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Sumário Capítulo 1- Dispersões e soluções ..................................................................................................................... 5 1- Dispersões ................................................................................................................................................. 5 1.1- Classificação das dispersões ............................................................................................................... 5 2- Soluções verdadeiras ou Soluções ............................................................................................................ 5 2.1- Classificação das soluções .................................................................................................................. 5 2.2- Regras de solubilidade........................................................................................................................ 6 2.3- Saturação da solução.......................................................................................................................... 6 2.4- Curvas de solubilidade........................................................................................................................ 7 3- Concentração das soluções ....................................................................................................................... 7 3.1- Concentração comum (Concentração) ............................................................................................... 7 3.2- Título em massa ................................................................................................................................. 7 3.3- Molaridade ......................................................................................................................................... 8 3.4- Fração molar ....................................................................................................................................... 8 3.5- Partes por milhão ............................................................................................................................... 8 3.6- Concentração da água oxigenada ...................................................................................................... 8 3.7- Densidade ........................................................................................................................................... 8 3.8- Relação entre concentração e título .................................................................................................. 8 3.9- Relação entre concentração e molaridade ........................................................................................ 8 4- Contando íons em solução ........................................................................................................................ 9 5- Diluição e mistura de soluções .................................................................................................................. 9 5.1- Diluição de soluções ........................................................................................................................... 9 5.2- Mistura de soluções ........................................................................................................................... 9 Leitura Complementar .................................................................................................................................... 10 Exercícios de fixação ........................................................................................................................................ 10 Pintou no ENEM............................................................................................................................................... 14 Gabarito: .......................................................................................................................................................... 17 Capítulo 2- Propriedades Coligativas ............................................................................................................... 18 1- Relação das mudanças de estado físico .................................................................................................. 18 1.1- Evaporação dos líquidos puros ......................................................................................................... 18 1.2- Ebulição dos líquidos puros .............................................................................................................. 19 1.3- Congelamento de líquidos puros ..................................................................................................... 19 1.4- Diagrama de fases ............................................................................................................................ 19 2- Os efeitos coligativos ............................................................................................................................... 19 2.1- Efeito tonométrico ........................................................................................................................... 19 2.2- Efeito ebuliométrico ......................................................................................................................... 20 2.3- Efeito criométrico ............................................................................................................................. 20 2.4- Osmometria ...................................................................................................................................... 20 3- Propriedades coligativas nas soluções iônicas ........................................................................................ 21 Leitura complementar ..................................................................................................................................... 21 Exercícios de fixação ........................................................................................................................................ 22 Gabarito: .......................................................................................................................................................... 24 Pintou no ENEM............................................................................................................................................... 24 Gabarito: .......................................................................................................................................................... 26 Capítulo 3- Termoquímica ............................................................................................................................... 27 1- Calor ........................................................................................................................................................ 27 2- Processos que liberam e absorvem calor ................................................................................................ 27 3- Entalpia e variação de entalpia ............................................................................................................... 28 4- Fatores que influenciam nas entalpias das reações ................................................................................ 28 5- Equação termoquímica ........................................................................................................................... 29 6- Casos particulares das entalpias de reação ............................................................................................. 29 6.1- Entalpia padrão de formação de uma substância ............................................................................ 29 6.2- Entalpia de combustão de uma substância ......................................................................................30 6.3- Energia de ligação ............................................................................................................................. 30 7- Lei de Hess ............................................................................................................................................... 30 7.1- Consequências da lei de Hess ........................................................................................................... 31 8- Aspectos estequiométricos ..................................................................................................................... 31 Leitura complementar ..................................................................................................................................... 