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41 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com LEIS PONDERAIS Exercícios de Aprendizagem Lei de Lavoisier 01) Uma certa quantidade de magnésio foi queimada numa cápsula de porcelana. Pesando-se a cápsula antes e depois da queima, observa-se um aumento de peso. Esse fato contradiz a lei de Lavoisier? Justifique. 02) Uma certa quantidade de enxofre foi queimada num cadinho de porcelana. Pesando-se o cadinho antes e depois da queima, observa-se uma diminuição de peso. Esse fato contradiz a lei de Lavoisier? Justifique. Lei de Proust 03) 40 g de cálcio adicionados a 80 g de bromo produziram 100 g de brometo de cálcio, restando 20 g de cálcio sem se combinar. Numa outra experiência, 30 g de cálcio foram adicionados a 150 g de bromo. a) Qual a massa de brometo de cálcio obtida nesta 2 experiência? b) Qual a massa do reagente em excesso, se houver? 04) 9,3 g de fósforo são colocados num frasco que contêm 120 g de iodo. Terminada a reação, observa-se a formação de 123,6 g do respectivo composto, ao lado de 5.7 g de iodo que não entrou na reação (o fósforo foi totalmente transformado no respectivo composto). Numa segunda experiência, 1,86 g de fósforo foi adicionado a 11,43 g de iodo. Terminada a reação, observou-se a formação de 12,36g do mesmo composto, ao lado de 0,93 g de fósforo em excesso (o iodo foi totalmente transformado no respectivo composto). Demonstre que esses dados estão de acordo com as leis de Lavoisier e Proust. Lei de Dalton 05) São conhecidos dois óxidos de cobre, um de cor vermelha e outro de cor negra. O vermelho contém 79,9% de cobre e o negro contém 88,8% de cobre (resultado experimental) Os dados estão de acordo com a lei de Dalton? Justifique. Em caso afirmativo, qual é a relação entre as massas de oxigênio que se combinam com uma massa fixa de cobre na formação desses óxidos, expressa por relação simples? 06) O ferro, combinando-se com o enxofre, pode formar dois compostos, que chama vermelho remos de A e B. Verifica-se experimentalmente que: 28 g de ferro + 16 g de enxofre → 44 g de composto A 5,6 g de ferro + 4,8 g de enxofre → 10,4 g de composto B Os resultados experimentais estão de acordo com a lei das proporções múltiplas? Em caso afirmativo, qual é a relação entre as massas de enxofre que se combinam com uma massa fixa de ferro, expressa por uma relação simples? Sugestão – Para facilitar os cálculos, na resolução, escolha como massa fixa 28 g de ferro. 07) (Uece) A análise de 3 amostras de um líquido incolor revelou, em termos aproximados, os dados contidos na tabela a seguir. Amostra Massa de carbono Massa de hidrogênio 1 8,62 g 1,64 g 2 13,35 g 2,54 g 3 8,52 g 1,62 g Com base na tabela, considere a seguinte afirmação: “De acordo com a Lei de ________________, o material analisado é _______________”. Os termos que preenchem de maneira adequada as lacunas da afirmação anterior são, respectivamente, (A) Lavoisier e substância. (B) Proust e substância. (C) Dalton e mistura. (D) Richter e mistura. 