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Tarefa 3 Gabarito dos Exercícios Propostos 1 – Calcule as seguintes quantidades: (a) Massa, em gramas, de 2,50 x 10-2 mol de MgCl2. (b) Quantidade de matéria de NH4Cl em 76,5 g dessa substância. (c) Número de moléculas em 0,0772 mol de HCHO2. (d) Número de íons NO3- em 4,88 x 10-3 mol de Al(NO3)3. Solução: (a) Massa molar (MgCl2) = (24,31) + 2(35,45) = 95,21 g/mol 2,50 X 10-2 mol de MgCl2 x 95,21 𝑔 1 𝑚𝑜𝑙 = 2,38 g de MgCl2 (b) Massa molar (NH4Cl) = (14,01) + 4(1,008) + (35,45) = 53,49 g/mol 76,5 g de NH4Cl x 1 𝑚𝑜𝑙 53,49 𝑔 = 1,43 mol de NH4Cl (c) 0,0772 mol de HCHO2 x 6,022 𝑥 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎 1 𝑚𝑜𝑙 = 4,65 x 1022 moléculas de HCHO2 (d) 4,88 x 10-3 mol de Al(NO3)3 x 3 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑂3 − 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴𝑙(𝑁𝑂3)3 x 6,022 𝑥 1023 í𝑜𝑛𝑠 𝑁𝑂3 − 1 𝑚𝑜𝑙 = 8,82 x 1021 íons NO3- 2 - A ureia [(NH2)2CO] é usada como fertilizante entre outras aplicações. Calcule o número de átomos de N, C, O e H existentes em 1,68 x 104 g de ureia. Solução: Massa molar [(NH2)2CO] = (2 x 14) + (4 x 1) + (1 x 12) + (1 x 16) = 60 g/mol Em 1 mol de ureia → 2 mol de N 4 mol de H 1 mol de C 1 mol de O 1,68 x 104 g de ureia x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑟é𝑖𝑎 60 𝑔 𝑑𝑒 𝑢𝑟é𝑖𝑎 = 280 mol de uréia Assim: 280 mol de ureia x 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑟é𝑖𝑎 = 560 mol de N 280 mol de ureia x 4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑟é𝑖𝑎 = 1120 mol de H 280 mol de ureia x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑟é𝑖𝑎 = 280 mol de C 280 mol de ureia x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑟é𝑖𝑎 = 280 mol de O Nº de átomos: 560 mol de N x 6,0221 𝑥 1023 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁 = 3,37 x 1026 átomos de N 1120 mol de H x 6,0221 𝑥 1023 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻 = 6,74 x 1026 átomos de H 280 mol de C x 6,0221 𝑥 1023 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶 = 1,69 x 1026 átomos de C 280 mol de O x 6,0221 𝑥 1023 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂 = 1,69 x 1026 átomos de O 3 - Uma amostra de glicose, C6H12O6, contém 5,77 x 1020 átomos de carbono. (a) Quanto átomo de hidrogênio essa amostra contém? (b) Quanta molécula de glicose essa amostra contém? (c) Qual a quantidade de matéria de glicose contida nessa amostra? (d) Qual a massa em gramas dessa amostra? Solução: (a) É dado: C6H12O6; 5,77 x 1020 átomos de C Encontrar: átomos de H Use a fórmula molecular para determinar o número de átomos de H que estão presentes em 5,77 x 1020 átomos de C. 12 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐻 6 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐶 = 2 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐻 1 á𝑡𝑜𝑚𝑜 𝑑𝑒𝐶 5,77 x 1020 átomos de C x 2 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐻 1 á𝑡𝑜𝑚𝑜 𝑑𝑒𝐶 = 1,15 x 1021 átomos de H (b) Use a fórmula molecular para encontrar o número de moléculas de glicose que contem 5,77 x 1020 átomos de C 5,77 x 1020 átomos de C x 1 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝐶6𝐻12𝑂6 6 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐶 = 9,617 x 1019 = 9,62 x 1019 moléculas de C6H12O6 (c) Use o número de Avogadro para mudar de molécula → mol 9,617 x 1019 moléculas de C6H12O6 x 1 𝑚𝑜𝑙 6,022 𝑥 1023 = 1,597 x 10-4 = 1,60 x 10-4 mol de C6H12O6 (d) Use a massa molar para mudar de mol → g MM (C6H12O6) = 180,0 g/mol 1,59 x 10-4 mol de C6H12O6 x 180,0 𝑔 𝑑𝑒 𝐶6𝐻12𝑂6 1 𝑚𝑜𝑙 = 0,0287 g de C6H12O6 4 – O cheiro característico do abacaxi deve-se ao butirato de etila, composto que contém carbono, hidrogênio e oxigênio. A combustão de 2,78 mg de butirato de etila produz 6,32 mg de CO2 e 2,58 mg de H2O. Qual é a fórmula mínima desse composto? Solução: Calcule mol de C e mol de H; depois g de C e g de H; e em seguida obtenha g de O por subtração Temos: 6,32 mg de CO2 = 6,32 x 10-3 g de CO2; 2,58 mg de H2O = 2,58 x 10-3 g de H2O e massa da amostra = 2,78 mg = 2,78 x 10-3 g 6,32 x 10-3 g de CO2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 44,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 = 1,436 x 10-4 mol de C 2,58 x 10-3 g de H2O x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 18,02 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 x 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 = 2,863 x 10-4 mol de H 1,436 x 10-4 mol de C x 12,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶 = 1,725 x 10-3 g