31 Exercícios de fixação ........................................................................................................................................ 31 Gabarito ........................................................................................................................................................... 34 Pintou no ENEM............................................................................................................................................... 35 Gabarito ........................................................................................................................................................... 37 Capítulo 4- Cinética química ............................................................................................................................ 38 1- Velocidade das reações químicas ............................................................................................................ 38 2- Como as reações ocorrem ....................................................................................................................... 38 2.1- Condições indispensáveis ................................................................................................................. 38 2.2- A teoria das colisões ......................................................................................................................... 38 2.3- Energia de ativação .......................................................................................................................... 39 3- Fatores que afetam a rapidez das reações .............................................................................................. 39 3.1- Superfície de contato ....................................................................................................................... 39 3.2- Temperatura ..................................................................................................................................... 39 3.3- Concentração ................................................................................................................................... 39 3.4- Catalisadores .................................................................................................................................... 39 3.5- Pressão ............................................................................................................................................. 40 3.6- Luz..................................................................................................................................................... 40 4- Lei cinética ............................................................................................................................................... 40 Leitura complementar ..................................................................................................................................... 40 Exercícios de fixação ........................................................................................................................................ 41 Gabarito ........................................................................................................................................................... 44 Pintou no ENEM............................................................................................................................................... 44 Gabarito ........................................................................................................................................................... 47 Capítulo 5- Equilíbrios químicos ...................................................................................................................... 48 1- Reversibilidade das reações .................................................................................................................... 48 2- Grau de equilíbrio .................................................................................................................................... 48 3- Constante de equilíbrio ........................................................................................................................... 48 4- Princípio de Le Chatelier .......................................................................................................................... 49 4.1- Deslocamento de equilíbrio ............................................................................................................. 49 5- Equilíbrio iônico ....................................................................................................................................... 50 5.1- Equilíbrio iônico ácido-base ............................................................................................................. 50 5.2- O efeito do íon comum ..................................................................................................................... 50 5.3- Equilíbrio iônico da água .................................................................................................................. 51 6- Hidrólise de sais ....................................................................................................................................... 51 6.1- Constante de hidrólise ..................................................................................................................... 52 7- Produto de solubilidade .......................................................................................................................... 52 Leitura complementar ..................................................................................................................................... 52 Exercícios de fixação ........................................................................................................................................ 53 Gabarito ........................................................................................................................................................... 56 Pintou no ENEM............................................................................................................................................... 56 Gabarito ........................................................................................................................................................... 59 Capítulo 6- Eletroquímica ................................................................................................................................ 60 1- Oxirredução ............................................................................................................................................. 60 1.1- Regras práticas para a determinação do Nox .................................................................................. 60 1.2- Definição de reação oxirredução ..................................................................................................... 60 1.3- Agente oxidante e agente redutor ...................................................................................................60 2- Pilhas ....................................................................................................................................................... 60 2.1- Potencial do eletrodo ....................................................................................................................... 61 2.2- Diferença de potencial da pilha e sua espontaneidade ................................................................... 62 2.3- Pilhas e baterias comerciais ............................................................................................................. 62 3- Eletrólise .................................................................................................................................................. 63 3.1- Eletrólise em solução aquosa ........................................................................................................... 64 3.2- Aspectos quantitativos ..................................................................................................................... 65 Leitura complementar ..................................................................................................................................... 65 Exercícios de fixação ........................................................................................................................................ 65 Gabarito ........................................................................................................................................................... 