PAG SOLUÇÕES RESOLVIDO

Prévia do material em texto

PAGQuímica 
Exercícios de Soluções 
 
1. a) Defina: solução insaturada, saturada e supersaturada. 
 b) Quantos gramas de CuSO4 sao necessarios para se preparar 2,0 L de uma 
solução que é 1,5 mol/L? 
 
Resposta: 
 
a) 
Solução insaturada: contem menos soluto dissolvido do que a maxima quantidade que 
pode ser solubilizada 
Solução saturada: contem igual quantidade de soluto que a maxima quantidade que pode 
ser solubilizada 
Solução supersaturada: contem mais soluto dissolvido do que a maxima quantidade que 
pode ser solubilizada. 
 
b) 
CuSO4 = 159,62 g/mol 
 
m = 478,86 g de CuSO4 
 
C m
MM x V
=
2. Uma solução comercial de soro fisiológico tem concentração de NaCl de 0,9% 
(massa/volume). Soluções com essa concentração podem ser consideradas como tendo 
densidade unitária. 
a) expresse essa concentração em mol/L e em mol/kg. 
b) para se preparar 1 L de uma solução de glicose (C6H12O6) de mesma concentração em 
percentagem pôndero-volumétrica, que massa é necessária? 
c) para se preparar 1 L de uma solução de glicose de mesma concentração molar, que 
massa é necessária? 
 
Resposta: 
 
a) 
NaCl 0,9% (m/v) => 0,9 g de NaCl (MM = 58.44 g mol) em 100 g (= 100 mL) de 
H2O 
 C = 0,15 mol/L 
 
w = 0,15 mol/kg 
 
b) 
1 L de C6H12O6 0,9 % (m/v) => 9 g de glicose 
 
c) 
1 L de C6H12O6 (MM = 180.16 g mol) 0,15 mol/L 
m = 27,24 g de glicose 
 
C m
MM x V
=
w msoluto
MM x msolvente
=
C m
MM x V
=
3. A concentração média do íon brometo (Br-) na água do mar é 65 mg por quilograma de 
água do mar. 
a) qual a molaridade do íon brometo se a densidade da água do mar for 1,025 g/mL? 
b) qual o volume de solução de AgNO3 a 2% em massa e densidade 1,12 g/mL 
necessário para precipitar todo o brometo como AgBr de uma amostra de 1 litro de água 
do mar? 
 
Resposta: 
a) 
0,065 g de Br- por 975,6 L de agua 
 C = 8,34 x 10-4 mol/L 
 
 
b) 
Ag+(aq) + Br-(aq) →  AgBr(s) 
 
AgNO3 2% (m/m) => 0,0224 g de AgNO3 (169,87 g/mol) em 1,12 g de agua 
x 1,319 x 10-4 mol de AgNO3 
 
Sao necessarios 8,34 x 10-4 mol de Ag+ para precipitar 8,34 x 10-4 mol de Br-, 
Portanto: 
1,319 x 10-4 mol de Ag+ → 1 mL 
8,34 x 10-4 mol de Ag+ → V 
V = 6,32 mL 
C m
MM x V
=
PAG
Texto
PAG
PAG
solução
PAG
em 1 mL de solução
4. Tratou-se uma amostra impura de CaCO3 pesando 0,625 g com 40 mL de HCl 0,500 
mol/L, de acordo com a reação 
CaCO3 (s) + 2 H+ o Ca2+ + H2O + CO2 (g). As impurezas não reagiram. Após cessar o 
borbulhamento de gás, a solução foi filtrada e titulada com NaOH 0,2632 mol/L, gastando-
se 38,00 mL para atingir o ponto final. 
a) qual a percentagem de impurezas no CaCO3 original? 
b) se após a filtração o volume da solução permaneceu em 40 mL, qual a concentração 
de ácido restante nesta solução? 
 
