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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS – UFMG INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS – ICEx Departamento de Química – Setor de Química Inorgânica 1ª Lista de Exercícios – Química Geral C Questão 01. Um volume de 50,0 mL de tetracloreto de silício, SiCl4, cuja densidade é 1,48 g mL -1, reage com excesso de gás sulfídrico, H2S, formando um composto de fórmula HSSiCl3 e cloreto de hidrogênio, HCl, conforme a reação representada abaixo: SiCl4(l) + H2S(g) HSSiCl3(l) + HCl(g) O cloreto de hidrogênio formado é dissolvido em água. A solução obtida é neutralizada com 32,0 mL de solução 13,8% em massa de NaOH, cuja densidade é 1,16 g mL-1. Calcule o rendimento percentual da reação. (Rendimento = 29,4%). Questão 02. Uma amostra pesando 1,2680 g do carbonato de um metal M de fórmula MCO3, reage com 100,00 mL de H2SO4 0,1083 mol L -1, segundo a reação representada pela Equação 1. O gás CO2(g) é removido e o excesso de H2SO4 é neutralizado com 71,02 mL de uma solução aquosa de NaOH cuja concentração é de 0,1241 mol L-1 (representada pela Equação 2). H2SO4(aq) + MCO3(s) MSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g) Equação 1 H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) Na2SO4(aq) + 2 H2O(l) Equação 2 Calcule a massa molar do metal M e o identifique. Escreva equações iônicas simplificadas que representem os processos das equações 1 e 2. (MM = 137,51 g mol-1). Questão 03. Um pequeno pedaço de zinco é totalmente dissolvido em 50,00 mL de uma solução aquosa 1,035 mol L-1 de HCl. Quando a reação termina, a concentração de HCl nos 50,00 mL de solução é 0,812 mol L-1. Escreva a equação química que representa a reação e calcule a massa do pedaço de zinco dissolvido. (Massa de Zn = 0,365 g). Questão 04. O etanol, C2H6O, pode ser obtido a partir da sacarose, C12H22O11, contida em matérias primas como a cana de açúcar, segundo a reação representada abaixo: C12H22O11(s) + H2O(l) 4 C2H6O(l) + 4CO2(g) A cana de açúcar contém 20% em massa de sacarose. Para a produção de etanol foi utilizado 2190 g de cana de açúcar e 30 mL de água. a) Defina reagente limitante e indique o reagente limitante da reação nas condições acima descritas. b) Qual é a quantidade máxima de etanol (em quantidade de matéria) que pode ser produzida? (n = 5,124 mol). c) Defina rendimento percentual de reação e calcule-o para a reação do problema quando são produzidos 167 g de etanol. (Rendimento = 70,8%). Dado: densidade da água = 1,0 g mL-1. Questão 05. Uma solução aquosa de ácido oxálico (H2C2O4) reage com solução aquosa de íons cromato (CrO4 2-) gerando gás carbônico e íons Cr3+. Considerando que essa reação ocorra em meio ácido, escreva uma equação química que represente a reação. Determine a concentração em quantidade de matéria da solução de ácido oxálico, considerando que 10,00 mL da solução consomem 40,00 mL da solução de cromato 0,02500 mol L-1. ([H2C2O4] = 0,15 mol L -1) Questão 06. A descoberta da cisplatina (cis-diamindicloroplatina, ou cis-DDP) no início de 1960 gerou uma enorme quantidade de pesquisa visando o entendimento do mecanismo de ação da droga na destruição das células cancerosas no corpo humano. A Figura abaixo mostra a estrutura do cis- DDP. Atualmente a cis-DDP é mundialmente conhecida como um agente anticancerígeno usado no tratamento de tumores. Pode ser produzido pela reação entre o tetracloroplatinato(II) de potássio e a amônia, de acordo com a reação representada pela Equação 1 abaixo: Equação 1: K2PtCl4(s) + 2 NH3(aq) → Pt(NH3)2Cl2(s) + 2 KCl(aq) a) Calcule a massa de cis-DDP, em gramas, que pode ser obtida pela reação de 0,240 mol de K2PtCl4 com 0,588 mol de NH3. (Massa = 72,0 g). b) Calcule o rendimento percentual quando 1,71 g de K2PtCl4 e 0,161 g de NH3 