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AULA 9: RELAÇÕES NUMÉRICAS 1) INTRODUÇÃO Neste assunto, trataremos do primeiro contato da química com o cálculo. Estudar relações numéricas é estudar relações envolvendo quantidade de matéria. Essas quantidades podem ser expressas como massa, quantidade de átomos, moléculas, ou uma quantidade peculiar chamada de mol. Este assunto é de extrema importância para entendermos os cálculos químicos que se seguirão. 2) UNIDADE DE MASSA ATÔMICA (u) Como toda massa, a massa atômica precisa de uma unidade para trazer algum significado físico a esta medida. A massa de um átomo é expressa empregando uma unidade muito pequena chamada unidade de massa atômica (u). Antigamente, usava-se a sigla u.m.a para esta unidade. Uma unidade de massa atômica (u) é 1/12 da massa de um átomo de carbono (A=12). Isso equivale estabelecer o valor 12u como sendo a massa de um átomo de carbono (A=12). Massa Atômica é a massa do átomo expressa em u. Indica quantas vezes a massa do átomo é maior que 1/12 da massa do átomo de carbono (A=12). Quando se afirma que a massa do flúor é igual a 19u, significa que a sua massa é 19 vezes maior que a massa de 1/12 do átomo do carbono (A=12). 1u = 1,661 . 10-24g 3) MASSA DE UM ELEMENTO (u) Na tabela periódica estão presentes as massas de todos os elementos químicos. Repare que, de modo geral, as massas não são números inteiros, mas são números quebrados. Isto sugere que a massa de um elemento químico é uma média. Em estudos anteriores, vimos a existência dos isótopos, isto é átomos de um mesmo elemento químico com massas diferentes. Então, ao falarmos do elemento químico cloro, estamos falando de todos os átomos de cloro presentes na natureza. E aí, a experiência demonstra que os átomos de cloro apresentam duas configurações, ou seja dois isótopos: Cl35 e Cl37. Então não nos resta dúvida, que a massa do elemento químico cloro, será uma média das massas destes dois isótopos. Será uma média aritmética ou ponderada? Fazendo a média aritmética: MA Cl = 35 + 37/2 MA Cl = 36u Este valor não condiz com a massa do cloro na tabela periódica, que assume o valor de 35,5u. Se não é a média aritmética, só pode ser a ponderada. De fato fazer uma média ponderada faz mais sentido, pois ela leva em consideração o fato destes isótopos estarem presentes em quantidades diferentes. De todos os átomos de cloro, a experiência demonstra que 75% corresponde a cloro-35, enquanto 25% corresponde a cloro-37. Assim: Agora, faz sentido ser 35,5u? Claro que faz. Repare que 35,5 é um número bem mais próximo de 35 do que de 37. Isso é normal, já que temos mais do cloro-35 contribuindo para a massa, do que do cloro-37. Outro exemplo seria o do Boro. De cada 5 átomos de boro, 4 são B11 e 1 é B10. Assim, a massa atômica do elemento boro é: MA B = 4.11 + 1.10/5 MA B = 10,8u 4) MASSA MOLECULAR (u) A massa molecular corresponde a massa de apenas uma única molécula. Por exemplo, se quiséssemos determinar a massa molecular da água (H2O), é literalmente o somatório das massas dos elementos presentes na fórmula molecular. Então para calcular a massa de uma molécula, basta simplesmente pegarmos a quantidade dos elementos multiplicada pela massa da tabela periódica, e somarmos. Veja: MM H2O = 2.1 + 1.16 = 18u Como fazer para calcular a massa molecular do H2SO4? Simples: Na tabela periódica, cada hidrogênio (H) tem massa igual a 1u, cada enxofre (S) tem massa igual a 32u, e cada oxigênio (O) tem massa igual a 16u. Assim: MM H2SO4 = 2.1 + 1.32 + 4.16 = 98u 5) MOL Até aqui, vimos que a massa de um único átomo e uma única molécula é expressa em u. Então se falarmos 18u de água, isto equivale a dizer que temos uma molécula de água. Ao falarmos 180u de água, significa que estamos nos referindo a dez moléculas de água. Agora, e se quiséssemos saber o número de moléculas contidos não em 18u, mas em 18g de água? É uma conta bem simples. Repare: 1 molécula de H2O ------- 18u x moléculas de H2O ----- 18g Na matemática aprendemos que não podemos resolver uma regra de três sem que as unidades estejam iguais, assim seria interessante converter o u para gramas. Sabendo que cada u vale 1,661.10-24g, podemos resolver a regra de três: 1 molécula de H2O ---- 18 . 