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1 Soluções 1. Um composto desconhecido contém apenas carbono, hidrogênio e oxigênio. A análise de combustão forneceu a seguinte composição: 31,57% de C e 5,30% de H. A massa molar foi determinada por crioscopia. Registrou-se um ponto de congelamento de -5,20 ℃ para a solução constituída pela dissolução de 10,56 g do composto em 25,00 g de água. Admitindo-se que o composto é um não eletrólito, determine: (a) a fórmula empírica do composto;(R. C2H4O3); (b) sua massa molar; (R. 151,09 g mol⁻¹); (c) sua fórmula molecular. 2. Prepara-se uma solução aquosa a partir da dissolução de 20,0 g de uma mistura de sacarose (C12H22O11) e etilenoglicol (C2H6O2), utilizando-se 1,00 kg de água. Verifica-se que o ponto de congelamento desta solução é de -0,426 °C. Admitindo-se um comportamento ideal, determine a composição percentual em massa de sacarose nesta mistura. (R. 45,4% sacarose) 3. Determine a concentração, em mol L-1, de uma solução aquosa de H3PO4 resultante da mistura de 400 mL de solução aquosa de H3PO4 2,0 mol L-1 com 1500 mL de solução do mesmo ácido com concentração 9,8 g L⁻¹. (R. 0,49 mol L-1) 4.Uma proteína foi isolada como um sal de fórmula Na20P (P representa a molécula de proteína). A pressão osmótica de uma solução contendo 0,225 g desse sal em um volume de 10,0 mL é 0,257 atm a 25,0 °C. (a) Calcule a massa molar do sal Na20Pde proteína. (b) Calcule a massa molar da proteína. 5. Um determinado vinho apresenta etanol com concentração de 9,00% em volume, o que corresponde a uma concentração de 7,23% em massa. Sua densidade é 0,9877 g mL-1, Expresse a concentração de etanol no vinho em: (a) fração molar; (R. 0,0296); (b) concentração por quantidade de matéria; (R. 1,93 mol L⁻¹) (c) molalidade; (R. 1,57 mol kg⁻¹) (d) gramas de etanol por 100 mL de vinho. (R. 8,9 g 100 mL⁻¹) 6. Para determinar o conteúdo em sulfato em água potável, uma amostra de 6,00 litros foi concentrada até um pequeno volume. O tratamento desta amostra com solução de cloreto de bário resultou na precipitação de 0,0965 g de BaSO4. Expresse a concentração de íon sulfato na água em ppm. (R. 9,5 ppm) 7. No laboratório misturou-se 5,0 × 10⁻³ mol de Na2SO4 com 0,52g de BaCl2 em 75mL de água. O resultado da mistura foi um precipitado de BaSO4, que foi filtrado. Baseado nessas informações, encontre a temperatura de congelamento do líquido oriundo da filtração considerando que durante a filtração 5mL de água ficaram absorvidos no precipitado. (R. -0,50 ℃) 8. Um composto é constituído dos elementos manganês, carbono e oxigênio. Sua composição percentual é: 28,17% de Mn e 30,80% de C. Quando se dissolve 0,125g desse composto em 5,38g de ciclohexano, cujo ponto de fusão é 6,5oC, a solução apresenta temperatura de congelamento de 5,28 oC. Qual a fórmula molecular deste composto? (R. MnC5O5) 9. O diagrama ao lado () mostra curvas de pressão de vapor do benzeno puro e de uma solução de um soluto não volátil em benzeno. Estime a molalidade da solução de benzeno. (R. 1,38 mol kg⁻¹) 10. A fração molar de O2 no ar é de 0,209. A partir desta informação, calcule a solubilidade de oxigênio na água, em mol por litro, a pressão de 1,0 atm e 20 oC. (R. 2,7 x 10-4 mol L⁻¹) 11. O resultado da análise elementar de uma amostra de -caroteno indicou a presença de 