produzem 1,08 g de cis-DDP. (Rendimento = 87,4%). Um volume de 100 mL de uma solução aquosa de K2PtCl4, x mol L -1 reage com 100 mL de NH3(aq) 0,500 mol L-1. A solução aquosa de NH3 restante é separada e reage estequiometricamente com 150 mL de uma solução aquosa de HCl 0,200 mol L-1. c) Calcule a concentração inicial, x, em mol L-1, do reagente K2PtCl4. ([K2PtCl4] = 0,10 mol L -1) d) Calcule a massa de cis-DDP produzida, considerando-se rendimento de 90%. (Massa = 2,7 g). Questão 07. Uma solução aquosa inicial (1,00 L) contém 10,0 g de NaCl, 6,00 x 10-1 mol de KNO3 e uma quantidade desconhecida de Pb(NO3)2. A essa solução são adicionados 818,2 mL de solução aquosa de NaOH (d = 1,087 g mL-1 e 8,00% de NaOH em massa) para reagir com o Pb(NO3)2 de forma completa e estequiométrica, formando hidróxido de chumbo(II) sólido. a) Escreva a equação química que representa a reação de precipitação descrita e calcule a concentração de Pb(NO3)2, em mol L -1, na solução aquosa inicial. ([Pb(NO3)2] = 0,89 mol L -1). b) Calcule a fração molar do NaCl na solução aquosa inicial, sabendo que a densidade da solução é 1,005 g mL-1. ( XNaCl = 0,0046) c) Calcule a massa de Pb(OH)2 produzida na reação. (m = 294,8 g). Obs.: O NaCl e o KNO3 não reagem com NaOH. Questão 08. A água sanitária é fornecida com uma concentração média de 2,50% (m/m) expressa em hipoclorito de sódio (NaOCl) e densidade igual a 1,05 g/mL. Qual é a concentração em quantidade de matéria (mol L-1) dessa solução? ([NaClO] = 0,353 mol L-1). Questão 09. Balanceie as equações abaixo indicando a semi-equação de redução, a semi-equação de oxidação e a equação global. a) H2C2O2(aq) + MnO4 ‒(aq) Mn2+(aq) + CO2(g) (meio ácido) b) HCHO(aq) + Ag+(aq) Ag(s) + HCO2H(aq) (meio ácido) c) Zn(s) + VO3 ‒(aq) V3+(aq) + Zn2+(aq) (meio ácido) d) SnO2 2‒(aq) + Bi(OH)3(s) Bi(s) + SnO3(aq) (meio básico) e) ClO‒(aq) + CrO2 ‒(aq) Cl‒(aq) + CrO4 2‒(aq) (meio básico) f) Br2(aq) Br ‒(aq) + BrO3 ‒(aq) (meio básico) g) CrO2 -(aq) + S2O8 2-(aq) → CrO4 -(aq) + SO4 2-(aq) (meio básico) h) H2SeO3(aq) + H2S(g) → S(s) + Se(s) (meio ácido) Questão 10. Uma solução de álcool etílico em água tem concentração em quantidade de matéria igual a 4,613 mol L-1. Sua densidade a 20,0 ºC é de 0,9677 g mL-1. Calcule a molalidade e a concentração percentual (m/m) do álcool. A densidade do álcool e da água, à 20º C é, respectivamente, 0,7893 e 0,9982 g mL-1. (6,108 mol Kg-1 e 29,96%) Questão 11. Calcule a concentração em quantidade de matéria (mol L-1) de uma solução de ácido acético (H3CCOOH), sabendo que ela foi preparada a partir da diluição de 1,00 mL de ácido acético glacial completados até 100,00 mL com água destilada. O ácido acético glacial tem concentração de 99,7 % m/m e sua densidade é de 1,05 g/mL. ([H3CCOOH] = 0,174 mol L -1). Questão 12. Qual é a concentração em quantidade de matéria (mol L-1) do ácido acético comercial (vinagre) sabendo-se que é fornecido com uma concentração de 4,00 % (m/m) expressa em ácido acético e densidade igual a 0,995 g/mL? Calcule também o título percentual (m/v) e a concentração mássica (gL-1). (0,663 mol L-1; 3,98% e 39,8 g L-1). Questão 13. Considere a combustão completa de gordura sólida (C57H110O6). Escreva uma equação química que represente a reação de combustão da gordura. Determine o volume de oxigênio, a 20,00oC e 760,0 torr, necessário para reagir com 1,000 kg de gordura. Se uma solução aquosa de NaOH (8,000 mol L-1) é usada para reagir com o dióxido de carbono gerado na reação anterior, determine o volume mínimo desta solução (em mililitros) necessário para reagir com todo o gás gerado. (Volume de O2 = 2199,2 L e volume de NaOH(aq) = 15,99 L). Questão 14. Dois frascos de 2,00 L a 25,0 oC são conectados por uma torneira.Um frasco contém 5,00 g de amônia gasosa e o outro frasco 5,00 g de