71 Pintou no ENEM............................................................................................................................................... 71 Gabarito ........................................................................................................................................................... 73 Capítulo 7- Reações nucleares ......................................................................................................................... 74 1- A descoberta da radioatividade .............................................................................................................. 74 2- Natureza das emissões ............................................................................................................................ 74 2.1- Radiação alfa (α) ............................................................................................................................... 74 2.2- Radiação beta ................................................................................................................................... 75 2.3- Radiação gama ................................................................................................................................. 75 2.4- Emissão de pósitrons ........................................................................................................................ 75 3- Transmutação artificial ............................................................................................................................ 75 4- Meia-vida ou período de semidesintegração .......................................................................................... 75 5- Datação com carbono-14 ........................................................................................................................ 76 6- Fissão nuclear .......................................................................................................................................... 76 Leitura complementar ..................................................................................................................................... 76 Exercícios de fixação ........................................................................................................................................ 77 Gabarito ........................................................................................................................................................... 79 Pintou no ENEM............................................................................................................................................... 79 Gabarito ........................................................................................................................................................... 81 Referências ........................................................................................................... Erro! Indicador não definido. 5 Capítulo 1- Dispersões e soluções 1- Dispersões Temos diferentes classificações para misturas. Podemos ter um sistema (mistura) homogêneo, quando temos a solubilidade de uma substância em outra, ou um sistema (mistura) heterogêneo, quando uma substância não se solubiliza na outra. Como um caso intermediário a esses dois, podemos ter algumas substâncias que se disseminam em maior quantidade ou em menor quantidade. Dispersão é um sistema com uma substância se disseminando, como pequenas partículas, em outra substância. O que se distribui uniformemente como pequenas partículas é chamado de disperso, e a substância em que o disperso é disseminado é chamada dispersante ou dispergente. 1.1- Classificação das dispersões A classificação das dispersões é feita de acordo com o diâmetro médio das partículas dispersas: Tabela 1: Classificação das dispersões Classificação Diâmetro médio das partículas dispersas Exemplo Soluções verdadeiras Inferior a 10 -7 cm Água + glicose Soluções coloidais Entre 10 -7 e 10 -4 cm Água + gelatina Suspensões Superior a 10 -4 cm Água + enxofre Tabela 2: Principais características dos sistemas dispersos Soluções verdadeira s Soluções coloidais Suspensões Natureza das partículas dispersas Átomos, íons ou moléculas. Aglomera dos de átomos, íons ou moléculas, além de moléculas gigantes e íons gigantes. Grandes aglomerados de átomos, íons ou moléculas. Homogen eidade do sistema As partículas não são visíveis com nenhum aparelho (sistema homogêneo ). As partículas são visíveis ao ultrami- croscópio (sistema heterogê- neo). As partículas são visíveis ao microscópio comum. Sediment ação das partículas As partículas não se sedimen- tam. As partículas sedimen- tam-se por meio de ultracentrí- fugas. Há sedimenta- ção espontânea ou por meio de centrífugas comuns. Separaçã o por filtração A separação não é possível. As partículas são separadas por meio de ultrafiltros. As partículas são separadas por meio de filtros comuns. 2- Soluções verdadeiras ou Soluções O grupo mais importante dentro de dispersões é o grupo das soluções verdadeiras ou soluções. Podemos fazer uma associação de dispersão com soluções: o que chamamos de disperso em dispersões, chamamos de soluto em soluções, e, o que chamamos de dispersante, em soluções chamamos de solvente. 2.1- Classificação das soluções Podemos classificar as soluções de acordo com 4 critérios: condução de corrente 6 elétrica, estado de agregação da solução, proporção soluto/solvente, e natureza do soluto. Condução de corrente elétrica Soluções eletrolíticas ou iônicas: Uma solução eletrolítica conduz corrente elétrica, poiscontêm íons livres que são gerados pela ionização ou dissociação do soluto. Exemplo: Água e cloreto de sódio. Soluções não-eletrolíticas ou moleculares: Uma solução não-eletrolítica não conduz corrente elétrica, pois não apresenta íons livres e sim, moléculas. Exemplo: Água e etanol. Estado de agregação da solução Soluções sólidas Soluções líquidas Soluções gasosas Proporção entre soluto e solvente Soluções diluídas: são as que contêm uma quantidade pequena de soluto em relação à quantidade de solvente. Soluções concentradas: são as que contêm uma quantidade grande de soluto em relação à quantidade de solvente. Natureza do soluto Soluções moleculares: quando moléculas constituem as partículas dispersas. Soluções iônicas: quando íons constituem as partículas dispersas. 2.2- Regras de solubilidade Substância polar tende a dissolver substância polar e substância apolar tende a dissolver substância apolar. Obs.: Em geral, temos que as substâncias inorgânicas são polares e as substâncias orgânicas são apolares. Obs2.: Substâncias inorgânicas em água: ácidos são solúveis em geral, bases são insolúveis em geral, sais têm solubilidade variada, óxidos metálicos são insolúveis em geral e óxidos não- metálicos dissolvem-se reagindo com a água em geral. 2.3- Saturação da solução Quando adicionamos soluto continuamente, em um momento, ele não irá mais se dissolver. A partir daí, todo o sólido ficará depositado no fundo do recipiente e dizemos que a solução está saturada ou que a solução atingiu o ponto de saturação. A saturação de uma solução depende do soluto e do solvente que a compõem, bem como das condições físicas. Temperatura e pressão influem no ponto de saturação. Cada solução apresenta um coeficiente ou grau de solubilidade, que é a quantidade necessária de uma substância para saturar uma quantidade de solvente, em determinadas condições físicas de temperatura e de pressão. Quanto menor o coeficiente de solubilidade, menos solúvel a substância é naquele solvente. No caso de dois líquidos, dizemos que as substâncias são imiscíveis. Caso da água com óleo. Podemos classificar as soluções em função do seu ponto de saturação: Não-saturadas: menos soluto que o determinado pelo coeficiente de solubilidade; Saturadas: quando atingem o coeficiente de solubilidade; Supersaturadas: mais soluto que o determinado pelo coeficiente de solubilidade. Figura 1: Classificação e estabilidade das soluções Disponível em: http://vagnerbertoloto.blogspot.com.br/2012/01/solucoes.html. Acesso 23 mai. 2014. 7 2.4- Curvas de solubilidade As curvas de solubilidade representam a variação dos coeficientes de solubilidade das substâncias em função da temperatura. Figura 2: Curva de solubilidade KNO3 em água Disponível em: http://vagnerbertoloto.blogspot.com.br/2012/01/solucoes.html. Acesso em 23 mai. 2014. Existem três tipos de curva: Ascendentes: representam as substâncias cujo coeficiente de solubilidade aumenta com a temperatura. Descendentes: representam substâncias cujo coeficiente de solubilidade diminui com a temperatura. Percebemos esse comportamento na dissolução de gases em líquidos, onde a solubilidade do gás aumenta com a elevação da pressão e, consequentemente, diminui com a elevação da temperatura. Curvas com inflexões: representam as substâncias que sofrem modificações em sua estrutura com a variação da temperatura. Geralmente a presença de pontos de inflexão ao longo da curva, indica que está ocorrendo a desidratação do soluto mediante aumento de temperatura. 