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Aula 14 Química p/ ENEM 2016 Professor: Wagner Bertolini QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 2 Toda parte quantitativa da Química passa pelo que veremos hoje. Por isto, colocarei vários exercícios para você treinar. Não adianta apenas fazer os cálculos, mas deve-se fazer o mais rápido possível para evitar perda de tempo. Em questões objetivas muitas vezes você nem precisa fazer o cálculo completo. Pode-se chegar à alternativa por aproximação. Dou um conselho: NUNCA faça os cálculos com multiplicações. Sempre será possível fazer a simplificação. Depois de tudo simplificado você efetua o cálculo ou faz a aproximação. Geralmente (95% dos casos) os valores do enunciado guardam uma relação com o valor das massas, volumes, etc. Quanto mais você treinar isto, mais rápido chegará à resposta final. Outra coisa: você precisa ler com atenção as informações que são importantes. Muitas questões trazem um enunciado que serve só para contar uma estorinha e depois faz a pergunta que realmente interessa. Consulte a tabela periódica caso precise de informações das massas. Leis ponderais No final do século XVIII, a Química se fLUPD�FRPR�³FLrQFLD´��SULQFLSDOPHQWH� devido aos experimentos e observações de cientistas, como Lavoisier, Proust e Dalton. Esses experimentos foram realizados com base nas observações das massas das substâncias que participavam dos fenômenos químicos, daí o nome leis ponderais. Lei de Lavoisier (Lei da conservação das massas) Antoine Laurent Lavoisier foi o primeiro cientista a dar conotação científica à Química. No final do século XVIII, ele fazia experiências nas quais se preocupava em medir a massa total de um sistema, antes e depois de ocorrer a transformação química. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 3 Exemplo: Através da análise dos dados obtidos em várias experiências, chegou à conclusão que: Num sistema fechado, a massa total das substâncias, antes da transformação química, é igual à massa total após a transformação ou Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma. Lei de Proust (Lei das proporções fixas ou definidas) Proust se preocupava em analisar a composição das substâncias. Trabalhando com amostras de água de várias procedências (água de chuva, água de rio, água de lago, previamente purificadas), e decompostas por eletrólise, ele verificou que: Assim, Proust concluiu que: Independentemente da origem de uma determinada substância pura, ela é sempre formada pelos mesmos elementos químicos, combinados entre si na mesma proporção em massa. Uma das consequências da lei de Proust é a composição centesimal das substâncias, que indica a porcentagem, em massa, de cada elemento que constitui a substância. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 4 Exemplo No caso da água, temos: 90 g de água fornece 10 g de Hidrogênio e 80 g de oxigênio. x = 11,11% de Hidrogênio x = 88,88% de oxigênio Outra consequência da lei de Proust é o cálculo estequiométrico. Hidrogênio + oxigênio ĺ água Para 10 g de Hidrogênio precisamos de 80 g de oxigênio para reagir, em 30g de Hidrogênio precisamos de 240 g de oxigênio. Logo, a proporção, em massa, com que o Hidrogênio reage com o oxigênio é a mesma nas duas reações. Leis ponderais No final do século XVIII, a Química se firma FRPR�³FLrQFLD´��SULQFLSDOPHQWH� devido aos experimentos e observações de cientistas, como Lavoisier, Proust e Dalton. Esses experimentos foram realizados com base nas observações das massas das substâncias que participavam dos fenômenos químicos, daí o nome leis ponderais. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 5 Lei de Lavoisier (Lei da conservação das massas) Antoine Laurent Lavoisier foi o primeiro cientista a dar conotação científica à Química. No final do século XVIII, ele fazia experiências nas quais se preocupava em medir a massa total de um sistema, antes e depois de ocorrer a transformação química. Exemplo: Através da análise dos dados obtidos em várias experiências, chegou à conclusão que: Num sistema fechado, a massa total das substâncias, antes da transformação química, é igual à massa total após a transformação ou Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma. Lei de Proust (Lei das proporções fixas ou definidas) Proust se preocupava em analisar a composição das substâncias. Trabalhando com amostras de água de várias procedências (água de chuva, água de rio, água de lago, previamente purificadas), e decompostas por eletrólise, ele verificou que: Assim, Proust concluiu que: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 6 Independentemente da origem de uma determinada substância pura, ela é sempre formada pelos mesmos elementos químicos, combinados entre si na mesma proporção em massa. Uma das consequências da lei de Proust é a composição centesimal das substâncias, que indica a porcentagem, em massa, de cada elemento que constitui a substância. Exemplo No caso da água, temos: 90 g de água fornece 10 g de Hidrogênio e 80 g de oxigênio. x = 11,11% de Hidrogênio x = 88,88% de oxigênio Outra consequência da lei de Proust é o cálculo estequiométrico. Hidrogênio + oxigênio ĺ água Para 10 g de Hidrogênio precisamos de 80 g de oxigênio para reagir, em 30g de Hidrogênio precisamos de 240 g de oxigênio. Logo, a proporção, em massa, com que o Hidrogênio reage com o oxigênio é a mesma nas duas reações. Fórmula Centesimal, formula Mínima e fórmula Molecular QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 8 Prosseguindo com seus métodos analíticos, chegou à conclusão de que a massa molecular dessa substância era 180. Com base nesses dados, o químico já pode determinar com certeza 3 tipos de fórmula para essa substância: fórmula percentual, fórmula mínima e fórmula molecular. Fórmula Percentual ou Composição Centesimal Para obter a fórmula percentual, basta calcular a composição centesimal dos elementos formadores, ou seja, descobrir as percentagens em massa de cada elemento. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 9 Uma outra maneira de encontrar a fórmula percentual é através da fórmula molecular da substância. Por exemplo, partindo-se da fórmula molecular do ácido acético (C2H4O2)é possível determinar sua composição centesimal. Deve-se conhecer também as massas atômicas: H = 1; C = 12; O = 16. Portanto, uma molécula de ácido acético, de massa 60 u, é formada por 24 u de carbono, 4 u de hidrogênio e 32 u de oxigênio. O cálculo da composição centesimal fica: Concluindo, podemos dizer que em cada 100 g de ácido acético encontramos 40 g de carbono, 6,67 g de hidrogênio e 53,33 g de oxigênio. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 10 Fórmula Mínima, Empírica ou Estequiométrica Indica os elementos que formam a substância e a proporção em número de átomos ou em mols de átomos desses elementos expressa em números inteiros e menores possíveis. A determinação da fórmula mínima de uma substância pode ser feita de duas maneiras: I. A partir das massas dos elementos que se combinam para formar a substância. Como foi visto no módulo anterior: Sabendo-se que , poderemos fazer diretamente o cálculo usando as massas obtidas na análise elementar: Após o cálculo da quantidade em mols, como não conseguimos os menores números inteiros possíveis, dividimos todos os números pelo menor deles. Observação ± Caso ainda não seja conseguida a sequência de números inteiros, devemos multiplicar todos os números por um mesmo valor. II. A partir da composição centesimal. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 11 Concluímos que em 100 g da substância x encontramos: 40 g de carbono, 6,7 g de hidrogênio e 53,3 g de oxigênio. O cálculo da fórmula mínima deve ser feito da seguinte maneira. Fórmula Molecular Indica os elementos e o número de átomos de cada elemento em 1 molécula ou em 1 mol de moléculas de substância. Para o cálculo da fórmula molecular é necessário que se conheça inicialmente a massa molecular, que no caso é 180, e seguir um dos dois caminhos: I. Partindo da fórmula mínima II. Partindo da composição centesimal QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 12 Concluindo, podemos dizer que 1 molécula da substância x é formada por 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrogênio e 6 átomos de oxigênio ou 1 mol de moléculas de x é formada por 6 mols de átomos de carbono, 12 mols de átomos de hidrogênio e 6 mols de átomos de oxigênio. Toda parte de estudo quantitativo na Química depende, basicamente, do conteúdo deste tópico. Portanto, nem precisa mencionar que ele é de grande importância. Vamos ao estudo. Massa atômica, mol e massa molar: conceitos e cálculos. Para medir a massa de um átomo ou uma molécula qual será a grandeza utilizada? Resposta: Unidade de massa atômica (u) Átomos individuais são muito pequenos para serem vistos e muito menos pesados. Porém, é possível determinar as massas relativas de átomos diferentes, quer dizer, podemos determinar a massa de um átomo comparando com um átomo de outro elemento utilizado como padrão. Em 1961, na Conferência da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), adotou-se como padrão de massas atômicas o isótopo 12 do elemento carbono (12C), ao qual se convencionou atribuir o valor exato de 12 unidades de massa atômica. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 13 Uma unidade de massa atômica (1 u) corresponde desta forma a ?Ȁ 猃? da massa de um átomo de isótopo 12 do carbono. Massa Atômica (MA) Massa atômica é o número que indica quantas vezes a massa de um átomo de um determinado elemento é maior que 1u, ou seja, � ?Ȁ 猃? da massa do átomo de 12C. Comparando-se a massa de um átomo de um determinado elemento com a unidade de massa atômica (1u), obtém-se a massa desse átomo. Exemplo Quando dizemos que a massa atômica do átomo de 32S é igual a 32 u, concluímos que: ± a massa atômica de um átomo de 32S é igual a 32 u; ± a massa atômica de um átomo de 32S é igual a 32 vezes a massa de ?Ȁ 猃? do átomo de C-12; ± a massa de um átomo de 32S é igual a 2,7 vezes a massa de um átomo de C- 12. O aparelho utilizado na determinação da massa atômica chama-se espectrômetro de massa. A medida é feita com grande precisão e o processo de determinação da massa do átomo é comparativo com o padrão, ou seja, o átomo de carbono-12. Massa Atômica de um Elemento QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 14 A maioria dos elementos apresenta isótopos. O cloro, por exemplo, é constituído por uma mistura de dois isótopos de massas atômicas, respectivamente, 35 e 37. A massa atômica do cloro é dada pela média ponderada das massas isotópicas: Portanto: Massa atômica de um ELEMENTO é a média ponderada das massas atômicas dos isótopos naturais desse elemento. Sendo assim, a massa atômica de um elemento hipotético A, constituído dos isótopos naturais A1, A2, An, pode ser calculada por: Veja que a equação acima é um mero cálculo matemático, de média ponderada. Não tem nada a ver com Química, a não ser o fato de envolver isótopos. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 15 Massa Molecular (MM) Os átomos reúnem-se (combinam-se, ligam-se) para formar moléculas. A massa dessas moléculas é a soma das massas atômicas dos átomos constituintes. Como as moléculas são formadas por um grupo de átomos ligados entre si, o padrão usado como base para relacionar as massas dessas moléculas é o mesmo usado para os átomos: a unidade de massa atômica (u). Exemplo: C6H12O6 (C=12, H=1, O=16) MM = 6 x 12 + 12 x 1 + 6 x 16 MM = 72 + 12 + 96 MM = 180 u Significado: Cada molécula de C6H12O6 possui massa de 180 u, ou seja, 180 vezes maior que 1/12 do carbono-12. Portanto: Massa Molecular é a soma das massas atômicas dos átomos que constituem a molécula. Indica quantas vezes a massa da molécula é mais pesada que a massa de 1/12 do átomo de carbono-12. Vejamos outro exemplo: Quando dizemos que a massa molecular da água H2O é 18 u, concluímos que: - a massa de uma molécula H2O é igual a 18 u; - a massa de uma molécula H2O é 18 vezes mais pesada que ?