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CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR A DISTÂNCIA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE CURSO: LICENCIATURA EM QUÍMICA POLOS: Itaocara, Nova Friburgo, Paracambi,São Fidélis e São Francisco de Itabapoana DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL I - PERÍODO:2020-2 APX1 – PRIMEIRA AVALIAÇÃO PRESENCIAL ADAPTADA DISPONÍVEL NA PLATAFORMA DE 04/10/2020 AS 08:00 H até às 13:00 H PROF. SERGIO LUIS CARDOSO ATENÇÃO: Esta prova deve ser impressa. Responda cada questão no respectivo espaço de resposta. As respostas devem ser manuscritas (feitas a mão – não serão aceitos textos digitados! Se desejar digitar faça a prova pelo método 2) Após finalizar digitalize a prova com as respostas e cálculos, salve em um arquivo pdf e envie pela atividade correspondente na sala virtual da disciplina. Indique todos os cálculos que levaram a obtenção das respostas numéricas. 1) (0,75) Uma proveta contém 32,0 cm3 de mercúrio (Hg). A densidade do mercúrio a 25 0C é 13,534 g/cm3. Qual é a quantidade de mercúrio, em mol, na proveta? Responda com o número correto de algarismos significativos! Resposta: d = m/V logo, massa de mercúrio = V x d = 32,0 cm3 x 13,534 g/cm3 = 433 g (3 algarismos significativos – regra da multiplicação e divisão) `Pela tabela temos que a massa atômica do Hg = 200,6 u 1 mol Hg------------- 200,6 g X--------------------433 g X = 2,16 mol Hg (3 algarismos significativos – regra da multiplicação e divisão) 2) (0,75 ponto) Na representação química dos elementos utilizamos duas formas aceitas. Utilizando as informações disponíveis nas caixas de resposta abaixo, utilize as opções adequadas e coloque-as nas respectivas posições de forma a obter as representações corretas do nuclídeo de Niquel com 30 nêutrons. ou Opções que podem ser utilizadas: 30 58 28 58,7 Ni Ni 58 58 28 28 3) (0,70 ponto) Correlacione os valores abaixo: 0,10 cada (a) Massa em gramas de 1 mol de prótons ( ) 12 (b) Carga em Coulomb de 1 mol de elétrons ( ) nenhuma das respostas (c) Massa em gramas de 0,500 mol de nêutrons ( g ) 3,20E-19 (d) Massa em gramas de 1 mol de elétrons ( e ) 24.080 (e) Carga em coulomb de 0,25 mol de prótons ( b ) - 96.320 (f) Número de prótons do átomo de Níquel ( d ) 5,48E-4 (g) Carga em Coulomb de um íon de He+2 ( a ) 1,0065 ( f ) 28 ( ) não sei responder ( c ) 1,008 ( ) 6,02E23 4) (1,00 ponto) Até chegar a teoria atômica atual, várias autoridades cientificas propuseram modelos teóricos ou práticos a fim de formalizar o modelo atômico ideal. Dentre estas autoridades destacam-se os trabalhos de Dalton, Thomson e Rutherford. Comente sobre cada modelo proposto (Dalton, Thomsom e Rutherford) considerando as particularidades e evidencias experimentais, caso ocorram, em cada caso Resposta: Dalton – A Teoria atômica da matéria de Dalton se fundamentava nas Leis de conservação da massa e das proporções definidas. Pode ser expressa pelos seguintes postulados: 1 – A matéria é composta de partículas indivisíveis chamadas átomos; 2 – Todos os átomos de um dado elemento tem as mesmas propriedades (exemplo: forma, tamanho e massa), as quais diferem das propriedades de todos os outros elementos; 3 – Uma reação química consiste, simplesmente, num arranjo dos átomos de um conjunto de combinações para outro. Entretanto, os átomos individuais permanecem intactos. A Teoria de Dalton mostrou-se eficiente em explicar os fatos existentes (lei da conservação da massa e lei das proporções definidas) e na previsão te teorias ainda não descobertas (lei das proporções múltiplas) Thomson - Baseado na descoberta de informação quantitativa sobre o elétron. Thomson usou um tubo de raios catódicos para medir a razão entre a carga e a massa de um elétron. Elétrons produzidos no catodo são acelerados para o anodo perfurado. Alguns elétrons passam através do orifício, prosseguindo seu caminho e chocando-se com a parede do tudo recoberta com uma substância fluorescente e produzindo um ponto brilhante. Colocando-se placas com cargas opostas acima e abaixo