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©Sh utte rsto ck/P osto lit Livro do Professor Volume 5 Livro de atividades Química Carolina de Cristo Bracht Nowacki ©Editora Positivo Ltda., 2017 Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora. Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP) (Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil) N935 Nowacki, Carolina de Cristo Bracht. Química : livro de atividades : livro do professor / Carolina de Cristo Bracht Nowacki. – Curitiba : Positivo, 2017. v. 5 : il. ISBN 978-85-467-1504-6 1. Ensino médio. 2. Química – Estudo e ensino. I. Título. CDD 373.33 09 Dispersões: estudo das soluções Classificação das dispersões Substância em menor quantidade Diâmetro das partículas Até 1 nm de 1 a 1 000 nm Acima de 1 000 nm DISPERSO DISPERSÃO DISPERSANTE Solução Coloide Suspensão Substância em maior quantidade Solução Coloide Suspensão Tipo de mistura Homogênea Heterogênea Heterogênea Identificação Não é possível observar as partículas do soluto, mesmo com o auxílio de instrumentos ópticos mais avançados. Visível por meio de instrumentos ópticos mais avançados. Visível a olho nu ou por meio de instrumentos ópticos simples. Características Não sedimenta, mesmo sob a ação de ultracentrífugas. Não sedimenta pela ação da gravidade; as partículas podem ser retidas por filtros especiais; Efeito Tyndall. Sedimenta pela ação da gravidade ou de centrífuga simples; as partículas podem ser retidas por filtro comum. Solução CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES Estado físico Sólida – todos os componentes são sólidos. Líquida – um dos componentes deve estar no estado líquido. Gasosa – todos os componentes se encontram no estado gasoso. Natureza do soluto Molecular – as partículas do soluto são moléculas, por isso não conduzem corrente elétrica (solução não eletrolítica). Iônica – as partículas do soluto são íons, por isso conduzem corrente elétrica (solução eletrolítica). Quantidade de soluto dissolvido Insaturada – a quantidade de soluto na solução é inferior ao valor máximo que o solvente pode dissolver. Saturada – a quantidade de soluto na solução corresponde ao valor máximo que o solvente pode dissolver. Observação: após a obtenção da solução saturada, toda e qualquer quantidade de soluto adicionada não será dissolvida. Nesse caso, a solução está saturada, porém com corpo de fundo. Supersaturada – a quantidade de soluto na solução é superior ao valor máximo que o solvente pode dissolver. 2 Volume 5 Curva de solubilidade Gráfico que relaciona a solubilidade com a temperatura. Em geral, na maioria das soluções líquidas: ↑ T ∴ ↑ dissolução • Saturada – pontos na curva. • Insaturada – pontos na região abaixo da curva. • Saturada com corpo de fundo – pontos na região acima da curva. Observação: a dissolução de soluto em quantidades maiores que o valor da solubilidade pode resultar em uma solução supersaturada. Concentração de uma solução Conceito Fórmula Unidade Concentração comum (C) Relação entre a massa do soluto (ms) e o volume da solução (V). C m V s g/L Densidade (d) Relação da massa da solução (m) em determinado volume (V). d m V g/cm3 Título ( ) Relação entre certa quantidade de soluto e a solução. τ τ τ τ m s V s m m V V = = = ⋅% 100 adimensional Partes por milhão (ppm) Indica quantas partes (em massa ou em volume) de soluto existem em um milhão de partes da solução. 1 1 106 ppm parte mg/kg mL/m3 Concentração em quantidade de matéria por volume ou Concentração em mol/L ([ ]) Relação entre a quantidade de matéria do soluto (ns) e o volume da solução (V). ⎡⎣ ⎤⎦= n V s mol/L Concentração em quantidade de matéria por massa (W) Relação entre a quantidade de matéria do soluto (ns) e a massa do solvente (msv), em kg. W n m s sv mol/kg Conversão entre as diferentes grandezas C d M= =⎡⎣ ⎤⎦τ · · ·1000 3Química Variação na concentração de uma solução Técnica Diluição Conceito Acréscimo de solvente à solução Quantidade de soluto Constante Volume Vinicial < Vfinal Concentração Cinicial > Cfinal Relação C V C Vinicial inicial final final· · [ ] [ ]inicial inicial final finalV V⋅ = ⋅ Técnica Evaporação Conceito Retirada de solvente da solução Quantidade de soluto Constante Volume Vinicial > Vfinal Concentração Cinicial < Cfinal Relação C V C Vinicial inicial final final· · [ ] [ ]inicial inicial final finalV V⋅ = ⋅ Técnica Mistura de soluções com um mesmo soluto Conceito Mistura de duas ou mais soluções com o mesmo soluto Quantidade de soluto ns s s final1 2+ = n n ( ) m m ms s s final1 2+ = ( ) Volume V V Vfinal1 2+ = Concentração Intermediária às soluções misturadas Relação C V C V C Vfinal final1 1 2 2· · · + = [ ] [ ] [ ]1 1 2 2⋅ + ⋅ = ⋅V V Vfinal final 4 Volume 5 Técnica Mistura de soluções com solutos diferentes que não reagem entre si Conceito Cada soluto deve ser considerado de modo independente na solução final, como se outro soluto não estivesse sendo misturado a ele. Quantidade de soluto Constante Volume Vinicial < Vfinal Concentração Cinicial > Cfinal Relação C V C V V inicial inicial final final inicial inicial fin · · [ ] [ ] = ⋅ = aal finalV⋅ Observação: determina-se a concentração de cada solução separa- damente, como se fosse realizada uma diluição. Técnica Mistura de soluções com solutos diferentes que reagem entre si Análise volumétrica (volumetria – titulação) Conceito Operação básica de análise do volume de uma solução de concentração conhecida (solução- -padrão) que é adicionada lentamente a uma solução-problema, até que os solutos reajam completamente. Quantidade de soluto Variável Volume Com o volume consumido do titulante, calcula-se, por meio da relação estequiométrica entre as espécies envolvidas, a concentração da solução em análise. Concentração Desconhecida Relação Titulação ácido-base nº. mol de H+ = nº. mol de OH– =áciáci dodo base baseC · V C · V ⋅ = ⋅ácido ácido base base[ ] V [ ] V Observação: se necessário, deve-se multiplicar a concentração do ácido e/ou da base pela proporção estequiométrica entre os participantes da reação. Ja ck A rt . D ig ita l. 20 11 . Erlenmeyer Solução de concentração desconhecida (solução-problema ou titulado) Bureta Solução de concentração conhecida (solução-padrão ou titulante) Química 5 Atividades Classificação das dispersões 1. Relacione corretamente as colunas de acordo com as características de cada dispersão. ( 2 ) A olho nu, é classificada como sistema homogêneo. Porém, com o auxílio de instru- mento óptico avançado, é possível enxergar aglomerados de partículas. ( 3 ) Apresenta o disperso com diâmetro superior a 1 000 nm. ( 1 ) Mistura homogênea em que o disperso é chamado de soluto; o dispersante, de solvente. ( 1 ) Não sedimenta, mesmo sob a ação de ultracentrífugas. ( 3 ) Mistura heterogênea em que as partículas são retidas por filtro comum. ( 2 ) Não sedimenta sob a ação da gravidade. Porém, as partículas são retidas por filtros especiais. ( 2 ) Reflete a luz por ação do Efeito Tyndall. ( 1 ) Apresenta partículas de soluto com diâmetro até 1 nm. ( 3 ) Sedimenta pela ação da gravidade ou de centrífuga simples. 