Em um recipiente, foram colocados 15,0 g de ferro e 4,8 g de oxigênio. Qual a massa de Fe2O3 formada, após um deles ter sido completamente consumido? Resposta:16 g __Fe +__ O2 __ Fe2O3 8 – Qual a massa de sulfato de sódio formada, quando se colocam para reagir 20 g de ácido sulfúrico e 16 g de hidróxido de sódio? Resposta:28,4 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O Soluções Também chamada de mistura homogênea, trata-se da mistura de duas ou mais substâncias originando um sistema monofásico (uma só fase). ►Componentes das soluções Soluto – aquele que é dissolvido, normalmente sólido. Solvente – aquele que dissolve normalmente líquido. H2O – solvente universal. ►Coeficiente de solubilidade Quantidade máxima de soluto que se tem dissolvido em uma quantidade determinada de solvente a uma determinada temperatura. Esquema de um coeficiente de solubilidade: _____g de soluto/ 100 g de solvente a ___ ºC ►Classificação das soluções de acordo com o coeficiente de solubilidade Saturada – quando a massa do soluto é igual ao coeficiente de solubilidade Insaturada – quando a massa de soluto é menor que o coeficiente de solubilidade Supersaturada – Quando a massa de soluto é maior que o coeficiente de solubilidade. Uma solução supersaturada só é obtida aquecendo-se a solução para dissolver totalmente o soluto e logo em seguida resfriar a solução a temperatura desejada. →Observações sobre o coeficiente de solubilidade: ▬ Quanto maior a temperatura maior a solubilidade. (há exceções) ▬ Um gás é tanto mais solúvel quanto maior for a pressão e menor a temperatura. ▬ Quando for solicitado o coeficiente de solubilidade, está se procurando a massa de soluto que se dissolve em 100 g de solvente. ▬ A massa da substância utilizada como soluto que não se dissolve e vai para o fundo é chamada de precipitado, corpo de chão ou corpo de fundo. ▬ O precipitado nunca é contado como massa do soluto, é dita como mistura heterogênea ou solução saturada com precipitado ou corpo de fundo. ▬ Quando se mistura um soluto com solvente (H2O), a massa do solvente continua a mesma para o cálculo do coeficiente de solubilidade, o que deve ser calculado é a massa de soluto. ►Curvas de solubilidade É um gráfico que mostra a variação da solubilidade de acordo com a temperatura. Observações: 1 – Quando a curva é ascendente quer dizer que a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura (processo endotérmico – absorve o calor). 2 – Quando a curva é descendente quer dizer que a solubilidade diminui com o aumento da temperatura (processo exotérmico – libera calor). 3 – Quando a curva se encontra em linha reta quer dizer que a solubilidade da substância não varia com o aumento ou diminuição da temperatura. 4 – Quando duas ou mais curvas se cruzam no ponto que ocorre o encontro das curvas as solubilidades são iguais para todas as substâncias envolvidas. 5 – Quando se procura uma substância mais solúvel a uma determinada temperatura, traceja-se uma reta de cima para baixo no ponto da referida temperatura, onde a curva que se encontrar mais alta em relação a esta reta é a mais solúvel, já a que se encontrar mais baixo é a menos solúvel. → Exemplos: 1 – A solubilidade de uma determinada substância é de 40,0 g/ 100,0 g de H2O a 25,0ºC. Determine a massa de H2O necessária para se preparar uma solução saturada com 200,0 g de soluto. 2 – Uma substância Y apresenta CS de 25,0 g de Y / 100,0 g de H2O a 25,0ºC. Determine a massa de Y necessária para saturar uma solução que possui 500,0 g de H2O a 25,0ºC. 3 – A substância W apresenta o seguinte CS: 20,0 g de W / 100,0 g de H2O a 25,0ºC Tem-se três soluções da Substância W: 1ª Solução: 60,0 g de W dissolvidos em 200,0 g de H2O. 2ª Solução: 30,0 g de W dissolvidos em 300,0 g de H2O. 3ª Solução: 80,0 g de W dissolvidos em 400,0 g de H2O. Classifique as soluções. 4 – A solubilidade do oxalato de cálcio a 20,0°C é de 33,0 g por 100,0 g de água. Qual a massa, em gramas, de CaC2O4 depositada no fundo do recipiente quando 100,0 g de CaC2O4(s) são adicionados em 200,0 g de água a 20,0°C? 34,0 g 5 – A 10,0°C a solubilidade do nitrato de potássio é de 20,0 g / 100,0 g H2O. Uma solução contendo 18,0 g de nitrato de potássio em 50,0 g de água a 25,0°C é resfriada a 10,0°C. Quantos gramas do sal permanecem dissolvidos na água? 10 g 6 – Tem-se 500,0 g de uma solução aquosa de sacarose (C12H22O11), saturada a 50,0°C. Qual a massa de cristais que se separam da solução, quando ela é resfriada até 30,0°C? Dados: Coeficiente de solubilidade (CS) da sacarose em água: CS a 30,0°C=220,0 g/100,0 g de água CS a 50,0°C=260,0 g/100,0 g de água 7 – O gráfico a seguir mostra as curvas de solubilidade
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