1,661.10-24g x moléculas de H2O --- 18g x = 6,02.1023 moléculas de H2O Vimos, também, que a massa de cada molécula de H2SO4 vale 98u, e se quiséssemos saber o número de moléculas de H2SO4 contidos em 98g? 1 molécula de H2SO4 ----------- 98u x moléculas de H2SO4 --------- 98g 1 molécula de H2SO4 -- 98.1,661.10-24g x moléculas de H2SO4 -- 98g x = 6,02.1023 moléculas de H2SO4 Repare que este número, 6,02.1023 aparece com uma certa frequência. Então batizaram esta quantidade de mol. Assim, o mol significa o número de partículas presentes em uma amostra de matéria que possua massa em gramas numéricamente igual a sua massa atômica (ou molecular). Assim, podemos escrever: 1 mol de moléculas = 6,02.1023 moléculas 1 mol de átomos = 6,02.1023 átomos 1 mol de íons = 6,02.1023 íons 1 mol de elétrons = 6,02.1023 elétrons O número 6,02.1023 é chamado de número de Avogadro. 6) MASSA MOLAR (g/mol ou g.mol-1) Corresponde a massa de um mol de átomos ou moléculas. Exemplo: A massa molar da água é 18g/mol A massa molar do cloro é 35,5g/mol 7) RELAÇÃO FUNDAMENTAL Em toda questão de relações numéricas, montaremos uma regra de três baseada nesta relação fundamental: 1 mol – 6,02.10 23 – Massa Molar Sempre iremos escrever duas linhas: 1 – Relação Fundamental 2 – Informação Incógnita O teu maior trabalho será colocar as unidades em baixo das unidades correspondentes, como em qualquer regra de três. Lembrando desta relação, se torna muito fácil resolver qualquer questão. Exemplo: Calcule quantidade de mols existentes em 1,5 · 10 24 moléculas de ácido fosfórico (H 3 PO 4 ). Vamos resolver em duas linhas, sendo que na primeira escreveremos a relação fundamental, e na segunda a informação dada e a incógnita: 1 mol – 6,02.10 23 – Massa Molar x – 1,5.10 24 Repare que nesse caso não iremos utilizar a massa molar, uma vez que a questão não menciona qualquer massa. Assim: x = 2,5 mol. MALDADE!!! Uma ideia muito útil é a rápida conversão de massa em mol e vice- versa usando a seguinte fórmula: n = massa da questão / Massa Molar NÍVEL BÁSICO 1. (Puccamp 2016) O consumo excessivo de sal pode acarretar o aumento da pressão das artérias, também chamada de hipertensão. Para evitar esse problema, o Ministério da Saúde recomenda o consumo diário máximo de 5 g de sal (1,7 g de sódio). Uma pessoa que consome a quantidade de sal máxima recomendada está ingerindo um número de íons sódio igual a Dados: Massa molar do Na 23,0 g mol.= Constante de Avogadro: 23 16,0 10 mol .−× a) 211,0 10× b) 212,4 10× c) 223,8 10× d) 224,4 10× e) 236,0 10× 2. (Puccamp 2016) No ateliê de um ourives, as joias são feitas de ouro 18 quilates, que consiste em uma liga contendo 75 % de ouro + 25 % de outros metais. Assim, uma aliança com 3,0 g dessa liga contém uma quantidade de ouro, em mol, de, aproximadamente, Dado: Massa molar (g mol) Au 197= a) 0,01. b) 0,02. c) 0,03. d) 0,04. e) 0,05. 3. (Imed 2016) Assinale a alternativa que apresenta a massa, em gramas, de um átomo de Vanádio. Considere: vMA 51u= e o nº de Avogadro: 236,02 10 .× a) 238,47 10 g−× b) 238,47 10 g× c) 23307 10 g−× d) 23307 10 g× e) 213,07 10 g× 4. (Unimontes 2014) O cloro presente no PVC tem dois isótopos estáveis. O cloro- 35, com massa 34,97 U, constitui 75,77% do cloro encontrado na natureza. O outro isótopo é o cloro-37, demassa 36,97 U. Em relação aos isótopos, é CORRETO afirmar que o cloro-37 a) contribui menos para a massa atômica do cloro. b) apresenta maior quantidade de elétrons. c) apresenta maior número atômico. d) é mais abundante na natureza. 5. (Unimontes 2014) Um procedimento depende de 0,9 g de sulfato cúprico anidro, 4CuSO , porém tem-se disponível o sulfato cúprico penta-hidratado, 4 2CuSO 5H O.⋅ Para a realização do procedimento, deve-se pesar uma quantidade de 4 2CuSO 5H O,⋅ aproximadamente, igual a a) 0,58 g. b) 1,56 g. c) 1,41 g. d) 0,90 g. 6. (Ufpb 2012) Vidros de vasilhames contêm cerca de 80% de 2SiO em sua composição. Assim, considerando esse percentual, é correto afirmar que, em 525 g de vidro de vasilhame, a quantidade de matéria de 2SiO é: a) 4 mol b) 14 mol c) 7 mol d) 3 mol e) 9 mol 7. (Pucrj 2012) Diariamente diversos gases são lançados na atmosfera, contribuindo para o aumento da poluição atmosférica. Considere que as amostras de gases poluentes indicados na tabela possuem comportamento ideal e encontram-se, cada um, em recipientes fechados de 1 L na mesma temperatura. Amostra Massa molar 10 g de CO CO = 28 g/mol 10 g de CO2 CO2 = 44 g/mol 60 g de NO NO = 30 g/mol 50 g de NO2 NO2 = 46 g/mol 80 g de SO3 SO3 = 80 g/mol A amostra que exerce maior pressão é a de: a) monóxido de carbono. b) dióxido de carbono. c) monóxido de nitrogênio. d) dióxido de nitrogênio. e) trióxido de enxofre. 