Resposta: 
CaCO3(s) + 2 H+(aq) o Ca2+(aq) + H2O(l) + CO2(g) 
OH-(aq) + H+(aq) o H2O(l) 
 
a) 
x descobrir a quantidade de materia de HCl utilizada: 
0,040 L x 0,500 mol/L = 0,020 mol de HCl. 
x descobrir o excesso de HCl utilizado: 
utilizou-se 38,00 mL de NaOH 0,2632 mol/L, portanto: 
0,038 L x 0,2632 mol/L = 0,0100 mol de NaOH foram utilizados para titular o excesso de 
HCl. 
x 
Portanto: 
0,020 mol – 0,010 mol = 0,020 mol de HCl reagiram com a amostra de CaCO3 (MM = 
100,0869 g/mol), e: 
CaCO3 = 0,005 mol = 0,5 g de CaCO3 = 80% da amostra original = 20% de impurezas 
 
b) 
HCl restante antes da titulação = 0,0100 mol de HCl. Portanto: 
C = 0,25 mol/L 
 
 
 
 
PAG
PAG
0,01
5. Uma mineradora de ouro, em um pais subdesenvolvido, lançou 100.000 m3 de água e 
lama contaminadas com íon cianeto (CN-) nas águas de um afluente do segundo maior rio 
deste país. A concentração de cianeto na água atingiu, então, o valor de 0,0012 mol/litro, 
concentração muito mais alta que a máxima que ainda permite o consumo doméstico da 
água, igual a 0,01 mg/litro. Considerando-se essas informações, para que essa água 
pudesse servir ao consumo doméstico, ela deveria ser diluída de quantas vezes? 
 
Resposta: 
0,01 mg de CN- por L de agua = 3,846 x 10-7 mol/L 
0,0012 mol/litro / 3,846 x 10-7 mol/L = 3120 vezes. 
 
 
6. Um volume de 50 mL de solução aquosa de HCl a 20% em massa e densidade 1,05 
g/mL foi misturado a 100 mL de outra solução aquosa de HCl, de fração molar do soluto 
igual a 0,20 e densidade 1,10 g/mL. Após, o volume foi levado a 1,0 L. Expresse a 
concentração da solução final em molaridade. 
 
Resposta: 
 
x Solução 1: 
HCl 20% (m/m) => 50 x 1,05 x 0,2 = 10,5 g de HCl = 0,288 mol de HCl 
C = 5,76 mol/L 
 
x Solução 2: 
HCl com x = 0,2 e densidade 1,10 g/mL 
nHCl/(nHCl + nH2O) = 0,2 
mHCl + mH2O = 110 (para 100 mL de solução 2) 
 
mHCl = nHCl x MMHCl 
mH2O = nH2O x MMH2O 
 
nHCl/(nHCl + nH2O) = 0,2 
(nHCl x MMHCl) + (nH2O x MMH2O) = 110 
 
nH2O = (110 - (nHCl x MMHCl)) / MMH2O) 
 
nHCl/(nHCl + (110 - (nHCl x MMHCl)) / MMH2O)) = 0,2 
 
nHCl/(nHCl + (110 - (nHCl x 36,45)) / 18)) = 0,2 
nHCl = - 0,205nHCl + 1,222 
nHCl = 1,01 mol 
C = 10,14 mol/L 
 
x Mistura: 
(0,288 mol + 1,01 mol)/1L = 1,3 mol/L 
 
ou, 
 
C1xV1 + C2 x V2 = C3 x V3 
5,76 x 0,05 + 10,1 x 0,1 = C3 x 0,15 
C3 = 8,65 mol/L 
 
C3xV3 = C4xV4 
8,65 x 0,15 = C4 x 1 
C4 = 1,3 mol/L 
 
 
7. Calcule quantos mL de H2SO4 a 98% em massa e densidade igual a 1,28 g/mL são 
necessários para preparar um determinado volume de H2SO4 0,50 mol/L que dissolva 
totalmente 10,0 g de CaCO3 sólido, de acordo com a reação: 
CaCO3(s) + H2SO4(aq) o CaSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g) 
 
Resposta: 
 
