P1 - Exercícios Selecionados de Transformações Químicas

Prévia do material em texto

Exercícios Selecionados de Transformações Químicas 
 
1. Calcule a densidade média de um átomo de urânio imaginando que ele é uma esfera de raio 138pm cuja massa é 3,95x10
-
22 
g. O volume da esfera é (4/3) π r
3
 , em que r é o raio. Expresse a densidade do átomo de urânio em gramas por 
centímetro cúbico. A densidade do metal urânio é 18,95 g.cm
-3
. O que sua resposta sugere sobre o modo como os átomos 
estão empacotados no metal? 
2. A massa de um átomo de berílio é 1,50x10
-26 
kg. Quantos átomos de berílio existem em 0,210 g de um filme de berílio 
usado como janela de tubos de raios-X? 
3. A indústria de energia nuclear extrai 
6
Li mas não 
7
Li das amostras naturais de lítio. Em consequência, a massa molar das 
amostras comerciais de lítio está aumentando. Hoje, as abundancias dos dois isótopos são 7,42% e 92,58%, 
respectivamente. As massas de seus átomos são 9,988 x 10
-24
 g e 1,165 x 10
-23
 g (a) qual é a massa molar atual de uma 
amostra natural de Lítio? (b) Qual será a massa molar quando a abundância de 
6
Li for reduzida a 5,67%? 
4. Que elementos têm as seguintes configurações eletrônicas de estado fundamental: (a) [Kr]4d
10
5s
2
5p
4
 ; (b) [Ar]3d
3
4s
2
 ; (c) 
[He]2s
2
2p
2
 ; (d) [Rn]7s
2
6d
2
? 
5. Dê o número de elétrons de valência de cada um dos seguintes elementos: (a) Sb; (b) Si; (c) Mn; (d) B. 
6. Em que forma está o cloro nas piscinas? (b) A que propriedade química essa substância deve sua capacidade de desinfetar? 
7. O que se entende por (a) um composto iônico e (b) um composto molecular? Quais são as propriedades típicas das duas 
classes de compostos? 
8. O óxido de alumina existe na forma de várias estruturas cristalinas, algumas muito bonitas e raras. Escreva a fórmula do 
óxido de alumínio, um composto binário de alumínio e oxigênio. Considere paralelepípedo de óxido de alumínio com 
massa de 102 g tem dimensões são 2,5 cm x 3,0 cm x 4,0 cm, qual é a densidade do óxido de alumínio? 
9. Com base nas cargas esperadas para íons monoatômicos, dê as fórmulas químicas de cada um dos seguintes compostos: 
(a) sulfeto de ferro (II); (b) cloreto de cobalto (III); (c) fosfeto de magnésio, (d) óxido de bismuto (III); (e) óxido de chumbo 
(IV); (f) óxido de tálio (III). 
10. Quais são as principais espécies presentes nas soluções em água de (a) NaI; (b) Ag2CO3; (c) (NH4)3PO4; (d) FeSO4; (e) AlCl3 
(f) Cu(NO3)2? 
11. O metal cobre pode ser extraído de uma solução de sulfato de cobre(II) por eletrolise. Se 29,50 g de sulfato de cobre (II) 
penta-hidratado, CuSO4.5H2O, são dissolvidos em 100ml de água e todo cobre sofre eletrodeposição, que massa de cobre 
pode ser recuperada? 
12. Calcule a quantidade (em mols) de (a) íons Ag
+
 em 2,00 g de AgCl; (b) UO3 em 6,00 x 10
2
 g UO3; (c) íons cloreto em 4,19 mg 
FeCl3; (d) H2O em 1,00 g AuCl3.2H2O. 
13. O ósmio forma vários compostos com o monóxido de carbono. Um composto amarelo claro foi analisado e deu a seguinte 
composição ementar: 15,89% C; 21,18% O; 62,93 Os. (a) Qual é a fórmula empírica do composto? (b) A espectrometria de 
massas do composto deu a massa molar 907 g.mol
-1
 para a molécula. Qual é sua formula molecular? 
14. Uma solução de amônia foi adquirida para um almoxarifado. Sua molaridade é 15,0 mol.L
-1
 . (a) determine o volume de 
15,0 mol.L
-1
 NH3(aq) que deve ser diluído até 500 mLpara preparar uma solução 1,25 mol.L
-1
 NH3(aq). 
15. O acido clorídrico concentrado contem 37,50% de HCl em massa e tem densidade 1,205 g.cm
-3
 que volume (em mL) de 
acido clorídrico concentrado deve ser usado para preparar 100 mL HCl de 0,7436 mol.L
-1
? 
16. Um químico dissolveu 0,094 g de CuSO4.5H2O em água e diluiu a solução até a marca em um balão volumétrico de 500 mL. 
Uma amostra de 2,00 mL dessa solução foi transferida para outro balão volumétrico de 500 mL e diluída. (a) Qual é a 
molaridade do CuSO4 na solução final? (b) Para preparar essa solução diretamente, que massa de CuSO4.5H2O seria 
necessário medir? 
17. Calcule a porcentagem em massa dos elementos indicados nos seguintes compostos: (a) carbono em acetileno (C2H2), um 
gás usado em soldagem. (b) hidrogênio em ácido ascórbico (HC6H7O6), a popular vitamina C. (c) platina em cisplatina, 
PtCl2(NH3)2, um fármaco usado no tratamento de câncer. (d) oxigênio no hormônio sexual feminino estradiol (C18H24O2). (e) 
carbono na capsaicina, C18H27NO3, o composto responsável pelo ardume de pimentas. 
18. 
Forças Intermoleculares 
1. Para se entender como que ocorrem interações entre moléculas faz-se necessário conhecer a estrutura molecular, 
reconhecer as diferenças de eletronegatividade entre os átomos e quais são as ligações covalentes polares. A partir destes 
dois pontos, é possível construir modelos visuais para representar as interações intermoleculares em meio condensado. 
Neste contexto, construa um modelo para representar as interações intermoleculares existentes em cada caso abaixo. 
a. Amônia líquida 
b. Solução aquosa de cloreto de lítio 
c. Solução aquosa de metanol 
d. Solução aquosa de ácido perclórico (HClO4) 
 