Ȁ 猃? do átomo de carbono-12; - a massa de uma molécula de água é 1,5 vezes mais pesada que um átomo de C-12. Observação: as massas dos compostos iônicos são denominadas de massa- fórmula. Por comodidade utilizaremos o termo massa molecular tanto para compostos iônicos como para compostos covalentes (moleculares). Número de Avogadro, mol, massa molar, volume molar. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertoliniwww.estrategiaconcursos.com.br 16 Sejam as seguintes amostras: 12 g de carbono, 27 g de alumínio e 40 g de cálcio. Experimentalmente verifica-se que o número de átomos N, existentes em cada uma das amostras, é o mesmo, embora elas possuam massas diferentes. Porém, quantos átomos existem em cada uma dessas amostras? Várias experiências foram realizadas para determinar esse número conhecido como número de Avogadro (N) e o valor encontrado é igual a: 6,02x1023. Assim, o número de Avogadro é o número de átomos em x gramas de qualquer elemento, sendo x a massa atômica do elemento, portanto existem: 6,02 · 1023 átomos de C em 12 g de C (MAC = 12 u); 6,02 · 1023 átomos de Al em 27 g de Al (MAAl = 27 u); 6,02 · 1023 átomos de Ca em 40 g de Ca (MACa = 40 u). Conceito de Mol Segundo a União Internacional da Química Pura e Aplicada (IUPAC), mol é a quantidade de matéria que contém tantas entidades elementares quantos são os átomos de carbono-12 contidos em 0,012 kg do C-12. Constante de Avogadro é o número de átomos de C-12 contidos em 0,012 kg de C-12 e seu valor é 6,02x1023 mol -1. Portanto: UM mol é uma quantidade de 6,02x1023 partículas quaisquer Sendo que, por exemplo: 1 mol de laranjas contém ĺ 6,02x1023 laranjas; 1 mol de grãos de areia contém ĺ 6,02x1023 grãos de areia; 1 mol de átomos contém ĺ 6,02x1023 átomos; 1 mol de moléculas contém ĺ 6,02x1023 moléculas; 1 mol de íons contém ĺ 6,02x1023 íons; 1 mol de elétrons contém ĺ 6,02x1023 elétrons, etc. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 17 Massa Molar (M) Massa Molar de um Elemento A massa molar de um elemento é a massa em gramas de 1 mol de átomos, ou seja, 6,02x1023 átomos desse elemento. A massa molar de um elemento é numericamente igual à sua massa atômica expressa em gramas. Exemplo: Al (MA = 27 u) Massa Molar de uma Substância A massa molar de uma substância é a massa em gramas de 1 mol de moléculas da referida substância. A massa molar de uma substância é numericamente igual à sua massa molecular expressa em gramas. Exemplos a) CO2 (C = 12 u ; O = 16 u) MM = 1x2 + 2x16 MM = 12 + 32 = 44 u Logo, ficamos com: b) NaCl (Na = 23; Cl = 35,5) MM = 1x3 + 1x5,5 MM = 23 + 35,5 = 58,5 u Logo, ficamos com: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 18 Princípio de Avogadro ³Volumes iguais de gases quaisquer, à mesma temperatura e pressão, encerram o mesmo número de moléculas." Sendo n a quantidade em mols de cada gás, podemos concluir: Observe que o número de moléculas é semelhante. Mas não se esqueça de um detalhe: A MASSA PROVAVELMENTE SERÁ DIFERENTE. Por isto, as questões podem envolver cálculo de massas, partindo deste princípio. Volume molar Determinou-se experimentalmente o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás nas CNTP e foi encontrado o valor aproximado a 22,4 L. Portanto, podemos dizer que: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 19 Volume molar nas CNTP = 22,4L/mol Onde: CNTP: condições normais de Temperatura (0º Celsius ou 273 Kelvin) e Pressão (1 atm ou 760 mm de Hg) Por que isto ocorre? Porque um mol de qualquer gás tem sempre a mesma quantidade de moléculas. Se a quantidade de moléculas é a mesma as questões de provas podem comparar as massas destes gases diferentes (porque, provavelmente, serão diferentes tais massas). Veja: - 1 mol de gás de O2 nas CNTP ocupa o volume de 22,4L (e terá massa de 32g dentro deste frasco). - 1 mol de gás de H2 nas CNTP ocupa o volume de 22,4L (e terá massa de 2g dentro deste frasco). - - 1 mol de gás de CH4 nas CNTP ocupa o volume de 22,4L (e terá massa de 16g dentro deste frasco). RESUMINDO: CUIDADO QUANDO NOS REFERIMOS À MASSA DE UMA SUBSTÂNCIA. 