CaCO3 = 100,0869 g/mol => 10,0 g = 0,1 mol de CaCO3 
 
1 CaCO3(s) + H2SO4(aq) o 1 CaSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g) 
 
0,1 mol de H2SO4 (MM = 98,079 g/mol) = 0,1 x 98,079 => 9,81 g de H2SO4 
 
Solução de H2SO4 inicial: 
H2SO4 a 98% em massa e densidade igual a 1,28 g/mL 
1 mL = 1,2544 g de H2SO4 = 0,0128 mol de H2SO4 
C = 12,79 mol/L 
 
C1 x V1 = C2 x V2 
12,79 x V1 = 0,5 x 0,2 
V1 = 7,82 mL 
8. 200 mL de solução aquosa de K2SO4 5% em massa e densidade 1,043 g/mL foram 
misturados a 300 mL de solução aquosa de (NH4)2SO4 0,35 mol/L e densidade 1,027 
g/mL. Determine a molalidade da solução resultante: 
a) em relação ao K2SO4; 
b) em relação ao (NH4)2SO4; 
c) em relação a todos os íons presentes. 
 
Resposta: 
200 mL de solução aquosa de K2SO4 5% em massa e densidade 1,043 g/mL 
208,6 g de solução = 10,43 g de K2SO4 (MM = 174,259 g/mol) = 0,05985 mol de K2SO4 
MassaH2O =198,17 g 
 
300 mL de solução aquosa de (NH4)2SO4 0,35 mol/L e densidade 1,027 g/mL 
n = 0,105 mol de (NH4)2SO4 (132,14 g/mol) = 13,8747 g de (NH4)2SO4 
massasolução = 308,1 g 
massaH2O = 294,225 g 
 
a) 
 
w = (10,43 / 174,259) / (0,198 + 0,294) 
w = 0,122 mol/kg 
 
b) 
w = (13,8747/ 132,14) / (0,198 + 0,294) 
w = 0,213 mol/kg 
 
c) 
nK+ = 0,012 mol; nSO42- = 0,06 mol; nNH4+ = 0,210 mol; nSO42- = 0,105 mol; 
nT = 0,495 mol e mH2O = 0,49241 kg 
wT = 0,495/0,49241 = 1,005 mol/kg 
 
 
w msoluto
MM x msolvente
=
9. Deseja-se preparar 57 g de sulfato de alumínio, Al2(SO4)3, a partir de Al sólido 
praticamente puro e ácido sulfúrico, H2SO4. O H2SO4 disponível é uma solução aquosa 
96% em massa, com densidade de 1,84 g/cm3. 
a) escreva a equação ajustada para a reação de obtenção do Al2(SO4)3. 
b) qual a massa, em gramas, de alumínio necessária para preparar a quantidade 
especificada de Al2(SO4)3? 
c) qual o volume, em mililitros, da solução de H2SO4 disponível, necessário para preparar 
a quantidade especificada de Al2(SO4)3? 
d) nas CNTP, qualé o volume, em litros, de gás formado durante a preparação da 
quantidade especificada de Al2(SO4)3? 
e) caso a quantidade de Al2(SO4)3 seja dissolvida em água acidulada, formando 0,5 L de 
solução, qual a concentração dos íons Al3+ e SO42- existentes nesta solução? 
 
Resposta 
a) 
2Al + 3H2SO4 o Al2(SO4)3 + 3H2 
 
b) 
Al2(SO4)3 (342,15 g/mol) 
57 g = 0,167 mol de Al2(SO4)3 
0,167 mol de Al2(SO4)3 sao formados a partir de 0,334 mol de Al = 9,012 g de aluminio 
 
c) 
0,167 mol de Al2(SO4)3 sao formados a partir de 0,501 mol de H2SO4 
H2SO4 96% em massa, com densidade de 1,84 g/cm3. 
1 mL = 0,018 mol de H2SO4 
C = 18,0 mol/L 
0,501 mol = 27,83 mL 
 
d) 
sao formados 0,501 mol de H2 
 Considerando um gas ideal: 
PV = nRT => 1 x V = 0,501 x 0,082 x 273 => V = 11,21 L 
 
e) 
Al2(SO4)3 o 2Al3+ + 3 SO42- 
[Al3+] = 0,668 mol/L 
[SO42-] = 1,002 mol/L 
 
10. Qual a molaridade de uma solução preparada pela mistura de 10 mL de uma solução 
aquosa de H2SO4 70% em massa (densidade = 1,61 g/mL) e 90 mL de uma solução 
aquosa de H2SO4 de fração molar do soluto igual a 0,15 (densidade = 1,4 g/mL)? 
 