3- Concentração das soluções Concentração de uma solução nada mais é que expressar a quantidade de soluto dissolvido em um certo volume de solução. Essas grandezas podem ser expressas em massa, volume ou mol. 3.1- Concentração comum (Concentração) Concentração comum, ou concentração (C), é a massa do soluto (mg, g, kg, t etc.) dividido pelo volume da solução (cm 3 , mL, dm 3 , L, m 3 etc.). Exemplo: Qual a concentração em g/L de uma solução de nitrato de potássio que contem 60g do sal em 300cm 3 de água. 3.2- Título em massa Título em massa () é a massa do soluto dividido pela massa da solução (massa do soluto + massa do solvente). Assim, título em massa é uma grandeza adimensional (sem unidade). Podemos expressar o título em massa em porcentagem (porcentagem em massa). Exemplo: Uma solução de cloreto de potássio (KCl) 10% possui 10 g de soluto em 100 g de solução ou 90 g de água. 8 Obs.: O título ainda pode ser escrito em termos de volume. As definições são idênticas às anteriores, trocando apenas massa por volume. 3.3- Molaridade Molaridade (ɱ) é a quantidade de soluto em mols, dividido pelo volume da solução. Mas, Logo, Exemplo: Qual a concentração em mol/L de uma solução de iodeto de sódio que contem 45g do sal em 400mL de solução? Massas atômicas: Na = 23; I = 127. 3.4- Fração molar Fração molar (X) é o número de mols do soluto dividido pelo número de mols da solução (soluto + solvente). Denotamos o índice 1 para soluto e 2 para solvente 3.5- Partes por milhão Partes por milhão (ppm) expressa a concentração de soluções extremamente diluídas. O soluto se apresenta em quantidade muito pequena, dissolvido em uma quantidade muito grande de solvente. 3.6- Concentração da água oxigenada A água oxigenada é uma solução de peróxido de hidrogênio em água. Normalmente sua concentração é expressa em volumes. Isso significa a quantidade de litros de oxigênio que se obtém a partir da decomposição completa do peróxido de hidrogênio contido em 1,0 litro de solução, nas condições normais de temperatura e pressão. 3.7- Densidade É a razão entre a massa e o volume de uma solução. Unidade: gramas por mL (g/mL) 3.8- Relação entre concentração e título Com a densidade expressa em g/L Para densidade em mg/L, temos: 3.9- Relação entre concentração e molaridade Exemplo: Qual a concentração em mol/L de uma solução de HCl que apresenta concentração igual a 146g/L? Massas atômicas: H = 1; Cl = 35,5 9 4- Contando íons em solução Para determinar a quantidade de moléculas ou íons numa solução precisamos considerar a natureza do soluto e o seu comportamento na presença do solvente, no caso a água. Consideremos uma solução 2mol/L de ácido nítrico. O ácido nítrico é um eletrólito forte e,em água, se ioniza de acordo com a equação: HNO3(l) → H + (aq) + NO - 3(aq) Portanto, nessa solução não existem mais moléculas de soluto, mas íons. Como cada molécula origina um mol de íons H + e um mol de íons NO - 3, em 1L de solução 2mol/L desse ácido, há 2mol de íons H + e 2mol de íons NO - 3. Essa condição só é verdadeira para solutos que sofrem ionização (principalmente ácidos) ou dissociação (sais e alguns hidróxidos) em água. 5- Diluição e mistura de soluções 5.1- Diluição de soluções A diluição consiste em adicionar mais solvente à solução, e, portanto,diminuir sua concentração. A quantidade de soluto é a mesma antes e depois da diluição: m1 = m2 Sabemos que m = C . V, portanto: C1 . V1 = C2 . V2 onde V2 é igual ao volume inicial da solução mais o volume de solvente adicionado. Exemplo: Um volume de 500mL de uma solução aquosa de CaCl2 0,3mol/L é diluída até o volume final de 1500mL. Qual a concentração final da solução? 5.2- Mistura de soluções 5.2.1- Mistura de duas soluções de um mesmo soluto Se misturarmos duas soluções de mesmo soluto: Figura 3: Mistura de soluções de mesmo solvente. Disponível em: http://aprendaquimicarenatojr.blogspot.com.br/2012/05/exercicios- diluicao-e-misturas-de.html. Acesso em 23 mai. 2014. A massa total do soluto será a soma das massas do soluto das soluções iniciais. O mesmo acontece com o solvente, o volume final é a soma dos iniciais. Assim a concentração final é a razão entre a quantidade final de soluto e o volume final: 5.2.2- Mistura de soluções de solventes iguais e solutos diferentes sem que haja reação química Ao se misturar soluções de solutos diferentes sem ocorrer reação química entre eles, a quantidade de cada soluto permanece inalterada, antes e após a mistura. 10 5.2.3- Mistura de soluções com solventes iguais e solutos diferentes que reagem entre si Normalmente ocorre com a mistura de uma solução de um ácido com uma solução de uma base; ou solução de um oxidante com uma solução de um redutor; ou com soluções de dois sais que reagem um com o outro. Quando soluções com solutos diferentes reagem entre si ao se misturar, se trata de um problema relacionado com cálculo estequiométrico. Leitura Complementar Oceanos de soluções “A Terra tem o privilégio de ser o único planeta do sistema solar que contém água em oceanos, rios e lagos. Em todos os casos, a água não é pura, mas sim soluções cujos solutos principais são sais. Os oceanos cobrem 70% da superfície do nosso planeta e contêm mais de 1,4 . 10 18 kg de massa de água. As água que compõem os oceanos se comunicam, formando uma única massa de solvente que apresenta mesmas proporções dos principais solutos. Devido à quantidade de soluto presente, a água do mar é classificada como uma solução de eletrólitos moderadamente concentrada. Para se ter uma idéia, a concentração em quantidade de matéria em relação aos íons Na + e Cl - é de aproximadamente 0,5 mol/L e em relação aos íons Mg +2 e SO4 -2 é de aproximadamente 0,05 mol/L. As concentrações dos íons Na + e Cl - , por exemplo, são cerca de dez vezes maiores que as de Mg +2 e SO4 -2 . Embora as proporções dos principais solutos sejam constantes, a concentração pode variar em diferentes locais, devido a fatores como o excesso de chuvas, fusão de gelo, falta de chuvas ou calor excessivo. As variações tanto em proporção como em concentração de solutos secundários, como HCO3 - , NO3 - , H2PO4 - e ânions de silício (provenientes da ação mecânica e química da água sobre as rochas), são muito grandes, dependendo da região do planeta”. PERUZZO, F. M.; CANTO, E.L.: Química na abordagem do cotidiano. 4 a edição. São Paulo: Morderna, 2006. Volume 2. Exercícios de fixação 1- Faça a correspondência: 1. Solução verdadeira; 2. Solução coloidal; 3. Suspensão. a. Suas partículas podem ser separadas por ultrafiltros. b. É passível de sedimentação espontânea. c. Possui partículas invisíveis mesmo com o uso de aparelhos. d. Suas partículas são separadas por filtros comuns. e. Possui partículas visíveis apenas ao ultramicroscópio. f. É sempre um sistema homogêneo e suas partículas não sedimentam. g. Não pode ser separada por filtração nem por centrifugação. h. É um sistema heterogêneo. 2- (Cesgranrio-RJ) Considere o quadro a seguir: 11 Logo, podemos afirmar que: a. A = solução verdadeira; B = suspensão; C = solução coloidal. b. A = suspensão; B = solução coloidal; C = solução verdadeira. c. A = solução coloidal; B = solução verdadeira; C = suspensão. d. A = solução coloidal; B = suspensão; C = solução verdadeira. e. A = solução verdadeira; B = solução coloidal; C = suspensão. 3- Considere este gráfico: As soluções indicadas pelos pontos A, B e C podem ser classificadas quanto à saturação, respectivamente, como: a. Insaturada, saturada com corpo de chão, supersaturada. b. Saturada, insaturada, saturada com corpo de chão. c. Saturada com corpo de chão, saturada, insaturada. d. Supersaturada, insaturada, saturada. e. Saturada com corpo de chão, supersaturada, insaturada. 4- Certa substância X pode ser dissolvida em até 53g a cada 100 mL de água (H2O). As soluções formadas por essa substância, descritas a seguir, podem ser classificadas, respectivamente, como: 1. 26,5g de X em 50 mL de H2O 2. 28g de X em 100 mL de H2O 3. 57,3g de X em 150 mL de H2O 4. 55g de X em 100 mL de H2O a) Insaturada, Insaturada, Saturada com precipitado e Saturada. b) Saturada, Saturada, Saturada com precipitado e Insaturada. c) Saturada com precipitado, Insaturada, Saturada e Saturada. d) Saturada com precipitado, Insaturada, Insaturada e Saturada. e) Saturada, Insaturada, Insaturada e Saturada com precipitado. 