1. Solução 2. Coloide 3. Suspensão 2. As soluções podem ser classificadas, de acordo com o estado físico do soluto, em: sólida, líquida e gasosa. Para os diferentes tipos de solução, identifique o(s) soluto(s) e o(s) solvente(s). Água com gás © Sh u tt er st oc k/ g re se i Soluto(s): Solvente(s): água Água do mar © Sh u tt er st oc k/ m ar ch el lo 74 Soluto(s): sais, areia e outros componentes Solvente(s):água Moedas de bronze © Sh u tt er st oc k/ Ve ra P et ru k Soluto(s): estanho Solvente(s): cobre Ar atmosférico © Sh u tt er st oc k/ Ia ko v Ka lin in Soluto(s): Solvente(s): gás carbônico (CO2) e diversos minerais gás oxigênio (O2) e outros gases gás nitrogênio (N2) Bronze: liga metálica com Cu (90%) e Sn (10%). Ar atmosférico: 78% de N2(g), 21% de O2 e outros gases. a) b) c) d) 6 Volume 5 3. (UEMA) Em todas as ações fundamentais de nossas vidas, utilizamos água. Leia o texto abaixo: “Você acorda, acende a luz, toma um banho quente e prepara o almoço. Para cozinharmos, por exemplo, o arroz, é comum diluirmos uma “pitada” (pequena quantidade) de sal de cozinha num volume de 1 litro de água – solução de sal. Vai ao banheiro, escova os dentes e está pronto para o trabalho. Se parar para pensar, vai ver que, para realizar todas essas atividades, foi preciso usar água. Logo a água, solvente universal, é fundamental para nossa vida”. Disponível em: <http//planetasustentavel.abril.com.br/>. Acesso em: 04 jun. 2013. (adaptado) Com base no conceito e nos critérios de classificação de uma solução (estado físico das soluções, estado físico do soluto e do solvente e a natureza do soluto), pode-se afirmar que a solução salina é, respectivamente, a) líquida, sólido-líquido e molecular. b) sólida, líquido-líquido e molecular. c) líquida, líquido-líquido e molecular. d) sólida, líquido-líquido e iônica. X e) líquida, sólido-líquido e iônica. 4. Leia o texto a seguir e responda às questões. Como se forma a neblina? A neblina é formada pela suspensão de mi- núsculas gotículas de água numa camada de ar próxima ao chão. Ou seja, a neblina nada mais é do que uma nuvem em contato com o solo. Esse fenômeno, também conhecido como nevoeiro, é mais comum em lugares frios, úmidos e ele- vados e ocorre devido à queda da temperatura e à consequente condensação do vapor-d’água junto ao solo. A condensação, também chama- da de liquefação, é a transformação da água em estado gasoso (vapor) para o líquido quando submetida a um resfriamento. O processo é pa- recido com o que rola nos automóveis no frio, quando a temperatura dentro do carro fica maior do que a externa. O vidro, em contato com o frio externo, permanece gelado. Quando o vapor suspenso no interior entra em contato com o para-brisa, ele se condensa e embaça o vidro. [...] © Sh u tt er st oc k/ Tr yb ex VASCONCELOS, Yuri. Como se forma a neblina? Disponível em: <http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-se-forma-a-neblina>. Acesso em: 27 out. 2015. a) A neblina é um exemplo de suspensão, coloide ou solução? A neblina é um coloide. b) Identifique os estados físicos da neblina nas fases dispersa e dispersante. Na neblina, a fase dispersa é líquida e a fase dispersante é gasosa. c) Cite mais um exemplo do cotidiano que apresenta as mesmas fases que a neblina. Desodorante em aerossol. Química 7 5. (UEL – PR) A força e a exuberância das cores douradas do amanhecer desempenham um papel fundamental na produção de diversos significados culturais e científicos. Enquanto as atenções se voltam para as cores, um coadjuvante exerce um papel fundamental nesse espetáculo. Trata-se de um sistema coloidal forma- do por partículas presentes na atmosfera terrestre, que atuam no fenômeno de espalhamento da luz do Sol. Com base no enunciado e nos conhecimentos acerca de coloides, considere as afirmativas a seguir. I. São uma mistura com partículas que variam de 1 a 1 000 nm. II. Trata-se de um sistema emulsificante. III. Consistem em um sistema do tipo aerossol sólido. IV. Formam uma mistura homogênea monodispersa. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. X b) Somente as afirmativas I e III são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 6. O gráfico a seguir representa a curva de solubilidade do nitrato de sódio (NaNO3) em função da tempera- tura. Os pontos indicados no gráfico, numerados de I a VI, correspondem a soluções aquosas obtidas pela dissolução de diferentes massas do soluto em 100 g de água. 20 40 60 I II III VI V IV 50 100 150 80 100 Temperatura/ºC M as sa d e N aN O 3 em g /1 00 g d e H 2O 0 Com base nessas informações, é possível afirmar que há precipitado nos sistemas: a) I e II. X b) I e III. c) IV e V. d) V e VI. 7. (UFRGS – RS) Um estudante analisou três soluções aquosas de cloreto de sódio, adicionando 0,5 g deste mesmo sal em cada uma delas. Após deixar as solu- ções em repouso em recipientes fechados, ele obser- vou a eventual presença de precipitado e filtrou as soluções, obtendo as massas de precipitado mostradas no quadro abaixo. Solução Precipitado 1 Nenhum 2 0,5 g 3 0,8 g O estudante concluiu que as soluções originais 1, 2 e 3 eram, respectivamente, a) não saturada, não saturada e saturada. X b) não saturada, saturada e supersaturada. c) saturada, não saturada e saturada. d) saturada, saturada e supersaturada. e) supersaturada, supersaturada e saturada. 8. (CEFET – MG) Sobre soluções, pode-se afirmar que I. as supersaturadas são formadas por soluto, solven- te e corpo de fundo. II. as líquidas são obtidas somente quando solvente e soluto se encontram no estado líquido. III. as gasosas formam-se somente quando solvente e soluto estão no estado gasoso. IV. as diluídas possuem a quantidade de soluto muito inferior ao grau de saturação do mesmo. V. as iônicas são sistemas homogêneos cujos solutos correspondem a substâncias que se comportam como eletrólitos. São corretas apenas as afirmativas a) I, II e III. b) I, II e IV. c) I, III e V. d) II, IV e V. X e) III, IV e V 9. (ACAFE – SC) Analise as afirmações a seguir. l. A solução é uma propriedade que uma substân- cia possui de formar com outra substância uma solução. Os pontos na curva correspondem a soluções saturadas. Regiões abaixo da curva indicam so- luções insaturadas e regiões acima da curva cor- respondem a soluções saturadas com corpo de fundo. 8 Volume 5 ll. Soluto é o material que se dispersa no solvente, for- mando uma mistura homogênea. Ill. A solubilidade é um sistema formado por duas ou mais substâncias que apresenta aspecto uniforme em toda sua extensão. lV. Coeficiente de solubilidade é a máxima quantidade de soluto que se dissolve em certa quantidade fixa de solvente a determinada temperatura. Todas as afirmações corretas estão em: a) I – II – III b) II – III – IV X c) II – IV d) III – IV 10. (MACKENZIE – SP) A solubilidade do cloreto de potássio (KCℓ) em 100 g de água em função da temperatura é mostrada na tabela abaixo: Temperatura (ºC) Solubilidade (g KCℓ em 100 g de água) 0 27,6 10 31,0 20 34,0 30 37,0 40 40,0 50 42,6 Ao preparar-se uma solução saturada de KCℓ em 500 g de água, a 40 ºC e, posteriormente, ao resfriá-la, sob agitação, até 20 ºC, é correto afirmar que a) nada precipitará. b) precipitarão 6 g de KCℓ. c) precipitarão 9 g de KCℓ. X d) precipitarão 30 g de KCℓ. e) precipitarão 45 g de KCℓ. T = 40 ºC S = 40g de KCℓ/100 g de água 40 g de KCℓ — 100 g de H2O x — 500 g de H2O x = 200 g de KCℓ T = 20 ºC S = 34 g de KCℓ/100 g de água 34 g de KCℓ — 100 g de H2O x — 500 g de H2O x = 170 g de KCℓ 200 g – 170 g = 30 g de precipitado 11. (UEG – GO) Uma solução foi preparada a 30 ºC pela dissolução de 80 g de um sal inorgânico hipotético em 180 g de água. A solubilidade dessa substância se modifica com a variação da temperatura conforme a tabela