2. Explique por que sólidos iônicos, como o NaCl, têm altos pontos de fusão e, mesmo assim, dissolvem-se rapidamente na 
água, ao passo que os sólidos reticulares, como o diamante, têm pontos de fusão muito altos e não se dissolvem em água. 
3. A glicose, a benzofenona (C6H5COC6H5) e o metano são exemplos de compostos que formam sólidos moleculares. (a) Que 
tipos de forças mantém essas moléculas no sólido molecular? (b) Coloque os sólidos na ordem crescente de ponto de 
fusão. 
4. Uma menina está sentada na calçada fazendo bolinhas de sabão. Explique, utilizando sua capacidade dissertativa clara e 
objetiva junto com auxílio de esquemas, o processo de formação da bolhinhas de sabão, desde o momento em que a 
menininha tira da solução de detergente a sua argolinha de plástico. 
5. Veja a representação abaixo sobre a interação entre parte das fitas de nucleotídeos que compõe o DNA: (a) Qual o nome 
da interação intermolecular representada pela linha pontilhada que mantém as duas fitas em formato de dupla hélice? (b) 
Quais são os átomos (C, N, H ou S) ou grupos de átomos (OH, NH, NH2, SH) que estão nas posições destacadas em bolinhas 
vermelhas com as letras X, Y, Z, W e K? 
 
6. A capacidade que um líquido tem em se espalhar por sobre uma superfície é chamada de “molhamento”, e é resultado de 
todas as interações intermoleculares possíveis quando o líquido está em contato com a superfície sólida. As forças adesivas 
entre o líquido e a superfície levam a gota de um líquido em se espalhar pela superfície. Já as forças coesivas no líquido 
podem levar a gota a se manter no formato de esfera, levando ao mínimo contato com a superfície. A figura abaixo mostra 
três líquidos diferentes em uma superfície (S) com diferentes graus de espalhamento. Considere que a superfície é vidro. 
Sendo os líquidos água, metanol e octano, qual deles seria melhor representado pelas gotas A, B ou C? Justifique sua 
resposta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 
 
1. O agente quimioterápico para o tratamento de câncer, a cisplatina, é preparada através da seguinte reação: 
(NH4)2PtCl4(s) + 2NH3(aq) 2NH4Cl(aq) + Pt(NH3)2Cl2(s) 
Considerando que a massa de 15,5g de (NH4)2PtCl4 foi misturada com 225mL de NH3 0,75 mol/L para a obtenção de 
cisplatina, responda: 
(a) Qual a quantidade máxima de cisplatina que poderá ser formada? 
(b) Sabendo que o rendimento de preparação da cisplatina é de 85%, qual a massa realmente obtida? 
 