5- (PUCC) Se dissolvermos 40 g de hidróxido de sódio em 162 g de água, a quente, a fração molar do soluto será: Dados: Na = 23; O =16; H = 1 a)0,2 b)0,02 c)0,1 d)0,01 e) n.d.a. 12 6- (ITA) Deseja-se calcular a fração molar do soluto de uma solução aquosa 0,50 molal desse soluto. Sabe-se que o peso molecular da água vale 18,0. Qual é a melhor opção: a) O cálculo somente será possível se for dado o peso molecular do soluto. b) O cálculo somente será possível se forem dadas as condições de pressão e de temperatura. c) O cálculo somente será possível se for dada a densidade da solução. d) O cálculo somente será possível se for dada a fração molar do solvente. e) Não falta nenhum dado para o cálculo pedido. 7- (MED – ITAJUBA) Quantos gramas de Na3PO4 (PM = 164) são necessárias para preparar 5,0 litros de uma solução 3 molar? a)10,9 b)65,6 c)98,4 d)273 e) 2460 8- Num balão volumétrico de 250 mL adicionam- se 2,0g de sulfato de amônio sólido; o volume é completado com água. A concentração da solução obtida, em g/litro, é: a) 1,00g/L. b) 2,00g/L. c) 3,50g/L. d) 4,00g/L. e) 8,00g/L. 9- A concentração em mol/L de Cl – em uma solução aquosa 0,1 mol/L de FeCl3 é: a) 0,5 mol/L. b) 0,4 mol/L. c) 0,3 mol/L. d) 0,2 mol/L. e) 0,1 mol/L. 10- Uma solução aquosa de NaCl apresenta porcentagem em massa de 12,5%. Isso significa que, para cada 100g de solução, teremos ........ g de soluto e .......... g de solvente. Completa-se corretamente a afirmação acima, respectivamente, com: a) 12,5g e 100 g. b) 12,5g e 87,5g. c) 87,5g e 12,5g. d) 100g e 12,5g. e) 58,5g e 41,5g. 11- Uma massa de 40g de NaOH são dissolvidas em 160g de água. A porcentagem, em massa, de NaOH presente nesta solução é de: a) 20%. b) 40%. c) 10%. d) 80%. e) 100%. 12- Numa diluição de uma solução, podemos afirmarque: a) A massa do solvente permanece constante. b) A massa do soluto permanece constante. c) O volume da solução permanece constante. d) A molaridade da solução permanece constante. e) A molalidade da solução permanece constante. 13- – Uma solução contendo 5 mL de NaCl 1mol/L é diluída com água suficiente para atingir o volume de 500mL. A concentração desta nova solução é: a) 0,002 mol/L b) 0,01 mol/L 13 c) 0,05 mol/L d) 0,50 mol/L e) 10 mol/L 14- Uma solução contendo 50 mL de NaCl 10 mol/L é diluída com água suficiente para atingir o volume de 250 mL. A concentração dos íons Na+ é: a) 2,0 mol/L b) 1,0 mol/L c) 5,0 mol/L d) 0,50 mol/L e) 10 mol/L 15-100g de solução de um certo sal tem a concentração de 30% em massa. A massa de água necessária para diluí-la a 20% em massa é: a) 25g. b) 50g. c) 75g. d) 100g. e) 150g. 16- Qual a molaridade de uma solução de NaOH formada pela mistura de 60 mL de solução 5 mol/L com 300 mL de solução 2 mol/L, da mesma base ? a) 1,5 mol/L. b) 2,0 mol/L. c) 2,5 mol/L. d) 3,5 mol/L. e) 5,0 mol/L. 17- Qual a molaridade de uma solução de ácido sulfúrico obtida pela mistura de 30 mL do ácido 1,3%, densidade de 1,5 g/mL e 20 mL do mesmo ácido 0,5 mol/L ? Dados: H = 1 u.; O = 16 u.; S = 32 u a) 0,64 mol/L. b) 0,32 mol/L. c) 0,48 mol/L. d) 0,10 mol/L. e) 0,50 mol/L. 18- Quando se adiciona uma solução de cloreto de cálcio a uma solução de carbonato de sódio forma-se uma solução de carbonato de cálcio insolúvel (utilizado como giz), de acordo com a equação: CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl Para reagir completamente com 50 mL de solução 0,15 mol/L de Na2CO3, é necessário um volume de solução 0,25 mol/L de CaCl2 igual a: a) 15,0 mL. b) 25,0 mL. c) 30,0 mL. d) 50,0 mL. e) 75,5 mL. 19- A tabela seguinte fornece dados sobre a solubilidade do KCl em diversas temperaturas. Analisando essa tabela pode-se prever que a adição de 60 g de KCl em 200 g de água sob temperatura constante de 50ºC formará uma solução aquosa ............... e ............... corpo de fundo. Resfriando-se o sistema a 10ºC, a solução se apresentará ............... e ............... corpo de fundo. Para completar corretamente o texto, as lacunas devem ser preenchidas, na ordem em que aparecem, por: 14 a) saturada – sem – insaturada – com b) insaturada – sem – saturada – sem c) insaturada – sem – saturada – com d) insaturada – sem – insaturada – sem e) saturada – com – saturada – com 20- O “soro caseiro” consiste em uma solução aquosa de cloreto de sódio 3,5g/L e de sacarose 11g/L. A massa de cloreto de sódio e de sacarose necessárias para preparar 500mL de soro caseiro são respectivamente: a) 17,5g e 55g b) 175g e 550g c) 1750mg e 5500mg d) 17,5mg e 55mg e) 175mg e 550mg Gabarito: 1- A) II B) III C) I D) III E) II f) I g) I h) II- ou III 2- E 3. C 4. E 5. C 6. E 7. E 8. E 9. C 10. B 11. A 12. B 13. B 14. A 15. B 16. A 17. B 18. C 19. C 20. C Pintou no ENEM 1- No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha. Um hamburguer ecológico? É pra já! Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado). Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol) A 0,25 kg. B 0,33 kg. C 1,0 kg. D 1,3 kg. E 3,0 kg. 2- 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. 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 = 294 g/mol 15 A 1,3 × 10 –4 . B 9,5 × 10 –3 . C 4 × 10 –2 . D 2,6. E 823. 3- Certas ligas estanho-chumbo com composição específica formam um eutético simples, o que significa que uma liga com essas características se comporta como uma substância pura, com um ponto de fusão definido, no caso 183ºC. Essa é uma temperatura inferior mesmo ao ponto de fusão dos metais que compõe esta liga (o estanho puro funde a 232ºC e o chumbo puro a 320ºC), o que justifica sua ampla utilização na soldagem de componentes eletrônicos, em que o excesso de aquecimento deve sempre ser evitado. De acordo com as normas internacionais, os valores mínimo e máximo das densidades para essas ligas são de 8,74 g/mL e 8,82 g/mL, respectivamente. As densidades do estanho e do chumbo são 7,3 g/mL e 11,3 g/mL, respectivamente. Um lote contendo 5 amostras de solda estanho- chumbo foi analisado por um técnico, por meio da determinação de sua composição percentual em massa, cujos resultados estão mostrados no quadro a seguir. Amostra Porcentagem de Sn(%) Porcentagem de Pb(%) I 60 40 II 62 38 III 65 35 IV 63 37 V 59 41 Disponível em: www.eletrica.ufpr.br. Com base no texto e na análise realizada pelo técnico, as amostras que atendem às normas internacionais são A) I e II. B) I e III. C) II e IV. D) III e V. E) IV e V. 4- A eutrofização é um processo em que rios, lagos e mares adquirem nível 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 dinâmica dos nutrientes em um lago. SPIRO, T.G.; STIGLIANI, W.M. Química Ambiental. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2008 (adaptado). A análise da água de um lago que recebe a descarga de águas residuais provenientes de lavouras adubadas revelou as concentrações dos elementos carbono (21,2 mol/L), nitrogênio (1,2 mol/L) e fósforo (0,2 mol/L). Nessas condições, o nutriente limítrofe é A) C. B)N. C)P. D)CO2. E) PO4 3- 5- O peróxido de hidrogênio é comumente utilizado como antisséptico e alvejante. Também pode ser empregado em trabalhos de restauração 16 de quadros enegrecidos e no clareamento de dentes. Na presença de soluções ácidas deoxidantes, como o permanganato de potássio, este óxido decompõe-se, conforme a equação a seguir: 5 H2O2 (aq) + 2 KMnO4 (aq) + 3 H2SO4 (aq) → 5 O2 (g) + 2 MnSO4 (aq) + K2SO4 (aq) + 8 H2O (l) ROCHA-FILHO, R. C. R.; SILVA, R. R. Introdução aos Cálculos da Química. São Paulo: McGraw-Hill, 1992. De acordo com a estequiometria da reação descrita, a quantidade de permanganato de potássio necessária para reagir completamente com 20,0 mL de uma solução 0,1 mol/L de peróxido de hidrogênio é igual a A 2,0×10 0 mol. B 2,0×10 -3 mol. C 8,0×10 -1 mol. D 8,0×10 -4 mol. E 5,0×10 -3 mol.. 6- Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vive em rios, lagos e oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/L a 20ºC) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um sistema hídrico. A DBO corresponde à massa de O2 em miligramas necessária para realizar a oxidação total do carbono orgânico em um litro de água. BAIRD, C. Química Ambiental. Ed. Bookmam, 2005 (adaptado). Dados: Massas molares em g/mol: C = 12; H = 1; O = 16. Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula mínima CH2O e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em um litro de água; em quanto a DBO será aumentada? A) 0,4 mg de O2/litro B) 1,7 mg de O2/litro C) 2,7 mg de O2/litro D) 9,4 mg de O2/litro E) 10,7 mg de O2/litro 7- A composição média de uma bateria automotiva esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3% PbO, 17% PbO2 e 36% PbSO4. A média de massa da pasta residual de uma bateria usada é de 6 kg, onde 19% é PbO2, 60% PbSO4 e 21% Pb. Entre todos os compostos de chumbo presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois nos processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas das baterias) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente. Para reduzir o problema das emissões de SO2(g), a indústria pode utilizar uma planta mista, ou seja, utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução de sulfato presente no PbSO4 é feita via lixiviação com solução de carbonato de sódio (Na2CO3) 1M a 45ºC, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91%. Após esse processo, o material segue para a fundição para obter o chumbo metálico. PbSO4 + Na2CO3 → PbCO3 + Na2SO4 Dados: Massas Molares em g/mol Pb = 207; S = 32; Na = 23; O = 16; C = 12. Segundo as condições do processo apresentado para a obtenção de carbonato de chumbo (II) por meio da lixiviação por carbonato de sódio e considerando uma massa de pasta residual de 17 uma bateria de 6 kg, qual quantidade aproximada, em quilogramas, de PbCO3 é obtida? A) 1,7 kg B) 1,9 kg C) 2,9 kg D) 3,3 kg E) 3,6 kg 8- Ao colocar um pouco de açúcar na água e mexer até a obtenção de uma só fase, prepara-se uma solução. O mesmo acontece ao se adicionar um pouquinho de sal à água e misturar bem. Uma substância capaz de dissolver o soluto é denominada solvente; por exemplo, a água é um solvente para o açúcar, para o sal e para várias outras substâncias. A figura a seguir ilustra essa citação Suponha que uma pessoa, para adoçar seu cafezinho, tenha utilizado 3,42g de sacarose (massa molar igual a 342 g/mol) para uma xícara de 50 mL do líquido. Qual é a concentração final, em mol/L, de sacarose nesse cafezinho A 0,02 B 0,2 C 2 D 200 E 2000 9- O álcool hidratado utilizado como combustível veicular é obtido por meio da destilação fracionada de soluções aquosas geradas a partir da fermentação de biomassa. Durante a destilação, o teor de etanol da mistura é aumentado, até o limite de 96% em massa. Considere que, em uma usina de produção de etanol, 800 kg de uma mistura etanol/água com concentração 20% em massa de etanol foram destilados, sendo obtidos 100 kg de álcool hidratado 96% em massa de etanol. A partir desses dados, é correto concluir que a destilação em questão gerou um resíduo com uma concentração de etanol em massa A de 0%. B de 8,0%. C entre 8,4% e 8,6%. D entre 9,0% e 9,2%. E entre 13% e 14% Gabarito: 1. B 2. B 3. C 4. B 5. D 6. E 7. C 8. B 9. D 18 Capítulo 2- Propriedades Coligativas Propriedades coligativas são propriedades que dependem apenas do número de partículas dispersas na solução, independente da natureza delas. Existem quatro propriedades coligativas, são elas tonometria, ebuliometria, criometria e osmometria. Antes de entrar em cada propriedade coligativa, vamos discutir alguns pontos importantes das mudanças de estado físico. 1- Relação das mudanças de estado físico 1.1- Evaporação dos líquidos puros Todos já vimos uma poça de água secar (evaporar), assim como também sabemos que o ponto de ebulição da água é 100°C. Logicamente, não temos a temperatura do ambiente tão elevada. Como essa poça evapora? A evaporação ocorre em qualquer temperatura, pois as moléculas não ficam paradas, estão sempre em movimento. Nem todas as moléculas têm a mesma velocidade, e algumas, então, conseguem “escapar” do líquido e irem para a atmosfera. A esse fenômeno damos o nome de evaporação. Ao imaginarmos um recipiente fechado com o líquido colocado, e que anteriormente havia apenas vácuo. No início, a evaporação é rápida, depois mais lenta, até que parece cessar. Acontece que como o recipiente é fechado, as moléculas na têm para onde ir, e como as moléculas gasosas têm maior velocidade, elas começam a se chocar e voltam para a fase líquida. Assim, parece que a evaporação cessou, mas o que ocorreu foi um equilíbrio dinâmico entre as fases, ou seja, a velocidade de evaporação do líquido tornou-se igual à velocidade de condensação de seus vapores. Quando isso acontece, dizemos que os vapores do líquido alcançaram o estado dos vapores saturados e a pressão máxima de vapor do líquido foi alcançada, na temperatura em que a experiência foi realizada. Pressão máxima de vapor de um líquido é a pressão exercida pelos vapores saturados quando estão em equilíbrio dinâmico com o líquido. A pressão máxima de vapor depende do líquido e da temperatura em que a experiência é feita. Figura 1: Gráfico pressão de vapor da água x temperatura Disponível em: http://www.mundoeducacao.com/quimica/fatores-que- alteram-pressao-vapor-um-liquido.htm (adaptado). Acesso em: 23 mai. 2014. 19 1.2- Ebulição dos líquidos puros Existem duas formas para uma substância passar do estado líquido para o gasoso. Evaporação: Ocorre lentamente e apenas na superfície do líquido; Ebulição: Ocorre de forma turbulenta, com formação de bolhas de vapor que se formam no líquido, se expandem, vão até a superfície do líquido e “explodem”. Para isso acontecer,a pressão de vapor no interior de cada bolha tem que ser igual ou um pouco superior que a pressão externa, que no caso de um recipiente aberto, é a pressão atmosférica. 1.3- Congelamento de líquidos puros A temperatura de solidificação varia muito pouco com a variação da pressão externa, ao contrário da temperatura de ebulição. Figura 2: Gráfico de solidificação da água Disponível em: http://hifisicoquimica.wordpress.com/category/tema-2- pressao-de-vapor/ (adaptada). Acesso em: 23 mai. 2014. 1.4- Diagrama de fases Todas as substâncias apresentam um diagrama de fases, mas o da água é o mais conhecido, por isso, vamos colocá-lo como ilustração. http://entendame.wordpress.com/2013/01/30/evap oracao/ Esse diagrama nos mostra as regiões dos três estados físicos da água e as linhas de fronteira, onde 1T marca a passagem do gelo para água líquida e vice-versa; 2T marca a passagem da água líquida para a forma de vapor e vice-versa; e 3T marca a passagem do gelo para a forma de vapor e vice-versa. O ponto T é a temperatura e pressão onde os três estados físicos coexistem e é chamado de ponto triplo. Conhecidas as relações de mudanças de estado físico, vamos estudar as propriedades coligativas propriamente ditas. 2- Os efeitos coligativos 2.1- Efeito tonométrico Tonometria é a diminuição ou abaixamento da pressão máxima de vapor do solvente pela dissolução de um soluto não-volátil. onde p0 é a pressão máxima de vapor do líquido puro, à uma temperatura t; p é a pressão máxima de vapor da solução, na mesma temperatura t; p é o abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor da solução. O abaixamento da pressão máxima de vapor de uma solução é, normalmente, calculado pela Lei de Raoult, que diz que a pressão de 20 vapor do solvente em uma solução de soluto não- eletrólito e não-volátil, é igual ao produto da fração em quantidade de matéria do solvente pela pressão de vapor do solvente puro, numa dada temperatura. Exemplo: A pressão de vapor da água pura, a 25°C, é 3,2 kPa. Utilize a Lei de Raoult para prever a pressão de vapor, a 25°C, de uma solução de 0,10 mol de glicose em 0,90 mol de água. 2.2- Efeito ebuliométrico Ebuliometria é o aumento ou elevação da temperatura de ebulição do solvente pela dissolução de um soluto não-volátil. onde te é a temperatura inicial de ebulição da solução e t0 é a temperatura de ebulição do líquido puro. Exemplo:Considere três soluções aquosas obtidas dissolvendo em 100 g de água: I- 18,0 g de glicose (C6H12O6) II- 17,1 g de sacarose (C12H22O11) III- 13,5 g de frutose (C6H12O6) Dentre essas soluções, sob mesma pressão, a de maior e a de menor temperatura de ebulição são, respectivamente Dados: Massas molares: Glicose = 180 g/mol Sacarose = 342 g/mol Frutose 180 g/mol 2.3- Efeito criométrico Criometria é a diminuição ou abaixamento da temperatura de solidificação pela dissolução de um soluto não-volátil. onde t0 é a temperatura de solidificação do solvente puro e tc é a temperatura de de início da solidificação do solvente na solução. Exemplo: Qual é a temperatura de solidificação de uma solução contendo 8,9 g de antraceno (C14H10) em 256 g de benzeno? (Temperatura de solidificação do benzeno puro = 5,42°C; constante criométrica do benzeno = 5,12°C; massas atômicas: H=1; C=12.) 