a seguir. Temperatura (ºC) Solubilidade (g/100 g de água) 20 32 30 46 Se a solução for resfriada para 20 ºC, a massa, em gramas, do sal que irá precipitar será igual a a) 48,0 b) 28,0 X c) 22,4 d) 13,8 T = 20 ºC S = 32 g de sal/100 g de água Portanto, em 180 g de água: 32 g de sal — 100 g de H2O x — 180 g de H2O x = 57,6 g de sal Como inicialmente havia 80 g de sal dissolvido, a pre- cipitação será de: 80 g – 57,6 g = 22,4 g de sal 12. (UFRGS – RS) A sacarose é extraordinariamente solúvel em água, como mostram os dados da tabela abaixo. T (ºC) 30 50 Solubilidade (g/100 g H2O) 220 260 Prepara-se uma solução saturada dissolvendo 65 g de sacarose em 25 g de água a 50 ºC. A quantidade de água a ser adicionada a esta solução inicial, de modo que, quando a solução resultante for resfriada até 30 ºC, tenhamos uma solução saturada de sacarose em água, sem presença de precipitados, é de aproximadamente a) 2,5 g X b) 4,5 g c) 10,0 g d) 15,8 g e) 40,0 g T = 30 °C S = 220 g de sacarose/100 g de água 220 g de sacarose — 100 g de H2O 65 g de sacarose — x x = 29,5 g de H2O Como a solução inicial apresenta 25 g de água, será necessário acrescentar 4,5 g para se obter uma so- lução saturada na temperatura de 30 ºC. Química 9 Concentração de uma solução 13. No laboratório de química, há um frasco com as se- guintes informações no rótulo: A n g el a G is el i. 20 15 . D ig ita l. NaOH(aq) 20 g/L Isso significa que a) se trata de uma solução de NaOH dissolvida em água. b) em 1 L dessa solução existem 20 g de NaOH. c) em 500 mL dessa solução existem 10 g de NaOH. 20 g de NaOH — 1,0 L de solução x — 0,5 L de solução x = 10 g de NaOH d) em 100 cm3 dessa solução existem 2 g de NaOH. 20 g de NaOH — 1,0 L de solução x — 0,1 L de solução x = 2 g de NaOH 14. No laboratório de química, há um frasco com as se- guintes informações no rótulo: HNO3(aq) 0,1 mol/L A n g el a G is el i. 20 15 . D ig ita l. Isso significa que a) se trata de uma solução de dissolvida em água . b) em 1 L dessa solução existe 0,1 mol de HNO3. c) em 500 cm3 dessa solução existe 0,05 mol de HNO3. d) em 1 L dessa solução existem 6,3 g de HNO3. M(HNO3) = 1 · 1 + 1 · 14 + 3 · 16 = 63 g 1 mol de HNO3 — 63 g 0,1 mol de HNO3 — x x = 6,3 g de HNO3 e) em 200 mL dessa solução existe 1,26 g de HNO3. 6,3 g de HNO3 — 1,0 L de solução x — 0,2 L de solução x = 1,26 g de HNO3 HNO3 10 Volume 5 15. (PUC-Rio – RJ) Um químico dissolveu 0,040 g de NaOH em água formando 1 000 mL de solução, cuja densi- dade é 1,00 g mL−1. A informação que o químico não poderia colocar no rótulo dessa solução é: a) Solução de NaOH 0,040 mg mL−1. 0,040 g de NaOH — 1 000 mL de solução x — 1 mL de solução x = 0,040 · 10–3 g = 0,040 mg 0,040 mg/mL b) Solução de NaOH 4,0 ∙ 10−3 g de NaOH por 100 mL. 0,040 g de NaOH — 1 000 mL de solução x — 100 mL de solução x = 4,0 g · 10–3 g de NaOH c) Solução com 40 partes por milhão de NaOH. 0,040 g de NaOH — 1 000 g de solução x — 106 g de solução x = 0,040 · 103 g = 40 g 40 ppm d) Solução 0,0040%, em massa, de NaOH. 0,040 g de NaOH — 1 000 g de solução x — 100 g de solução x = 0,0040 g = 0,0040% X e) Solução de NaOH 4,0 ∙ 10−3 mol L−1. 0,040 g de NaOH — 1 L de solução 0,040 g/L M(NaOH) = 1 · 23 + 1 · 16 + 1 · 1 = 40 g/mol 1 mol de NaOH — 40 g x — 0,040 g x = 1 · 10–3 mol de NaOH 1 · 10–3 mol/L 16. O sulfato de ferro III (Fe2(SO4)3) é um sal muito solúvel em água, sendo fonte de ferro (Fe) e enxofre (S) na forma de sulfato (SO4 2–). Por isso, é utilizado tanto na agricultura em geral quanto para o desenvolvimento de formas de cultivo e soluções hidropônicas. Determine a concentração, em quantidade de matéria por volume para cada íon, em uma solução 0,02 mol/L. Fe2(SO4)3(aq) 2 Fe 3+ (aq) + 3 SO4 2– (aq) 0,02 mol/L 2 · 0,02 mol/L 3 · 0,02 mol/L 0,04 mo/L 0,06 mol/L 17. Muitos alimentos industrializados contêm conservantes – substâncias que retardam a alteração provocada por micro-organismos no alimento. O benzoato de sódio, bastante utilizado na conservação de sucos de frutas e refrigerantes, por exemplo, é adicionado em uma con- centração máxima de até 0,1%. Isso significa que, em cada 100 g de alimento, há 0,1 g de aditivo. Qual o valor dessa concentração em partes por milhão (ppm)? 0,1 g de aditivo — 100 g de alimento x — 1 · 106 g de alimento x = 1 000 g de aditivo 1 000 ppm Química 11 18. (UEMA) Uma peça publicitária veiculada na revista Veja apresentou a seguinte chamada: “Gasolina S-50 tecnologia para melhorar a vida dos brasileiros. A Petrobrás desenvolveu a gasolina S-50 que tem 94% menos enxofre do que a versão anterior. A redução foi de 800 mg/kg para 50 mg/kg do teor de enxofre na gasolina”. Fonte: REVISTA VEJA. São Paulo: Abril, ed. 2376, p. 76, 4 jun. 2014. A representação de concentração do teor de enxofre, no texto, corresponde à a) molalidade b) molaridade c) fração molar X d) parte por milhão e) concentração comum 19. (IMED – RS) Em um laboratório de química foi encon- trado um frasco de 250 mL com a seguinte informação: contém 1,5 g de sulfato ferroso. Assinale a alternativa que apresenta a concentração em g/L de sulfato ferro- so nesse frasco. a) 0,3 g/L b) 0,6 g/L c) 3 g/L d) 4,75 g/L X e) 6 g/L 1,5 g de sulfato ferroso — 250 mL x — 1 000 mL x = 6 g 6 g/L Ou, C m V C g L s 15 0 25 6 , , / 20. Para preparar um copo de 250 mL de suco de fruta, foram utilizados dois sachês de açúcar comum, con- tendo cada um 5 g. Calcule a concentração, em g/L, do açúcar nesse suco. ms = 2 ∙ 5 = 10 g de açúcar 10 g de açúcar — 250 mL de suco x — 1 000 mL de suco x = 40 g de açúcar 40 g/L Ou, C m V C g L s 10 0 25 40 , / 21. (UEPA) Leia o texto para responder à próxima questão. As informações destacadas abaixo foram retiradas do rótulo de um refrigerante “zero açúcar”: Ingredientes: Água gaseificada, extrato de noz de cola, cafeína, aroma natural, corante caramelo IV, acidulante ácido fosfórico, edulcorantes artificiais: ciclamato de sódio (24 mg), acessulfame de potássio 5 mg, e aspartame 12 mg, por 100 mL, conservador, benzoato de sódio, regulador de acidez citrato de sódio. Prazo de validade / lote: vide marcação. Aut. CCI / RJ Ind. Brasileira. A água gaseificada apresenta o seguinte equilíbrio quí- mico: CO2(aq) + 2 H2O(ℓ) �⇀�↽ �� HCO3 – (aq) + H3O + (aq) E ainda estão presentes acidulantes utilizados para realçar o sabor e para inibir o desenvolvimento de micro-organismos. Os acidulantes, comumente usados pela indústria alimentícia, são os ácidos cítrico (C6H8O7) e fosfórico (H3PO4). Para regular a acidez do meio usa- -se o citrato de sódio (C6H7O7Na) e para substituir oaçúcar usa-se o aspartame (C14H18N2O5) e o ciclamato de sódio (NaC6H12SNO3). Sobre a presença do aspartame em 100 mL do refri- gerante, é correto afirmar que a concentração desse adoçante no meio é: a) 0,0012 g/L b) 0,012 g/L X c) 0,12 g/L d) 12,0 g/L e) 120,0 g/L 12 mg de aspartame — 100 mL de refrigerante x — 1 000 mL de refrigerante x = 120 mg de aspartame = 0,12 g 0,12 g/L Ou, C m V C C g L s= = ⋅ = −12 10 0 1 0 12 3 , , / 12 Volume 5 22. (UPF – RS) Os rejeitos líquidos industriais (efluentes) são constituídos de substâncias químicas diversas, que podem ser inorgânicas, como íons de metais, ânions variados e gases dissolvidos; e orgânicas, como derivados de petróleo, solventes, tintas e adi- tivos. O Valor Máximo Permitido (VMP) de algumas subs- tâncias na água potável é muito baixo, como, por exemplo: Mercúrio (Hg (II)) – 0,001 mg L–1; Chumbo (Pb (II)) – 0,15 mg L–1; Alumínio (Aℓ (III)) – 0,10 mg L–1; Nitrato (como N) – 10 mg L–1; Glifosato – 0,5 mg L–1. (Disponível em: http://imaculadacintra.blogspot.com. br/2011_03_01_archive.html. Acesso em 6 out. 2013) Nesses casos, esses valores de concentrações levam a soluções extremamente diluídas, isto é, na faixa de partes por milhão (ppm) (mg L–1) ou partes por bilhão (ppb) (μg L–1). Considere que a concentração de íons Aℓ3+ em uma dada porção de água é de 0,15 mg L–1 (150 ppb) e que um indivíduo ingere um copo contendo 250 mL dessa água. Nessas condições, considerando a massa, em gramas, de íons Aℓ3+ que são ingeridos acima ou abaixo dos valores de VMP máximo, assinale a opção que descreve corretamente o valor referente à água ingerida por esse indivíduo. a) 3,75 ∙ 10–5 g de íons Aℓ3+ acima do VMP máximo. X b) 1,25 ∙ 10–5 g de íons Aℓ3+ acima do VMP máximo. c) 2,5 ∙ 10–5 g de íons Aℓ3+ acima do VMP máximo. d) 3,75 ∙ 10–2 g de íons Aℓ3+ abaixo do VMP máximo. e) 1,25 ∙ 10–2 g de íons Aℓ3+ abaixo do VMP máximo. • Quantidade de Aℓ3+, em 250 mL de água, de acordo com o VMP: 0,10 mg de Aℓ3+ — 1 L de água x — 0,25 L de água x = 0,025 mg = 2,5 · 10–5 g de Aℓ3+ • Quantidade de Aℓ3+, em 250 mL de água, na porção de água ingerida: 0,15 mg de Aℓ3+ — 1 L de água x — 0,25 L de água x = 0,0375 mg = 3,75 · 10–5 g de Aℓ3+ Portanto, 3,75 · 10–5 – 2,5 · 10–5 = 1,25 · 10–5 g acima do VMP. 23. (ENEM) A utilização de processos de biorremediação de resíduos gerados pela combustão incompleta de compostos orgânicos tem se tornado crescente, visan- do minimizar a poluição ambiental. Para a ocorrência de resíduos de naftaleno, algumas legislações limitam sua concentração em até 30 mg/kg para solo agrícola e 0,14 mg/L para água subterrânea. A quantificação desse resíduo foi realizada em diferentes ambientes, utilizando-se amostras de 500 g de solo e 100 mL de água, conforme apresentado no quadro. Ambiente Resíduo de naftaleno (g) Solo I 1,0 ∙ 10–2 Solo II 2,0 ∙ 10–2 Água I 7,0 ∙ 10–6 Água II 8,0 ∙ 10–6 Água III 9,0 ∙ 10–6 Química 13 O ambiente que necessita de biorremediação é o(a) a) solo I X b) solo II c) água I d) água II e) água III • Solo I: 1,0 · 10–2 g de naftaleno — 500 g de solo x — 1 000 g de solo x = 2,0 · 10–2 g de naftaleno = 0,02 g = 20 mg 20 mg/kg • Solo II: 2,0 · 10–2 g de naftaleno — 500 g de solo x — 1 000 g de solo x = 4,0 · 10–2 g de naftaleno = 0,04 g = 40 mg 40 mg/kg • Água I: 7,0 · 10–6 g de naftaleno — 100 mL de água x — 1 000 mL de água x = 7,0 · 10–5 g de naftaleno = 0,07 mg 0,07 mg/L • Água II: 8,0 · 10–6 g de naftaleno — 100 mL de água x — 1 000 mL de água x = 8,0 · 10–5 g de naftaleno = 0,08 mg 0,08 mg/L • Água III: 9,0 · 10–6 g de naftaleno — 100 mL de água x — 1 000 mL de água x = 9,0 · 10–5 g de naftaleno = 0,09 mg 0,09 mg/L Entre as amostras analisadas, apenas a do solo II ultrapassa o limite de 30 mg/kg de naftaleno permitido pela legislação. 24. (ENEM) A varfarina é um fármaco que diminui a agregação plaquetária, e por isso é utilizada como anticoagulante, desde que esteja presente no plasma, com uma concentração superior a 1,0 mg/L. Entretanto, concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/L podem desencadear hemorragias. As moléculas desse fármaco ficam retidas no espaço intravascular e dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume. Em um medicamento, a varfarina é administrada por via intravenosa na forma de solução aquosa, com con- centração de 3,0 mg/mL. Um indivíduo adulto, com volume sanguíneo total de 5,0 L, será submetido a um tratamento com solução injetável desse medicamento. Qual é o máximo volume da solução do medicamento que pode ser administrado a esse indivíduo, pela via intravenosa, de maneira que não ocorram hemorragias causadas pelo anticoagulante? a) 1,0 mL b) 1,7 mL c) 2,7 mL X d) 4,0 mL e) 6,7 mL 5 L de sangue — 100% x — 60% x = 3 L de sangue 4,0 mg de varfarina — 1 L x — 3 L x = 12,0 mg de varfarina 3,0 mg de varfarina — 1 mL de medicamento 12,0 mg de varfarina — x x = 4 mL de medicamento 25. (PUC-Rio – RJ) Na gasolina combustível comercia- lizada no Brasil, o etanol (CH3CH2OH) está presente como aditivo, sendo sua quantidade (em volume per- centual) fixada entre 24 a 26%. O etanol é miscí- vel, em todas as proporções com a gasolina e com a água, porém a água não se mistura com a gasolina. Indique a alternativa que mais se aproxima do valor da concentração em quantidade de matéria de eta- nol em 100 mL de gasolina, combustível que contém 25% de etanol em volume, sabendo que a densidade do etanol é 0,80 g mL−1. a) 1,2 mol L−1 b) 3,6 mol L−1 X c) 4,3 mol L−1 d) 5,6 mol L−1 e) 8,6 mol L−1 25% = 25 mL de etanol em 100 mL de gasolina d m V m m 0 8 25 20 , g de etanol M(C2H5OH) = 2 · 12 + 6 · 1 + 1 ·16 = 46 g/mol 1 mol de etanol — 46 g x — 20 g x 0,43 mol de etanol 0,43 mol de etanol — 100 mL de gasolina x — 1 000 mL de gasolina x = 4,3 mol de etanol 4,3 mol/L Ou, · d · 1 000 = [ ] · M 25 100 · 0,8 · 1 000 = [ ] · 46 [ ] ≅ 4,3 mol/L 14 Volume 5 Variação na concentração de uma solução 26. (UEPG – PR) A respeito dos conceitos relacionados a dispersões e a soluções, assinale o que for correto. X (01) Dispersões são misturas de duas ou mais subs- tâncias onde a substância em menor quantidade recebe o nome de disperso. X (02) Uma solução pode ser ao mesmo tempo diluída e saturada. X (04) Quando um volume de 20 mL de uma solução de ácido sulfúrico 0,05 mol/L é diluído para um volume final de 100 mL, a concentração torna-se igual a 0,01 mol/L. X (08) Em uma solução com densidade igual a 1,1 g/cm3, cada 100 mL tem massa igual a 110 g. X (16) A reação entre os solutos na mistura de duas soluções poderá ocorrer com excesso de um dos solutos. 27. Em laboratórios, em especial nos de Química, não exis- tem soluções em todas as concentrações possíveis. Por isso, misturas são preparadas com base em so- luções com concentrações conhecidas, em geral, mais elevadas. Relacione corretamente cada técnica para preparar soluções com sua característica. 1. Diluição 2. Evaporação 3. Mistura de soluções ( 3 ) Utiliza duas ou mais soluções que podem ser de um mesmo soluto ou de solutos diferentes. ( 2 ) Retirada de solvente para a obtenção de uma solu- ção mais concentrada. ( 1 ) Acréscimo de solvente à solução para a obtenção de uma solução diluída. ( 2 ) Aquecimento cuidadoso da solução, de modo que apenas o solvente evapore. ( 1 ) O volume final é obtido pela soma do volumeinicial com o volume de solvente adicionado. ( 3 ) A quantidade de soluto (massa ou quantidade de matéria) na solução final corresponde à soma das quantidades de soluto nas soluções iniciais. 