2. Considere o seguinte processo com 50% de rendimento: 
S + O2 SO2 
2SO2 + O2 2SO3 
SO3 + H2O H2SO4 
Calcule a massa total de enxofre, em kg, com 80% de pureza, necessária para obter 1 tonelada de ácido sulfúrico com 49% 
de pureza. 
 
3. A reação de etanol com íon dicromato em solução ácida é a base do teste usado em um bafômetro para determinaro nível 
de álcool no sangue. Na presença de álcool ocorre uma mudança de coloração, de laranja (íon dicromato) para verde (íon 
crômio): 
 
C2H5OH(aq) + Cr2O7
2-
(aq) CH3CO2H(aq) + Cr
3+
(aq) 
(a) Faça o balanceamento da reação; 
(b) Suponha que o máximo valor permitido de álcool no sangue de um motorista seja de 100 mg por decilitro (dL) de 
sangue. Se o nível em um motorista é 0,033 mol de etanol por litro de sangue, ele será autuado por dirigir 
embriagado? (1dL = 0,1 L) 
(c) 
4. (a) O rótulo de um produto de limpeza diz que a concentração de amônia (NH3) é de 9,5 g/L. Com o intuito de verificar se a 
concentração de amônia corresponde à indicada no rótulo, 5 mL desse produto foram titulados com ácido clorídrico (HCl) 
de concentração 0,1 mol/L. Para consumir toda a amônia dessa amostra, foram gastos 25 mL do ácido. Qual a 
concentração, em g/L, da solução, calculada com os dados da titulação? Justifique com cálculos. 
(b) Descreva pormenorizadamente o processo da titulação, escolhendo, dentre os objetos do armário apresentado na 
primeira página, o(s) equipamento(s) necessário(s). 
(c) Explique por que uma solução de HCl 2 mol/L é considerada um eletrólito forte ao passo que uma solução de CH3COOH 
de mesma concentração é um eletrólito fraco. Apresente as equações químicas de dissolução para cada um desses dois 
eletrólitos. 
 
5. Escreva equações balanceadas que correspondam às seguintes descrições: (a) Quando trióxido de enxofre reage com água, 
uma solução de ácido sulfúrico é formada. (b) Sulfeto de boro, B2S3(s), reage violentamente com água formando ácido 
bórico dissolvido, H3BO3, e sulfeto de hidrogênio gasoso. (c) Quando uma solução aquosa de nitrato de chumbo(II) é 
misturada com solução aquosa de iodeto de sódio, uma solução aquosa de nitrato de sódio e um precipitado amarelo de 
iodeto de chumbo são obtidos. (d) O nitrato de mercúrio(II) se decompõe, quando aquecido, formando óxido de 
mercúrio(II) sólido, dióxido de nitrogênio gasoso e oxigênio. (e) Cobre metálico reage a quente com solução de ácido 
sulfúrico concentrada, formando solução aquosa de sulfato de cobre(II), dióxido de enxofre gasoso e água. 
 