2.4- Osmometria 2.4.1- Conceitos gerais Quando adicionamos açúcar a um copo com água e não agitamos, inicialmente o açúcar vai para o fundo, mas com o passar do tempo, ele se dissolve e se distribui uniformemente pela solução. Chamamos esse fenômeno de difusão. Logo, a difusão se caracteriza pelo movimento espontâneo entre partículas de naturezas diferentes que se misturam e dão origem a uma solução. Podemos imaginar um obstáculo que impeça a passagem do açúcar, mas não da água. A esse obstáculo podemos dar o nome de membrana semipermeável, que permite a passagem do solvente, mas não do soluto. Se temos um recipiente dividido por uma membrana semipermeável, podemos colocar de um lado água pura e do uma solução saturada de açúcar até igualar os níveis. Após um tempo, vamos perceber que a parte com água pura diminuiu o volume, enquanto que parte da solução saturada de açúcar aumentou o volume. Como dito, a membrana impede a passagem do soluto, e, portanto o açúcar não pôde se difundir por todo o recipiente. Então, a água atravessou a membrana “à procura” do açúcar. O movimento que a água fez de atravessar a membrana semipermeável, é 21 chamado de osmose e a pressão que impulsiona a água, chama-se pressão osmótica. Pressão osmótica é então definida como a pressão exercida sobre a solução saturada para impedir sua diluição pela passagem do solvente através da membrana semipermeável. Com o tempo de ocorrência da osmose, o volume da solução mais concentrada aumenta e exerce sobre a membrana semipermeável uma pressão, impedindo a continuação da passagem do solvente. Por isso, aplica-se a pressão osmótica, para que a osmose sequer comece. 2.4.2- Leis da osmometria Existem duas leis que regem a osmometria. 1 a lei: A pressão osmótica é diretamente proporcional à molaridade da solução, quando em temperatura constante. 2 a lei: A pressão osmótica é diretamente proporcional à temperatura absoluta da solução, em molaridade constante. Como essas leis se assemelham muito às leis dos gases ideais, a equação fundamental da osmometria, para soluções moleculares e diluídas, é idêntica à equação dos gases ideais. onde é a pressão osmótica da solução, V é o volume da solução, T a temperatura absoluta da solução, n quantidade de mols do soluto e R a constante universal dos gases ideais. Exemplo: Calcule a pressão osmótica, a 27°C, de uma solução aquosa que contém 6 g de glicose (MM = 180 g/mol) em 820 mL de solução. 2.4.3- Classificação das soluções Sejam duas soluções, A e B, à mesma temperatura, compressões osmóticas A e B: Hipertônica: A solução A é hipertônica em relação à solução B se A>B; Isotônica: As soluções A e B são isotônicas entre si, se A=B; Hipotônica: A solução A é hipotônica em relação à solução B se, A<B. 3- Propriedades coligativas nas soluções iônicas Os efeitos coligativos são maiores nas soluções iônicas do que nas soluções moleculares nas mesmas condições. Isso ocorre porque as propriedades coligativas dependem do número de partículas do soluto dispersas na solução. Como solutos iônicos sofrem ionização e dissociação, o número de partículas é maior nesses casos, aumentando os efeitos coligativos. O fator de aumento dos efeitos coligativos nas soluções iônicas é chamado de fator de Van’t Hoff e é representado pela letra i. onde α é o grau de dissociação do eletrólito e q é o número de partículas formadas pela ionização de cada moléculas. Basta, então, aplicar i às fórmulas anteriores para que elas possam ser usadas nas soluções iônicas. Exemplo: Em uma solução aquosa, o grau de dissociação do ácido sulfúrico é 85%. Calcule o fator de Van’t Hoff. Leitura complementar O cloreto de sódio e a osmose “Qual deve ser a concentração adequada de soluto no soro que é administrado em pacientes?22 Por que o sal ajuda a conservar a carne- seca? As respostas a essas perguntas relacionam-se ao conceito de osmose. O sangue é formado por elementos celulares (glóbulos brancos, glóbulos vermelhos e plaquetas) e por uma solução aquosa de vários componentes, que é o soro sanguíneo. O soro sanguíneo apresenta uma pressão osmótica bem definida, que é a mesma pressão osmótica do líquido presente no interior das células sanguíneas. Um glóbulo vermelho, por exemplo, se for colocado em uma solução de pressão osmótica maior que ele, denominado meio hipertônico, perderá água por osmose e murchará. Se for colocado em um meio com pressão osmótica menor, um meio hipotônico, ganhará água por osmose e inchará até estourar. Só em um meio com a pressão osmótica igual àquela de seu interior, um meio isotônico, um glóbulo vermelho não corre o risco de murchar ou estourar. Assim, ao administrar na circulação de um paciente grandes volumes de líquido, é necessário que esse líquido apresente a mesma pressão osmótica do plasma sanguíneo. O soro glicosado é uma solução aquosa 5% em massa de glicose, que é uma solução isotônica ao sangue. Não oferece, portanto, risco às células sanguíneas. O soro fisiológico é uma solução aquosa de NaCl a 0,9% e também apresenta a mesma pressão osmótica do sangue. Seu uso consiste numa maneira de hidratar o paciente (repor água que foi perdida), sem risco de afetar as células sanguíneas. Na conservação da carne pela salga, produzindo a carne-seca (jabá, charque, carne- se-sol), o cloreto de sódio retira a água da carne, por osmose. Também retira água de microrganismos eventualmente presentes, impedindo seu crescimento e sua atividade. Assim, a carne é preservada por mais tempo. A salga do pescado (por exemplo, bacalhau seco) baseia-se no mesmo princípio”. PERUZZO, F.M.; CANTO, E.L: Química na abordagem do cotidiano. 4 a edição. São Paulo: Moderna, 2006. Volume 2. Exercícios de fixação 1- (PUC) Qual das soluções abaixo apresenta maior grau de dissociação iônica? a) CaCl2 com fator Vant’Hoff igual a 2,5 b) FeCl3 com fator Vant’Hoff igual a 3 c) NaCl com fator Vant’Hoff igual a 1,9 d) Na2CO3 com fator Vant’Hoff igual a 2,6 e) N. D. A. 2- (OSEC) A pressão do vapor de um líquido puro molecular depende: a) Apenas da estrutura de suas moléculas. b) Apenas da massa específica do líquido. c) Apenas da temperatura do líquido. d) Da estrutura de suas moléculas e da temperatura do líquido. e) Da estrutura de suas moléculas e do volume do vapor. 3- Qual o número de partículas dispersas em uma solução que contém 460 gramas de álcool etílico? Dados: C = 12; H = 1; O = 16 4- Um ácido sulfúrico 0,2 molar está 80 % ionizado. Qual o número de partículas dispersas em 1 litro dessa solução? 5- Qual o valor de “i” nos casos: a)H3PO4 40% ionizado b)H3PO3 30% ionizado c) H3PO2 20 % ionizado 23 6- (MAUÁ) A temperatura de ebulição de uma solução aquosa de cloreto de sódio, sob pressão constante, tende a aumentar ou diminuir com o decorrer da ebulição? Justifique. (A temperatura de ebulição da solução é função do número de partículas dispersas; à medida que o solvente é retirado pela ebulição, a concentração de partículas aumenta e com isto aumenta a temperatura de ebulição.) 7- (UCDB-MT) As propriedades coligativas das soluções dependem: a) Da pressão máxima de vapor do líquido. b) Da natureza das partículas dispersas na solução. c) Da natureza do solvente, somente. d) Do número de partículas dispersas na solução. e) Da temperatura de ebulição do líquido. 8- (VUNESP/96 – Conhec. Gerais) Comparando- se os pontos de congelação de três soluções aquosas diluídas de KNO3, MgSO4 e Cr(NO3)3, de mesma concentração em mol/L, verifica-se que: a) as três soluções têm o mesmo ponto de congelação. b) os pontos de congelação decrescem na seguinte ordem: KNO3 < MgSO4 < Cr(NO3)3. c) a solução de Cr(NO3)3 tem ponto de congelação mais baixo que as soluções dos outros dois sais. d) o ponto de congelação de cada solução depende de seu volume. e) as três soluções têm pontos de congelação maiores que o da água. (Quanto maior a concentração de partículas, menor o ponto de congelação ou solidificação. Considerando α = 100% para todos os casos) 9- (Vunesp-2003) Uma das formas de se conseguir cicatrizar feridas, segundo a crença popular, é a colocação de açúcar ou pó de café sobre elas. A propriedade coligativa que melhor explica a retirada de líquido, pelo procedimento descrito, favorecendo a cicatrização, é: estudada pela a) osmometria. b) crioscopia. c) endoscopia. d) tonoscopia. e) ebuliometria 10- Considere as seguintes amostras: I- Água pura; II- Solução aquosa 0,1 mol/L de sacarose; III- Solução aquosa 0,2 mol/L de sacarose. a) Coloque-as em ordem crescente de pressão de vapor. b) Em qual das soluções - II ou III – o efeito tonoscópico é maior? Por quê? 11- (Faap-SP) Determine a massa molecular de um certo açúcar, sabendo que a uma dada temperatura a dissolução de 20,0 g desse composto em 500 g de água causa um abaixamento relativo da pressão máxima de vapor igual a 0,004. 