3_lista_exercicios_2020_(solidos_e_solucoes)_v_03

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Soluções 
1. Para os compostos abaixo, indique que líquido deve apresentar o maior ponto de ebulição. Justifique. 
(a) CH3CH2CH2OH ou OHCH2CH2OH 
(b) (CH3)2CHCH(CH3)2 ou CH3CH2CH2CH2CH2CH3 
(c) Xe ou Kr 
(d) H2O ou H2S 
2. O ponto de ebulição dos compostos HCl, HBr e HI aumentam com o aumento da massa molar. Por outro lado, o ponto de fusão e 
ebulição dos haletos NaCl, NaBr e NaI decrescem com o aumento da massa molar. Explique essa tendência contrária. 
3. Um composto desconhecido contém apenas carbono, hidrogênio e oxigênio. A análise de combustão forneceu a seguinte 
composição: 31,57% de C e 5,30% de H. A massa molar foi determinada por crioscopia. Registrou-se um ponto de congelamento de -
5,20 ℃ para a solução constituída pela dissolução de 10,56 g do composto em 25,00 g de água. Admitindo-se que o composto é um não 
eletrólito, determine: 
(a) a fórmula empírica do composto;(R. C2H4O3); 
(b) sua massa molar; (R. 151,09 g mol⁻¹); 
(c) sua fórmula molecular. 
4. Prepara-se uma solução aquosa a partir da dissolução de 20,0 g de uma mistura de sacarose (C12H22O11) e etilenoglicol (C2H6O2), 
utilizando-se 1,00 kg de água. Verifica-se que o ponto de congelamento desta solução é de -0,426 °C. Admitindo-se um comportamento 
ideal, determine a composição percentual em massa de sacarose nesta mistura. (R. 45,4% sacarose) 
5. Determine a concentração, em mol L-1, de uma solução aquosa de H3PO4 resultante da mistura de 400 mL de solução aquosa de 
H3PO4 2,0 mol L-1 com 1500 mL de solução do mesmo ácido com concentração 9,8 g L⁻¹. (R. 0,49 mol L-1) 
6.Uma proteína foi isolada como um sal de fórmula Na20P (P representa a molécula de proteína). A pressão osmótica de uma solução 
contendo 0,225 g desse sal em um volume de 10,0 mL é 0,257 atm a 25,0 °C. 
(a) Calcule a massa molar do sal Na20Pde proteína. 
(b) Calcule a massa molar da proteína. 
7. Um determinado vinho apresenta etanol com concentração de 9,00% em volume, o que corresponde a uma concentração de 7,23% 
em massa. Sua densidade é 0,9877 g mL-1, Expresse a concentração de etanol no vinho em: 
(a) fração molar; (R. 0,0296); 
(b) concentração por quantidade de matéria; (R. 1,93 mol L⁻¹) 
(c) molalidade; (R. 1,57 mol kg⁻¹) 
(d) gramas de etanol por 100 mL de vinho. (R. 8,9 g 100 mL⁻¹) 
 
8. Para determinar o conteúdo em sulfato em água potável, uma amostra de 6,00 litros foi concentrada até um pequeno volume. O 
tratamento desta amostra com solução de cloreto de bário resultou na precipitação de 0,0965 g de BaSO4. Expresse a concentração de 
íon sulfato na água em ppm. (R. 9,5 ppm) 
9. No laboratório misturou-se 5,0 × 10⁻³ mol de Na2SO4 com 0,52g de BaCl2 em 75mL de água. O resultado da mistura foi um precipitado 
de BaSO4, que foi filtrado. Baseado nessas informações, encontre a temperatura de congelamento do líquido oriundo da filtração 
considerando que durante a filtração 5mL de água ficaram absorvidos no precipitado. (R. -0,50 ℃) 
10. Um composto é constituído dos elementos manganês, carbono e oxigênio. Sua composição percentual é: 28,17% de Mn e 30,80% de 
C. Quando se dissolve 0,125g desse composto em 5,38g de ciclohexano, cujo ponto de fusão é 6,5oC, a solução apresenta temperatura 
de congelamento de 5,28 oC. Qual a fórmula molecular deste composto? (R. MnC5O5) 
 
11. O diagrama ao lado () mostra curvas de pressão de vapor do benzeno puro e de uma 
solução de um soluto não volátil em benzeno. Estime a molalidade da solução de benzeno. (R. 
1,38 mol kg⁻¹) 
 
12. A fração molar de O2 no ar é de 0,209. A partir desta informação, calcule a solubilidade de 
oxigênio na água, em mol por litro, a pressão de 1,0 atm e 20 oC. (R. 2,7 x 10-4 mol L⁻¹) 
 
 
Química Geral para Engenharia - 2020 
 
3ª Lista de Exercícios 
 
Soluções e Sólidos 
 
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13. O resultado da análise elementar de uma amostra de -caroteno indicou a presença de 10,51% de H e 89,49% de C. Ao se dissolver 
25,0 mg de -caroteno em uma amostra de 1,50 g de cânfora (Kc = 37,7 oC kg mol-1), observa-se que o ponto de fusão desta cai em 
1,17 oC. A partir destas informações, determine: 
(a) a massa molar deste composto; (R. 537 g mol⁻¹) 
(b) sua fórmula molecular. (R. C40H56). 
 