28. As soluções armazenadas no almoxarifado de um laboratório são, em sua maioria, concentradas. Para realizar um experimento, um professor precisa de 500 mL de uma solução de hidróxido de sódio 0,5 mol/L. Porém, no laboratório, há disponível somente a solução na concentração 1 mol/L. a) Qual procedimento o professor deve realizar para obter a solução desejada? Justifique sua resposta. Para obter a solução desejada, o professor deve acrescentar solvente, ou seja, realizar a diluição. O resultado é a obtenção de uma solução em que a concentração final é menor que a concentração inicial. b) Com o auxílio de cálculos, determine o volume inicial da solução-estoque em mL. [ ]inicial · Vinicial = [ ]final · Vfinal 1 · Vinicial = 0,5 · 500 Vinicial = 250 mL 29. (UFMS) O volume de HCℓ concentrado (12 mol/L), ne- cessário para preparar 500 mL de solução aquosa de HCℓ de concentração 0,06 mol/L, é igual a X a) 2,5 mL b) 4,0 mL c) 5,0 mL d) 8,0 mL e) 10,0 mL [ ]inicial · Vinicial = [ ]final · Vfinal 12 · Vinicial = 0,06 · 500 Vinicial = 2,5 mL Química 15 30. (UNIFOR – CE) Um farmacêutico precisa preparar com exatidão 1,0 L de solução de glicose de concentração 5,0 g/L. Partindo de uma solução-estoque de concen- tração 50,0 g/L, ele deve medir a) 100,0 mL da solução-estoque e adicionar 1,0 L de água destilada. b) 10,0 mL da solução-estoque e adicionar 1,0 L de água destilada. c) 1,0 mL da solução-estoque e adicionar água desti- lada até completar 1,0 L. d) 10,0 mL da solução-estoque e adicionar água des- tilada até completar 1,0 L. X e) 100,0 mL da solução-estoque e adicionar água des- tilada até completar 1,0 L. Cinicial · Vinicial = Cfinal · Vfinal 50 · Vinicial = 5 · 1 Vinicial = 0,1 L = 100 mL 31. (UDESC) Assinale a alternativa que corresponde ao volume de solução aquosa de sulfato de sódio, a 0,35 mol/L, que deve ser diluída por adição de água, para se obter um volume de 650 mL de solução a 0,21 mol/L. a) 500 mL b) 136 mL c) 227 mL d) 600 mL X e) 390 mL [ ]inicial · Vinicial = [ ]final · Vfinal 0,35 · Vinicial = 0,21 · 650 Vinicial = 390 mL 32. (UNIFOR – CE) Considere uma solução aquosa conten- do 40 mg de AgNO3 por cm 3 de solução. Por diluição, com água, pretende-se obter uma nova solução aquo- sa, agora contendo 16 mg de AgNO3 por cm 3 de solu- ção. Para isso, cada cm3 da solução original deve ser diluída a um volume de a) 1,5 cm3 b) 2,0 cm3 X c) 2,5 cm3 d) 3,0 cm3 e) 5,0 cm3 Cinicial · Vinicial = Cfinal · Vfinal 40 · 1 = 16 · Vfinal Vfinal = 2,5 cm 3 33. (UNESP – SP) Alguns cheiros nos provocam fascínio e atração. Outros trazem recordações agradáveis, até mesmo de momentos da infância. Aromas podem causar sensação de bem-estar ou dar a impressão de que alguém está mais atraente. Os perfumes têm sua composição aromática distribuída em um mo- delo conhecido como pirâmide olfativa, dividida horizontalmente em três partes e caracterizada pelo termo nota. As notas de saída, constituídas por substâncias bem voláteis, dão a primeira im- pressão do perfume. As de coração demoram um pouco mais para serem sentidas. São as notas de fundo que permanecem mais tempo na pele. (Cláudia M. Rezende. Ciência Hoje, julho de 2011. Adaptado.) Um químico, ao desenvolver um perfume, decidiu in- cluir entre os componentes um aroma de frutas com concentração máxima de 10–4 mol/L. Ele dispõe de um frasco da substância aromatizante, em solução hidroal- coólica, com concentração de 0,01 mol/L. Para a preparação de uma amostra de 0,50 L do novo perfume, contendo o aroma de frutas na concentração desejada, o volume da solução hidroalcoólica que o químico deverá utilizar será igual a X a) 5,0 mL b) 2,0 mL c) 0,50 mL d) 1,0 mL e) 0,20 mL [ ]inicial · Vinicial = [ ]final · Vfinal 0,01 · Vinicial = 1 · 10 –4 · 0,5 Vinicial = 5 · 10 –3 L = 5 mL 16 Volume 5 34. Uma colher de sopa bem cheia (20 g) de açúcar comum (C12H22O11) foi dissolvida em 0,5 L de água filtrada. Após o preparo dessa solução, dissolveu-se uma colher de café (3,5 g) de sal de cozinha (NaCℓ) em 0,5 L de água filtrada. Com bases nessas informações: a) calcule a concentração em g/L para cada solução. • Solução de açúcar comum: 20 g de açúcar — 0,5 L de solução x — 1,0 L de solução x = 40 g de açúcar 40 g/L • Solução de sal de cozinha: 3,5 g de sal — 0,5 L de solução x — 1,0 L de solução x = 7 g de sal 7 g/L b) calcule a concentração em mol/L para cada solu- ção, considerando a concentração em g/L determi- nada no item anterior. • Solução de açúcar comum: 40 g/L M(C12H22O11) = 12 · 12 + 22 · 1 + 11 · 16 = 342 g/mol 1 mol de açúcar — 342 g x — 40 g x 0,12 mol 0,12 mol/L • Solução de sal de cozinha: 7 g/L M(NaCℓ) = 1 · 23 + 1 · 35,5 = 58,5 g/mol 1 mol de sal — 58,5 g x — 7 g x 0,12 mol 0,12 mol/L c) determine a concentração, em mol/L, da solução obtida pela mistura das duas soluções. • Solução de açúcar comum: [ ]inicial · Vinicial = [ ]final · Vfinal 0,12 · 0,5 = [ ]final · 1 [ ]final = 0,06 mol/L • Solução de sal de cozinha: [ ]inicial · Vinicial = [ ]final · Vfinal 0,12 · 0,5 = [ ]final · 1 [ ]final = 0,06 mol/L Nesse caso, como não ocorre reação química entre as espécies participantes, cada soluto deve ser considera- do de modo independente na solução final, como se o outro soluto não estivesse sendo misturado a ele e como se, a cada solução, fosse realizada uma diluição. 35. Titulação é a operação básica da análise volumétrica que consiste na relação entre o soluto da solução-pa- drão e o soluto da solução-problema. Gastos 20 mL de solução HCℓ 0,1 M 10 mL de solução NaOH De acordo com o esquema, calcule: a) a quantidade, em matéria de HCℓ, consumida nessa técnica. 0,1 mol de HCℓ — 1 L x — 0,02 L x = 2 · 10–3 mol de HCℓ b) a concentração, em mol/L, da solução de NaOH. HCℓ : NaOH 2 · 10–3 mol de NaOH — 0,01 L x — 1 L x = 0,2 mol de NaOH 0,2 mol/L C or el Ja ck A rt . D ig ita l. 20 11 . Química 17 36. O ponto-final de uma titulação é conhecido como pon- to de viragem e sua observação macroscópica é feita com a ajuda de um indicador. O esquema a seguir ilus- tra uma titulação em que 20 mL de uma solução de H2SO4 foram neutralizados com 40 mL de uma solução 0,1 mol/L de KOH. B Solução conhecida (titulante) A Solução desconhecida (problema) Suporte universal a) Identifique as substâncias e os nomes das vidrarias usadas nessa técnica volumétrica. Substância em A: KOH Substância em B: Vidraria A: bureta Vidraria B: erlenmeyer b) Calcule a concentração em mol/L da solução- -problema. 0,1 mol de KOH — 1 L x — 0,04 L x = 4 · 10–3 mol de KOH 2 KOH : 1 H2SO4 2 mols — 1 mol 4 · 10–3 mol — x x = 2 · 10–3 mol de H2SO4 2 · 10–3 mol de H2SO4 — 20 mL x — 1 000 mL x = 0,1 mol 0,1 mol/L 37. O componente principal do suco gástrico, presen- te em nosso estômago, é o ácido clorídrico (HCℓ). O excesso desse ácido provoca um desconforto conhe- cido como azia. Para tratar essa sensação desagra- dável, recomenda-se a ingestão de leite de magnésia – Mg(OH)2(aq). Supondo que a concentração de HCℓ(aq) no estômago seja de 0,1 mol/L, determine o volume necessário do antiácido com concentração 0,1 mol/L para neutralizar 10 mL de suco gástrico. H2SO4 0,1 mol de HCℓ — 1 L x — 0,01 L x = 1 · 10–3 mol de HCℓ 2 HCℓ: Mg(OH)2 2 mols — 1 mol 1 · 10–3 mol — x x = 5 · 10–4 mol de Mg(OH)2 0,1 mol de Mg(OH)2 — 1 L 5 · 10–4 mol de Mg(OH)2 — x x = 5 · 10–3 L de antiácido = 5 mL 38. (UFG – GO) O preparo de soluções pode apresentar er- ros experimentais e, consequentemente, afetar o valor da concentração da solução resultante. Para contornar esse problema, utilizam-se padrões primários para en- contrar a concentração exata das soluções preparadas. O ácido oxálico (H2C2O4), por exemplo, é um composto utilizado para corrigir a concentração de soluções alca- linas por meio da técnica de titulometria. Uma alíquota de 5,0 mL de uma solução de H2C2O4 0,100 mol/L foi titulada com uma solução de NaOH 0,100 mol/L, utilizando-se a fenolftaleína como indicador. De acordo com a equação química (não balanceada) apresentada a seguir H2C2O4(aq) + NaOH(aq) Na2C2O4(aq) + H2O(aq) o volume esperado para observação do ponto de vira- gem é: a) 50,0 mL b) 40,0 mL c) 30,0 mL d) 20,0 mL X e) 10,0 mL H2C2O4(aq) + 2 NaOH(aq) Na2C2O4(aq) + 2 H2O(aq) 0,100 mol de H2C2O4 — 1 L de solução x — 5 · 10–3 L solução x = 5 · 10–4 mol de H2C2O4 1 H2C2O4 : 2 NaOH 1 mol — 2 mols 5 · 10–4 mol — x x = 1 · 10–3 mol de NaOH 0,1 mol de NaOH — 1 L 1 · 10–3 mol de NaOH — x x = 0,01 L = 10 mL Ja ck A rt . D ig ita l. 20 11 . 