8. (Unimontes 2011) A molécula do composto dimetilsulfóxido (DMS), comumente usado como solvente, tem 2 átomos de carbono, 6 átomos de H, 1 átomo de O e 1 átomo de S. Assim, é correto afirmar que o DMS contém o equivalente em C e S, aproximadamente, a a) 72%. b) 30%. c) 78%. d) 40%. 9. (Ufpb 2011) Em uma partida de futebol, um atleta gasta cerca de 720 kcal, o que equivale a 180 g do carboidrato C3H6O3. A partir dessas informações, é correto afirmar que essa quantidade de carboidrato corresponde a: a) 2 mol b) 1 mol c) 3 mol d) 0,5 mol e) 4 mol TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Lucy caiu da árvore Conta a lenda que, na noite de 24 de novembro de 1974, as estrelas brilhavam na beira do rio Awash, no interior da Etiópia. Um gravador K7 repetia a música dos Beatles “Lucy in the Sky with Diamonds”. Inspirados, os paleontólogos decidiram que a fêmea AL 288-1, cujo esqueleto havia sido escavado naquela tarde, seria apelidada carinhosamente de Lucy. Lucy tinha 1,10 m e pesava 30 kg. Altura e peso de um chimpanzé. 1Mas não se iluda, Lucy não pertence à linhagem que deu origem aos macacos modernos. Ela já andava ereta sobre os membros inferiores. Lucy pertence à linhagem que deu origem ao animal que escreve esta crônica e ao animal que a está lendo, eu e você. Os ossos foram datados. Lucy morreu 3,2 milhões de anos atrás. Ela viveu 2 milhões de anos antes do aparecimento dos primeiros animais do nosso gênero, o Homo habilis. A enormidade de 3 milhões de anos separa Lucy dos mais antigos esqueletos de nossa espécie, o Homo sapiens, que surgiu no planeta faz meros 200 mil anos. Lucy, da espécie Australopithecus afarensis, é uma representante das muitas espécies que existiram na época em que a linhagem que deu origem aos homens modernos se separou da que deu origem aos macacos modernos. 2Lucy já foi chamada de elo perdido, o ponto de bifurcação que nos separou dos nossos parentes mais próximos. Uma das principais dúvidas sobre a vida de Lucy é a seguinte: ela já era um animal terrestre, como nós, ou ainda subia em árvores? 3Muitos ossos de Lucy foram encontrados quebrados, seus fragmentos espalhados pelo chão. Até agora, se acreditava que isso se devia ao processo de fossilização e às diversas forças às quais esses ossos haviam sido submetidos. Mas os cientistas resolveram estudar em detalhes as fraturas. As fraturas, principalmente no braço, são de compressão, aquela que ocorre quando caímos de um local alto e apoiamos os membros para amortecer a queda. Nesse caso, a força é exercida ao longo do eixo maior do osso, causando um tipo de fratura que é exatamente o encontrado em Lucy. Usando raciocínios como esse, os cientistas foram capazes de explicar todas as fraturas a partir da hipótese de que Lucy caiu do alto de uma árvore de pé, se inclinou para frente e amortizou a queda com o braço. 4Uma queda de 20 a 30 metros e Lucy atingiria o solo a 60 km/h, o suficiente para matar uma pessoa e causar esse tipo de fratura. Como existiam árvores dessa altura onde Lucy vivia e muitos chimpanzés sobem até 150 metros para comer, uma queda como essa é fácil de imaginar. A conclusão é que Lucy morreu ao cair da árvore. E se caiu era porque estava lá em cima. E se estava lá em cima era porque sabia subir. Enfim, sugere que Lucy habitava árvores. Mas na minha mente ficou uma dúvida. Quando criança, eu subia em árvores. E era por não sermos grandes escaladores de árvores que eu e meus amigos vivíamos caindo, alguns quebrando braços e pernas. Será que Lucy morreu exatamente por tentar fazer algo que já não era natural para sua espécie? Fernando Reinach adaptado de O Estado de S. Paulo, 24/09/2016. 10. (Uerj 2018) A técnica de datação radiológica por carbono-14 permite estimar a idade de um corpo, como o de Lucy, que apresentava 121,2 10× átomos de carbono- 14 quando viva. Essa quantidade, em mols, corresponde a: a) 122,0 10−× b) 112,0 10−× c) 115,0 10−× d) 125,0 10−× 11. (Ufrgs 2017) A massa atômica de alguns elementos da tabela periódica pode ser expressa por números fracionários, como, por exemplo, o elemento estrôncio cuja massa atômica é de 87,621, o que se deve a) à massa dos elétrons. b) ao tamanho irregular dos nêutrons. c) à presença de isótopos com diferentes números de nêutrons. d) à presença de isóbaros com diferentes números de prótons. e) à grande quantidade de isótonos do estrôncio. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir. O elemento estrôncio ocorre na natureza como componente de dois minerais: a estroncianita, 3SrCO (massa molar 147,6 g mol), e a celestita, 4SrSO (massa molar 183,6 g mol). A partir desses minerais são obtidos os sais de estrôncio, utilizados na pirotecnia para conferir a cor vermelho-carmim intensa a fogos de artifício. 12. (Famerp 2017) Considere a relação: % em massa de Sr na estroncianita % em massa de Sr na celestita O valor desse quociente é, aproximadamente, a) 0,48. b) 1,2. c) 0,81. d) 1,9. e) 0,59. 13. (Ufrgs 2016) O sal rosa do Himalaia é um sal rochoso muito apreciado em gastronomia, sendo obtido diretamente de uma reserva natural aos pés da cordilheira. Apresenta baixo teor de sódio e é muito rico em sais minerais, alguns dos quais lhe conferem a cor característica. Considere uma amostra de 100g de sal rosa que contenha em sua composição, além de sódio e outros minerais, os seguintes elementos nas quantidades especificadas: Magnésio = 36mg Potássio = 39mg Cálcio = 48mg Os elementos, colocados na ordem crescente de número de mols presentes na amostra, são a) K, Ca, Mg. b) K, Mg, Ca. c) Mg, K, Ca. d) Ca, Mg, K. e) Ca, K, Mg. 14. (Ufpa 2016) Sais de lítio, como o 2 3Li CO , são utilizados no tratamento de doenças depressivas, com uma dose total de até 330 10 mol−⋅ por dia. Se em uma prescrição médica essa dosagem deva ser atingida pela ingestão de duas drágeas ao dia, a massa (em gramas) de carbonato de lítio que cada cápsula deve conter é de aproximadamente Dados: Massas molares 1(g mol ) :− Li 6,94;= C 12,01;= O 16,00.= a) 0,15. b) 0,30. c) 0,75. d) 1,10. e) 2,20. 15. (Unesp 2016)Considere amostras de 1g de cada uma das seguintes substâncias: eteno 2 4(C H ), monóxido de carbono (CO) e nitrogênio 2(N ). Essas três amostras a) apresentam a mesma quantidade, em mol, de moléculas. b) apresentam a mesma quantidade, em mol, de átomos. c) apresentam ligações covalentes polares. d) são de substâncias isômeras. e) são de substâncias simples. NÍVEL MÉDIO 1. (Fuvest 2015) A grafite de um lápis tem quinze centímetros de comprimento e dois milímetros de espessura. Dentre os valores abaixo, o que mais se aproxima do número de átomos presentes nessa grafite é Nota: 1) Assuma que a grafite é um cilindro circular reto, feito de grafita pura. A espessura da grafite é o diâmetro da base do cilindro. 2) Adote os valores aproximados de: 1. 32,2g / cm para a densidade da grafita; 2. 12g / mol para a massa molar do carbono; 3. 23 16,0 10 mol−× para a constante de Avogadro a) 235 10× b) 231 10× c) 225 10× d) 221 10× e) 215 10× 2. (Ufg 2014) A análise de massas de um elemento químico demonstrou a existência de três isótopos, conforme resentado na figura a seguir. Considerando as abundâncias apresentadas, conclui-se que a massa média para esse elemento é: a) 20,05 b) 21,00 c) 20,80 d) 19,40 e) 20,40 3. (Uemg 2014) Uma alimentação balanceada requer o consumo de cerca de 1g de fósforo por dia. Nosso corpo apresenta aproximadamente 650 g desse elemento, que é concentrado principalmente nos ossos. Para suprir a necessidade diária de uma pessoa, a extração, por mineração, remove 22,6 kg de rocha fosfática por ano. As rochas fosfáticas podem ser fosforita ( )( )3 4 2Ca PO , fluorapatita ( )( )5 4 3Ca PO F e hidroxiapatita ( )( )5 4 3Ca PO OH . Massas molares: ( ) ( ) ( )3 4 5 4 5 42 3 3P 31 g / mol; Ca PO 310 g / mol; Ca PO F 504 g / mol; Ca PO OH 502 g / mol.= = = = Em relação a esse texto, são feitas as seguintes afirmações: I. O corpo humano contém cerca de 21 mol de fósforo. II. O maior percentual de fósforo está na fluorapatita. III. A fosforita apresenta 20% de fósforo. IV. Para suprir a necessidade diária de uma pessoa, é necessária a extração de, aproximadamente, 62 g de rocha fosfática por dia. São CORRETAS a) I, II e III apenas. b) II, III e IV apenas. c) I, III e IV apenas. d) I, II e IV apenas. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Recentemente as denúncias das Operações da Polícia Federal contra as fraudes em frigoríficos reacenderam os debates sobre o uso de aditivos alimentares e segurança alimentar. Dentre os diversos grupos de aditivos alimentares, estão os acidulantes, definidos pela ANVISA como “substância que aumenta a acidez ou confere um sabor ácido aos alimentos” (ANVISA, Portaria 540/1997). São exemplos de acidulantes o ácido fosfórico, o ácido cítrico e o ácido acético. 