14. Uma amostra de 25 mL de uma solução aquosa contendo 2 mg de iodo é agitada com 5 mL de CCl4. Em seguida, ela é deixada em 
repouso objetivando a separação de fases (o CCl4 e a água são imiscíveis). A solubilidade do iodo (massa iodo/volume solvente) é 85 
vezes maior em CCl4 que em água, na temperatura em que este procedimento foi realizado, e as duas soluções saturadas podem ser 
consideradas como sendo diluídas. 
(a) Calcule a quantidade de iodo remanescente na camada aquosa. (R. 0,11 mg) 
(b) Se uma segunda extração for realizada na água usando outro volume de 5 mL de CCl4, qual a quantidade de iodo que ainda ficará 
contida na água? (R. 0,0061 mg) 
 
15. Em um laboratório há um frasco contendo um composto orgânico, identificado apenas como “substância X”, e se deseja saber qual 
sua composição. Sabe-se que o composto é um dos três listados a seguir: 
 
COMPOSTO FÓRMULA MOLECULAR 
Ácido Láurico C12H22O2 
Ácido Esteárico C18H36O2 
Ácido Benzóico C7H6O2 
 
Para fazer a identificação deste composto, você transferiu 10,0 g de naftaleno (Kc = 6,9 oC kg mol-1) para um tubo de ensaio o qual foi 
acoplado um termômetro e um arame para agitação, como mostrado na ilustração abaixo. Em seguida, o sistema foi aquecido até 
próximo de 100 oC, sendo então retirado do aquecimento e deixado sob repouso. Em outro experimento, você adicionou 1,0 g da 
substância X ao naftaleno, neste mesmo sistema o qual foi novamente aquecido e deixado em repouso. As temperaturas dos sistemas 
foram monitoradas a cada 30 s e são apresentadas no gráfico a seguir. 
 
Indique, fazendo a justificativa com base em cálculos, qual a composição da substância X. (R. ácido láurico) 
16. A titulação de Ca2+e Mg2+ em uma amostra de 50 mL de água dura requereu 23,65 mL de EDTA 0,01205 M. Uma segunda alíquota de 
50 mL foi fortemente alcalinizada com NaOH para precipitar o Mg2+ na forma de Mg(OH)2(s). O líquido sobrenadante foi titulado com 
14,53 mL da solução de EDTA. Determine: 
(a) a dureza total da amostra de água expressa em ppm de CaCO3; (R. 570 ppm) 
(b) a concentração, em ppm, de MgCO3 na amostra. (R. 185 mg) 
Sólidos 
17. Sobre semicondutores, responda: 
(a) Que tipo de semicondutor será obtido ao se dopar um cristal de silício com alumínio? 
(b) Por que a junção p-n é necessária na construção de um diodo? 
18. O chumbo cristaliza em uma célula unitária cúbica de face centrada com comprimento de aresta de 
495 pm. 
(a) Qual o raio de um átomo de chumbo, em picômetros? (R. 174 pm) 
(b) Qual a densidade do chumbo? (R. 11,35 g cm⁻³) 
 
 
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19. A célula unitária mostrada ao lado () representa a célula unitária do carbeto de cálcio. 
(a) Quantos íons de cálcio e quantos átomos de carbono estão presentes em cada célula unitária? 
(b) Qual a fórmula química do carbeto de cálcio? 
20. O irídio cristaliza em uma estrutura cúbica de face centrada. O comprimento da aresta de sua célula 
unitária, determinada por difração de raios-x, é de 383,9 pm. A densidade do irídio é de 22,42 g cm-3. 
(a) Calcule a massa de um átomo de irídio. (R. 3,17 × 10⁻²² g) 
(b) Qual a massa atômica do irídio? (R. 190,97 g mol⁻¹) 
 
21. O titânio cristaliza com uma célula unitária do tipo cúbica de corpo centrado que apresenta comprimento de aresta de 3,306 Å. A 
densidade do titânio é de 4,401 g cm⁻³. Utilize estas informações para calcular a constante de Avogadro. 
22. O irídio cristaliza em uma estrutura cúbica de face centrada. O comprimento da aresta de sua célula unitária, determinada por 
difração de raios-x, é de 383,9 pm. A densidade do irídio é de 22,42 g cm-3. 
(a) Calcule a massa de um átomo de irídio. (R. 3,17 × 10⁻²² g) 
(b) Qual a massa atômica do irídio? (R. 190,97 g mol⁻¹) 
23. A Figura ao lado representa célula unitária para uma liga Au-Cu. 
(a) Determinea composição percentual em massa dos elementos na liga metálica. 
(b) Determine a densidade do sólido sabendo que o raio do Cu é de 117 pm e do Au 
134 pm. 
 
