P1 de Química com gabarito 2013.1

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P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL – 13/04/2013 
 
 
Nome: Gabarito 
Nº de Matrícula: Turma: 
Assinatura: 
 
 
 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,5 
2a 2,5 
3a 2,5 
4a 2,5 
Total 10,0 
 
Dados 
 
R = 0,0821 atm L mol-1 K-1 
T (K) = T (°C) + 273,15 
1 atm = 760 mmHg 
Vm = 22,41 L mol
-1 (273 K e 1,00 atm) 
PV = nRT 
Pi = i P 
S = KH P 
1a Questão 
 
O composto dicloreto de dienxofre, S2Cl2, é muito utilizado na vulcanização a frio da 
borracha e pode ser produzido pela reação de enxofre fundido, S8, com cloro, Cl2, 
conforme a equação química abaixo: 
 
S8(l) + 4Cl2(g)  4S2Cl2(l) 
 
Considere que foram misturados 32,0 kg de S8 com 71,0 kg de Cl2 e faça o que se 
pede. 
 
a) Defina rendimento teórico e rendimento percentual de uma reação química. 
b) Calcule o rendimento teórico, em quilogramas. 
c) Calcule a massa de reagente restante. 
d) Calcule a quantidade de matéria, em mol, de S2Cl2 formada, supondo que a 
reação tenha um rendimento de 96,5%. 
e) Calcule a massa, em quilogramas, de produto formado, quando se utiliza a 
mesma quantidade do reagente S8 com 15,0% de impurezas. 
 
Dados: 
M(S8) = 256,52 g mol
-1 
M(Cl2) = 70,906 g mol
-1 
M(S2Cl2) = 135,036 g mol
-1 
Resolução: 
a) Rendimento Teórico: é a quantidade máxima (quantidade de matéria, massa ou 
volume) do produto que pode ser obtida a partir de dada quantidade de reagente. 
Rendimento Percentual: é a fração do rendimento teórico realmente obtido, expresso 
em porcentagem. 
 
b) Definir quem é o reagente limitante: 
 1 mol S8  4 mol Cl2 
(1 mol x 256,52 g mol-1)  (4 mol x 70,906 g mol-1) 
 32,0 kg  x kg 
x = 35,4 kg de Cl2 
 
Como o Cl2 está em excesso, o reagente limitante é o S8. 
 
Cálculo do rendimento teórico: 
 
 1 mol S8  4 mol S2Cl2 
(1 mol x 256,52 g mol-1)  (4 mol x 135,036 g mol-1) 
 32,0 kg  x kg 
 x = 67,4 kg de S2Cl2 
c) 
A massa do reagente em excesso, Cl2, era de 71,0 kg, porém reagiu 35,4 kg. Logo: 
71,0 kg – 35,4 kg = 35,6 kg de Cl2 restante. 
 
d) 
67,4 kg de S2Cl2 100 % 
x  96,5 % 
 x = 65,0 kg de S2Cl2 
 
n = m / M n(S2Cl2) = 65,0 x 10
3 g / 135,036 g mol-1 = 482 mol de S2Cl2 
 
e) Considerando rendimento de 100 %: 
32,0 kg de S8 100 % 
 x  85,0 % 
 x = 27,2 kg de S8 
 
1 mol S8  4 mol S2Cl2 
(1 mol x 256,52 g mol-1)  (4 mol x 135,036 g mol-1) 
 27,2 kg  x kg 
 x = 57,3 kg de S2Cl2 (para rendimento de 100 %) 
 
Para quem considerou o rendimento de 96,5 %: 
32,0 kg de S8 100 % 
 x  85,0 % 
 x = 27,2 kg de S8 
 
1 mol S8  4 mol S2Cl2 
(1 mol x 256,52 g mol-1)  (4 mol x 135,036 g mol-1) 
 27,2 kg  x kg 
 x = 57,3 kg de S2Cl2 
 
57,3 kg S2Cl2 100 % 
 x  96,5 % 
 x = 55,3 kg de S2Cl2 
 
 
 
2a Questão 
 
A Lei 12.760/12 diminuiu a tolerância para o resultado do teste do etilômetro, 
também conhecido como teste do bafômetro, de 0,1 mg L-1 de álcool no ar expelido 
para 0,05 mg L-1. 
Uma reação que permite determinar a concentração de álcool expelido, pela 
mudança de cor, é a reação do vapor de etanol, C2H5OH, com dicromato de 
potássio, K2Cr2O7, conforme a equação abaixo: 
 