3. QUESTÕES 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 para 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. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 20 Disponível em: www.anvisa.gov.br. Acesso em: 1 ago. 2012 (adaptado). Considerando-se o valor de 23 16 10 mol�u 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 10u b) 221,5 10u c) 237,5 10u d) 251,5 10u e) 254,8 10u Resposta: [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 � u 236 10 átomos de Ca 1 g de cálcio u Ca 23 22 Ca n n 0,15 10 1,5 10 átomos de cálcio u u 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.com. Acesso em: 27 fev. 2012. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 21 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 u 10±4. b) 9,5 u 10±3. c) 4 u 10±2. d) 2,6. e) 823. Resposta: [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� u 3. (Enem 2011). A eutrofização é um processo em que rios, lagos e mares adquirem níveis altos de nutrientes, especialmente fosfatos e nitratos, provocando posterior acúmulo de matéria orgânica em decomposição. Os nutrientes são assimilados pelos produtores primários e o crescimento desses é controlado pelo nutriente limítrofe, que é o elemento menos disponível em relação à abundância necessária à sobrevivência dos organismos vivos. O ciclo representado na figura seguinte reflete a dinâmicados nutrientes em um lago. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 23 A partir dos valores das concentrações dos elementos carbono (21,2 mol/L), nitrogênio (1,2 mol/L) e fósforo (0,2 mol/L), podemos calcular a proporção deles na água do lago. C N P 106 mol / L 16 mol / L 1 mol / L 21,2 mol / L 1,2 mol / L 0,2 mol / L Dividindo a segunda linha por 0,2, teremos: C N P 106 mol / L 16 mol / L 1 mol / L 21,2 mol / L 1,2 mol / L 0,2 mol / L 0,2 0,2 0,2 C N P 106 mol / L 16 mol / L 1 mol / L 106 mol / L 6 mol / L 1 mol / L (limítrofe) (menor quantidade) 4. (Enem 2010). O fósforo, geralmente representado pelo íon de fosfato (PO4±3), é um ingrediente insubstituível da vida, já que é parte constituinte das membranas celulares e das moléculas do DNA e do trifosfato de adenosina (ATP), principal forma de armazenamento de energia das células. O fósforo utilizado nos fertilizantes agrícolas é extraído de minas, cujas reservas estão cada vez mais escassas. Certas práticas agrícolas aceleram a erosão do solo, provocando o transporte de fósforo para sistemas aquáticos, que fica imobilizado nas rochas. Ainda, a colheita das lavouras e o transporte dos restos alimentares para os lixões diminuem a disponibilidade dos íons no solo. Tais fatores têm ameaçado a sustentabilidade desse íon. Uma medida que amenizaria esse problema seria: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 24 a) Incentivar a reciclagem de resíduos biológicos, utilizando dejetos animais e restos de culturas para produção de adubo. b) Repor o estoque retirado das minas com um íon sintético de fósforo para garantir o abastecimento da indústria de fertilizantes. c) Aumentar a importação de íons fosfato dos países ricos para suprir as exigências das indústrias nacionais de fertilizantes. d) Substituir o fósforo dos fertilizantes por outro elemento com a mesma função para suprir as necessidades do uso de seus íons. e) Proibir, por meio de lei federal, o uso de fertilizantes com fósforo pelos agricultores, para diminuir sua extração das reservas naturais. Resposta: [A] Uma medida que amenizaria esse problema seria incentivar a reciclagem de resíduos biológicos, utilizando dejetos animais e restos de culturas para produção de adubo. 05. (PM SOROCABA - PROFESSOR DE QUIMICA ± VUNESP/2012). O volume molar de um gás nas CNTP é 22,4 L/mol. Imagine que fosse possível uma pessoa pegar nas mãos as moléculas presentes em um cubo de 1,0 cm3 de gás nas CNTP e contá-las, uma a uma, na razão de 2 moléculas por segundo. Em 1987, a população mundial atingiu a marca de 5 bilhões de habitantes. Caso todos esses habitantes tivessem se juntado naquele ano para iniciar essa contagem de moléculas de gás, sem parar, a tarefa só seria concluída, aproximadamente, na década de Dado: N = 6,02 x 1023/mol (A) 2020. (B) 2030. (C) 2050. (D) 2070. (E) 2100. RESOLUÇÃO: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 25 Vamos calcular o número de moléculas contidas em 1 cm3. Lembrando que 22,4L = 22.400 cm3. 