4. (G1 - ifsul 2017) O vinagre é uma solução de aproximadamente 7% (em massa) de ácido acético, com densidade de 11g mL .−× Sabendo-se que a massa molecular desse ácido é 160 g mol ,−× quantos mols de ácido acético tem-se em 2,4 litros desse vinagre? a) 3,4 b) 2,8 c) 0,34 d) 0,28 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O alumínio, obtido a partir de compostos constituintes da bauxita, é utilizado na fabricação de embalagens para bebidas, tubos para cremes dentais e utensílios de cozinha, dentre outras aplicações. Esse elemento químico, apesar de ser tóxico, é normalmente excretado com facilidade pelo organismo. Pesquisas constataram que alimentos cozidos em panelas que contêm alumínio apresentam um teor desse elemento químico bem abaixo do limite recomendado pela Organização Mundial da Saúde, OMS, que é de 1,0 miligrama de alumínio por quilo de massa corporal do indivíduo, por semana. Átomos de alumínio presentes na superfície dos objetos metálicos reagem com o oxigênio do ar e formam uma camada protetora de óxido de alumínio, 2 3(s)A O .l 5. (Ebmsp 2016) Considerando-se as informações do texto e as propriedades das substâncias químicas, é correto afirmar: a) O número de átomos de alumínio presente em 1,0 mg desse metal é de, aproximadamente, 192,2 10⋅ átomos. b) A limpeza de objetos de alumínio com uma solução ácida remove a camada protetora por um processo físico de transformação da matéria. c) O 2 3(s)A Ol é um óxido básico que reage com a água utilizada no cozimento, o que leva à transferência de íons 3A +l para o alimento. d) A quantidade máxima de matéria que pode ser consumida semanalmente por um indivíduo de 70 kg é de, aproximadamente, 0,3 mol de alumínio. e) O alumínio metálico utilizado na confecção de objetos é obtido a partir da oxidação de compostos constituídos por íons 3A +l presentes na bauxita. 6. (G1 - col. naval 2015) Considere as informações sobre os isótopos do Ferro contidas na tabela abaixo. ISÓTOPO ABUNDÂNCIA (%) 54Fe 5,845 56Fe 91,754 57Fe 2,119 58Fe 0,282 Com relação às informações acima, analise as afirmativas abaixo. I. A massa atômica do ferro a ser representada na tabela periódica deve se aproximar de 58. II. Nesses isótopos o número de prótons é constante. III. Esses isótopos são caracterizados por diferentes números de camadas eletrônicas nos átomos, no estado fundamental. Assinale a opção correta. a) Apenas a alternativa I é verdadeira. b) Apenas a alternativa II é verdadeira. c) Apenas a alternativa III é verdadeira. d) Apenas as alternativas II e III são verdadeiras. e) As alternativas I, II e III são verdadeiras. 7. (Uerj 2015) Em 1815, o médico inglês William Prout formulou a hipótese de que as massas atômicas de todos os elementos químicos corresponderiam a um múltiplo inteiro da massa atômica do hidrogênio. Já está comprovado, porém, que o cloro possui apenas dois isótopos e que sua massa atômica é fracionária. Os isótopos do cloro, de massas atômicas 35 e 37, estão presentes na natureza, respectivamente, nas porcentagens de: a) 55% e 45% b) 65% e 35% c) 75% e 25% d) 85% e 15% 8. (Ifsul 2015) Em uma restauração dentária, foi usada uma amálgama que continha cerca de 40% (em massa) de mercúrio. Ao usar 1,0 g dessa amálgama no tratamento, quantos átomos de mercúrio serão colocados na cavidade dentária? a) 32 10−× b) 35 10−× c) 211,2 10× d) 213,0 10× TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Baterias são dispositivos capazes de transformar energia química em energia elétrica por meio de reações eletroquímicas. Atualmente, com o avanço na produção e consumo de equipamentos portáteis, um dos grandes desafios é fazer com que as baterias consigam acompanhar as novas tecnologias, tornando- se cada vez menores e apresentando um tempo maior de duração de descarga, além de aumentar, também, o número de ciclos de utilização. Neste panorama, as baterias de íon lítio representam o que temos de mais moderno, pois conseguem combinar alta performance com baixo peso. 9. (Pucpr 2015) Sobre o lítio e seus compostos, é CORRETO afirmar que: a) Um átomo de lítio apresenta massa igual a 7 g. b) Os halogenetos de lítio, quando estão no estado sólido, são ótimos condutores de eletricidade. c) O óxido de lítio é um composto molecular de fórmula 