K2Cr2O7(aq) + 4H2SO4(aq) + 3C2H5OH(g)  Cr2(SO4)3(aq) + 7H2O(l) + 3C2H4O(g) + K2SO4(aq) 
 
a) Calcule o volume mínimo, em litros, de uma solução de K2Cr2O7 0,10 mol L
-1 
necessário para reagir completamente com 0,050 mg de C2H5OH. 
b) Calcule a massa, em miligramas, de C2H5OH necessária para produzir 0,784 mg 
de Cr2(SO4)3. 
c) Se através do teste do bafômetro, ficar constatado que o motorista apresenta uma 
concentração de 4,5 x 10-6 mol L-1 de C2H5OH no ar expelido, mostre com cálculos 
se este responderá a processo criminal. 
 
Dados: 
M (K2Cr2O7) = 294 g mol
-1 
M (C2H5OH) = 46 g mol
-1 
M (Cr2(SO4)3) = 392 g mol
-1 
 
 
 
Resolução: 
a) 
1 mol C2H5OH → 46 g 
 X ← 5,0 x 10-5 g X = 1,1 x 10-6 mol 
 
1 mol K2Cr2O7 → 3 mol C2H5OH 
 X ← 1,1 x 10-6 mol C2H5OH X = 3,7 x 10
-7 mol K2Cr2O7 
c = n / v .: v = n / c .: v = 3,7 x 10-7 mol / 1,0 x 10-1 L 
 v = 3,7 x 10-6 L 
 
b) 
1 mol Cr2(SO4)3 → 392 g 
 X ← 7,84 x 10-4 g X = 2,00 x 10-6 mol 
 
 1 mol Cr2(SO4)3 → 3 mol C2H5OH 
2,00 x 10-6 mol Cr2(SO4)3 → X X = 6,00 x 10
-6 mol C2H5OH 
 
1 mol C2H5OH → 46 g 
6,00 x 10-6 mol C2H5OH → X X = 2,8 x 10
-4 g ou 0,28 mg 
 
c) 
1 mol C2H5OH → 46 g 
4,5 x 10-6 mol C2H5OH → X X = 2,1 x 10
-4 g ou 0,21 mg 
Resposta: O motorista responderá processo criminal, pois a concentração 
encontrada é de 0,21 mg L-1, ou seja, superior ao permitido pela lei (0,05 mg L-1) 
 
3a Questão 
 
A ureia, CO(NH2)2, é uma substância utilizada como fertilizante e pode ser obtida 
pela reação entre o gás carbônico, CO2, e a amônia, NH3, conforme a equação: 
 
CO2(g) + 2NH3(g)  CO(NH2)2(s) + H2O(g) 
 
a) Calcule o volume de NH3 a 1,00 atm e 273 K, necessário para reagir com excesso 
de CO2, produzindo 120 g de CO(NH2)2, considerando rendimento de 100%. 
b) Defina a Lei de Dalton. 
c) Em outro experimento, 150 g de CO(NH2)2, um soluto não volátil, foram 
completamente dissolvidos em 500 g de água, em um sistema aberto, a 25 ºC. 
Calcule a pressão de vapor da solução resultante, sabendo que a pressão de vapor 
da água pura é 0,0313 atm, nesta temperatura. 
 
Considere o comportamento ideal dos gases e das soluções. 
Dados: 
M(CO(NH2)2) = 60,06 g mol
-1 
M(CO2) = 44,01 g mol
-1 
M(NH3) = 17,03 g mol
-1 
M(H2O) = 18,02 g mol
-1 
Resolução: 
 
 
a) Forma correta outra opção 
 
 
Cálculo do mol de NH3 Cálculo do mol de NH3 
2 mol de amônia  1 mol de ureia 2 mol de amônia  1 mol de ureia 
 
 x  120 / 60,06 x  120 / 60,06 
 
x = 3,996 mol de NH3 x = 4,00 mol de NH3 
 
Cálculo do volume da NH3 Cálculo do volume da 
NH3 
 P. V = n.R.T P.V = n.R.T 
1,00 x V = 3,996 . 0,0821 . 273 1,00 x V = 4,00 x 0,0821 x 273 
V = 89,6 L de NH3 V = 89,7 L de NH3 
 