 
24. Quando aquecido a 912 ℃, o ferro puro sofre uma transformação polimórfica passando de CCC para CFC. Calcule a variação de 
volume teórica que acompanha a transformação polimórfica do ferro puro da estrutura CFC para a estrutura cristalina CCC. Considere o 
modelo atômico de esferas rígidas e suponha que não ocorre variação de volume atômico antes e após a transformação. (R. 8,9%) 
 
25. O paládio apresenta uma estrutura cristalina cúbica cuja aresta é de 389 pm. Se sua densidade é 12,02 g cm-3, qual o tipo de célula 
unitária cúbica que o paládio cristaliza? (R. CFC) 
 
26. Os compostos half- Heusler podem apresentar supercondutividade, magnetismo, termoeletricidade, entre outras propriedades 
interessantes para desenvolvimento de novas tecnologias. As figuras (I), (II) e (III) abaixo mostram as celas unitárias que representam 
um sólido do tipo blenda de zinco, half-Heusler, e full-Heusler, respectivamente. Nas três estruturas os átomos de Cu estão nas arestas e 
no centro da cela, os átomos de In estão dentro da cela, os átomos de Se na figura (II) estão na face e vértices, e na figura (III) os átomos 
de Se estão na face, vértice e dentro da cela. 
 
(a) A partir das figuras (I), (II) e (III) determine a fórmula química para os três tipos de ligas. (R. CuIn, CuInSe, CuInSe₂) 
(b) Determine as densidades das ligas representadas nas figuras (II) e (III), sabendo-se que a aresta das duas células possui 
comprimento de 620 pm. (R. 1,74 g cm⁻³ e 2,35 g cm⁻³) 
27. Uma amostra de um metal alcalino que apresenta cela unitária do tipo CCC apresenta massa de 1,0000 g e um volume de 
1,0298 cm³. Quando esta amostra do metal reage com excesso de água, são produzidos 539,29 mL de gás hidrogênio a 0,980 atm e 
23 ℃. 
(a) Identifique este metal. (R. Na) 
(b) Determine o comprimento da aresta da cela unitária desse composto. Apresente o resultado em pm. (R. 428 pm) 
 
 
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28. Os valores de band gap das soluções sólidas de GaAs1-xPx variam com a concentração de x conforme é mostrado no gráfico abaixo. 
No mesmo gráfico é mostrado também o valor do comprimento da aresta da célula unitária cúbica em função da composição da 
solução sólida de GaAs1-xPx. A célula unitária deste tipo de material é mostrada na figura da direita, e é do tipo “blenda de zinco”. 
Supondo que o comprimento de onda da luz emitida das soluções sólidas é de aproximadamente igual ao da energia de band gap, 
determine: 
(a) O valor de x e acomposição do composto (isto é, a fórmula mínima do semicondutor) para se obter emissão em 752 nm a partir de 
um LED deste material. (R. x = 2) 
(b) A densidade deste semicondutor. (R. 5,13 g cm⁻³) 
 
 
 
29. A família de semicondutores do tipo AlxGa1-xAs pode ser 
compreendida como um conjunto de soluções sólidas, cujos valores de 
band gap apresentam dependência com a composição conforme é 
mostrado no gráfico ao lado. Mesmo com a variação composicional, a 
aresta da célula unitária para estes materiais, que é o tipo cúbica, 
permanece praticamente inalterada, com valor de 566 pm. Considerando 
que a luz emitida por LEDs produzidos com semicondutores do tipo 
AlxGa1-xAs, determine: 
(a) O valor de x e a composição do composto (isto é, a fórmula mínima 
do semicondutor) para se obter emissão em 571 nm a partir de um LED 
deste material. (Admita que a energia da luz emitida é equivalente ao 
valor de band gap)(R.Al0,3Ga0,7As) 
(b) A densidade deste material. (R. 4,86 g cm⁻³) 
 
 
 
 
30. As duas figuras ao lado representam diagramas de 
níveis energéticos para dois tipos diferentes de diodos. 
Um deles emite luz vermelha (694 nm) e o outro luz azul 
(488 nm). Qual deles emite luz vermelha e qual emite luz 
azul? Justifique sua resposta.