Resposta 
 
x 10 mL de H2SO4 70% em massa (densidade = 1,61 g/mL) 
10 mL = 11,27 g de H2SO4 (MM = 98,079 g/mol) = 0,1149 mol de H2SO4 
C = 11,49 mol/L 
 
x 90 mL de H2SO4 de fração molar do soluto igual a 0,15 (densidade = 1,4 g/mL) 
nac / (nac + nH2O) = 0,15 => nac = (0,15nH2O) / 0,85 
mac + mH2O = 126 g (em 90 mL de solução) 
 
nac x MMac + nH2O x MMH2O = 126 
nH2O = (126 - nac x MMac) / MMH2O 
 
nac = (0,15 x ((126 - nac x MMac) / MMH2O)) / 0,85 
nac = 1,235 – 0,96nac 
nac = 0,6297 mol 
C = 6,7 mol/L 
 
x Solução final 
0,1149 mol + 0,6297 mol = 0,7446 mol 
C = 7,45 mol/L 
 
11. A densidade da acetonitrila, CH3CN, é 0,786 g/mL, e a densidade do metanol, CH3OH, 
é 0,791 g/mL. Uma solução é preparada pela dissolução de 20 mL de metanol em 100 mL 
de acetonitrila. 
a) qual a fração molar de metanol na solução? 
b) qual a molalidade da solução? 
c) admitindo que os volumes são aditivos, qual a molaridade da solução? 
d) quanto de qual líquido deve ser adicionado para que se tenha uma fração molar de 
0,5? 
 
Resposta 
 
a) 
15,82 g de metanol (32,04 g/mol) = 0,494 mol 
78,6 g de acetonitrila (41,05 g/mol) = 1,913 mol 
 
xMeOH = 0,494 / 2,407 => xMeOH = 0,205 
 
b) 
w = 0,494 / 0,0786 => w = 6,28 mol/kg 
 
c) 
C = 0,494 / 0,12 => C = 4,12 mol/L 
 
d) 
1,913 – 0,494 = 1,419 mol de MeOH devem ser adicionados 
1,419 mol de MeOH = 45,46 g = 57,48 mL de MeOH 
12. Uma amostra de 30 g de Ag contendo impurezas foi colocada para reagir com 23,8 
mL de HNO3 a 63% em massa e densidade igual a 1,4 g/mL, de acordo com a reação: 
3 Ag(s) + 4 HNO3 (aq) o 3 AgNO3 (aq) + NO (g) + 2 H2O (v) 
Sabendo que todo o ácido e toda a prata reagiram, sobrando só as impurezas, pergunta-
se: 
a) qual a percentagem de impurezas na amostra de Ag original? 
b) qual o volume de NO produzido nas CNTP? 
c) quais as frações molares e as pressões parciais de NO e de H2O na mistura gasosa 
produzida, se a pressão total foi de 600 mmHg ? 
d) qual a concentração das espécies produzidas Ag+ e NO3- em solução aquosa, se no 
final da reação o volume foi levado a 500 mL por adição de água? 
 