18 Volume 5 Propriedades de líquidos puros Vaporização é a passagem do estado líquido para o estado de vapor. A passagem do estado líquido para o gasoso ocorre de diferentes maneiras, pois a vaporização pode acontecer em diversas velocidades, dependendo da quantidade de energia envolvida. Entre essas formas, destacam-se: • evaporação – passagem de forma lenta e com temperatura abaixo da de ebulição do estado líquido para o vapor; ocorre na superfície do líquido. • ebulição – passagem do estado líquido para o vapor, com formação de bolhas no interior e na superfície do líquido (fervura). Volatilidade é a facilidade que algumas substâncias têm para liberar moléculas no estado gasoso. Pressão de vapor de um líquido A pressão de vapor de um líquido é a maior pressão exercida pelos va- pores desse líquido em equilíbrio dinâmico com a fase líquida a deter- minada temperatura. D iv o. 2 01 1. D ig ita l. Quanto maior a pressão de vapor de um líquido, maior a quantidade de moléculas na forma de vapor e, consequentemente, mais volátil é esse líquido. Temperatura de ebulição de um líquido Um líquido entra em ebulição (ferve) no momento em que sua pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica. D iv o. 2 01 1. D ig ita l. 10 Propriedades das soluções 19Química Título Peso 1 Em um mesmo local, quanto mais volátil o líquido, menor será sua temperatura de ebulição. Locais de maior altitude têm menor pressão atmosférica, consequentemente, menor será a temperatura de ebulição de um líquido puro. Diagrama de fase • Ponto triplo: ponto marcado pela intersecção das curvas, em que, em uma mesma pressão e temperatura, coexistem as três fases em equi- líbrio (sólido, líquido e gasoso). 20 Volume 5 Efeitos coligativos – aspectos qualitativos • Propriedades coligativas: estudo das variações nas propriedades físicas do solvente provocadas pela adição de um soluto não volátil. Portan- to, depende exclusivamente da quantidade de soluto presente na solução. Tonoscopia Relacionada ao abaixamento da pressão de vapor do solvente provocado pela adição de um soluto não volátil. Concentração da solução Quantidade de soluto Pressão de vapor Líquido puro (solvente) Solução (soluto + solvente) p 0 Pressão (atm) Efeito tonoscópico Temperatura (ºC)T p p = p 0 – p Ebulioscopia Relacionada ao aumento da temperatura de ebulição do solvente provocado pela adição de um soluto não volátil. Concentração da solução Quantidade de soluto Temperatura de ebulição Pressão (atm) Líquido puro (solvente) Solução 1 Solução 2 p T 0 T 1 T 2 T = T 1 – T O Efeito ebulioscópico Temperatura (ºC) Crioscopia Relacionada à diminuição da temperatura de congelamento do solvente provocada pela adição de um soluto não volátil. Concentração da solução Quantidade de soluto Temperatura de congelamento Pressão (atm) Líquido puro (solvente) Solução 1 Solução 2 T 2 T 1 T 0 líquido sólido Temperatura (ºC) Efeito crioscópico T = T 1 – T O Química 21 Título Peso 1 Osmoscopia Osmose: fenômeno relacionado ao movimento das moléculas do solvente por meio de uma membrana semipermeável. É possível interromper ou até mesmo reverter o processo da osmose. Para isso, basta aplicar uma pressão externa sobre a solução, por exemplo. Essa pressão é chamada de pressão osmótica ( ). (π) Quanto maior for o número de partículas de soluto, isto é, quanto mais concentrada for a solução, mais intensos serão os efeitos coligativos. Assim: – menor a pressão de vapor; – maior o ponto de início de ebulição; – menor o ponto de início de congelação; – maior a pressão osmótica. 22 Volume 5 Atividades Propriedades de líquidos puros 1. Há diferentes maneiras de denominar a passagem do estado líquido para o gasoso, pois a vaporização pode ocorrer com velocidades diferentes dependendo da quantidade de energia envolvida. Explique a diferença entre evaporação e ebulição e dê um exemplo. A evaporação ocorre de forma natural, lenta e na superfície do líquido. Exemplo: as roupas molhadas estendidas no varal sob a ação do vento e do sol evaporam a água. A ebulição é um processo artificial em que uma fonte de calor, normalmente o fogo, provoca a passagem violenta do estado líquido para o vapor. Nesse processo, ocorre a formação de bolhas no interior e tam- bém na superfície do líquido. Exemplo: a água fervendo em uma panela levada ao fogo. 2. Em um salão de beleza, é comum a utilização de remo- vedores de esmalte. Existe uma série de removedores disponíveis no mercado, os principais são: acetona, acetato de etila e óleos; entre eles, a acetona evapora mais rapidamente. Que propriedade está relacionada a essa característica da acetona? A facilidade que as substâncias apresentam para liberar moléculas no estado gasoso é chamada de volatilidade. 3. (UEG – GO) As propriedades físicas dos líquidos podem ser comparadas a partir de um gráfico de pressão de vapor em função da temperatura, como mostrado no gráfico hipotético a seguir para as substâncias A, B, C e D. Segundo o gráfico, o líquido mais volátil será a subs- tância X a) A b) B c) C d) D 4. (PUC Minas – MG) As temperaturas normais de ebuli- ção da água, do etanol e do éter etílico são, respecti- vamente, 100 ºC, 78 ºC e 35 ºC. Observe as curvas no gráfico da variação de pressão de vapor do líquido (Pv) em função da temperatura (T). Temperatura/ºC I Pr es sã o de v ap or /m m H g II III ét er e tíl ic o et an ol ág ua As curvas I, II e III correspondem, respectivamente, aos compostos: a) água, etanol e éter etílico. X b) éter etílico, etanol e água. c) éter etílico, água e etanol. d) água, éter etílico e etanol. 5. (UNICAMP – SP) Muito se ouve sobre ações em que se utilizam bombas improvisadas. Nos casos que envolvem caixas eletrônicos, geralmente as bombas são feitas com dinamite (TNT – trinitrotolueno), mas nos atentados terroristas geralmente são utilizados explosivos plásticos, que não liberam odores. Cães farejadores detectam TNT em razão da presença de resíduos de DNT (dinitrotolueno), uma impureza do TNT que tem origem na nitração incompleta do tolueno. Se os cães conseguem farejar com mais facilidade o DNT, isso significa que, numa mesma temperatura, esse composto deve ser a) menos volátil que o TNT, e portanto tem uma menor pressão de vapor. b) mais volátil que o TNT, e portanto tem uma menor pressão de vapor. c) menos volátil queo TNT, e portanto tem uma maior pressão de vapor. X d) mais volátil que o TNT, e portanto tem uma maior pressão de vapor. Química 23 c) qual é a mais volátil? Justifique sua resposta. O éter é o líquido mais volátil, pois tem maior pressão de vapor em uma mesma temperatura. d) a 700 mmHg, qual o ponto de ebulição de cada uma das substâncias? PE(éter etílico) 35 ºC PE(etanol) 75 °C e) a 500 mmHg e 50 °C, qual é o estado físico de cada uma das substâncias? Justifique sua resposta. 