08. (Uece) As leis das combinações químicas conduzem à certeza da divisibilidade da matéria e são de fundamental importância para a determinação das fórmulas químicas e dos cálculos estequiométricos. Pesquisando tais leis e realizando experimentos, um estudante anotou as seguintes informações: I. 64g de enxofre reagem com 64g de oxigênio produzindo 128g de dióxido de enxofre. II. 64g de enxofre reagem com 96g de oxigênio produzindo 160g de trióxido de enxofre. As anotações acima confirmam. plenamente, as leis de (A) Dalton e Richter. (B) Lavoisier e Proust. (C) Proust e Richter. (D) Lavoisier e Dalton. CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO Exercícios de Aprendizagem Casos Gerais 01) Na reação: 3Na2CO3 + 2H3PO4 → 2Na3PO4 + 3H2O + 3CO2 foram obtidos 1,12 L de CO2 nas CNTP. Calcule: a) a massa de Na2CO3 gasta na reação: b) a massa de H3PO4 gasta na reação: c) a massa de Na3PO4 formada na reação. (MA: Na = 23; C = 12: P = 31: O = 16; H = 1) 42 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 02) 6,0 L de SO2, medidos a 623 mmHg e 27°C, reagem completamente com KOH, segundo a equação: 2KOH + SO2 → K2SO3 + H2O Calcule: a) a massa de KOH consumida: b) a massa de K2SO3 formada. (MA: K = 39; S = 32; O = 16; H= 1) 03) 4,2 · 1025 moléculas de etileno (C2H4) sofrem combustão total: C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) Calcule: a) o volume de O2 consumido quando medido a 0,82 atm e 2 7°C; b) a massa de CO2 formada: c) a quantidade de água formada. (MA: C = 12: O = 16) Reagente em Excesso 04) 60,0 g de Fe2(SO4)3 em solução aquosa são adicionados a 62,4 g de BaCI2, também em solução aquosa. Dá-se a reação com precipitação de BaSO4: Fe2(SO4)3(aq) + 3BaCl2(aq) → 3BaSO4(s) + 2FeCl3(aq) Calcule: a) a massa do precipitado obtido; b) a massa do resíduo obtido pela evaporação da solução depois de separado o precipitado. (MA: Fe = 56; S = 32; O 16; Ba = 137: Cl = 35.5) 05) 1,71 g de Al2(SO4) são adicionados a 2,61 g de Ba(NO3)2, ambos em solução aquosa. O precipitado obtido é separado por filtração e a solução filtrada é submetida à evaporação total. Calcule: a) o peso do precipitado; b) o peso e a composição do resíduo sólido obtido pela evaporação da solução filtrada. Al2(SO4)3(aq) + 3Ba(NO3)2(aq) → 3BaSO4(s) + 2Al(NO3)3(aq) (MA: Al = 27; S = 32; O = 16; Ba = 137: N = 14) Equações Sucessivas 06) Calcule a massa de HNO3 que pode ser obtida a partir de 102 kg de amônia, pelo processo abaixo equacionado. (MA: H = 1; N = 14; O = 16) 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O 2NO + O2 → 2NO2 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO (Admita que o NO formado na última etapa do processo não é reaproveitado.) 07) Certa massa de pirolusita (MnO2) reagiu com excesso de ácido clorídrico. O gás liberado (Cl2) reagiu a seguir. com excesso de hidróxido de sódio. O clorato de sódio formado foi submetido a um aquecimento a seco, produzindo 33,6 L de oxigênio (O2) nas condições normais. Calcule a massa de pirolusita (MnO2) utilizada. (MA: Mn 55; O = 16) MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2(g) + 2H2O 3Cl2(g) + 6NaOH → 5NaCl +NaCIO3 + 3H2O 2NaClO3 → 2NaCl + 3O2 Substâncias impuras 08) Calcule as massas de H2SO4 de 80% de pureza e de Al(OH)3 de 90% de pureza necessárias à obtenção de 400 g de Al2(SO4)3 de 85,5% de pureza. 2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O (MA: Al = 27; S = 32; O = 16; H = 1) 09) Calcule a pureza de um cloreto de amônio, sabendo-se que 60 g dessa substância aquecida com excesso de NaOH produziram 89,6 L de amônia (NH3) a 0,50 atm e 273°C. NH4CI + NaOH → NH3 + H2O + NaCl (MA: N = 14; H = 1; Cl = 35,5) Rendimento 10) Calcule a massa de CaO obtida por decomposição de 200 g de CaCO3, sabendo que o rendimento da reação é de 80% CaCO3 → CaO + CO2 (MA: Ca = 40; C = 12; O = 16) 11) Calcule a massa de enxofre necessária à obtenção de 224 L de SO2 medidos a 273°C e 2 atm, sabendo que o rendimento da reação é de 90%. (MA: S = 32) S + O2 → SO2 12) Foram obtidos 100 g de Na2CO3 na reação de 1,00L de CO2, a 22,4 atm e 0°C, com excesso de NaOH. Calcule o rendimento da reação. 