Estudo Dirigido 1

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ESTUDO DIRIGIDO - QUÍMICA M.Sc Bruno Mascarenhas 
 
 
Exercícios Resolvidos 
O ácido benzoico tem Ka = 6,2x10-5. Pergunta-se: 
1 – Quais serão as concentrações, em mol/L, do íon 
hidrônio e do íon benzoato em uma solução aquosa 
0,02 M de ácido benzoico? Qual porcentagem de 
ácido benzoico está ionizada? 
Resolução: 
 A ionização do ácido benzoico é dada por: 
 
 E a constante de acidez é dada por: 
 
 Em resumo, temos que quando uma 
quantidade X de ácido ioniza, então uma quantidade 
X equivalente dos íons hidrônio e benzoato serão 
formados (estequiometria 1:1). A concentração 
inicial de ácido era 0,02 M e a concentração dos íons 
eram iguais a zero (ainda não foram formados). 
Então, podemos construir a tabela abaixo: 
 mol ácido benzoico mol hidrônio mol 
benzoato 
 Início 0,02 0 0 
Equilíbrio 0,02 - x x x
 
 A constante de acidez, Ka, é dada por: 
 
 Substituindo os valores da tabela na 
expressão da constante de equilíbrio, chegamos a 
seguinte expressão matemática: 
 
 Isolando as variáveis: 
 
 Resolvendo a expressão do segundo grau: 
 
 O valor negativo não tem sentido físico, 
pois X refere-se a um valor de concentração e deve 
ser sempre positivo. Então, temos que: [hidrônio] = 
[benzoato] = x = 1,8x10-3 mol/L. 
 Para determinarmos a % de ácido que 
ionizará (α), teremos que empregar a lei de diluição 
de Ostwald, conforme: 
 
 Substituindo as variáveis: 
 
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 Assim, nas condições apresentadas, cerca de 
5,41% de ácido benzoico irá ionizar. 
As seguintes reações podem ser acopladas para dar 
alanina e oxaloacetato: 
 Glutamato + piruvato ↔ quetoglutarato + 
alanina ΔG° = -1004J/mol a 303 K 
 Glutamato + oxaloacetato ↔ quetoglutarato + 
aspartato ΔG° = -4812J/mol a 303 K 
 Pede-se: 
a) Calcular a constante de equilíbrio para a reação a 
303 K: 
 Piruvato + aspartato ↔ alanina + oxaloacetato 
 b) No citoplasma de certa célula, os componentes 
estão nas seguintes concentrações: piruvato = 10-2 
M, aspartato = 10-2 M, alanina = 10-4 M e 
oxaloacetato = 10-5 M. 
Nestas condições, calcule a energia livre para a 
reação do item (a). Que conclusões pode-se chegar 
com relação a direção da reação nas condições do 
citoplasma. 
Resolução: 
a) A constante de equilíbrio é dada por: 
 
b) Dadas as concentrações do enunciado, temos 
que: 
 
Assim, a energia livre para a reação é: 
 
Portanto, trata-se uma reação não espontânea no 
sentido direto, ou seja, a reação é endergônica. 
 
Uma determinada marca de ácido clorídrico 
concentrado apresenta, em seu rótulo, as seguintes 
informações: massa molar = 36,5 g/mol, densidade 
= 1,19 g/mL e título = 36,5% em massa de HCl. Nessas 
condições, determine o volume de ácido necessário 
para o preparo de 500 mL de solução aquosa 0,10 
mol L−1. 
Resolução: 
Temos que o volume de solução é de 500 mL = 0,5 L. 
O enunciado ainda afirma que a concentração da 
solução de HCl ao final do preparo deverá ser de 0,1 
mol/L. Então, podemos estabelecer uma relação 
para encontrar a quantidade de matéria, em mols, 
em 500 mL da solução de HCl, assim resolvemos a 
seguinte regra de três simples: 
 0,1 mol de HCl ……. 1,0 L de solução de HCl 
 X mol de HCl ………. 0,5 L de solução de HCl 
 X = 0,05 mol de HCl 
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Sabendo a massa molar do HCl = 36,5 g/mol, 
determinamos a quantidade de HCl em gramas: 
 1,0 mol de HCl ……. 36,5 g de HCl 
 0,05 mol de HCl …….. Y g de HCl 
 Y = 1,825 g de HCl 
Portanto, seria necessária uma massa de HCl igual a 
1,825 g. Basta agora determinarmos o quanto da 
solução estoque iremos utilizar para o preparo da 
solução. O HCl tem título 36,5% (em massa). Então 
podemos fazer: 
36,5 g de HCl …… 100 g de solução estoque (frasco) 
 1,825 g de HCl……. Z g de solução estoque (frasco) 
 Z = 5 g de solução estoque 
Assim, é necessária uma massa de HCL (36,5%) igual 
a 5 g para o preparo de 0,5 L de solução 0,1 M. O 
volume de ácido necessário pode ser determinado 
pela densidade: 
 