8. (UCS – RS) O diagrama de fases da água, representado abaixo, permite avaliar o estado físico de uma amostra de água em função da pressão e da temperatura às quais está submetida. Com base no diagrama de fases da água, considere as afirmativas abaixo. I. A patinação no gelo ocorre, pois a pressão que a lâ- mina dos patins exerce sobre o gelo provoca a fusão da água, permitindo o deslizamento. II. A utilização da panela de pressão acelera o cozi- mento dos alimentos, pois possibilita o aumento da temperatura de ebulição da água. III. A água apresenta menor temperatura de ebulição em Caxias do Sul – RS, comparada a uma cidade localizada no nível do mar, onde a pressão atmosfé- rica é maior. Das afirmativas acima, pode-se dizer que a) apenas I está correta. b) apenas II está correta. c) apenas I e III estão corretas. d) apenas II e III estão corretas. X e) I, II e III estão corretas. A 500 mmHg, a temperatura de ebulição do éter etílico é próxima de 25 ºC. Portanto, a 50 ºC essa substância está no estado gasoso. Nesse mesmo local, a temperatura de ebulição do etanol é igual a 70 ºC, ou seja, a 50 ºC o álcool é líquido. 6. (PUC Minas – MG) Em um laboratório, um estudante recebeu três diferentes amostras (X, Y e Z). Cada uma de um líquido puro, para que fosse estudado o comportamento de suas pressões de vapor em função da temperatura. Realizado o experimento, obteve-se o seguinte gráfico da pressão de vapor em função da temperatura. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que: a) o líquido Z é aquele que apresenta maior volatilidade. b) o líquido X é o que apresenta maior temperatura de ebulição ao nível do mar. X c) as forças de atração intermoleculares dos líquidos aumentam na ordem: X < Y < Z. d) a temperatura de ebulição do líquido Z, à pressão de 700 mmHg, é 80 ºC. 7. As curvas referentes à pressão de vapor do éter etílico e do etanol estão representadas no gráfico a seguir: –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 200 300 400 500 600 700 800 éter etílico etanol T (ºC) Pressão de vapor (mmHg) De acordo com as informações, responda: a) em uma mesma temperatura, qual substância tem maior pressão de vapor? Em uma mesma temperatura, o éter etílico tem maior pressão de vapor. b) em um mesmo local, qual substância tem maior temperatura de ebulição? Em uma mesma pressão, o álcool apresenta maior temperatura de ebulição. 24 Volume 5 Efeitos coligativos – aspectos qualitativos 9. A adição de um soluto não volátil altera as proprieda- des físicas de um solvente, como pressão de vapor e temperaturas de fusão e ebulição. As variações que ocorrem com essas propriedades são conhecidas como coligativas. Indique a qual efeito coligativo cor- respondem os conceitos apresentados no quadro a seguir. Propriedade relacionada à diminuição da temperatura de congelamento do solvente Crioscopia Propriedade relacionada ao abaixamento da pressão de vapor do solvente Tonoscopia Propriedade relacionada ao aumento da temperatura de ebulição do solvente Ebulioscopia 10. (UFG – GO) As propriedades das soluções que dependem do solvente e da concentração do soluto são denominadas propriedades coligativas. O gráfico a seguir representa as variações de pressão de vapor e temperatura de fusão e ebulição causadas pela adição de um soluto não volátil à água. As linhas contínua e tracejada referem-se à água pura e à solução, respectivamente. Analisando-se o referido gráfico, conclui-se que as va- riações em I, II e III representam, respectivamente, as propriedades relacionadas a a) tonoscopia, crioscopia e ebulioscopia. b) ebulioscopia, crioscopia e tonoscopia. X c) crioscopia, ebulioscopia e tonoscopia. d) tonoscopia, ebulioscopia e crioscopia. e) crioscopia, tonoscopia e ebulioscopia. 11. © Sh u tt er st oc k/ Bi ld ag en tu r Z oo n ar G m b H Eles são enormes blocos que se desprendem das geleiras polares – que, por sua vez, foram formadas pelas neves da Era Glacial. São, portanto, de água doce e não devem ser confundidos com água do mar congelada. COMO podem os icebergs, que ficam no mar, ser feitos de água doce? Mundo Estranho. Disponível em: <http://mundoestranho.abril.com. br/materia/como-podem-os-icebergs-que-ficam-no-mar-ser-feitos-de- agua-doce>. Acesso em: 30 out. 2015. Por que a água do mar, em lugares frios, permanece líquida mesmo em temperaturas tão baixas? O ponto de fusão ou de solidificação da água, ao nível do mar, é 0 ºC. No entanto, a presença de sal na água diminui a tem- peratura de congelamento do solvente. Por esse motivo, a água do mar em lugares frios permanece líquida mesmo em tem- peraturas tão baixas. As camadas de gelo que se formam, como os icebergs, são constituídas apenas por água pura, enquanto o restante que permanece no estado líquido é água que contém diversos sais, sendo o principal o NaCℓ. Química 25 12. Ao preparar uma massa, é comum a adição do sal de cozinha à água fervente. © Sh u tt er st oc k/ Bi ld ag en tu r Z oo n ar G m b H Explique o que ocorre com a temperatura de ebulição da água após a adição do sal. A adição de sal à água provoca um aumento na temperatura de ebulição do líquido, pois a adição de um soluto não volátil intensifica as propriedades físicas do solvente, como o ponto de ebulição. Sob 1 atm, por exemplo, a água ferve em temperatura superior a 100 ºC. 13. (UFPE) Por que a adição de certos aditivos na água dos radiadores de carros evita que ocorra o supera- quecimento da mesma e também o seu congelamento, quando comparada com a da água pura? a) Porque a água mais o aditivo formam uma solução que apresenta pontos de ebulição e de fusão maio- res que os da água pura. b) Porque a solução formada (água + aditivo) apresen- ta pressão de vapor maior que a água pura, o que causa um aumento no ponto de ebulição e de fusão. c) Porque o aditivo reage com a superfície metálica do radiador, que passa então a absorver energia mais eficientemente, diminuindo, portanto, os pontos de ebulição e de fusão quando comparados com a água pura. X d) Porque o aditivo diminui a pressão de vapor da solução formada com relação à água pura, causando um aumento do ponto de ebulição e uma diminuição do ponto de fusão. e) Porque o aditivo diminui a capacidade calorífica da água, causando uma diminuição do ponto de fusão e de ebulição. 14. (UFRGS – RS) O sal é utilizado para provocar o derretimento de neve e de gelo nas estradas de países frios e também para conservar a carne, como no processamento do charque. A utilização de sal nessas duas situações corresponde, respectivamente, aos seguintes efeitos coligativos: X a) efeito crioscópico e osmótico. b) efeito osmótico e pressão osmótica. c) efeito tonoscópico e crioscópico. d) efeito osmótico e tonoscópico. e) efeito crioscópico e crioscópico. 15. (FUVEST – SP) Sob mesma pressão, comparando-se as temperaturas de ebulição e do congelamento de uma solução aquosa de açúcar com as correspondentes para a água pura, tem-se: a) Valores maiores para as temperaturas referentes à solução. b) Valores menores para as temperaturas referentes à solução. X c) Maior temperatura de ebulição e menor temperatura de congelamento para a solução. d) Menor temperatura de ebulição e maior temperatura de congelamento para a solução. e) A mesma temperaturade ebulição e diferentes tem- peraturas de congelamento para a solução e a água. 16. (PUCPR) A adição de 150 g de sacarose a um litro de água pura fará com que: X a) sua pressão de vapor diminua. b) passe a conduzir corrente elétrica. c) sua pressão de vapor aumente. d) seu ponto de ebulição diminua. e) seu ponto de congelamento aumente. 