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PROFESSOR ALEXANDRE VARGAS GRILLO 1 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO - SOLUÇÕES Questão 668 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) 1,0 g de cloreto de magnésio é dissolvido em 500 g de água e a solução é resfriada até a solidificação. Determinar em que temperatura se verifica a solidificação, sabendo-se que o grau de dissociação do sal é 80%. Resposta: T = -0,10°C Questão 669 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Determinar a pressão osmótica desenvolvida por 500 mL de uma solução 1 normal de ácido sulfúrico a 25°C, sabendo-se que nessa temperatura o grau de ionização do ácido é 72%. Resposta: π = 29,83 atm Questão 670 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Um polímero de fórmula geral (C2H4)n abaixou o ponto de congelação do benzeno de 0,36°C, quando 1,0 g do mesmo foi dissolvido em 5,0 g de benzeno. Kc = 5,04 °C mol x kg . Determine o valor de n. Resposta n = 100 Questão 671 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Determinar o abaixamento relativo e o abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor que 50 gramas de ureia [CO(NH2)2] dissolvidos em 5,0 kg de água a 30°C, provocando na água pura a essa temperatura, sabendo-se que então a tensão máxima de vapor da água seja 31,82 torr. Resposta: ∆𝐩 𝐩𝟎 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑 e ∆𝐩 = 𝟎, 𝟎𝟗𝟓𝟓 𝐭𝐨𝐫𝐫 Questão 672 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Determine a temperatura de ebulição de uma solução que contém 156 gramas de benzeno que estão dissolvidos em 555 gramas de acetona, sabendo-se que sob pressão normal, a acetona entra em ebulição a uma temperatura igual a 57°C. Resposta: ∆𝐓𝐞𝐛 = 𝟒, 𝟑𝟗°𝐂 Questão 673 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Calcule o ponto de ebulição de uma solução que contém 24 gramas de soluto de massa molecular igual a 58 em 600 gramas de água, quando a pressão barométrica é tal que a água pura entra em ebulição a 99,725°C. Resposta: 0,352°C Questão 674 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Uma solução contendo 4,50 gramas de um não – eletrólito dissolvidos em 250 gramas de água congela a uma temperatura igual a -0,372°C. Qual a massa molecular aproximada do soluto? Resposta: 90 g x mol-1 Questão 675 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) A que temperatura congela uma solução de metanol a 25% em massa? Resposta: ∆𝐓𝐞𝐛 = −𝟏𝟗, 𝟑𝟕°𝐂 Questão 676 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Uma solução foi obtida dissolvendo-se 3,75 gramas de um composto orgânico puro em 95 gramas de acetona, numa pressão barométrica tal que o ponto de ebulição da acetona pura é igual a 55,95°C e o da solução, 56,50°C. Sabendo-se que a constante ebuliométrica da acetona é 1,71 °C x kg x mol-1, determinar a massa molecular do soluto. Resposta: < 𝐌𝐌 > = 𝟏𝟐𝟐, 𝟕𝟑 𝐠 𝐦𝐨𝐥 Questão 677 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Qual a pressão osmótica em atm de uma solução 0,20 N de um diácido 60% ionizado, sendo a temperatura igual a 27°C. Resposta: 5,41 atm. Questão 678 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Calcule o número de partículas dispersas por cada mol de sulfato férrico, 90% dissociado. Resposta: 2,17 x 1024 partículas dispersas. Questão 679 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Calcule o número de partículas dispersas em 200 cm³ de solução 0,60 normal (0,60 N) de fosfato de potássio 80% dissociado. Resposta: 8,16 x 1022 partículas dispersas. Questão 680 – (GRILLO) Calcule a energia livre de Gibbs e a entropia da mistura para duas situações: (a) uma mistura composta por 1,0 mol de nitrogênio