22.400 cm3------------6,02 x 1023 moléculas 1 cm3--------------------X X= 2,6875.1019 moléculas. Este número de moléculas seria contado pela população mundial. Ou seja: por 5 bilhões (5.000.000.000 de pessoas = 5.109 pessoas). Cada pessoa contaria, portanto, o seguinte número de moléculas: 2,6875.1019 moléculas-------5.109 pessoas Y---------------------------------1 pessoa Y = 5,3755.109 moléculas por pessoa. Cada pessoa conta 2 moléculas por segundo. Então, calcularemos o número de moléculas contadas por ano. Portanto, considerando que cada ano tem 2x 2x3600sx24hx365dias = 63072000 moléculas por ano. 1 ano-------------- 63072000 moléculas R--------------------5,3755.109 moléculas R= 85,22 anos. Como teriam iniciado em 1987 terminarão em 2072. 5HVSRVWD��³'´� 06. (PM-MG - PROFESSOR II DE QUÍMICA - FCC/2012). A porcentagem em massa de ferro, no cloreto ferroso, é, aproximadamente, (A) 44%. (B) 34%. (C) 55%. (D) 60%. Dados: Massa molar (g/mol): Fe = 56; Cl = 35,5; RESOLUÇÃO: A fórmula do cloreto ferroso é FeCl2. Logo, teremos a seguinte relação em QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 26 massa: 1 mol de FeCl2-----------1 mol de Fe 127g-------------------------56g 100g-------------------------X X= 44,09% 5HVSRVWD��³$´� 07. Calcule as massas molares das substâncias abaixo: a) K2O Resolução: Primeiramente calcular a massa do óxido de potássio. K -> 2 x 39 = 78 O -> 1 x 16 = 16 + 94 u (unidades), a massa molar é matematicamente o mesmo valor, mas com unidade de medida diferente, g/mol. Resposta: 94 g/mol ou 94 g.mol-1. b) Na2CO3 Resolução: separando os elementos químicos diferentes. Na = 2 x 23 = 46 C = 1 x 12 = 12 O = 3 x 16 = 48 + 106 u Massa molar do carbonato de sódio = 106 g/mol. 08. Determine a quantidade de matéria, em mols, presente em 100 g de monóxido de carbono (CO). Resolução: Inicialmente devemos calcular a massa molar do monóxido de carbono, a partir do cálculo da massa molecular. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 27 C = 1 x 12 = 12 O = 1 x 16 = 16 + 28 u, conforme sabemos o valor da massa molar é 28 g/mol. Através de uma regra de três simples: 1 mol de CO......................28 g X.......................................100g 28 x = 100 X = 100/28 X = 3,57 mol 09. Calcule a quantidade de matéria, em mol, e o número de moléculas presentes em 30 g de água. Resolução: Calculando a massa molar da água. H = 2 x 1 = 2 O = 1 x 16 = 16 + 18 u, então: 18 g/mol. 1 mol de água................18 g X ....................................30g 18 x = 30 X = 30/18 X = 1,66 mol de água Portanto, Se em 1 mol de moléculas de água temos, 6,02.1023 moléculas de água. Em 18 g de água teremos 6,02.1023 moléculas de água. Resolvendo: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 28 18 g .............................. 6,02.1023 30 g................................x 18. x = 30. 6,02.1023 X = 180,6. 1023/18 X = 1.1024 moléculas. 10. Calcule as massas, em gramas, presentes nas seguintes amostras: a) 1,5 mol de átomos de ferro. Resolução: Como a massa do ferro é de 55,84 unidades, sua massa molar é de 55,84 g/mol. Se em 1 mol de Ferro verificamos a massa de 56 g, então: 1 mol de Fe...........55,84 g 1,5 mol de Fe..........x X = 1,5. 55,84 X = 83,76 g b) 3,0 mol de N2 Resolução: A massa atômica do nitrogênio é de 14 u. Como na molécula do gás nitrogênio encontramos dois átomos de nitrogênio sua massa molecular é de 28 u, logo sua massa molar é de 28 g/mol. 1 mol de N2 ........................28 g 3 mol de N2.........................x X = 3. 