2Li O. d) O lítio é um metal pouco reativo, não apresentando tendência em reagir com a água. e) Trata-se de um metal alcalino que se combina com átomos de cloro por meio de ligações iônicas, formando um composto de fórmula LiC .l 10. (Pucrj 2014) Oxigênio é um elemento químico que se encontra na natureza sob a forma de três isótopos estáveis: oxigênio 16 (ocorrência de 99%); oxigênio 17 (ocorrência de 0,60%) e oxigênio 18 (ocorrência de 0,40%). A massa atômica do elemento oxigênio, levando em conta a ocorrência naturaldos seus isótopos, é igual a: a) 15,84 b) 15,942 c) 16,014 d) 16,116 e) 16,188 11. (Uerj 2014) Cientistas podem ter encontrado o bóson de Higgs, a “partícula de Deus” Os cientistas ainda precisam confirmar que a partícula que encontraram se trata, de fato, do bóson de Higgs. Ela ganhou o apelido de “partícula de Deus” por ser considerada crucial para compreender a formação do universo, já que pode explicar como as partículas ganham massa. Sem isso, nenhuma matéria, como as estrelas, os planetas e até os seres humanos, existiria. Adaptado de g1.globo.com, 04/07/2012. O bóson de Higgs, apesar de ser uma partícula fundamental da natureza, tem massa da ordem de 126 vezes maior que a do próton, sendo, portanto, mais pesada do que a maioria dos elementos químicos naturais. O símbolo do elemento químico cuja massa é cerca de metade da massa desse bóson é: a) Cu b) I c) Mo d) Pb 12. (Ufg 2014) Um determinado volume de água foi colocado em um recipiente de formato cúbico e em seguida resfriado à 0°C. Após a mudança de estado físico, um analista determinou o número de moléculas presentes no cubo de água formado. Desprezando possíveis efeitos de compressão ou expansão e admitindo a aresta do cubo igual a 3 cm, o número de moléculas de água presentes no cubo será, aproximadamente, igual a: Dados: Densidade da água: 31g / cm Constante de Avogadro: 236 10× a) 231 10× b) 233 10× c) 235 10× d) 237 10× e) 239 10× 13. (Mackenzie 2014) O 1-metilciclopenteno 6 10(C H ) é um produto bloqueador da ação do etileno e tem sido utilizado com sucesso em flores, hortaliças e frutos, retardando o amadurecimento desses vegetais, aumentando, por isso, a sua vida útil. Considerando que sejam utilizados 8,2 kg de 1-metilciclopenteno para atrasar o amadurecimento de algumas frutas, é correto afirmar que se gastou: Dados: massas molares 1(g mol )−⋅ H 1= e C 12.= a) 1 6 101,0 10 mol de C H−⋅ b) 6 101,0 mol de C H c) 1 6 101,0 10 mol de C H⋅ d) 2 6 101,0 10 mol de C H⋅ e) 3 6 101,0 10 mol de C H⋅ 14. (Pucrj 2013) A massa, em gramas, de 6,02 x 1023 moléculas de uma substância é igual à massa molar dessa substância. Essa relação permite o cálculo da massa de uma molécula de SO2, que é, em gramas, mais próximo do valor: Dados: S = 32; O = 16. a) 1.0 x 10–24 b) 1.0 x 10–23 c) 1.0 x 10–22 d) 1.0 x 1021 e) 1.0 x 1023 15. (Ufrgs 2013) Em 2012, após décadas de pesquisas, cientistas anunciaram, na Suíça, terem detectado uma partícula compatível com o denominado bóson de Higgs, partícula que dá origem à massa. Essa partícula foi detectada no maior acelerador de partículas do mundo, o Large Hadron Collider (LHC), onde são realizadas experiências que consistem em acelerar, em direções opostas, feixes de prótons em velocidades próximas à da luz, fazendo-os colidirem entre si para provocar sua decomposição. Nos experimentos realizados no LHC, são injetados, no acelerador, feixes contendo cerca de 100 bilhões de prótons, obtidos da ruptura de átomos de hidrogênio. Para obter 100 bilhões de prótons, é necessária uma quantidade de átomos de hidrogênio de, aproximadamente, a) 116,02 10 mols.× b) 51,66 10 mols.× c) 16,02 10 mols.−× d) 103,01 10 mols.−× e) 131,66 10 mols.−× NÍVEL ENEM 1. (Enem 2013) O brasileiro consome em média 500 miligramas de cálcio por dia, quando a quantidade recomendada é o dobro. Uma alimentação balanceada é a melhor decisão pra evitar problemas no futuro, como a osteoporose, uma doença que atinge os ossos. Ela se caracteriza pela diminuição substancial de massa óssea, tornando os ossos frágeis e mais suscetíveis a fraturas. Disponível em: www.anvisa.gov.br. Acesso em: 1 ago. 2012 (adaptado). Considerando-se o valor de 23 16 10 mol−× para a constante de Avogadro e a massa molar do cálcio igual a 40 g/mol, qual a quantidade mínima diária de átomos de cálcio a ser ingerida para que uma pessoa supra suas necessidades? a) 217,5 10× b) 