10,51% de H e 89,49% de C. Ao se dissolver 25,0 mg de -caroteno em uma amostra de 1,50 g de cânfora (Kc = 37,7 oC kg mol-1), observa-se que o ponto de fusão desta cai em 1,17 oC. A partir destas informações, determine: (a) a massa molar deste composto; (R. 537 g mol⁻¹) (b) sua fórmula molecular. (R. C40H56). Química Geral Lista de Exercícios Soluções e Equilíbrio Ácido/base 2 12. A titulação de Ca2+e Mg2+ em uma amostra de 50 mL de água dura requereu 23,65 mL de EDTA 0,01205 M. Uma segunda alíquota de 50 mL foi fortemente alcalinizada com NaOH para precipitar o Mg2+ na forma de Mg(OH)2(s). O líquido sobrenadante foi titulado com 14,53 mL da solução de EDTA. Determine: (a) a dureza total da amostra de água expressa em ppm de CaCO3; (R. 570 ppm) (b) a concentração, em ppm, de MgCO3 na amostra. (R. 185 mg) EQUILÍBRIO ÁCIDOS/BASES 13. Os ácidos acéticos (CH3COOH) e fórmico (HCOOH) são ácidos monopróticos fracos. Ambos se ionizam conforme a equação geral: HA ⇌ H+ + A- A partir dos dados da tabela abaixo responda: qual dos dois ácidos é mais forte? justifique sua resposta apresentando cálculos e dados. R. ácido fórmico 14. Os valores das constantes de auto-ionização da água em função da temperatura são os seguintes: Temperatura (oC) Kw 0 1,14 x 10-15 25 1,00 x 10-14 40 2,92 x 10-14 50 5,47 x 10-14 a) A auto-ionização da água é exotérmica ou endotérmica? Explique b) Qual o pH da água pura a 50 ºC ? R. pH= 6,63 c) Uma solução aquosa a 50ºC apresenta pH 6,7, será essa solução formada pela adição de um sal ácido, básico ou neutro? Explique. R. básico 15. Um ácido (HX) está 25% dissociado em água. Se a concentração de equilíbrio de HX é 0,30 M, calcule o valor de Ka. R. Ka =0.0333 16. Um tanque de 100.000 L de água está com pH 2,9 devido a presença de HCℓ. Qual o valor em reais para elevar o pH da água do tanque para 7,0 sabendo que o preço de 1kg de NaOH é R$ 6,70. R. R$33,77 17. Azida de sódio (NaN3) é adicionada à água para matar bactérias. Calcule a concentração de todas as espécies (Na+, N3-, HN3, H3O+, OH-) em solução de NaN3 0,01M (para HN3 Ka=1,9 x 10-5). R. [Na+] =[N3-]= 0,01 mol/L; [OH-]=[NH3]=2,3x10-6 mol/L; [H3O+]= 4,3x10-9 mol/L 18. Quantos gramas de NaCN deve ser dissolvida em quantidade de água suficiente para preparar 250 mL de solução com pH =10,0? Ka do HCN = 5,8 x 10-4. R. 7,2 mg 19. Considere dois ácidos fracos HX (massa molar = 180 g/mol) e HY (massa molar = 578,0 g/mol). Se uma solução de 16,9 g/L de HX tem o mesmo pH de uma contendo 9,05 g/L de HY, qual é o ácido mais forte nestas concentrações? Justifique sua resposta com cálculos. R- HY 20. Uma solução de um ácido HA foi preparada pela dissolução de 2,344 g do ácido em água para formar uma solução com volume final de 100,00 mL. Está solução foi titulada com uma solução de NaOH 0,250 mol/L, tendo sido gastos 42,60 mL desta solução para atingir o ponto de equivalência. A curva de titulação indica que o ácido é fraco. O pH no ponto de equivalência é 9,40. a) Calcule a massa molar do ácido R. 220,09 g/mol b) Calcule o Ka. R. Ka= 1,25x10-6 c) Calcule o pH após a adição de 21,30 mL. R. pH= 5,92 21. Uma solução de ácido hipocloroso (HCℓO) de concentração 0,10 mol/L apresentou pH = 4,3, já uma solução de ácido hipobromoso (HBrO) com concentração 1,0 mol/L apresentou o mesmo valor de pH. Qual dos