cloreto de hidrogênio gasoso. Quando a torneira é aberta, os gases reagem gerando um produto sólido e um deles é completamente consumido. Escreva uma equação química que represente a reação ocorrida. Indique o gás que resta no sistema e determine a pressão do mesmo. (p = 0,960 atm). Questão 15. Uma solução de ácido fosfórico (H3PO4) apresenta concentração de 576,1 g L -1 e densidade de 1,329 g mL-1. Determine a porcentagem em massa, a fração em quantidade de matéria do soluto, a molalidade e a concentração em quantidade de matéria. (43,35%; X1 = 0,123; 7,808 mol Kg-1 e 5,879 mol L-1). Questão 16. Os íons tiossulfato (S2O3 2), em solução aquosa ácida, se disproporcionam para gerar enxofre sólido (S) e o íon hidrogenossulfito (HSO3 ). Escreva uma equação iônica que represente o processo descrito. Se 10,10 mL da solução de HSO3 (55,00% m/m e 1,45 g mL-1) são obtidos ao final da reação, determine a massa de S2O3 2 presente na solução original. (Massa = 10,23 g). Questão 17. O nitrogênio reage com magnésio aquecido ao rubro formando nitreto de magnésio (Mg3N2). Este composto reage com água líquida e gera hidróxido de magnésio sólido e amônia gasosa. Escreva equações químicas que representem os processos descritos e calcule a massa de magnésio necessária para preparar 121,5 L de amônia à pressão de 1,000 atm e temperatura de 25,00oC. (Massa = 181,1 g). Questão 18. A aspirina (C9H8O4) é produzida a partir do ácido salicílico (C7H6O3) e do anidrido acético (C4H6O3, 98,00% m/m, 1,081 g/mL), conforme a equação representada abaixo. C7H6O3(s) + C4H6O3(l) → C9H8O4(s) + HC2H3O2(l) Considere que 185,0 kg de ácido salicílico reajam com 125 litros de anidrido acético. Indique o reagente limitante e o reagente em excesso. Calcule o rendimento teórico de aspirina. Se a situação descrita anteriormente produz 182,0 kg de aspirina, qual é o rendimento percentual da reação? (Massa = 233,7 kg e rendimento = 77,9%). Questão 19. Suponha que 14,56 mL de uma solução aquosa de NaOH 0,1150 mol L-1 foram necessários para reagir com 0,2037 g de um ácido desconhecido (HX). Determine a massa molar do ácido desconhecido. (MM = 121,7 g mol-1). Questão 20. Um método para preparação de gás hidrogênio (H2) em laboratório, usa a reação entre o zinco sólido (Zn) e uma solução aquosa de cloreto de hidrogênio (HCl). O cloreto de zinco (ZnCl2) é um composto iônico solúvel em água, gerado como subproduto. a) Escreva uma equação química que represente a reação descrita para obtenção do gás hidrogênio. Também escreva uma equação iônica simplificada que represente esse processo. b) Determine a massa de zinco necessária para gerar 120 L de gás hidrogênio a 760 torr e 20,00C. (m = 326,2 g) Questão 21. O metanol líquido é um combustível de “queima limpa”, que pode ser obtido a partir da reação entre o monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H2), ambos gasosos. Usando-se uma mistura de 12,00 gramas de hidrogênio e 74,50 g de monóxido de carbono, indique qual é o reagente limitante. Qual a massa do reagente em excesso depois da reação completada? Qual a produção esperada de metanol? (mexcesso = 1,276 g e mproduto = 85,22 g) Questão 22. Calcule a massa de precipitado que se forma quando se misturam 2,27 L de uma solução aquosa de Ba(OH)2 0,0820 mol L -1 com 3,06 L de uma solução aquosa de Na2SO4 0,0664 mol L-1. (m = 43,41 g) Questão 23. Determine a concentração em quantidade de matéria de uma solução de HCl se forem necessários 28,30 mL dessa solução para reagir com 0,2560g de Na2CO3 sólido puro. ([HCl] = 0,171 mol L-1) Questão 24. O sulfeto de sódio é utilizado em curtumes para remover o pelo das peles. Esse composto é um dos responsáveis pelo cheiro desagradável dos curtumes. O sulfeto de sódio pode ser preparado por meio da reação entre sulfato de sódio anidro e carbono, ambos