221,5 10× c) 237,5 10× d) 251,5 10× e) 254,8 10× 2. (Enem 2012) Aspartame é um edulcorante artificial (adoçante dietético) que apresenta potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum, permitindo seu uso em pequenas quantidades. Muito usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet, tem valor energético que corresponde a 4 calorias/grama. É contraindicado a portadores de fenilcetonúria, uma doença genética rara que provoca o acúmulo da fenilalanina no organismo, causando retardo mental. O IDA (índice diário aceitável) desse adoçante é 40 mg/kg de massa corpórea. Disponível em: http://boaspraticasfarmaceuticas.blogspot.c om. Acesso em: 27 fev. 2012. Com base nas informações do texto, a quantidade máxima recomendada de aspartame, em mol, que uma pessoa de 70 kg de massa corporal pode ingerir por dia é mais próxima de Dado: massa molar do aspartame = 294g/mol a) 1,3 × 10–4. b) 9,5 × 10–3. c) 4 × 10–2. d) 2,6. e) 823. GABARITO NÍVEL BÁSICO Resposta da questão 1: [D] O Ministério da Saúde recomenda o consumo diário máximo de 5 g de sal (1,7 g de sódio). 236,0 10 íons Na+× 23 g x 23 22 1,7 g x 0,443478 10 íons Na x 4,4 10 íons Na + + = × ≈ × Resposta da questão 2: [A] 75% 2,25 g 1 mo Au 3 l ,0 Au g de = = 197 g x mol 2,25 g x 0,01 mol= Resposta da questão 3: [A] 51g 236,02 10 átomos x ⋅ 23 1 átomo x 8,47 10 g−= ⋅ Resposta da questão 4: [A] 35 17 37 17 C 75,77% C 100% 75,77% 24,23% = = − = l l Assim, o isótopo cloro-37 contribui menos para a massa atômica do cloro. Resposta da questão 5: [C] 4 2 4 2 CuSO 5H O MM 159,5 de CuSO 90g de H O g/mol 249,5 g/mol 249,5g de composto ⋅ = + = 4 159,5g de CuSO x 0,9g x 1,41g= Resposta da questão 6: [C] Cálculo da massa de SiO2 no vasilhame: 525g de vidro 100 % m 80 % m = 420 g Cálculo do número de mols de SiO2: 21 mol de SiO 2SiO 60 g n 2SiO 420 g n = 7 mol Resposta da questão 7: [C] Se os gases encontram-se nas mesmas condições de pressão e temperatura, podemos afirmar que a pressão exercida é diretamente proporcional ao número de mols. Cálculo do número de mols de cada gás. Lembrando que: massan Massa Molar = CO: 10 0,35 28 = CO2: 10 0,23 44 = NO: 60 2,0 30 = NO2: 50 1,1 46 = SO3: 80 1,0 80 = Resposta da questão 8: [A] 2 6C H OS MM 78g / mol 78g = 1mol 56g x x 72%; Resposta da questão 9: [A] Teremos: 3 6 3C H O 90 90 g = 3 6 31 mol C H O 180 g 3 6 3n mol C H O n 2 mol= Resposta da questão 10: [A] 1mol 236,0 10 átomos de carbono n × 12 12 11 23 12 1,2 10 átomos de carbono 1mol 1,2 10n 0,2 10 mol 6,0 10 n 2,0 10 mol − − × × × = = × × = × Resposta da questão 11: [C] Para o cálculo da massa atômica leva-se em consideração a massa média atômica ponderada dos isótopos existentes do elemento químico. Resposta da questão 12: [B] = = = = = = 3 4Sr M g/mol; SrCO 147,6 g mol (estroncianita); SrSO 183,6 g mol (celestita). M gp% em massa de Sr na estroncianita 147,6 g Mp% em massa de Sr na celestita 183,6 g M g 147,6 gp% em massa de Sr na estroncianita p% em massa de Sr na celestita = = ≈ 183,6 1,2439 147,6M g 183,6 g p% em massa de Sr na estroncianita 1,2 p% em massa de Sr na celestita Resposta da questão 13: [A] Cálculo do número de mols de elementos presentes na amostra: 3 1 3 1 3 1 K Ca Mg m 36 10 gMagnésio (Mg) : n 1,5 mol M 24 g.mol m 39 10 gPotássio (K) : n 1,0 mol M 39 g.molm 48 10 gCálcio (Ca) : n 1,2 mol M 40 g.mol 1,0 mol 1,2 mol 1,5 mol − − − − − − × = = = × = = = × = = = < <14 2 43 14 2 43 14 2 43 Resposta da questão 14: [D] Para a ingestão de 2 drágeas: 3 3 L 2 3 D 30 10 mol 2 15 10 mol 1 mol de Li CO − −= ⋅ ÷ = ⋅ 3 73,88 g 15 10 mol−⋅ x x 1,10 g= Resposta da questão 15: [A] − = = = = = = ≈ ⋅= 2 4 2 2 4 C H CO N 1 2 C H 28 m 1 gCO 28 n n n 0,036 mol M 28 g molN 28 GABARITO NÍVEL MÉDIO Resposta da questão 1: [C] Cálculo do volume da grafita: 3 1 1 cilindro 2 cilindro 1 2 cilindro 3 cilindro 3 grafita 3 diâmetro 2 mm de espessura 2 10 m 2 10 cm raio 1mm de espessura 10 m altura 15 cm V (Área da base) (altura) V r h V (10 ) 15 V 0,471 cm d 2,2 g / cm 1 cm π π − − − − = = × = × = = = = × = × × = × × = = 3 2,2 g 0,471 cm grafita grafita m m 1,0362 g 12 g de grafita = 236,0 10 átomos de carbono 1,0362 g de grafita × 22 x x 5,18 10 átomos de carbono= × Resposta da questão 2: [A] A partir dos dados da figura podemos calcular a massa atômica média ponderada: M.A (0,97 20 0,01 21 0,02 22) u.m.a M.A 20,05 u.m.a = × + × + × = Resposta da questão 3: [C] [I] Correta. 