6. O cobre metálico é um excelente condutor elétrico amplamente usado na fabricação de circuitos elétricos. Na produção de 
uma placa de circuito impresso para a indústria de eletrônicos, uma camada de cobre é laminada em uma placa plástica. O 
desenho do circuito é impresso sobre a lâmina de cobre utilizando um polímero quimicamente resistente e então a placa é 
levada a um banho químico que reage com o cobre exposto, deixando na placa apenas o cobre necessário para o circuito, 
que fora protegido com o polímero. Finalmente, utiliza-se um solvente orgânico para remover o polímero. O processo 
utilizado para remover o cobre exposto é representado pela seguinte equação, não balanceada: 
Cu(s) + Cu(NH3)4Cl2(aq) + NH3(aq)  Cu(NH3)4Cl(aq) 
Uma planta industrial produz 5000 placas de circuito impresso, cada uma com uma superfície de 5 x 7,5cm. As placas são 
cobertas com uma camada de 0,65mm de cobre. Subseqüentemente, 85% do cobre é removido da placa. A densidade do 
cobre é de 8,96g cm
-3
. Calcule as massas de Cu(NH3)4Cl2 e amônia necessárias para a produção de 5000 placas de circuito 
impresso, assumindo que a remoção do cobre tem rendimento de 97%. 
7. Uma amostra de 5,53g de Mg(OH)2 foi adicionada a 25mL de solução de HNO3 a 0,20M. (a) Escreva a equação química 
balanceada da reação que ocorre. (b) Qual é o reagente limitante na reação? (c) Qual é a quantia de Mg(OH)2, HNO3 e 
Mg(NO3)2 que estarão presentes quando a reação se completar? 
 
8. Permanganato de potássio (KMnO4) reage com água oxigenada (H2O2), em meio ácido (HCl(aq)), gerando cloreto de 
manganês(II), oxigênio molecular e água. (a) apresente este processo na forma de uma reação iônica devidamente 
balanceada. (b) qual é a massa de permanganato de potássio necessária para reagir com 2,5 mol de água oxigenada? 
9. Complete e balanceie as seguintes equações e identifique os agentes oxidantes e redutores. 
a. Cr2O7
2-
(aq) + I
-
(aq)  Cr
3+
(aq) + IO3
-
(aq) (em meio ácido) 
b. I2(s) + OCl
-
(aq)  IO3
-
(aq) + Cl
-
(aq) (em meio ácido) 
c. Pb(OH)4
2-
(aq) + ClO
-
(aq)  PbO2(s) + Cl
-
(aq) (em meio básico) 
d. NO2
-
(aq) + Al(s)  NH
4+
(aq) + AlO2
-
(aq) (em meio básico) 
10. Uma reação de desproporcionamento é um processo de óxido-redução em que a mesma substância é oxidada 
e também reduzida. Complete e balanceie as seguintes reações de desproporcionamento: 
e. Ni
+
(aq)  Ni
2+
(aq) + Ni(s) (em meio ácido) 
f. H2SO3(aq)  S(s) + HSO4
-
(aq) (em meio ácido) 
g. Cl2(aq)  Cl
-
(aq) + ClO
-
(aq) (em meio básico) 
 
11. O ouro existe em dois estados de oxidação positivos, +1 e +3. Os potenciais padrão de redução para estas 
espécies são: 
Au
+
(aq) + e
-
  Au(s) E
o
red = +1,69V 
Au
3+
(aq) + 3e
-
  Au(s) E
o
red = +1,50V 
 
(a) Você pode dar uma razão para explicar a razão do ouro não oxidar com o ar? 
[(DADO: Eo
red O2/H2O=+1,23V (em meio ácido)] 
(b) Os garimpeiros obtém ouro através do tratamento de minérios com ouro com solução de cianeto de sódio 
(NaCN). Um complexo muito solúvel em água se forma através da seguinte reação de óxido-redução: 
 
O quê está sendo oxidado e o quê está sendo reduzido neste processo? 
(c) Os garimpeiros reagem então a solução básica obtida com zinco metálico (Zn(s)) para obter Zn
2+
(aq) e ouro 
metálico. Escreva a equação balanceada deste processo redox. O quê está sendo oxidado e o quê está 
sendo reduzido neste processo? 
12. Uma mistura de 10,325 de óxido de ferro (III) e 5,734 de alumínio é colocada em um cadinho e aquecida em alta 
temperatura. Ocorre a redução do óxido: 3FeO(s) + 2Al(l) 3Fe(l) + Al2O3(s) (a) Qual é o reagente limitante ? (b) Determine 
a quantidade máxima de ferro que pode ser produzida. (c) Calcule a massa do reagente em excesso que permaneceu no 
cadinho. 
4 Au(s) + 8 NaCN(aq) + 2 H2O(l) + O2(g)  4 Na[Au(CN)2](aq) + 4 NaOH(aq)