no estado sólido. Um dos subprodutos da reação é o monóxido de carbono gasoso. Suponha que você misture 15,00 g de sulfato de sódio e 7,500 g de carbono. a) Escreva a equação química que representa a reação para obtenção do sulfeto de sódio. b) Qual é o reagente que está em excesso? Qual é a quantidade percentual do excesso? (47,8%) c) Calcule a massa de sulfeto de sódio produzida, sabendo-se que o rendimento da reação é de 80%. (m = 6,60 g) Questão 25. Uma amostra de 5,53 g de hidróxido de magnésio é adicionada a 25,0 mL de uma solução 0,200 mol L1 de ácido nítrico. a) Escreva a equação química balanceada que representa a reação ocorrida. b) Por meio de cálculos, indique qual é o reagente limitante da reação. c) Qual é a concentração em quantidade de matéria de hidróxido de magnésio, ácido nítrico e nitrato de magnésio presentes após o término da reação? ([hidróxido de magnésio] = 3,69 mol L-1 e [nitrato de magnésio] = 0,10 mol L-1) Questão 26. Pequenas quantidades de gás cloro (Cl2) podem ser geradas em laboratório pela reação do óxido de manganês(IV) sólido com solução aquosa de ácido clorídrico. Além do cloro, forma-se água líquida e cloreto de manganês(II) em solução. Dados: Massas molares (g mol-1): Cl = 35,453, Mn = 54,938, H = 1,0079, O = 15,9994. a) Escreva a equação química e a equação iônica simplificada que representam o processo descrito. b) Determine a massa de Cl2 que pode ser gerada a partir de 42,70 g do óxido de manganês(IV). (m = 34,83 g) c) Calcule o volume de Cl2 (densidade 3,170 g L -1) que seria produzido pela reação entre 300,0 mL de uma solução de ácido clorídrico 0,1000 mol L-1 com excesso do óxido de manganês(IV). (v = 167,8 mL) d) Supondo que 150,0 mL de Cl2 foram gerados no item anterior (c), determine o rendimento percentual da reação. (89,4%) Questão 27. Uma amostra de minério de ferro é dissolvida em meio ácido e o ferro é convertido a Fe2+. A amostra é titulada com 47,20 mL de solução aquosa 0,02240 mol L1 de MnO4 . A reação de oxirredução que ocorre durante a titulação gera íons Fe3+ e Mn2+ em solução. a) Escreva a equação química que representa a reação ocorrida no processo de titulação. b) Qual foi a quantidade de matéria de MnO4 adicionada à amostra? (1,06 mmol) c) Qual é a quantidade de matéria de Fe2+ existente na amostra? (5,29 mmol) d) Qual a massa (em gramas) de ferro presente na amostra? (0,295 g) e) Se a amostra tinha uma massa de 0,8890 g, qual é a quantidade percentual de ferro na amostra? (33,2%) Questão 28. Um caminhão tanque carregando 5,0 x 103 kg de solução de ácido sulfúrico concentrado tomba e derrama sua carga. Se o ácido sulfúrico é 95% em massa e tem d= 1,84 g mL1, quantos kg de carbonato de sódio devem ser adicionados para neutralizar o ácido? Escreva uma equação química que represente a reação de neutralização. (5,13 103 kg) Questão 29. Uma amostra de hidróxido de cálcio é agitada em água a 300C até que o máximo possível do sólido seja solubilizado. Retirou-se uma amostra de 100 mL dessa solução e titulou-se com ácido bromídrico 5,00 102 mol L1. São necessários 48,8 mL da solução ácida para a neutralização. Qual é a concentração em quantidade de matéria da solução de hidróxido de cálcio? Qual é a solubilidade do hidróxido de cálcio a 300C em gramas por 100 mL de solução? (1,22 mol L-1 e 9,04 10-2 g/100 mL) Questão 30. Uma solução de ácido sulfúrico contém 14,7 g de ácido em 600 mL de solução. Durante a titulação foram necessários 19,4 mL desta solução para neutralizar completamente 24,2 mL de uma solução de hidróxido de sódio. Pede-se: a) A concentração, em quantidade de matéria, da solução de hidróxido de sódio. (0,40mol L-1) b) A massa de hidróxido de sódio existente em 150 mL de solução alcalina. (2,40 g) Bons estudos!
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