1 mol de P 31g x mol 650g x 20,96 21mol= ; [II] Incorreta. 3 4 2 Fosforita : Ca (PO ) 310g / mol 310g = 100% 62g x x 20%= 5 4 3 Fluorapatita : Ca (PO ) F 504g / mol 504g = 100% 3 31⋅ x x 18,45%= 5 4 3 Hidroxiapatita : Ca (PO ) OH 502g / mol 502g = 100% 3 31⋅ x x 18,53%= A maior porcentagem é a da fosforita. [III] Correta. 3 4 2 Fosforita : Ca (PO ) 310g / mol 310g = 100% 62g x x 20%= [IV] Correta. Uma pessoa necessita de 1g/dia. A extração remove 22,6kg/ano, portanto: 22,6 kg 61,92 62g / dia 365 dias = ; Resposta da questão 4: [B] 7% de 2,4 L 0,168 L= (volume de ácido acético presente no vinagre) md V m1 168g 0,168 1000 1 mol = = = ⋅ 60 g x mol 168 g x 2,8 mols= Resposta da questão 5: [A] [A] Correta. 27 g de Al 23 3 6 10 átomos 1 10 g− ⋅ ⋅ 19 x x 2,22 10 átomos = ⋅ [B] Incorreta. A limpeza com uma solução ácida remove a camada protetora através de uma reação química. [C] Incorreta. O 2 3(s)A Ol é um óxido anfótero. [D] Incorreta. 27 g de Al 3 1mol 1 10 g−⋅ 5 5 x x 3,70 10 mol 3,70 10 mol − − = ⋅ ⋅ 1kg y mol 3 70 kg y 2,59 10 mol de A−= ⋅ l [E] Incorreta. O alumínio utilizado na confecção de objetos é obtido a partir da redução dos íons 3A +l presentes na bauxita. Resposta da questão 6: [B] [I] Incorreta. A massa atômica que será representada na Tabela Periódica será uma média ponderada da massa de cada isótopo do ferro e sua respectiva abundancia: (5,845 54) (91,754 56) (2,119 57) (0,282 58) 55,90 u 100 ⋅ + × + × + × = [II] Correta. Pois o átomo é o mesmo, portanto, mesmo número de prótons. [III] Incorreta. Os átomos neutros de ferro possuem o mesmo número de prótons e elétrons, portanto, possuem o mesmo número de camadas eletrônicas dos átomos no estado fundamental. Resposta da questão 7: [C] 35x 37y 35,5 100 x y 100 x 100 y 35(100 y) 37y 3550 3500 35y 37y 3550 2y 3550 3500 y 25% x 100 25 75% + = + = ∴ = − − + = − + = = − = = − = Resposta da questão 8: [C] 40% m / m 40g de Hg 100g de amálgama xg de Hg 1,0g x 0,4g de Hg 200,5g de Hg = 236,02 10 átomos 0,4g de Hg ⋅ 21 y y 1,2 10 átomos= ⋅ Resposta da questão 9: [E] [A] Incorreta. 1 mol de átomos de lítio apresenta massa de 7g. [B] Incorreta. Os compostos iônicos só serão bons condutores de eletricidade quando fundidos ou em solução aquosa. [C] Incorreta. O óxido de lítio é um composto iônico. [D] Incorreta. O lítio como todos os elementos da família dos metais alcalinos são bastante reativos, e apresentam uma reação com grande liberação de energia com a água. [E] Correta. O lítio pertence a família dos metais alcalinos, podendo doar 1 elétron ao cloro que pertence a família dos halogênios, que podem receber 1 elétron do lítio e formar o composto LiC .l Resposta da questão 10: [C] Calculando a massa atômica média ponderada, vem: M.A (média ponderada) 0,99 16 u 0,006 17 u 0,004 18 u 16,014 u= × + × + × = Resposta da questão 11: [A] Teremos: O bóson de Higgs, apesar de ser uma partícula fundamental da natureza, tem massa da ordem de 126 vezes maior que a do próton, então: Metade da massa do bóson de Higgs = 126 63. 2 = De acordo com a tabela periódica (fornecida na prova): M.A. 63,55 63 Cobre (Cu).= ≈ ⇒ Resposta da questão 12: [E] Cálculo do volume do cubo: 3 3 3 cuboV (3 cm) 27 cm= = =l 3 águad 1 g / cm 1 g (água) = 3 água 1 cm m 3 água 27 cm m 27 g 18 g = 236 10 moléculas de água 27 g × moléculas de água 23 moléculas de água n n 9 10 moléculas de água= × Resposta da questão 13: [D] 6 10 6 10 C H 82 u C H 82 g/mol 1mol = = 6 10C H 82 g n 6 10 3 2 C H 8,2 10 g n 1,0 10 mols × = × Resposta da questão 14: [C] 2 2 SO 64 1mol moléculas SO = 23 2 64 g 6 10 moléculas SO× 2 64 g 1molécula SO 23 22 m m 10,67 10 g 1,0 10 g− −= × ≈ × Resposta da questão 15: [E] Teremos: 11100 bilhões de átomos de hidrogênio 10 prótons 1mol átomos H = 23 mol átomos H 6,02 10 prótons n × 11 13 mol átomos H 10 prótons n 1,66 10 mols−= × GABARITO NÍVEL ENEM Resposta da questão 1: [B] A quantidade recomendada é o dobro de 500 mg por dia, ou seja, 1000 mg de cálcio por dia, então: 31000 mg 1000 10 1 g 40 g de cálcio −= × = 236 10 átomos de Ca 1 g de cálcio × Ca 23 22 Ca n n 0,15 10 1,5 10 átomos de cálcio= × = × Resposta da questão 2: [B] De acordo com o enunciado o IDA (índice diário aceitável) desse adoçante é 40 mg/kg de massa corpórea: 1kg (massa corporal) 40 mg (aspartame) 70 kg (massa corporal) aspartame aspartame m m 2800 mg 2,8 g 294 g = = 1mol (aspartame) 2,8 g aspartame 3 aspartame n n 9,5 10 mol−= ×