do tubo, o feixe é defletido em direção a placa positiva e choca-se com a parede do tubo. A quantidade de deflexão que a partícula sofre é diretamente proporcional a sua carga (partícula de carga negativa grande será atraída pela placa positiva mais fortemente do que com uma carga pequena). A quantidade de deflexão será também inversamente proporcional à massa da partícula (uma partícula muito pesada ao passar pelas placas será menos afetada pela atração eletrostática do que uma partícula de massa menor). A deflexão observada depende da razão entre a carga “e” e a massa “m” (e/m). Thomson também gerou um campo magnético perpendicular ao campo elétrico. Os elétrons são defletidos na direção exatamente oposta à deflexão causada pelas placas carregadas eletricamente (campo elétrico). Na ausência de campo elétrico o feixe é curvado pelo campo magnético. Na prática Thomson aplicou um campo magnético de intensidade conhecida através do tubo e verificou a deflexão do feixe de elétrons. Foi então aplicada a carga às placas até o feixe retornar ao seu ponto original de impacto. A partir das intensidades dos campos elétrico e magnético, Thomson calculou a razão e/m = - 1,76 x 108 coulombs/grama. Thomson sugeriu que os elétrons estariam mergulhados em uma massa homogênea, como ameixas em um pudim (Plum Pudding). Esta proposta é conhecida como "Modelo Atômico de Thomson" o modelo de Thomson é conhecido como "modelo do pudim de passas" ou "bolo de ameixas". A proposta foi abandonada pois os átomos são eletricamente nêutrons e neste modelo um átomo deveria ter mais de uma centena de elétrons distribuídos para neutralizar a carga do núcleo. A maioria dos elementos possuí um número de elétrons bem inferior a esta quantidade. Ruherford - conduziu vários experimentos para testar o modelo proposto por Thomson. Como resultado do experimento da lâmina de ouro - bombardeio de folha de ouro com partículas alfa obteve os seguintes resultados: - A grande maioria dos raios alfa passou direto pela lâmina. - Pouquíssimos raios alfa foram refletidos pela lâmina. - Pouquíssimos raios alfa passaram pela lâmina sofrendo desvio. (o núcleo é positivamente carregado 1. Há um grande espaço vazio entre os átomos. 2. Há uma região muito pequena e muito densa a qual denominou de núcleo. 3. O núcleo é positivamente carregado. 4. Chamou a região vazia em torno do núcleo de eletrosfera que seria onde os eletróns estão localizados O modelo atômico conhecido como modelo planetário do átomo ou átomo de Rutherford. O átomo teria um núcleo positivo, que seria muito pequeno em relação ao todo mas teria grande massa e, ao redor deste, os elétrons descreveriam órbitas helicoidais em altas velocidades, para não serem atraídos e caírem sobre o núcleo. A eletrosfera, local onde se situam os elétrons - seria cerca de dez mil vezes maior do que o núcleo atômico, e entre eles haveria um espaço vazio. A falha do modelo de Rutherford é consequência da aplicação de Leis e Princípios da Física Clássica (como eletromagnetismo e princípios de conservação da energia) que invalidam o modelo: Toda partícula com carga elétrica submetida a uma aceleração origina a emissão de energia sob a forma de radiação eletromagnética. Oelétron em seu movimento orbital está submetido a uma aceleração centrípeta e, portanto, emitirá energia. Essa emissão, pelo princípio da conservação de energia faria com que o elétron perdesse energia, caindo progressivamente sobre o núcleo, fato que não ocorre na prática. 