gasoso e 1,0 mol de oxigênio gasoso; (b) uma mistura composta por 2 mol de argônio, 1 mol de hélio e 3 mol de gás hidrogênio. A partir das informações apresentadas, levar em consideração que a pressão (1 bar) e a temperatura esteja constante (25°C). Resposta: (a) ∆Gmistura = - 3433,91 J x mol-1 e ∆Smistura = + 11,52 J x K-1; (b) ∆Gmistura = -15034,96 J x mol-1 e ∆Smistura = + 50,45 J x K-1 Questão 681 – (GRILLO) A partir de uma mistura de 20 gramas de etano e 350 gramas de gás oxigênio dentro de um recipiente com capacidade igual a 5,50 litros e temperatura de 27°C, calcule a pressão total do sistema, a energia livre de Gibbs da mistura e e a variação da entropia da mistura. A partir das informações apresentadas, levar em consideração que a pressão (1 bar) e a temperatura esteja constante (25°C). Resposta: ∆Gmistura = -6359,38 J x mol-1; ∆Smistura = + 21,20 J x K-1 e pressão total igual a 51,92 atm. Questão 682 – A solution contains 5,0 g of urea (M2 = 60,05) per 100 g of water. What will be the vapor pressure of this solution at 25°C? The vapour pressure of purê H2O at this temperature is 23,756 mmHg. Resposta: P = 23,40 mmHg Questão 683 – A solution composed of 10 g of a nonvolatile organic solute in 100 g of diethyl ether has a vapor pressure of 426,0 mmHg at 20°C. If the vapor pressure of the pure ether is 442,20 mmHg at the same temperature. What is the molecular weight of the solute? Resposta: <MM> = 202 g x mol-1 Questão 684 – If 30 g of diphenyl are dissolved in 250 g of benzene, what will be the boiling point of the resulting solution under atmosphere pressure? Resposta: 82,09°C Questão 685 – A 0,20 molal aqueous solution of KCl freezes at - 0,680°C. Calculate i and osmotic pressure at )°C. Assume volume to be that of pure H2O. Resposta: i = 1,83 e π = 8,20 atm Questão 686 – A 0,40 molal aqueous solution of K2SO4 freezes at – 1,52°C. Assuming that i is constant with temperature, calculate the vapour pressure at 25°C and the normal boiling point of the solution. Resposta: Psolução = 24,31 mmHg e Tsolução = 100,41°C Questão 687 – A 0,10 molal solution of a week electrolyte ionizing into two ions freezes at – 0,208°C. Calculate the degree of dissociation. Resposta: α = 0,1183 (11,83%) PROFESSOR ALEXANDRE VARGAS GRILLO 2 Questão 688 – An aqueous solution contains 20 g of glucose per liters. Assuming the solution to be ideal, calculate its osmotic pressure at 25°C. Resposta: π = 2,71 atm Questão 689 – What weight of glycerol would have to be added to 1000 g of water in order to lowerits freezing point 10°C? Resposta: Massa = 494,62 g Questão 690 – A 2,00 molal HCl solution freezes at -8,86°C. Calculate the apparent percentage of dissociation and explain your answer. Resposta: α = 0,19 (19%) Questão 691 – The vapor pressure of a solution containing 13 g of solute in 100 g of H2O at 28°C is 27,371 mmHg. Calculate the molecular weight of the solute. The vapor pressure of water at this temperature is 28,065 mmHg. Resposta: 94,63 g x mol-1 Questão 692 – (GRILLO) A 25°C, uma solução contém 25,0 g de uma substância na presença de uma solução com capacidade de 225 cm³ e, com uma pressão osmótica de 650 Pa. A partir desta informação, determine a massa molar desta substância. Resposta: <MM> = 4,23 x 105 g x mol-1 Questão 693 – A compound weighing is dissolved in 30,0 g of acetic acid. The freezing point of the solution is found to be 1,50 K below that of the purê solvente. Calculate the molar mass of the compound. Kcr ácido = −3,90 K x mol kg . Resposta: < 𝐌𝐌 >𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐨= 𝟑𝟗, 𝟔𝟗 𝐠 𝐦𝐨𝐥 Questão 694 – Two aqueous urea solution have osmotic pressures of 2,60 atm and 5,40 