Portanto, deve-se retirar uma alíquota de 4,2 mL da 
solução estoque de HCl. 
Em um experimento, foram queimados 40 g de 
carvão puro. Qual a massa de dióxido de carbono 
que será obtida nesse processo? Utilize MM 
(Carvão) = 12 g/mol e MM (CO2) = 44 g/mol. 
Resolução: 
 A reação que representa o a queima do 
carvão puro é descrita como: 
 
 Observando a reação balanceada, podemos 
concluir que a estequiometria da reação afirma que 
a queima de 1 mol de carvão (C) fornece 1 mol de 
dióxido de carbono (CO2). Logo a reação é 1:1. 
 Sabemos que a massa molar do carvão é 12 
g/mol e que a massa molar do dióxido de carbono é 
igual a 44 g/mol. Então, podemos dispor da seguinte 
relação (em termos de massa): 
 
 Observe que a relação acima é baseada na 
proporção 1:1. Pois 1 mol de CO2 é produzido 
quando se queima 1 mol de Carvão. E 1 mol de 
carvão tem 12 g e 1 mol de CO2 tem 44 g 
 
(Vunesp) O magnésio pode ser obtido da água do 
mar. A etapa inicial deste processo envolve o 
tratamento da água do mar com óxido de cálcio. 
Nesta etapa, o magnésio é precipitado na forma de: 
a) MgCl2. 
b) Mg(OH)2. 
c) MgO. 
d) MgSO 4 
e) Mg metálico. 
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Resolução: 
Quando adicionamos óxido de cálcio (CaO) em água 
ocorre a formação de hidróxido de cálcio (II), 
seguindo a reação química: 
 
Por sua vez, na água do mar, o magnésio é 
encontrado na forma de íon Mg+2. A reação deste íon 
com o hidróxido de cálcio (II) é dada por: 
 
Assim, a alternativa correta é a letra B. 
 (Ufsm 2000) Para neutralizar totalmente 20mL de 
vinagre, cujo teor de acidez, devido ao ácido acético 
(CH3COOH), é de 5% (em massa), o volume 
necessário de NaOH de concentração igual a 40g/L é, 
em mL, Dados: Massas molares (g/mol): CH3COOH = 
60,0; NaOH = 40,0 
Resolução: Pelo enunciado, podemos dizer que 
a cada 100 mL de vinagre teremos 5 g de ácido 
acético (5% em massa): 
 
 Por sua vez, a reação de neutralização do 
ácido acético com o hidróxido de sódio pode ser 
escrita como: 
 
 Ou seja, a reação envolve o consumo de1 
mol de ácido acético reage com 1 mol de NaOH. Em 
termos de massas molares, podemos dizer que 1 mol 
de ácido acético tem 60 g (MM=60g/mol), enquanto 
1 mol de NaOH tem 40 g (MM = 40g/mol). Assim, 
podemos dizer que para neutralização acima, temos 
que 60 g de ácido acético reagem com 40 g de 
hidróxido de sódio. Vamos agora estimar a 
quantidade (em gramas) de NaOH para neutralizar 
1,0 g de ácido acético. 
 