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O (MA: Na = 23; C = 12; O = 16) 13) Calcule as massas de Fe2O3 de 80% de pureza e de H2SO4 de 73,5% de pureza necessárias à obtenção de 640 g de Fe2(SO4)3, sabendo-se que o rendimento da reação é igual a 80%. LEIS PONDERAIS Exercícios de Fixação 01. (Unicamp) Dentro de um bulbo usado em certos "flashes" de máquinas fotográficas, há uma certa quantidade de magnésio metálico (Mg) e de oxigênio (O‚). Por um dispositivo elétrico, provoca- se a reação deste metal com o oxigênio, formando óxido de magnésio. a) Escreva a equação química que representa a reação entre o magnésio e o oxigênio, indicando qual elemento que age como redutor. b) O número de átomos dentro do bulbo varia com a reação? Justifique.43 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 02. (Fuvest) O prego que enferruja e o "palito de fósforo" que queima são exemplo de oxidações. No primeiro caso há um aumento de massa de sólido e no outro há uma diminuição. Esses fatos contrariam a lei da conservação da massa? Explique sua resposta para cada um dos fatos citados. 03. Ao dissolver-se um comprimido efervescente em uma dada massa de água, ao término do processo observa-se uma diminuição da massa do conjunto. A referida observação contraria a Lei de Lavoisier? Justifique a sua resposta. 04. (Unesp) Aquecendo-se 21g de ferro com 15g de enxofre obtém-se 33g de sulfeto ferroso, restando 3g de enxofre. Aquecendo-se 30g de ferro com 16g de enxofre obtém-se 44g de sulfeto ferroso, restando 2g de ferro. Demonstrar que esses dados obedecem às leis de Lavoisier (conservação da massa) e de Proust (proporções definidas). 05. (Unesp) Duas amostras de carbono puro de massa 1,00g e 9,00g foram completamente queimadas ao ar. O único produto formado nos dois casos, o dióxido de carbono gasoso, foi totalmente recolhida e as massas obtidas foram 3,66g e 32,94g, respectivamente. Utilizando estes dados: a) demonstre que nos dois casos a Lei de Proust é obedecida; b) determine a composição do dióxido de carbono, expressa em porcentagem em massa de carbono e de oxigênio. 06. (Unesp) Quando um objeto de ferro enferruja ao ar, sua massa aumenta. Quando um palito de fósforo é aceso, sua massa diminui. Estas observações violam a Lei da Conservação das Massas? Justifique sua resposta. 07. (Unifesp) Iodo e flúor formam uma série de compostos binários que apresentam em suas análises as seguintes composições: a) Qual a conclusão que pode ser extraída desses resultados com relação às massas de flúor que se combinam com uma certa massa fixa de iodo? Demonstre essa conclusão. b) É possível deduzir, usando apenas os dados fornecidos para o composto A, que sua fórmula mínima é IF? Justifique sua resposta. 08. (Uel 2015) Leia o texto a seguir. Para muitos filósofos naturais gregos, todas as substâncias inflamáveis continham em si o elemento fogo, que era considerado um dos quatro elementos fundamentais. Séculos mais tarde, George Stahl ampliou os estudos sobre combustão com a teoria do flogístico, segundo a qual a combustão ocorria com certos materiais porque estes possuíam um “elemento” ou um princípio comum inflamável que era liberado no momento da queima. Portanto, se algum material não queimasse, era porque não teria flogístico em sua composição. Uma dificuldade considerável encontrada pela teoria do flogístico era a de explicar o aumento de massa dos metais após a combustão, em sistema aberto. Lavoisier critica a teoria do flogístico e, após seus estudos, conciliou a descoberta acidental do oxigênio feita por Joseph Priestley, com seus estudos, chegando à conclusão de que o elemento participante da combustão estava nesse componente da atmosfera (o ar em si) juntamente com o material, e não em uma essência que todos os materiais continham. Adaptado de: STRATHERN, P. “O Princípio da Combustão”. In: STRATHERN, P. O Sonho de Mendeleiev. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002. p.175-193. Com base no texto e nos conhecimentos sobre combustão, assinale a alternativa correta. a) De acordo com a Lei de Lavoisier, ao queimar uma palha de aço, em um sistema fechado, a massa do sistema irá aumentar. b) Ao queimar uma folha de papel em uma caixa aberta, a massa da folha de papel diminui, porque os produtos da combustão são gasosos e se dispersam na atmosfera. c) Ao queimar uma vela sobre uma bancada de laboratório, a massa da vela se manterá constante, pois houve apenas uma mudança de estado físico. d) Considere que, em um sistema fechado, 32,7 g de zinco em pó reagem com 4 g de gás oxigênio, formando 40,7 g de óxido de zinco (ZnO). e) Na combustão do carvão, em um sistema fechado, 1mol de (s)C reage com 1mol de oxigênio formando 2 mol de dióxido de carbono 2(CO ). 44 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 09. (Unicamp) O gráfico a seguir representa as variações das massas de um pequeno pedaço de ferro e de uma esponja de ferro (palha de aço usada em limpeza doméstica) expostos ao ar (mistura de nitrogênio, N2, oxigênio, O2, e outros gases além de vapor d'água). a) Por que as massas da esponja e do pedaço de ferro aumentam com o tempo? b) Qual das curvas diz respeito à esponja de ferro? Justifique. 10. (Pucrs 2014) Em temperatura ambiente, colocou-se uma porção de palha de aço, previamente lavada com ácido acético para remoção de óxidos, no fundo de uma proveta. Imediatamente, colocou-se a proveta emborcada em um copo com água. Observou-se, após cerca de 30 minutos, que a água aumentou de volume dentro da proveta, conforme ilustração. A hipótese mais provável para explicar o ocorrido é que a) parte do ar dissolveu-se na água, fazendo com que a água ocupasse o lugar do ar dissolvido. b) o ar contraiu-se pela ação da pressão externa. c) 79% da quantidade de ar reagiu com a palha de aço. d) parte da água vaporizou-se, pois o sistema está à temperatura ambiente. e) o oxigênio presente no ar reagiu com o ferro da palha de aço, formando óxido de ferro. 11. (Ufrn 2013) Uma lei química expressa regularidades dos processos químicos, permitindo explicá-los e também fazer previsões de comportamentos de fenômenos que pertencem ao contexto de aplicação dessa lei. Por exemplo, a Lei das Proporções Constantes de Proust expressa uma das mais importantes regularidades da natureza. Segundo essa lei, a) a composição química das substâncias compostas é sempre constante, não importando qual a sua origem, mas depende do método utilizado, na indústria ou no laboratório, para obtê- las. b) a composição química das misturas é sempre constante, não importando qual sua origem mas depende do método utilizado, na indústria ou no laboratório, para obtê-las. c) a composição química das misturas é sempre constante, não importando qual sua origem ou o método para obtê-las. d) a composição química das substâncias compostas é sempre constante, não importando qual a sua origem ou o método para obtê-las. 12. (Fuvest) Lavoisier, no "Traité Élémentaire de Chimie", cujo segundo centenário de publicação é celebrado este ano, afirma que a proporção entre as massas de oxigênio e hidrogênio que entram na composição de 100 partes de água é 85:15. Hoje sabemos que essa proporção é aproximadamente: (Dados: Massas Atômicas: H =1 e O = 16) a) 67 : 33. b) 80 : 20. c) 87 : 13. d) 89 : 11. e) 91 : 9. 