5) (1,50 ponto) O elemento Mo (molibdenio) tem as seguintes massas isotópicas e abundâncias relativas de seus nuclídeos: Número de massa Massa isotópica (u) Abundância relativa 92 91,906809 0,1484 94 93,905086 0,0925 95 94,905841 0,1592 96 95,904678 0,1668 97 96,906020 0,0955 98 97.905406 0,2413 100 99,907476 0,0963 Qual a massa atômica (antiga massa atômica média) do elemento molibdenio? Forneça o número correto de algarismos significativos na sua resposta! Qual o número de massa do nuclídeo mais abundante? Quantos prótons, elétrons e nêutrons possuí este nuclídeo? Indique abaixo também seus cálculos para chegar ao valor da massa atômica! Resposta: a massa atômica é a soma das contribuições relativas da massa de cada nuclídeo. = (91,906809 x 0,1484) + (93,905086 x 0,0925) + (94,905841 x 0,1592) + (95,904678 x 0,1668) + (96,906020 x 0,0955) + (97.905406 x 0,2413) + (99,907476 x 0,0963) = 13,64 u + 8,69 u + 15,11 u + 16,00 u + 9,25 u + 23,625 u + 9,62 u = 95,94 - mas só posso expressar com 3 algarismos significativos (regra soma) = 95,9 u O nuclídeo mais abundante é o de número de massa igual a 98 (soma de prótons e nêutrons). Como o número atômico do elemento molibdenio é 42 então este possui 42 prótons, 42 elétrons e (98 - 42 = 56 nêutrons). 6) (1,00 ponto) “Um aluno do curso de Licenciatura em Química da UENF procedeu aos cálculos estequiométricos da reação de combustão de 2 moles de octano (C8H18) e constatou serem necessários 30 moles de oxigênio (O2) para formar 16 moles de CO2, 18 moles de H2O e 3 moles de NH3”. Este aluno estava certo? Caso necessário reescreva o texto e corrija TODOS os erros encontrados na frase acima, substituindo, modificando ou retirando termos que tornam a frase e/ou as relações estequiométricas erradas. Resposta: “Um aluno do curso de Licenciatura em Química da UENF procedeu aos cálculos estequiométricos da reação de combustão de 2 mols (ou mol se estiver usando o símbolo) de octano (C8H18) e constatou serem necessários 25 mols (ou mol se estiver usando o símbolo) de oxigênio (O2) para formar 16 mols (ou mol se estiver usando o símbolo) de CO2 e 18 mols (ou mol se estiver usando o símbolo) de H2O e 3 moles de NH3”. 7) (1,50 ponto) O ácido acetilsalicílico ou AAS (C9H8O4), conhecido popularmente como aspirina, nome de uma marca que se tornou de uso comum, é um fármaco da família dos salicilatos. É utilizado como medicamento para tratar a dor (analgésico), a febre (antipirético) e a inflamação (anti- inflamatório) devido ao seu efeito inibidor, não seletivo, da ciclo-oxigenase. Preencha os espaços em branco com as suas respostas e indique seus cálculos quando para as respostas precisarem que sejam feitos: Uma molécula de aspirina possuí __9____ átomos de carbono, ___8_______ átomos de hidrogênio e, ____4______ átomos de oxigênio. Em um mol de aspirina são encontrados _5,42 x 1024 átomos de carbono, _4,82 x 1024_átomos de hidrogênio e _2,41 x 1024_átomos de oxigênio. Utilizando as massas atômicas para C = 12,01 u; H = 1,008 u e ) = 15,999 u, a massa molecular da aspirina é_29,02__u. A quantidade de matéria presente em 10,5 g de aspirina é__0,362____mol. Nesta quantidade de matéria de aspirina estão presentes _1,96 x 1024_átomos de carbono, _1,75 x 1024__átomos de hidrogênio e 8,72 x 1023_átomos de oxigênio. Cálculos: * usando a constante de Avogadro como 6,02 x 1023 então o resultado deve ter 3 algarismos significativos * 29,017 = 29,02 u - resultado com dois algarismos significativos na parte decimal (regra da soma ou subtração) * 0,3561819....= 0,362 mol - resultado com 3 algarismos significativos (regra da multiplicação e divisão) * na quantidade de átomos final para 0,362 mol o resultado deve ter 3 algarismos significativos. 8) (1,30 ponto) A combustão, ou queima de um combustível em oxigênio é acompanhada pela liberação de calor. A parafina é uma substância composta por carbono e hidrogênio (hidrocarboneto) que pode ser representada pela fórmula C25H52 (s). O pavio da de uma vela funciona como um catalisador acelerando a reação de combustão da parafina. No processo de combustão da parafina na presença de existente no ar, ocorre a liberação de gás carbônico, vapor de água e energia na forma de luz e calor. Além disso, um pouco de carbono existente na parafina não se combina com o oxigênio, e forma a fuligem. Forneça a equação de combustão da parafina inicialmente indicando todos os reagentes e produtos da reação e, posteriormente faça o balanceamento em massa da reação. Indique todos os passos do balanceamento Resposta: passo 1: escreva a reação não balanceada C25H52 (s) + O2 (g) -------> CO2 (g) + H2O (v) passo 2: introduza coeficientes