atm, respectively, at a certain temperature. What is the osmotic pressure of a solution prepared by mixing equal volumes of these two solutions at the same temperature? Resposta: 𝛑𝐦𝐢𝐬𝐭𝐮𝐫𝐚 = 𝟒, 𝟎 𝐚𝐭𝐦 Questão 695 – A adição de 27,0 gramas de um composto desconhecido a 760 gramas de tetracloreto de carbono baixou em 5,40 K o ponto de congelamento do solvente. Calcule a massa molar do composto. Resposta: <MM> = 197,39 g x mol-1 Questão 696 – Determine freezing point of a 0,50 mol x L-1 solution of dichloroscetic acid (Ka = 0,05). Assume density of the solution to be 1 g x cm-3 and Kcr for water is 1,86. Resposta: -1,26°C. Questão 697 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Calcule a pressão máxima de vapor de uma solução de cloretode magnésio contendo 19 gramas do mesmo em 360 gramas de água a uma temperatura de 28°C. A pressão máxima de vapor da água a esta temperatura é igual a 32,0 mmHg e a solução de cloreto de magnésio se encontra 80% dissociado. Resposta: 𝐏 = 𝟑𝟏, 𝟏𝟕 𝐦𝐦𝐇𝐠 PROFESSOR ALEXANDRE VARGAS GRILLO 3 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO - SOLUÇÕES Questão 523 – (AUSTRALIAN SCIENCE OLYMPIADS) In an analysis of a solution containing barium ions (Ba2+), 50,0 mL of the solution gave 0,244 g of barium sulfate (BaSO4) (molar mass = 233 g.mol–1) upon addition of sufficient sulfuric acid to precipitate all the Ba2+ ions present. What is the concentration (in mol.L–1) of the Ba2+ ions in the solution? Resposta: [Ba+2] = 2,09 x 10-3 mol x L-1 Questão 524 – A solution of KNO3 contains 192,6 g of salt per liter of solution. The density of the solution is 1,1432. Calcule the concentration in terms of (a) molarity; (b) weight per cent. Resposta: (a) [KNO3] = 1,906 mol x L-1; (b) 16,84% (m/m) Questão 525 – (AUSTRALIAN SCIENCE OLYMPIADS) What is the concentration of a NaOH solution, 25,0 mL of which completely reacts with 35,7 mL of a 0,126 mol.L–1 H2SO4 solution? a) 0,088 mol.L–1 b) 0,126 mol.L–1 c) 0,176 mol.L–1 d) 0,180 mol.L–1 e) 0,360 mol.L–1 Questão 526 – (AUSTRALIAN SCIENCE OLYMPIADS) One way to measure the concentration of a substance is through molality. A 1 molal solution is defined as 1 mol of substance per 1 kg of the solvent used to make up the solution. What is the molality of a solution made by dissolving 100 g of bromothymol blue (C27H28Br2O5S) in 1,00 L of ethanol on a winter’s day at 10ºC? The density of ethanol at this temperature is 0,7979 kg.L- 1. a) 0,100 mol.kg–1 b) 0,128 mol.kg–1 c) 0,160 mol.kg–1 d) 0,201 mol.kg–1 e) 0,252 mol.kg–1 Questão 527 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO) O vinagre comercial no Brasil apresenta uma concentração de 3 a 5% de ácido etanoico. Para determinar se certa marca de vinagre está dentro das especificações brasileiras foi feito o seguinte teste: titulou-se 10 mL do vinagre com uma solução 40 g/L de hidróxido de sódio. Admitindo a densidade do vinagre comercial como 1,12 g/cm3, o volume, em litros, da solução de hidróxido de sódio gasto na titulação foi de: a) 9,3 × 100 b) 9,3 × 10–1 c) 9,3 × 10–2 d) 9,3 × 10–3 e) 9,3 x 10-4 Questão 528 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO) Uma solução aquosa de ácido clorídrico, HCl, cuja densidade 1,13 g mL-1 contém 25,7% de HCl em massa. Considerando que um volume de 1,25 mL da solução aquosa de HCl reagiu com 1,00 g de ferro, formando o cátion ferroso, calcule o rendimento percentual sabendo que 0,0070 g de gás hidrogênio, H2, foram obtidos. Resposta: Rendimento = 0,7040 (70,40%). Questão 529 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO) Para se determinar a concentração de uma solução de hidróxido de sódio, um estudante extraiu uma alíquota de 50,00 mL