13. (Fuvest) Os pratos A e B de uma balança foram equilibrados com um pedaço de papel em cada prato e efetuou-se a combustão apenas do material contido no prato A. Esse procedimento foi repetido com palha de aço em lugar de papel. Após cada combustão observou-se 45 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 14. (Cesgranrio) De acordo com a Lei de Lavoisier, quando fizermos reagir completamente, em ambiente fechado, 1,12g de ferro com 0,64g de enxofre, a massa, em g, de sulfeto de ferro obtida será de: (Fe=56; S=32) a) 2,76. b) 2,24. c) 1,76. d) 1,28. e) 0,48. 15. (Unesp) Foram analisadas três amostras (I, II e III) de óxidos de enxofre, procedentes de fontes distintas, obtendo-se os seguintes resultados: Estes resultados mostram que: a) as amostras I, II e III são do mesmo óxido. b) apenas as amostras I e II são do mesmo óxido. c) apenas as amostras II e III são do mesmo óxido. d) apenas as amostras I e III são do mesmo óxido. e) as amostras I, II e III são de óxidos diferentes. 16. (Unesp) São colocadas para reagir entre si as massasde 1,00g de sódio metálico e 1,00g de cloro gasoso. Considere que o rendimento da reação é 100%. São dadas as massas molares, em g/mol: Na=23,0 e Cℓ=35,5. A afirmação correta é: a) há excesso de 0,153 g de sódio metálico. b) há excesso de 0,352 g de sódio metálico. c) há excesso de 0,282 g de cloro gasoso. d) há excesso de 0,153 g de cloro gasoso. e) nenhum dos dois elementos está em excesso. 17. (Ufmg) Na figura abaixo está representada uma balança. No prato da esquerda há um béquer, que contém uma solução aquosa de ácido clorídrico HC . No prato da direita, foram colocados alguns pesos, de forma que as massas, nos dois pratos, fiquem iguais. Considere que se adiciona à solução ácida, acima descrita, uma solução aquosa de bicarbonato de sódio, NaHCO3, o que resulta numa reação química. a) Escreva a equação balanceada que representa essa reação. b) A massa da solução aquosa de bicarbonato de sódio adicionada é de 16,80 g, valor encontrado numa pesagem independente, feita em outra balança. Quando cessa a reação, para que a massa contida nos dois pratos permaneça igual, é necessário adicionar, ao prato da direita, pesos correspondentes a uma massa adicional de 16,36 g. Considerando a equação representada no item anterior, explique por que, no prato direito, a adição de apenas 16,36 g basta para equilibrar novamente a balança. c) Calcule a quantidade de bicarbonato de sódio, em mol, presente na solução aquosa adicionada. 18. (Unesp) Considere a reação em fase gasosa: N2 + 3H2 2NH3 Fazendo-se reagir 4 litros de N‚ com 9 litros de H2 em condições de pressão e temperatura constantes, pode-se afirmar que: a) os reagentes estão em quantidades estequiométricas. b) o N2 está em excesso. c) após o término da reação, os reagentes serão totalmente convertidos em amônia. d) a reação se processa com aumento do volume total. e) após o termino da reação, serão formados 8 litros de NH3. 19. (Unesp ) São colocadas para reagir entre si as massas de 1,00g de sódio metálico e 1,00g de cloro gasoso. Considere que o rendimento da reação é 100%. São dadas as massas molares, em g/mol: Na=23,0 e Cl=35,5. A afirmação correta é: a) há excesso de 0,153 g de sódio metálico. b) há excesso de 0,352 g de sódio metálico. c) há excesso de 0,282 g de cloro gasoso. d) há excesso de 0,153 g de cloro gasoso. e) nenhum dos dois elementos está em excesso.