28 X = 84 g QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 29 c) 0,5 mol de dióxido de oxigênio Resolução: A molécula do dióxido de oxigênio é formada por 1 átomo de carbono e dois átomos de oxigênio, logo: C - 1 x 12 = 12 O - 2 x 16 = 32, somando os valores obtemos a massa molecular de 44 u, ou 44 g/mol. Logo: 1 mol de CO2 ..........................44g 0,5 mol de CO2..........................x X = 0,5 . 44 X = 22 g d) Quantas moléculas de cloro, Cl2, há em 12 g de gás? Se todas as moléculas de Cl2 se dissociarem dando origem a átomos de cloro, quantos átomos de cloro serão obtidos? Dado: A massa molar do gás cloro é de 71 g/mol Resolução: 1 mol de Cl2...................71 g....................6,02.1023 12 g......................x 71 . x = 12 . 6,02. 1023 71 . x = 72,24. 1023 X = 72,24. 1023/71 X = 1,01.1023 moléculas de Cl2 Como na molécula de gás cloro existem dois átomos de cloro unidos por ligação covalente, logo: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 30 2.(1,01.1023 moléculas de Cl2) = 2,01.1023 átomos de cloro. 11. Por ocasião das comemorações oficiais dos 500 anos do Descobrimento do Brasil, o Banco Central lançou uma série de moedas comemorativas em ouro e prata. Uma delas, cujo valor facial é de R$ 20,00, foi cunhada com 8,0 g de ³RXUR ���´� uma liga metálica que contém 90% em massa de ouro. Conhecendo o Número de Avogadro: 6,0.1023, e sabendo que a massa molar do ouro é 197 g/mol, pode-se afirmar que numa dessas moedas existem a) 2,2 . 1022 átomos de ouro. b) 6,0 . 103 átomos de ouro. c) 7,2 . 103 átomos de ouro. d) 6,0 .1023 átomos de ouro. e) 7,2 . 1023 átomos de ouro. RESOLUÇÃO: Massa de ouro efetivo na moeda: 8,0 g ±±±±±±±±±±±±±± 100% x ±±±±±±±±±±----±±±± 90% x = 7,2 g de ouro Cálculo do número de átomos: 1mol de Au Ļ 197 g ±±±±±±±±±±±± 6,0 . 1023 átomos 7,2 g ±±±±±±±±±±±± y y = 2,2 . 1022 átomos de ouro Resposta: A 12. Nitrito de sódio, NaNO2, é empregado como aditivo em alimentos, tais QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 31 como toucinho, salame, presunto, linguiça e outros, principalmente com duas finalidades: ± evitar o desenvolvimento do Clostriduim botulinum, causador do botulismo; ± propiciar a cor rósea característica desses alimentos, pois participam da seguinte transformação química: Mioglobina + NaNO2 ĺ mioglobina nitrosa (proteína presente na carne, cor vermelha) A concentração máxima permitida é de 0,014 g de NaNO2 por 100 g do alimento. Os nitritos são considerados mutagênicos, pois no organismo humano produzem ácido nitroso, que interage com bases nitrogenadas alterando-as, podendo provocar erros de pareamento entre elas. A quantidade máxima, em mol, de nitrito de sódio que poderá estar presente em 1 kg de salame é, aproximadamente: Dados: Massas molares em g/mol: N = 14; Na = 23 e O = 16. a 2 . 10±3 b) 1 . 10±3 c) 2 . 10±2 d) 2 . 10±1 e) 1 . 10±1 RESOLUÇÃO: Massa molar do NaNO2: M = (23 + 14 +2 . 16) g/mol = 69 g/mol Massa máxima de NaNO2 permitida em 1 kg de salame: 0,014 g de NaNO2 ±±±±±±±±± 100 g x ±±±±±±±±± 1000 g (1 kg) x = 0,14 g de NaNO2 Quantidade máxima em mol: 1mol de NaNO2 ±±±±±±±±±± 69 g QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 32 y ±±±±±±±±±± 0,14 g y 2 . 10±3 mol de NaNO2 Resposta: A 15. Os filmes fotográficos contêm uma mistura de haletos de prata, sais sensíveis à luz e pouco solúveis. Após exposição à luz, uma parte do brometo de prata presente no filme é convertida em bromo e prata metálica. Após um tratamento com um fixador, grãos de prata contendo 1010 átomos de prata são formados, dando origem ao que se chama de imagem latente. Sabendo-se que a reação de foto redução do brometo de prata é descrita como: AgBr + luz ĸĺ Br + Ag0 (prata metálica) Pergunta-se: qual é a massa de AgBr necessária para gerar um grão de prata contendo 1010 átomos de prata? Dados: massas atômicas: Ag = 107,9; Br = 79,9 a) 3,13 . 10±12 g de AgBr b) 1,79 . 10±12 g de AgBr c) 1,33 . 10±12 g de AgBr d) 6,50 . 1015 g de AgBr e) 4,81 . 1013 g de AgBr RESOLUÇÃO: AgBr + luz ĸĺ Br + Ag 1 mol 1 mol Ļ Ļ 187,8 g ±±±±±±±±±±±±± 6,0 . 1023 átomos x ±±±±±±±±±±±±± 1010 átomos 187,8 . 1010 x = ±±±±±±±±±±± g = 3,13 . 