dois ácidos é mais forte? justifique sua resposta apresentando cálculos e dados. R. HCℓO Ácido Concentração pH Acético 1,0 mol/L 2,37 Fórmico 0,1 mol/L 2,37 3 22. Um estudante encontra uma garrafa contendo 100 mL de uma solução. No rotulo está escrito: contém HNO2 e NaNO2 e que a massa de NaNO2 presente é de 6,9 g. O estudante mediu o pH da solução e encontrou pH=4,0, no livro de Química Geral verificou que a constante de ionização do ácido era igual a 4,5 x 10-4. Qual a concentração do HNO2 na solução? R. 0,22 mol/L Qual o pH da solução se o estudante adicionasse 2 mL de uma solução de HCℓ 5 mol/L.R. pH= 3,9 23. Considere a curva de titulação de um ácido fraco, ácido acético (CH3COOH) com base forte (NaOH). Na curva indique os pontos que correspondem ao que se segue. a) O ponto de equivalência e quais espécies químicas estão presentes neste ponto. b) A região que ocorre a formação do tampão c) O ponto no qual pH=pKa. Justifique. d) O pH do ponto de equivalência será maior, menor ou igual a 7? Justifique usando equações químicas. R. Maior 24. Uma solução contem ácido bromoacético (BrCH2COOH) e bromoacetato de sódio (NaBrCH2COO), com concentração total de 0,30 mol/L (soma das duas). Se o pHdessa solução é 3,10, quais as concentrações do ácido e do sal? (dado: Ka do BrCH2COOH = 2,0 x 10-3). R.Ácido =0,085 mol/L ; Sal = 0,22 mol/L 25. A piridina é um composto muito utilizado em sínteses orgânicas e seus derivados apresentam diversos tipos de utilizações. Uma solução 0,005 M de piridina (C5H5N) é 0,053% ionizável. Qual é o pKb desse composto monobásico? R. pKb = 8,85 26. Encontre o pH da solução obtida pela mistura de 12,5mL de NaOH 0,40mol.L-1 com 25mL de HF 0,40mol.L-1. A mistura pode ser considerada como uma solução tampão? Explique sua resposta. R. pH = 3,17 27. A água sanitária é uma solução de hipoclorito de sódio (NaOCℓ) em água. Possui propriedades germicidas e, por isso, é amplamente utilizado no tratamento e purificação da água, na desinfecção de legumes, verduras e frutas. No entanto é incompatível com ácidos - ácidos clorídrico (ou muriático) e acético (vinagre), reagindo com violência e formando gás cloro que é altamente tóxico. Desta forma deve se evitar a mistura dessas substâncias. Além disso afeta rios e cursos d’água por alteração do pH e ação do cloro ativo. Suponha que uma determinada marca de água sanitária ofereça uma solução 5% de NaOCℓ o que corresponde a aproximadamente 0,67 M de NaOCℓ. Qual o pH dessa água sanitária? (Kb(OCℓ¯) = 3.3 x 10– 7) R. pH=10.7 28. Fluoreto de sódio (NaF) é um sal adicionado a água distribuída a população para reduzir problemas dentários. Suponha que uma amostra de água possui uma concentração de 0.00339M de NaF qual o pH dessa água, dado que Ka do HF = 6,8 x 10-4 a 25 °C. R. pH=7,35 29. Trimetilamina, (CH3)3N, é uma base fraca, Kb = 6.5 x 10-5 a 25 °C. Essa substância é a principal responsável pelo odor dos peixes. Por ser uma base reage com ácidos e por isso algumas pessoas colocam suco de limão ou vinagre, que são substâncias ácidas, para neutralizar o odor dos peixes. Qual é o pH de uma solução que resulta da mistura de volumes iguais de uma solução de 0.05 M de Trimetilamina e 0,025 M de ácido clorídrico? A solução resultante será uma solução tampão? Justifique. (CH3)3N + HCℓ → (CH3)3NH+ + Cℓ- R. pH= 9,8