 Portanto, necessitamos de 0,67 g de NaOH 
para neutralizar todo o ácido acético contigo em 20 
mL de vinagre. No enunciado, a solução de NaOH 
tem concentração igual a 40 g/L. Então, para 
determinarmos o volume, basta fazermos: 
 
 Logo, precisaremos de 16,6 mL de solução 
NaOH. 
(Ufv 99) Considere um béquer contendo 1,0L de uma 
solução 0,20mol/L de ácido clorídrico (HCl). A esta 
solução, foram adicionados 4,0g de hidróxido de 
sódio sólido (NaOH), agitando-se até sua completa 
dissolução. Considerando que nenhuma variação 
significativa de volume ocorreu e que o experimento 
foi realizado a 25°C, assinale a afirmativa CORRETA: 
a) A solução resultante será ácida e terá pH igual a 2. 
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b) A solução resultante será básica e terá pH igual a 
13. 
c) A solução resultante será ácida e terá pH igual a 1.d) A solução resultante será neutra e terá pH igual a 
7. 
e) A solução resultante será básica e terá pH igual a 
12. 
Resolução: 
a) Primeiramente, precisamos determinar a 
concentração dos íons envolvidos (H+ e OH-), após a 
mistura da solução de HCl com o NaOH. No primeiro 
passo, determinaremos a quantidade de mols 
presentes em 4,0 g de NaOH. Sabendo que a massa 
molar, MM, do NaOH = 40 g/mol. Então, o número 
de mols em “m” gramas de NaOH é obtido fazendo-
se: 
 
 A reação de neutralização é expressa como: 
 
 Sabemos que a concentração de HCl é de 0,2 
mol/L, ou seja, 0,2 mol a cada 1,0L de solução. Parte 
desses íons foram consumidos pelo hidróxido de 
sódio, conforme a reação acima (1:1). Assim, 
podemos determinar o número de mols após o 
processo de neutralização, de modo que para 1,0 
litro: 
 
 Portanto, [H+=] = 0,1 mol/l. Substituindo na 
expressão de pH: 
 
 Assim, pH final será pH 1,0 (meio ácido) 
 
(UFSM) Considerando a reação: 
NO2(g) + CO(g) --> NO(g) + CO2(g), 
que ocorre em uma única etapa e que, numa dada 
temperatura, apresenta a lei experimental de 
velocidade dada por v = k[NO2].[CO], é correto 
afirmar que essa reação é de: 
 a) 3ª ordem e molecularidade 2. 
b) 2ª ordem e molecularidade 3. 
c) 3ª ordem e molecularidade 3. 
d) 2ª ordem e molecularidade 2. 
e) 5ª ordem e molecularidade 5. 
 
Resolução: 
 É muito importante sabermos que a ordem 
de uma reação química somente poderá ser 
estimada experimentalmente, ou seja, é impossível 
determinarmos a ordem de reação por meio da 
estequiometria da reação. 
 No entanto, a ordem de reação pode ser 
determinada facilmente através da lei experimental 
da velocidade da reação. Neste caso, a ordem da 
reação será a soma dos coeficientes (expoentes) que 
acompanham as concentrações dos reagentes na 
expressão matemática que descreve a lei de 
velocidade experimental. Por exemplo, sabendo que 
a lei de velocidade experimental para uma dada 
reação é descrita como: 
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 a ordem da reação será n + m. Note que não 
precisamos saber qual é a estequiometria da reação. 
Aqui, k representa a constante de velocidade. 
 Já a molecularidade de uma reação é 
definida como o número de moléculas (ou íons) que 
estão envolvidas em uma única etapa de reação. No 
exemplo anterior, a molecularidade é igual a 2, pois 
sabemos que os reagentes A e B influenciam a lei 
experimental. 
 No exercício, a lei de velocidade 
experimental é escrita como: v = K[NO2].[CO], 
portanto a ordem de reação é a soma dos expoentes 
(1 + 1 = 2). E a molecularidade também é igual a 2, 
pois estão envolvidos 2 tipos de moléculas na 
expressão de v, (NO2 e CO). Alternativa D. 
 