Resposta 
 
3Ag(s) + 4HNO3(aq) o 3AgNO3(aq) + NO(g) + 2H2O(v) 
23,8 mL de HNO3 a 63% em massa e densidade igual a 1,4 g/mL 
33,32 g de solução = 20,99 g de HNO3 (MM = 63,01 g/mol) = 0,333 mol de HNO3 
 
a) 
0,333 mol de HNO3 reagem com 0,2499 mol de Ag (MM = 107,87 g/mol) 
mAg = 26,95 g de prata 
%impurezas = 10,16 % 
 
b) 
0,08325 mol de NO 
PV = nRT => V = 1,86 L 
 
c) 
nNO = 0,08325 mol 
nH2O = 0,1665 mol 
 
xNO = 0,25 
xH2O = 0,75 
 
PAG
Texto
PAG
PAG
PAG
0,33
PAG
0,67
PNO = 150 mmHg 
PH2O = 450 mmHg 
 
d) 
nAgNO3 = nAg+ = nNO3- 
nAgNO3 = 0,2499 mol 
[Ag+] = 0,5 mol/L 
[NO3-] = 0,5 mol/L 
 
13. Um químico preparou uma solução aquosa misturando 25 g de fosfato de amônio 
trihidratado [(NH4)3PO4.3H2O] e 15 g de fosfato de potássio [K3PO4] em 500 g de água. A 
densidade da solução resultante é 1,21 g/mL. Determine a molaridade da solução 
resultante: 
a) em relação ao (NH4)3PO4.3H2O; 
b) em relação ao K3PO4; 
c) em relação a todos os íons presentes. 
 
Resposta 
 
a) 
25 g de (NH4)3PO4.3H2O (MM = 203,1330 g/mol) = 0,123 mol 
500 + 25 + 15 = 540 g => V = 446,28 mL 
 
C = 0,276 mol/L 
 
b) 
15 g de K3PO4 (212 g/mol) = 0,071 mol 
C = 0,158 mol/L 
 
c) 
[PO43-] = 0,276 mol/L + 0,158 mol/L = 0,434 mol/L 
[K+] = 0,474 mol/L 
[NH4+]= 0,828 mol/L 
PAG
200 mm Hg
PAG
400 mm Hg
PAG
PAG
14. Deseja-se preparar 23 g de cloreto de zinco, ZnCl2, a partir de Zn sólido puro e ácido 
clorídrico, HCl. O ácido clorídrico disponível é uma solução aquosa 36% em massa, com 
densidade de 1,15 g/cm3. 
a) escreva a equação ajustada para a reação de obtenção do ZnCl2. 
b) qual a massa, em gramas, de zinco necessária para preparar a quantidade 
especificada de ZnCl2? 
c) qual o volume, em mililitros, da solução de HCl disponível, necessário para preparar a 
quantidade especificada de ZnCl2? 
d) nas CNTP, qual é o volume, em litros, de gás formado durante a preparação da 
quantidade especificada de ZnCl2? 
e) caso a quantidade de ZnCl2 seja dissolvida em água, formando 0,2 L de solução, qual a 
concentração dos íons Zn2+ e Cl- existentes nesta solução? 
 
Resposta: 
a) 
Zn(s) + 2HCl(aq) o ZnCl2(aq) + H2(g) 
 
b) 
23 g ZnCl2 (MM = 136,315 g/mol) = 0,169 mol de ZnCl2 = 0,169 mol de Zn 
0,169 mol de Zn (MM = 65,38 g/mol) = 11,03 g de Zn 
 
c) 
0,338 mol de HCl sao necessarios 
100 mL de HCl 36% = 115 g de solução = 41,4 g de HCl (MM = 36,45 g/mol) = 1,136 mol 
 => 11,36 mol/L 
 
Portanto: 
0,338 mol / 11,36 mol/L = 29,76 mL 
 
d) 
0,169 mol de H2 
PV = nRT => 1 x V = 0,169 x 0,082 x 273 => V = 3,78 L 
 
 
e) 
[ZnCl2] = [Zn2+] = 1/2[Cl-] 
[ZnCl2] = 0,845 mol/L 
[Zn2+] = 0,845 mol/L 
[Cl-] = 1,69 mol/L 
 