de C 2,863 x 10-4 mol de H x 1,008 𝑔 𝑑𝑒 𝐻 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻 = 2,886 x 10-4 g de H = 0,289 x 10-3 g de H Massa de O = 2,78 x 10-3 g da amostra – (1,725 x 10-3 g de C + 0,289 x 10-3 g de H) = 7,66 x 10-4 g de O = 0,77 x 10-3 g de O 0,77 x 10-3 g de O x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂 16,00 𝑔 𝑑𝑒 𝑂 = 4,81 x 10-5 mol de O Razão molar (dividir mols de todos por 4,81 x 10-5): C: 1,436 𝑥 10−4 4,81 𝑥 10−5 = 2,985 = 3 H: 2,863 𝑥 10−4 4,81 𝑥 10−5 = 5,952 = 6 O: 4,81 𝑥 10−5 4,81 𝑥 10−5 = 1 A fórmula empírica é: C3H6O 5 - Descobriu-se que um composto orgânico contém apenas C, H e Cl. Quando uma amostra de 1,50 g desse composto sofreu combustão completa ao ar, 3,52 g de CO2 foram formados. Em um experimento separado o cloro presente em uma amostra de 1,00 g do composto foi convertido em 1,27 g de AgCl. Determine a fórmula mínima do composto. Solução: Desde que diferentes massas da amostra foram usadas para a análise dos diferentes elementos, calcule a % em massa de cada elemento na amostra: 1- Calcule a % em massa de C em g de CO2 2- Calcule a % em massa de Cl de g em AgCl 3- Obtenha a % em massa de H por subtração 4- Calcule a razão molar e a fórmula empírica Então: 1 – 3,52 g de CO2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 44,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 x 12,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒𝐶 = 0,9606 g de C 0,9606 𝑔 𝑑𝑒 𝐶 1,50 𝑔 𝑑𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 x 100% = 64,04% de C 2 – 1,27 g de AgCl x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝐶𝑙 143,3 𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝐶𝑙 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝐶𝑙 x 35,45 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑙 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙 = 0,3142 g de Cl 0,3142 𝑔 𝑑𝑒𝐶𝑙 1,00 𝑔 𝑑𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 x 100% = 31,42% de Cl 3 - %H = 100% - (64,04% de C + 31,42% de Cl) = 4,54% de H 4 – Assuma 100 g da amostra, logo temos: 64,04 g de C x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶 12,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶 = 5,33 mol de C 31,42 g de Cl x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙 35,45 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑙 = 0,886 mol de Cl 4,54 g de H x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻 1,008 𝑔 𝑑𝑒 𝐻 = 4,50 mol de H Razão molar: C: 5,33 0,886 = 6 Cl: 0,886 0,886 = 1 H: 4,50 0,886 = 5 A fórmula empírica é provavelmente C6H5Cl 6 - Carbonato de sódio, composto usado como alcalinizante no tratamento de água de piscina, é hidratado, o que significa que certo número de moléculas de água está incluído na estrutura do sólido. Sua fórmula pode ser escrita como Na2CO3 . x H2O, onde x é a quantidade de matéria de água por mol de Na2CO3. Quando uma amostra de 2,558 g de carbonato de sódio é aquecida a 125°C, toda água de hidratação se perde, deixando 0,948 g de Na2CO3. Qual é o valor de x? Solução: A razão envolvida é Na2CO3 .xH2O(s) → Na2CO3(s) + xH2O(g) Calcule a massa de H20 perdida e então a razão molar de Na2CO3 e H2O g de H2O perdida = 2,558 g de Na2CO3.xH2O – 0,948 g de Na2CO3 = 1,610 g de H2O 0,948 g de Na2CO3 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 106,0 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 = 0,00894 mol de Na2CO3 1,610 g de H2O x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 18,02 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 = 0,08935 mol de H2O 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 = 0,08935 0,00894 = 9,99 = 10 A fórmula é Na2CO3 .10 H2O 7 - Hidreto de cálcio reage com água para formar hidróxido de cálcio e gás hidrogênio. (a) Escreva a equação química balanceada para a reação. (b) Quantos gramas de hidreto de cálcio são necessários para formar 5,0 g de hidrogênio? Solução: (a) CaH2(s) + 2 H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + 2 H2(g) (b) 5,0 g de H2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2 2,016 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐻2 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2 x 42,10 𝑔 𝐶𝑎𝐻2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐻2 = 52,2 g de CaH2 8 - Um pedaço de folha de alumínio de 1,00 cm2 e 0,550 mm de espessura reage com o bromo para produzir brometo de alumínio.