12- Dez gramas de uma substância, de massa molar 266 g/mol, foram dissolvidos em 500 g de tetracloreto de carbono. Qual a temperatura de ebulição da solução, sob pressão normal? Dados relativos ao tetracloreto de carbono puro: temperatura de ebulição = 77°C (sob pressão normal); calor latente de vaporização = 46 cal/g. 13- (FEI-SP) A temperatura de solidificação de uma solução que contém dissolvido 0,5 mol de um composto molecular em 1500 g de benzeno é: 24 a) 0°C b) 1,7°C c) -1,7°C d) 3,8°C e) 7,2°C Dados: temperatura de solidificação do benzeno = 5,5°C. Constante crioscópica do benzeno = 5,1°C/mol. Gabarito: 1. C 2. D 3. 6 x 10 24 4. 3,12 x 10 23 5. a) 2,2 b) 1,6 c) 1,2 6. Aumentar 7. D 8. C 9. A 10. III < II < I b) III > conc. ↓ pressão vapor 11. 180 12. 77,4ºC 13. D Pintou no ENEM 1- A cal (oxido de calcio, CaO), cuja suspensão em água e muito usada como uma tinta de baixo custo, da uma tonalidade branca aos troncos de árvores. Essa é uma prática muito comum em praças públicas e locais privados, geralmente usada para combater a proliferação de parasitas. Essa aplicação, também chamada de caiação, gera um problema: elimina microrganismos benéficos para a árvore. Disponivel em: http://super.abril.com.br. Acesso em: 1 abr. 2010 (adaptado). A destruição do microambiente, no tronco de arvores pintadas com cal, e devida ao processo de: A difusão, pois a cal se difunde nos corpos dos seres do microambiente e os intoxica. B osmose, pois a cal retira água do microambiente, tornando-o inviável ao desenvolvimento de microrganismos. C oxidação, pois a luz solar que incide sobre o tronco ativa fotoquimicamente a cal, que elimina os seres vivos do microambiente. D aquecimento, pois a luz do Sol incide sobre o tronco e aquece a cal, que mata os seres vivos do microambiente. E vaporização, pois a cal facilita a volatilização da água para a atmosfera, eliminando os seres vivosdo microambiente. 2- Sob pressão normal (ao nível do mar), a água entra em ebuliçãoà temperatura de 100°C. Tendo por base essa informação, um garoto residente em uma cidade litorânea fez a seguinte experiência: • Colocou uma caneca metálica contendo água no fogareiro do fogão de sua casa. • Quando a água começou a ferver, encostou cuidadosamente a extremidade mais estreita de uma seringa de injeção, desprovida de agulha, na superfície do líquido e, erguendo o êmbolo da seringa, aspirou certa quantidade de água para seu interior, tapando-a em seguida. • Verificando após alguns instantes que a água da seringa havia parado de ferver, ele ergueu o êmbolo da seringa, constatando, intrigado, que a água voltou a ferver após um pequeno deslocamento do êmbolo. Considerando o procedimento anterior, a água volta a ferver porque esse deslocamento A) permite a entrada de calor do ambiente externo para o interior da seringa. 25 B) provoca, por atrito, um aquecimento da água contida na seringa. C) produz um aumento de volume que aumenta o ponto de ebulição da água. D) proporciona uma queda de pressão no interior da seringa que diminui o ponto de ebulição da água. E) possibilita uma diminuição da densidade da água que facilita sua ebulição. 3- É muito comum o uso de aditivos químicos para a preservação e conservação de produtos alimentícios por um tempo maior e, também, para melhorar o aspecto visual, o odor e o sabor de alimentos. Dois bons exemplos são o processo de salgamento da carne e a utilização de fermentos químicos e biológicos nas massas para bolos. Os microorganismos presentes na carne são a causa da decomposição natural. Com o processo de salgamento, o meio se torna hipertônico e, por isso, ela se conserva por um tempo maior. Já a utilização de fermentos químicos à base de bicarbonato de sódio (hidrogeno carbonato de sódio) faz com que a massa cresça em virtude do gás carbônico oriundo do fermento, o que torna o bolo mais saboroso e atraente. A conservação da carne pelo processo citado impede o desenvolvimento de agentes decompositores que morrem em decorrência da(o): a) osmose, pois as suas células desidratam. b) osmose, pois as suas células ganham água provocando o rompimento da membrana plasmática. c) difusão, pois a perda de sais de suas células torna o meio intracelular mais hipotônico. d) difusão facilitada, pois a perda de sais de suas células torna o meio mais hipotônico. e) transporte ativo, pois as suas células ganham sais tornando o meio intracelular hipertônico. 4- Um béquer de vidro, com meio litro de capacidade, em condições normais de temperatura e pressão, contém 300 mL de água líquida e 100 g de gelo em cubos. Adicionando-se, nesse mesmo béquer, uma porção de sal de cozinha (NaCl), deve-se esperar que, durante a dissolução, ocorra a) aumento da fase sólida. b) elevação da temperatura. c) abaixamento da temperatura. d) diminuição da fase líquida. 5- Durante o processo de produção da "carne de sol" ou "carne seca", após imersão em salmoura (solução aquosa saturada de cloreto de sódio), a carne permanece em repouso em um lugar coberto e arejado por cerca de três dias. Observa-se que, mesmo sem refrigeração ou adição de qualquer conservante, a decomposição da carne é retardada. Assinale a alternativa que relaciona corretamente o processo responsável pela conservação da "carne de sol". a) Formação de ligação hidrogênio entre as moléculas de água e os íons Na + e Cl − . b) Elevação na pressão de vapor da água contida no sangue da carne. c) Redução na temperatura de evaporação da água. d) Elevação do ponto de fusão da água. e) Desidratação da carne por osmose. 6- A cafeína é um estimulante muito consumido na forma do tradicional cafezinho. O infuso de café, preparado pela passagem de água fervente sobre o pó, contém inúmeras espécies químicas, e o teor de cafeína (190 g/mol) é de 1,50 % (m/m) 26 no café torrado e moído. Em relação ao café preparado, é correto afirmar: a) Para requentar este café até a fervura, é necessária uma temperatura superior à da ebulição da água pura. b) A temperatura de fervura do café preparado é igual à da água pura quando está sob as mesmas condições de altitude e, conseqüentemente, sob a mesma pressão atmosférica. c) Como a concentração da cafeína é baixa, a variação na temperatura de ebulição do cafezinho preparado independe desta concentração. d) Pelo fato de os compostos estarem dissolvidos no infuso, a temperatura para levá-los à fervura será menor que a da água pura. e) A temperatura requerida até a fervura do infuso adoçado é menor que o isento de açúcar sob a mesma pressão. 7- Osmose é a difusão do solvente através de uma membrana semipermeável do meio menos concentrado para o meio mais concentrado. A pressão osmótica () de uma determinada solução é a pressão externa a qual essa solução deve ser submetida para garantir o equilíbrio osmótico com o solvente puro. A osmose é uma propriedade coligativa, ou seja, depende somente do número de partículas dispersas em solução e não da natureza do soluto. Preparou-se as seguintes soluções aquosas: Solução 1 - HCl(aq) 0,01 mol/L; Solução 2 - H3CCOOH(aq) 0,01 mol/L; Solução 3 – C2H22O (aq) 0,01 mol/L; Solução 4 – MgCl2(aq) 0,01 mol/L. Considerando-se a natureza dessas soluções, pode-se concluir a respeito de suas pressões osmóticas que a) 3 < = 2 < 4 b) 4 < 3 < 2 < c) 2 = 3 < 4 = d) = 2 = 3 < 4 e) 3 < 2 < < 4 Gabarito: 1. B 2. D 3. A 4. C 5. E 6. A 7. E 27 Capítulo 3- Termoquímica A energia é um assunto de grande importância não apenas nos meios científicos, mas também para a sociedade em geral. Entre as fontes energéticas mais importantes estão os combustíveis, substâncias que ao sofrerem combustão, liberam energia na forma de calor. Grande parte dos processos utilizados para obter energia provoca sérios problemas ambientais. No entanto, do conhecimento cada vez maior a respeito do fluxo de energia e dos fenômenos energéticos podem resultar novas formas de obter energia. A busca por fontes energéticas menos poluentes, ou até mesmo não poluentes, é uma das prioridades das pesquisas na área da termoquímica. 1- Calor A noção mais simplificada que temos de calor está ligada a quente e frio. Todos têm a idéia de que um corpo quente transfere calor para um corpo mais frio. Mas precisamos tomar alguns cuidados. A idéia de calor está associada à idéia de temperatura, mas um corpo não possui calor. Ao receber calor, esta energia se transforma e pode aumentar a agitação das moléculas. Isso quer dizer que o calor recebido se transformou em energia cinética e por isso a temperatura se eleva. Logo, podemos definir calor como a energia que é transferida entre dois corpos, ou partes diferentes do mesmo corpo, que têm diferentes temperaturas. A calorimetria serve para medir a quantidade de calor liberada ou absorvida durante um fenômeno, e é expressa em cal/kcal ou joule (J)/kJ. Para que fique mais claro a definição de calor: não podemos confundir a temperatura de um objeto com a quantidade de calor do mesmo objeto,
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