 
15. São disponiveis 340 mL de uma solução de CaCl2 1,59 mol/kg com densidade 1,13 
g/mL (solução 1) e 420 mL de solução 0,750 mol/L do mesmo sal (solução 2). 
 a) Calcule a concentração molar da solução 1. 
 b) Calcule a fração ponderal da solução 1. 
 Deseja-se preparar 1,2 L de solução 0,560 mol/L de CaCl2 utilizando 
completamente a solução 1 disponivel e parte do volume da solução 2. 
 c) Calcule o volume necessario da solução 2. 
 A solução final obtida no item c foi misturada com 800 mL de Ca(NO3)2 0,450 
mol/L. 
d) Calcule a concentração dos ions Ca2+, NO3- e Cl- apos a mistura acima descrita. 
 
Resposta: 
 
a) 
340 mL de CaCl2 1,59 mol/kg = 384,2 g de solução 
1,59 mol de CaCl2 (MM = 110,98) = 176,46 g de CaCl2 em 1000 g de solvente 
 
384,2 g de solução => 0,34 L 
1176,46 g de solução => V 
V = 1,04 L 
 
[CaCl2] = 1,59 / 1,04 => [CaCl2] = 1,53 mol/L 
 
b) 
(176,46 / 1176,46) x 100 = 0,15 
 
 
 
c) 
340 mL da solução 1 contem 0,5202 mol de CaCl2 
Para preparar 1,2 L de CaCl2 0,560 mol/L sao necessarios 0,672 mol de CaCl2. 
Portanto sao necessarios 0,1518 mol da solução 2 
0,1518 / 0,750 = 0,2024 L = 202,4 mL 
 
d) 
1,2 L de CaCl2 0,560 mol/L = 0,672 mol de Ca2+ e 1,344 mol de Cl- 
800 mL de Ca(NO3)2 0,450 mol/L = 0,36 mol de Ca2+ e 0,72 mol de NO3- 
 
[Ca2+] = 0,516 mol/L 
[Cl-] = 0,672 mol/L 
[NO3-] = 0,36 mol/L 
 
 
16. Uma solução aquosa de K3PO4 5,00 % em massa tem uma densidade de 1,043 g/mL. 
Considerando esta solução, responda: 
a) Qual é a concentração molar, a concentração molale a fração molar da 
solução? 
b) Quando 80 mL desta solução sao misturados com 70 ml de uma solução de 
K2SO4 0,750 mol/L, qual a concentração molar final dos ions? 
c) Qual é o volume necessario de uma solução de CaCl2 0,900 mol/L deve ser 
misturado com 150 mL desta solução (solução de K3PO4) de forma a precipitar 
totalmente o Ca3(PO4)2? 
 
Resposta: 
 
a) 
1 L de solução = 1043 g 
1043 x 0,05 = 52,15 g de K3PO4 (MM = 212 g/mol) = 0,246 mol de K3PO4 
C = 0,246 mol/L 
 
1043 g – 52,15 = 990,85 g (mH2O) 
w = 0,246 / 0,99085 => w = 0,248 mol/L 
 
PAG
PAG
mol/kg
PAG
Texto
PAG
990,85 / 18 = 55,047 mol 
xK3PO4 = 0,248 / 55,295 => xK3PO4 = 0,0045 
 
 
b) 
80 mL K3PO4 0,246 mol/L = 0,01968 mol de K3PO4 
70 ml de K2SO4 0,750 mol/L = 0,0525 mol de K2SO4 
[K+] = (3 x 0,01968 + 2 x 0,0525) / 0,15 = 1,09 mol/L 
[PO43-] = 0,01968 / 0,15 = 0,13 mol/L 
[SO42-] = 0,0525/0,15 = 0,35 mol/L 
 
c) 
2PO43- + 3Ca2+ o Ca3(PO4)2 
150 mL de K3PO4 0,246 mol/L = 0,0369 mol de PO43- 
0,369 mol de PO43- reagem com 0,05535 mol de Ca2+ = 0,05535 mol de CaCl2 
0,05535 / 0,900 = 0,0615 L = 61,5 mL 
 
 
PAG
PAG
PAG
0,246/55,293
PAG
0,0044