para balancear a reação C25H52 (l) + O2 (g) -------> 25CO2 (g) + 26H2O (v) C25H52 (l) + 51/2 O2 (g) -------> 25CO2 (g) + 26H2O (v) (pode-se utilizar o recurso de coeficiente fracionário mas a resposta final deverá sempre conter apenas números inteiros conforme ensinado na disciplina!) (multiplica-se por 2 para eliminar a fração) 2C25H52 + 51O2 ------> 50CO2 + 52H2O passo 3: por inspeção verifique o balanceamento e caso não esteja balanceada repita o passo 2 2C25H52 + 51O2 ------> 50CO2 + 52H2O Para a correção da questão serão considerados: utilização dos estados físicos dos reagentes e produtos e o balanceamento com números inteiros - resposta final com número fracionário considerar no máximo 0,25 se os demais passos estiverem corretos. 9) (1,00 ponto) Uma amostra de 1,600 g de um composto orgânico que contém apenas carbono, hidrogênio e oxigênio foi queimada ao ar e produziu 2,7786 g de CO2 e 1,512 g de H2O. Qual a fórmula empírica do composto? Dados: C = 12,0107 u = 12,0107 g/mol H = 1,008 u = 1,008 g/mol O = 15,9994 u = 15,9994 g/mol Fórmula mínima = CXHYOZ C-------------------CO2 H--------------H2O 12,0107g ------------------44,0095 g 2,016 g----------18,015 g Xg-----------------2,7786 Y g-----------1,512 X = 0,758312 g de C Y = 0,1692 g de H Massa de carbono + massa de hidrogênio + massa de oxigênio = 1,600 g 0,758312 + 0,1692 + Z = 1,600 Z = 1,600 – (0,758312 + 0,1692) = 0,673 g de Oxigênio 12,0107 g de C--------1 mol’ 0,758312 g de C---------X X = (0,758312 g.mol/12,0107 g = 0,0631 mol de C 1,008 g de H--------1 mol 0,1692 g de H---------Y Y = (0,1692 g.mol)/1,008 g = 0,168 mol de H 15,9994 g de O--------1 mol 0,673 g de O---------Z K = (0,673g.mol)/15,9994 g = 0,042 Fórmula Empírica ou Mínima = CXHYOZ = C0,0631H0,168O0,042 para tornarmos os índices unitários dividimos por 0,042 e temos: C:H:O = (1,5:4:1) tornarmos estes valores inteiros multiplicamos por 2 para obtermos índices inteiros C:H:O = (3:8:2) então a fórmula mínima é C3H8O2 10) ( 0,50 ponto) Para diversos cálculos utilizamos o valor da constante de Avogadro como sendo 6,02 x 1023 mol-1. O valor mais exato desta constante é 6,02214179 x1023 mol-1. Sabendo-se que em uma amostra existem 8,7698 x 1022 unidades, qual a quantidade de matéria na amostra se utilizarmos nos cálculos o valor da constante com menor exatidão? Qual a quantidade de matéria quando utilizamos o valor mais exato? Expresse sua resposta de acordo com o número de algarismos significativos em cada caso e indique seus cálculos. Resposta:a) Cálculo da quantidade de matéria na amostra utilizando 6,02 X 1023 mol-1 N = NA x n então n = N/NA = 8,7698 x 1022 unidades /6,02 x 1023 mol-1 n = 0,145677740864 mol = 0,146 mol (3 algarismos significativos) b) Cálculo da quantidade de matéria na amostra utilizando 6,02214179 X 1023 mol-1 N = NA x n então n = N/NA = 8,7698 x 1022 moléculas/6,02214179 X 1023 n = 0,145625930206 mol = 0,14563 mol (5 algarismos significativos) Resposta C2H5OH (l) + 3O2 (g) ------------- 2CO2 (g) + 3H2O (l) Lavoisier 16 onças--------------------------------------------------17 a 18 onças 453,6 g----------------------------------------------------481,95 a 510,3 g Atualmente 46 g 96 g 88 g 54 g 453,6-------------------------------------------------------X = 532,49g Erro absoluto (E) = 481,95 g – 532,49 g = - 50,54 g 510,3 g – 532,49 g = - 22,19 g Faixa de erro absoluto (entre -22,19 g a -50,54 g) Erro relativo (ER) = -22,19/532,49 a -50,54 g/532,49 = - 0,042 a 0,095 Erro percentual = -4,2% a - 9,5% CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR A DISTÂNCIA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE CURSO: LICENCIATURA EM QUÍMICA POLOS: Itaocara, Nova Friburgo, Paracambi,São Fidélis e São Francisco de Itabapoana DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL I - PERÍODO:2020-2 APX1 – PRIMEIRA AVALIAÇÃO PRESENCIAL ADAPTADA DISPONÍVEL NA PLATAFORMA DE 04/10/2020 AS 08:00 H até às 13:00 H PROF. SERGIO LUIS CARDOSO - A grande maioria dos raios alfa passou direto pela lâmina. - Pouquíssimos raios alfa foram refletidos pela lâmina.