e, utilizando um balão volumétrico, avolumou para 250,0 mL. Desta diluição, ele extraiu 20,00 mL e titulou com uma solução de ácido sulfúrico com a concentração de 0,2 mol⋅L-1. O volume de ácido gasto foi de 18,50 mL. A concentração da solução inicial de hidróxido de sódio é de: a) 0,18 mol⋅L-1 (b) 0,37 mol⋅L-1 c) 0,92 mol⋅L-1 d) 1,85 mol⋅L-1 e) 2,15 mol⋅L-1. Questão 530 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO) Um laboratório possui 200 gramas de uma solução 10% m/m e deseja aumentar sua concentração para 20% m/m. Que massa de soluto, em gramas, deve ser adicionada sem alterar a quantidade de solvente? a) 10; b) 20; c) 22,5; d) 25; e) 45 Questão 531 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO) 30 g de uma amostra impura de hidróxido de sódio foram dissolvidos em água suficiente para a obtenção de 200 mL de solução. Uma alíquota de 25,0 mL dessa solução foi neutralizada totalmente quando titulada com 46,88 mL de solução de ácido sulfúrico 0,80 mol/L. Determine o teor de pureza da amostra de hidróxido de sódio, admitindo que as impurezas não reagem com o ácido. a) 40% b) 20% c) 10% d) 90% e) 80% Questão 532 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO) Um técnico de laboratório realizou a mistura de 200 mL de solução aquosa 0,3 mol/L de CaCl2 com 300 mL de solução aquosa 0,2 mol/L de NaCl. Em seguida, ele adicionou 100 mL de água destilada à mistura. Determine a concentração, em mol/L, de íons cloreto na solução resultante. a) 0,10 b) 0,12 c) 0,30 d) 0,20 e) 0,36 Questão 533 – (OLIMPÍADA DE QUÍMICA DO RIO DE JANEIRO) O ácido acetilsalicílico (C9H8O4) é um fármaco da família dos salicilatos sendo utilizado como medicamento para combater a dor, a febre e a inflamação devido ao seu efeito inibidor não seletivo da ciclo-oxigenase. Um teste comum para determinar a quantidade de ácido acetilsalicílico (C9H8O4) num comprimido analgésico foi feito segundo o procedimento: pesar 2,0 g do comprimido e dissolver numa mistura de etanol e água. Em uma titulação, essa solução consumiu 40 mL de solução aquosa de Hidróxido de sódio, de concentração 0,20 mol/L segundo a equação química abaixo: C9H8O4(aq) + NaOH(aq)→ NaC9H7O4(aq) + H2O(ℓ). A porcentagem em massa de ácido acetilsalicílico no comprimido é de, aproximadamente: a) 2% b) 18% c) 55% d) 60% e) 72% Questão 534 – (GRILLO) Considere que uma solução definida como homogênea seja constituída pelas seguintes substâncias, em massa: 50% em água, 35% em etanol e o restante composto de ácido acético, sendo todos estes percentuais em massa. A partir da informação apresentada, determine a fração molar para cada constituinte da mistura. Resposta: Xágua = 0,735; Xálcool = 0,201 e Xácido = 0,0640 Questão 535 – (GRILLO) Uma solução de carbonato de sódio (106 g x mol-1) é obtida por um processo de dissolução de 22,50 g de carbonato de sódio decahidratado (286 g x mol-1) em água até completar 200 cm³. Sabendo que a densidade da solução é igual a 1,040 g x cm-³, determine o valor da concentração da quantidade de matéria, a molalidade e a normalidade. Resposta: concentração da quantidade de matéria = 0,393 mol x L-1; molalidade = 0,394 mol x kg-1 e N = 0,786 eqg x L-1 PROFESSOR ALEXANDRE VARGAS GRILLO 4 Questão 536 – (GRILLO) Calcule a energia livre de Gibbs e a entropia da mistura para duas situações: (a) uma mistura composta por 1,0 mol de nitrogênio gasoso e 1,0 mol de oxigênio gasoso; (b) uma mistura composta por 2 mol de argônio, 1 mol de hélio e 3 mol de gás hidrogênio. A partir das informações apresentadas, levar em consideração que a pressão (1 bar) e a temperatura esteja constante (25°C). Resposta: (a) ∆Gmistura = - 3433,91 J x mol-1 e ∆Smistura = + 11,52 