17. (UFMG) Dois tubos de ensaio contêm volumes iguais de líquidos. O tubo 1 contém água destilada e o tubo 2, água com sal de cozinha completamente dissolvido. Ao se aquecerem simultaneamente esses tubos, observa-se que a água do tubo 1 entra em ebulição antes da so- lução do tubo 2. Considerando-se esse experimento, é correto afirmar que a diferença de comportamento dos dois líquidos se explica porque: 26 Volume 5 a) a temperatura de ebulição da solução é mais alta, para que o sal também se vaporize. b) a temperatura de ebulição da solução é mais alta, pois as ligações iônicas do sal, a serem quebradas, são fortes. c) a água destilada, sendo uma substância simples, en- tra em ebulição antes da mistura de água com sal. X d) a água destilada, sendo uma substância pura, entra em ebulição a uma temperatura mais baixa. 18. (UFU – MG) As substâncias que ocorrem na natureza encontram-se normalmente misturadas com outras substâncias formando misturas homogêneas ou hete- rogêneas. As misturas homogêneas, ao contrário das heterogêneas, podem ser confundidas, na aparência, com substâncias puras. Uma forma de diferenciar as misturas homogêneas de substâncias puras é deter- minar as propriedades físicas do sistema em questão como ponto de fusão (PF), ponto de ebulição (PE), den- sidade e condutividade elétrica. Considerando esse fato, as seguintes afirmativas em relação à água do mar estão corretas, exceto: a) a densidade da água do mar é maior que a densida- de da água pura. X b) a água do mar tem pressão de vapor superior à da água pura. c) a água do mar contém compostos iônicos e molecu- lares dissolvidos. d) a água do mar congela numa temperatura inferior à da água pura. 19. Considere as seguintes amostras: I. solução de C6H12O6 0,2 mol/L II. solução de C12H22O11 0,1 mol/L III. solução de NaCℓ(aq) 0,2 mol/L IV. solução de HCℓ(aq) 0,1 mol/L V. solução de MgCℓ2(aq) 0,2 mol/L Admitindo ionização e dissociação completa, indique: a) a ordem crescente de pressão de vapor. V < III < IV = I < II b) a ordem crescente de temperatura de ebulição. II < I = IV < III < V 0,2 mol de partículas 0,1 mol de partículas 0,4 mol de partículas 0,2 mol de partículas 0,6 mol de partículas c) a ordem crescente de temperatura de congelamento. V < III < IV = I < II 20. (UFU – MG) O estudo das propriedades coligativas das soluções permite-nos prever as alterações nas proprie- dades de seu solvente. A respeito das propriedades coligativas, assinale a al- ternativa correta. a) Se for colocada água com glutamato de monossó- dico dissolvido para congelar em uma geladeira, a temperatura de fusão da água na solução permane- cerá a mesma que a da água pura. b) As propriedades coligativas independem do número de partículas do soluto na solução, da natureza das partículas e de sua volatilidade. X c) Se forem preparadas duas soluções aquosas de mesma concentração, uma de glutamato de monossódico e outra de açúcar, a temperatura de ebulição da água na solução será maior que a da água na solução de açúcar. d) Em uma panela tampada, a pressão de vapor da solução aquosa de glutamato de monossódico é maior do que a pressão de vapor da água pura porque a presença do sal facilita a evaporação do solvente. 21. (UERN) Um estudante de química, realizando um expe- rimento em laboratório, colocou dois copos iguais e nas mesmas condições de temperatura e pressão, dentro de uma tampa transparente. No copo 1 continha ape- nas água e, no copo 2, uma solução de 0,3 mol/L de cloreto de sódio. Com relação ao experimento, é correto afirmar que o estudante chegou à seguinte conclusão: a) O ponto de ebulição nos dois copos é igual. b) A pressão de vapor no copo 1 é menor que a do copo 2. c) A solução presente no copo 2 congela mais rápido que a do copo 1. X d) Com o decorrer do tempo, o volume do copo 1 dimi- nui e o do copo 2 aumenta. 22. (UFRGS – RS) A uma solução I aquosa saturada de K2Cr2O7 de cor laranja é adicionada água pura até do- brar seu volume, mantendo-se a temperatura constan- te. A seguir, são adicionados alguns cristais de K2Cr2O7, sob agitação constante, até que ocorra o aparecimento Química 27 de um precipitado de K2Cr2O7, obtendo-se a solução II, conforme esquematizado no desenho abaixo. Considerando as concentrações de K2Cr2O7 nessas so- luções, pode-se afirmar que a) a concentração na solução I é o dobro da concentra- ção na solução II. b) o precipitado é solubilizado quando se misturam as soluções I e II. c) a tonalidade laranja da solução I é mais intensa que a tonalidade laranja da solução II. d) a solução I deve apresentar maior ponto de ebulição que a solução II, quando considerados os efeitos coligativos. X e) a concentração da solução I é igual à concentração da solução II. 23. (UFSC) Em 22 de julho de 2013, a presença de uma massa de ar polar na Região Sul do Brasil abaixou a temperatura, provocando geadas e neve nas regiões tradicionalmente mais frias. O registro de neve mais surpreendente foi no Morro do Cambirela, em Palhoça, na Grande Florianópolis. Algumas rodovias de Santa Catarina ficaram cobertas de neve e a Polícia Militar Rodoviária realizou a Operação Neve na Pista 2013, na qual uma equipe monitorava as estradas e, nos trechos mais críticos da serra catarinense, depositou sal (cloreto de sódio) para evitar a formação de gelo. Disponível em: <http://g1.globo.com/sc/santa-catarina/ noticia/2013/07/devido-ao-frio-intenso-pmrv-realiza-operacao- neve-na-pista-2013.html> [Adaptado] Acesso em: 14 ago. 2013. Assinale a(s) proposição(ões) correta(s). (01) No ponto de solidificação de um líquido puro, a pressão de vapor na fase líquida é maior que a pressão de vapor na fase sólida. X (02) A propriedade coligativa que estuda o abaixamento do ponto de solidificação do solvente causado pela adição de um soluto não volátil é a crioscopia. (04) O abaixamento da temperatura de solidificação é menor em uma solução 1 mol/L de cloreto de sódio (NaCℓ) do que em uma solução 0,5 mol/L de cloreto de cálcio (CaCℓ2). X (08) A adição de cloreto de sódio sobre a neve diminui a pressão de vapor da fase líquida. X (16) Uma solução 1 mol/L de glicose (C6H12O6) con- gela em temperatura mais alta que uma solução 1 mol/L de cloreto de sódio (NaCℓ). X (32) As propriedades coligativas dependem do núme- ro de partículas de um soluto não volátil dissolvi- do em um solvente. (64) O cloreto de sódio aumenta a temperatura de solidificação da água, acelerando o processo de degelo da neve. 24. (PUCRS) O gráfico representa o efeito crioscópico ob- servado pela adição de quantidades gradativas de clo- reto de sódio à água, o que pode ter várias finalidades, como, por exemplo, auxiliar na fabricação de sorvete. Concentração de NaCℓ / % em massa 0 5 10 15 20 25 –25 –20 –15 –10 –5 0 Gráfico – Variação da temperatura de congelação da água com a concentração de NaCℓ na solução Fonte: BARROS, H.; MAGALHÃES, W. Efeito crioscópico: experimentos simples e aspectos atômico-moleculares. Química Nova na Escola, v. 35, n. 1, p. 45-47, fev. 2013. Com base no gráfico, é correto afirmar que a) a adição de cloreto de sódio eleva a pressão de va- por da água. X b) a adição de 15 g de NaCℓ para cada 100 g de solu- ção provoca um abaixamento de cerca de 11 ºC na temperatura de congelação. c) a solução passa a fundir em torno de 8 ºC com a adição de 10 g de NaCℓ em 100 g de solução. d) é necessária uma temperatura abaixo de –15 ºC para congelar a soluçãoformada por 10,0 kg de água e 1,0 kg de sal de cozinha. e) é possível baixar o ponto de congelação de 0,5 L de água a –10 ºC, pela adição de 50 g de NaCℓ. 28 Volume 5
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