Outra opção de cálculo do volume da NH3 
 
1 mol de amônia  22,41 L 1 mol de amônia  22,41 L 
3,996 mol de amônia  x 4,00 mol de amônia  x 
x = 89,6 L de NH3 x = 89,6 L de NH3 
 
 
 
b) Dalton descobriu que “a pressão de uma mistura de gases é a soma das pressões que 
cada gás teria se ocupasse sozinho o volume da mistura”. Sendo Pt a pressão total e Pa , Pb, 
Pc ... Pn. 
Pt = Pa + Pb + Pc +....+Pn 
 
c) Cálculo do mol de uréia 
n ureia = 150 / 60,06 = 2,498 mol 
Cálculo do mol da água 
 nágua = 500 / 18,02 = 27,75 mol 
Cálculo do mol total 
 nT = 2,498 + 27,75 = 30,248 
Cálculo da pressão da água 
 Págua = 27,75 / 30,248 x 0,0313 
 Págua = 0,9174 x 0,0313 
 Págua = 0,0287 atm 
4a Questão 
 
Para anunciar o resultado do Conclave da escolha do papa, o Vaticano utiliza 
reações químicas. A decomposição do clorato de potássio, KClO3, mostrada na 
equação abaixo, é uma das reações envolvidas na produção da fumaça branca. 
 
2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g) 
 
Considere que a decomposição completa do KClO3 foi realizada no sistema abaixo. 
 
Um volume de 0,250 L de O2 foi produzido e coletado totalmente no recipiente1, a 
25 °C, resultando em uma pressão total de 0,724 atm. A pressão de vapor da água 
nestas condições é 0,0313 atm. 
 
a) Calcule a fração em mol (antigamente conhecida como fração molar) do O2 no 
recipiente 1, desconsiderando a solubilidade do mesmo na água. 
b) Calcule a massa, em grama, do KClO3 decomposto. 
c) Considere, agora, que o O2 se dissolve parcialmente na água e calcule a sua 
solubilidade nestas condições. 
 
Considere o comportamento ideal dos gases. 
Dados: 
KH (O2) = 1,29 x 10
-3 mol L-1 atm-1, a 25 °C 
M(KClO3) = 122,5 g mol
-1 
Resolução: 
 
Cálculo da pressão parcial de O2: 
P(T) = P(H2O) + P(O2) 
P(O2) = P(T) - P(H2O) 
P(O2) = 0,724 atm – 0,0313 atm 
P(O2) = 0,6927 atm 
 
Cálculo da fração em mol: 
x(O2) = P(O2) / P(T) 
x(O2) = 0,6927 atm / 0,724 atm 
x(O2) = 0,957 
Ou 
Outra opção de resolução: 
PV = nRT para H2O 
n(H2O) = PV/RT 
n(H2O) = 0,0313 atm x 0,250 L / 0,0821 x (25 + 273) K 
n(H2O) = 3,198 x 10-4 mol 
 
PV = nRT para O2 
n(O2) = PV/RT 
n(O2) = 0,6927 atm x 0,250 L / 0,0821 x (25 + 273) K 
n(O2) = 7,078 x 10-3 mol 
 
x(O2) = n(O2) / n(T) 
x(O2) = n(O2) / (n(O2) + n(H2O)) 
x(O2) = 7,078 x 10-3 / (7,078 x 10-3 + 3,198 x 10-4) 
x(O2) = 0,957 
 
Cálculo da quantidade de matéria de O2 
PV = nRT 
n(O2) = PV/RT 
n(O2) = 0,6927 atm x 0,250 L / 0,0821 x (25 + 273) K 
n(O2) = 7,078 x 10-3 mol 
 
Cálculo da quantidade de matéria de KClO3 
2 mol KClO3  3 mol O2 
 n (KClO3)  n(O2) 
 x  7,078 x 10-3 
 x = 4,719 x 10-3 mol de KClO3 
 
Cálculo da quantidade de massa de KClO3 
n = m/M 
m KClO3 = n x M 
m KClO3 = 4,719 x 10-3 x 122,5 
m KClO3 = 0,578 g de KClO3 
 
SO2 = κO2 x P O2 
SO2 = 1,29 x 10-3 x 0,6927 
SO2 = 8,94 x 10-4 mol L-1