J x K-1; (b) ∆Gmistura = -15034,96 J x mol-1 e ∆Smistura = + 50,45 J x K-1 Questão 537 – How many of water must be added to 20,0 g of urea to prepare a 5,00% aqueous urea solution by weight? Resposta: 380 g de água Questão 538 – (OLIMPÍADA BRASILEIRA DE QUÍMICA 2005) Determinou-se, em uma solução aquosa, a presença dos seguintes íons: Na+, Cl– e SO4 2–. Se, nesta solução, as concentrações dos íons Na+ e SO4 2– são, respectivamente, 0,05 mol/L e 0,01 mol/L, a concentração, em mol/L, de íons Cl– será: a) 0,01 b) 0,02 c) 0,03 d) 0,04 e) 0,05 Questão 539 – (OLIMPÍADA PORTUGUESA DE QUÍMICA) O Oceano Atlântico tem, em média, 28 g de cloreto de sódio por 1 kg de água. A concentração de cloreto de sódio em ppm é: a) 28000 b) 28 c) 28 × 106 d) Nenhuma das anteriores Questão 540 – What is (a) the molarity and (b) the molality of a 13% solution (by weight) of sulphuric acid with a density of 1,02 g/mL? (c) To what volume should 100 mL of this acid be diluted in order to prepare a 1,5 N solution? Resposta: a) [H2SO4] = 1,35 mol x L-1; b) W = 1,52 mol x kg-1; c) V = 180 mL. Questão 541 – (ITA) São preparadas duas misturas: uma de água e sabão e a outra de etanol e sabão. Um feixe de luz visível incidindo sobre essas duas misturas é visualizado somente através da mistura de água e sabão. Com base nestas informações, qual dasduas misturas pode ser considerada uma solução? Por quê? Resposta: Etanol e sabão, que é opticamente vazia em relação ao efeito Tyndall. Questão 542 - A glicose, com fórmula estrutural C6H12O6, é um açúcar simples e é também a principal fonte de energia para os seres humanos e outros vertebrados. Açúcares mais complexos podem ser convertidos em glicose. Numa série de reações a glicose combina-se com o oxigênio que respiramos e produz, após muitos compostos intermediários, dióxido de carbono e água, com liberação de energia. A alimentação intravenosa hospitalar consiste usualmente em uma solução de glicose em água com adição de sais minerais. Considere que 1,50 g de glicose sejam dissolvidos em 64,0g de água. a) Calcule a molalidade da solução resultante. Resposta: W = 0,130 mol x kg-1 b) Calcule as frações molares da glicose e da água nesta solução. Resposta: Xágua = 0,998 e Xglicose = 0,002 Questão 543 – (OLIMPÍADA BRASILEIRA DE QUÍMICA) Um técnico dispões de um frasco de ácido nítrico em cujo rótulo está escrito: Concentração = 60% em massa e Densidade = 1,48 g x mL-1. a) Escreva a fórmula do ácido nítrico. b) Escreva a equação química correspondente à neutralização do ácido nítrico pelo hidróxido de cálcio. c) Determine a concentração em mol x L-1 do ácido nítrico contido no frasco. d) Que volume desse ácido nítrico seria necessário para preparar 500mL de uma nova solução de ácido nítrico de concentração 2,0 mol x L-1. e) Que volume de uma solução de hidróxido de sódio de concentração 20 g x L-1 seria necessário para neutralizar 20 mL da solução de ácido nítrico preparada no item anterior (item d)? Resposta: a) HNO3; b) 2 HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq) → Ca(NO3)2(aq) + 2 H2O(l); c) [HNO3] = 14,09 mol x L-1; d) Vsolução = 70,97 mL; e) V = 40 mL Questão 544 – (MESTRE JOÃO ROBERTO DA PACIÊNCIA NABUCO) Calcule o volume de solução 2,0 N de ácido neutraliza 40 mL de uma solução de hidróxido de cálcio 5,0 g x L-1. Resposta: 2,70 mL. Questão 545 – (MESTRE JOÃO ROBERTOO DA PACIÊNCIA NABUCO) Misturamos 100 mL de ácd fosfórico 2 mol x L-1 com 400 mL do mesmo ácido 2,0 N. Da solução resultante retiramos 100 mL aos quais adicionamos 400 mL de ácido 1,0 N e diluímos com água suficiente para formar um litro de solução. Calcule a normalidade final desta última solução. Resposta: 0,20 eqg x L-1