(a) Qual a quantidade de matéria de alumínio utilizada? (A densidade do alumínio é 2,699 g/cm3). (b) Quantos gramas de brometo de alumínio são produzidos, considerando que o alumínio reage completamente? Solução: (a) Use: Dimensões da folha de alumínio → volume → densidade → massa → massa molar → mol de Al 1,00 cm x 1,00 cm x 0,550 mm x 1 𝑐𝑚 10 𝑚𝑚 = 0,0550 cm3 de Al 0,0550 cm3 de Al x 2,699 𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑙 1 𝑐𝑚3 x 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴𝑙 26,98 𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑙 = 5,502 x 10-3 = 5,50 x 10-3 mol de Al (b) Escreva a equação balanceada para obter a razão molar; transformar mol de Al → mol de AlBr3 → g de AlBr3 2 Al(s) + 3 Br2(l) → 2 AlBr3(s) 5,502 x 10-3 mol de Al x 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴𝑙𝐵𝑟3 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴𝑙 x 266,69 𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑙𝐵𝑟3 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴𝑙𝐵𝑟3 = 1,467 g = 1,47 g de AlBr3 9 - A efervescência produzida quando um tablete de AlKa- Seltzer, um antiácido e analgésico efervescente comercializado nos Estados Unidos, se dissolve em água resulta da reação entre o bicarbonato de sódio (NaHCO3) e o ácido cítrico (H3C6H5O7): 3 NaHCO3(aq) + H3C6H5O7(aq) → 3 CO2(g) + 3 H2O(l) + Na3H3C6H5O7(aq) Em determinado experimento, ocorre a reação de 1,00 g de bicarbonato de sódio com 1,00 g de ácido cítrico. (a) Qual é o reagente militante? (b) Quantos gramas de dióxido de carbono são produzidos? (c) Quantos gramas do reagente em excesso restam depois que o reagente limitante é completamente consumido? Solução: 3 NaHCO3(aq) + H3C6H5O7(aq) → 3 CO2(g) + 3 H2O(l) + Na3 H3C6H5O7(aq) (a) Abreviar ácido cítrico como H3Cit. 1,00 g de NaHCO3 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 84,01 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻3𝐶𝑖𝑡 3 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 x 192,1 𝑔 𝑑𝑒 𝐻3𝐶𝑖𝑡 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻3𝐶𝑖𝑡 = 0,7622 g de H3Cit Como temos 1,00 g de H3Cit disponível para reagir e só é necessário 0,7622 g de H3Cit para reagir com 1,00 g NaHCO3, podemos dizer que ele está em excesso e o NaHCO3 é o reagente limitante. (b) 1,00 g de NaHCO3 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 84,01 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 x 3 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 3 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 x 44,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 = 0,5239 g = 0,524 g de CO2 (c) 1,00 g de H3Cit – 0,7622 g de H3Cit = 0,2378 g = 0,238 g de H3Cit restaram sem reagir 10 - Em uma experiência típica, um estudante reage benzeno, C6H6, com bromo, Br2, com o fim de preparar bromobenzeno, C6H5Br. Esta reação também produz como subproduto, dibromobenzeno, C6H4Br2. Com base na equação C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr (a) Qual a quantidade máxima de C6H5Br que o estudante poderá obter, partindo de 15,0 g de benzeno (Rendimento teórico)? (b) Nesta experiência, o estudante obteve 2,50 g de C6H4Br2. Quanto de C6H6 deixou de ser convertido em C6H5Br? (c) Qual foi o rendimento real do estudante, em gramas, de C6H5Br? (d) Calcule o rendimento centesimal para esta reação? Solução: (a) C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr 15,00 g de C6H6 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 78,11 𝑔 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻5𝐵𝑟 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 x 157,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶6𝐻5𝐵𝑟 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻5𝐵𝑟 = 30,152 g = 30, 2 g de C6H5Br (Rend. teórico) (b) C6H6 + 2Br2 → C6H4Br2 + 2HBr 2,50 g de C6H4Br2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻4𝐵𝑟2 235,906 𝑔 𝑑𝑒 𝐶6𝐻4𝐵𝑟2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻4𝐵𝑟2 x 78,11 𝑔 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 = 0,08278 = 0,0828 g de C6H6 (c) g de C6H6 (que reagiram para formar C6H5Br) = 15,0 g – 0,838 g = 14,172 g = 14,17 g de C6H6 14,17 g de C6H6 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 78,11 𝑔 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻5𝐵𝑟 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻6 x 157,01 𝑔 𝑑𝑒 𝐶6𝐻5𝐵𝑟 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶6𝐻5𝐵𝑟 = 28,483 g = 28,5 g de C6H5Br (Rend. real) (d) Rend. Centesimal (rend. percentual) = 𝑅𝑒𝑛𝑑. 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑛𝑑. 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 x 100% = 28,5 𝑔 30,2 𝑔 x 100% = 94,37 = 94,4%
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