10±12 g de AgBr QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 33 6,0 . 1023 Resposta: A 16. Um elemento X apresenta os seguintes isótopos: 40X ۛۛۛĺ 80% 42X ۛۛۛĺ 15% 44X ۛۛۛĺ 5% A massa atômica de X é: a) 40,5u b) 41,0u c) 42,5u d) 43,0u e) 43,5u Resolução massa atômica = 40u . 80 + 42u . 15 + 44u . 5 ±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±± 100 = 40,5u Resposta: A 17. Responda às perguntas: a) Qual a massa, em gramas, de 2 quilogramas de cobre? b) Qual a massa, em gramas, de 2,7 mols de mercúrio? (Hg =200u) c) Qual a massa, em gramas, de 9.1023 átomos de iodo? (I = 127u). Constante de Avogadro: 6.1023 mol±1. d) Qual a massa, em gramas, de 3,5 mols de ácido nítrico? (H = 1u, N = 14u e O=16u) e) Qual a massa, em gramas, de 9.1023 moléculas de gás carbônico? (C = 12u e O = 16u) f) Qual a massa, em gramas, de 1 átomo de polônio? (Po = 200u) Resolução a) 2 kg de cobre = 2000g de cobre = 2.103g de cobre QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 34 b) 1 mol de Hg ±±±±±±±±±±±± 200 g 2,7 mol de Hg ±±±±±±±±±± x x = 540g c) 6 . 1023 átomos de iodo ±±±±±±±±±±±± 127 g 9 . 1023 átomos de iodo ±±±±±±±±±±±± x x = 190,5g d) MMHNO3 = 1 . 1u + 1 . 14u + 3 . 16u = 63u 1 mol ±±±±±±±±±±±± 63g 3,5 mol ±±±±±±±±±± x X = 220,5g e) 6.1023 moléculas de CO2 ±±±±±±±± 44g 9.1023 moléculas de CO2 ±±±±±±±± x x = 66g f) 6.1023 átomos de Po ±±±±±±±± 200g 1 átomo de Po ±±±±±±±±±±±±±±± x x = 3,33.10±22g 18. Tem-se uma amostra de 560 g de ferro metálico e outra de lítio metálico de mesma massa. Em qual amostra há maior número de átomos? Justifique. Gab: A massa de lítio por possuir a menor massa molar será necessário ³MXQWDU´ maior número de mol para empatar com a massa do ferro. Ou seja: quanto menor a massa molar maior será a quantidadeem mols para ter a mesma massa que a de uma substância de maior massa molar. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 35 19. (Mackenzie-SP) A quantidade de átomos de mercúrio, presentes num termômetro que contém 2,0 g desse metal são iguais a: Dado: massa molar do Hg = 200 g/mol. a) 4,0x102 b) 1,2x1023 c) 2,4x1026 d) 1,5x1025 e) 6,0x1021 Resolução Resposta: letra E 200g ± 6. 1023 átomos 2g ------X X = 6,0x1021 átomos de Hg. 20. Qual a massa de CO2 existente em 5.6L deste gás? Resolução M (CO2) = 44g 1 Mol CO2 = 44g - 22,4L x---- 5,6L x = 11g de CO2 21. Qual o volume ocupado por 16g de gás O2 nas CNTP? (O=16u) Resolução 1 mol de O2 ± 22,4litros ± 32g O2 x--------------- 16g O2 x = 11,2 litros de O2 16. Determine o número de átomos de carbono (C) contidos em 2 mols deste elemento. Dado: Número de Avogadro = 6,0×1023 Resolução QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 36 1 mol C ----6 .1023 átomos 2 mols C-----x x = 12x1023 átomos de C. 22. Quantos átomos estão contidos em 20g de hidróxido de sódio (NaOH)? Dados: H = 1u; O = 16u; Na = 23u Resolução 1 mol de NaOH ---40g -----3. 6,02x1023 átomos 20g--------x x = 9,03x1023 átomos 23. (Puc-PR) Em 100 gramas de alumínio, quantos átomos deste elemento estão presentes? Dados: M(Al) = 27 g/mol 1 mol = 6,02 × 1023 átomos a) 2,22 × 1024 b) 27,31 × 1023 c) 3,7 × 1023 d) 27 × 1022 Resolução Resposta: letra A 27g---------6,02.1023 átomos 100g---------- X X = 2,22x1024 átomos de Al 24. ³n´�Pols de moléculas de metano (CH4) pesam tanto quanto 56 litros GH�DQLGULGR�VXOI~ULFR� �62���JDVRVR�PHGLGRV�QDV�&173��2�YDORU�GH� ³n´�p� igual a: Dados: Volume molar nas CNTP = 22,4 L. H = 1g/mol; C = 12g/mol; O = 16g/mol; S = 32g/mo QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS COMENTADOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 14 Prof. Wagner Bertolini www.estrategiaconcursos.com.br 37 a) 12,5. b) 20 c) 25. d) 30. e) 40. Resolução Cálculo do número de mols de SO3 em 56 L nas CNTP 1 mol__________________22,4 L n mol__________________56,0 L então n = 2,5 mol de SO3 Cálculo da massa de CH4 em 2,5 mol (massas de SO3 e CH4 são iguais) massa de CH4: m = 2,5 x 80 = 200g Cálculo do número de mols de CH4 n = 200 / 16 = 12,5 mol Grande abraço. Excelente estudo. Estou à disposição. Prof. Wagner