(ITA) Um litro de uma solução aquosa contém 0,30 
mol de íons Na+, 0,28mol de íons Cl-, 0,10 mol de 
íons SO4-2 e x mols de íons Fe+3. A concentração de 
íons Fe+3 (em mol/L) presentes nesta solução é: 
 a) 0,03 
b) 0,06 
c) 0,08 
d) 0,18 
e) 0,26 
Resolução: 
 Sabemos que a solução resultante terá que 
ser eletricamente neutra (carga total igual a zero). 
Então, para cada litro de solução, temos o 
equivalente a: 
 0,30 mol de íons Na+, ou seja, 0,30 mol de 
carga positiva (+) 
 0,28 mol de íons Cl-, ou seja, 0,28 mol de 
carga negativa (-) 
 0,10 mol de íons SO4-2, ou seja, 0,20 mol de 
carga negativa (-), pois cada mol do íon 
equivale a 2 mols de cargas negativas. 
 “X” mols de íons, ou seja, 3X mol de cargas 
positivas (+), pois cada mol do íon 
equivalerá a 3 mols de cargas negativas. 
 Pelo princípio da eletroneutralidade, a 
soma das cargas (+) e (-) deve ser igual a zero. Logo, 
fazemos: 
Total de cargas (+) = 0,30 + 3X mol 
Total de cargas (-) = 0,28 + 0,20 mol = 0,48 mol 
 Calculando X: 
(0,30 + 3X mol) + (0,28 + 0,20 mol) = 0 
X = 0,06 mol 
 Assim, a concentração de íons Fe(III) é igual 
a 0,06mol/L. 
 
(UEM) Encontram-se descritas, a seguir, algumas 
propriedades de uma determinada substância: à 
temperatura ambiente, apresenta-se no estado 
sólido, não conduz corrente elétrica e é solúvel em 
água; quando aquecida até que se funda, o líquido 
obtido conduz corrente elétrica. De acordo com tais 
características, essa substância poderia ser: 
a) sacarose. 
b) magnésio. 
c) cloreto de potássio. 
d) amônia. 
e) diamante. 
 
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Resolução: 
 Essa questão é rapidamente respondida por 
exclusão. No enunciado é dito que a substância é 
sólida à temperatura ambiente. Assim, descartamos 
a alternativa D, pois a amônia é um gás à 
temperatura ambiente. Temos ainda que o 
composto é solúvel em água, assim, elimina-se a 
alternativa E. O magnésio é um metal, logo conduz 
corrente elétrica, portanto a letra B também pode 
ser eliminada. O enunciado ainda afirma que a 
substância conduz corrente elétrica quando em 
estado fundido, portanto não pode ser a letra A, pois 
a sacarose não funde (sofre decomposição térmica) 
ou conduz. Todavia, o cloreto de potássio, KCl, 
conduz corrente elétrica na forma de sal fundido. 
Além disso, o sal é sólido à temperatura ambiente, 
solúvel em água e não conduz corrente em estado 
sólido. Alternativa C. 
Considere a seguinte reação: 
H2(g) + F2(g) → 2HF(g) 
Dadas os valores das energias de ligação (estado 
gasoso) abaixo, determine o ΔH para a reação 
apresentada. 
H - H, ΔH = + 104 Kcal/mol 
H - F, ΔH = + 135 Kcal/mol 
F – F, ΔH = + 37 Kcal/mol 
 
Resolução: 
 A reação apresentada já se encontra 
balanceada. Sabemos que ocorreu a quebra de uma 
ligação H-H e de uma ligação F-F. Então: 
 
 Já nos produtos, houve a formação de 2 
ligações H-F. Logo: 
 
 A variação de entalpia para a reação é 
facilmente calculada fazendo-se: 
 
(UFRJ) O hidrogênio vem sendo considerado um 
possível substituto dos combustíveis altamente 
poluentes de origem fóssil, como o dodecano, 
utilizado na aviação. Sabe-se que, sob condições-
padrão, as entalpias de combustão do dodecano e 
do hidrogênio molecular são respectivamente iguais 
a −7500 e −280 kJ.mol-1. A massa de hidrogênio, em 
gramas, necessária para gerar a mesma quantidade 
de energia que a gerada por 1 g de dodecano 
equivale a 
(A) 0,157 
(B) 0,315 
(C) 0,471 
(D) 0,630 
 
Resolução: 
 Dados: MM (C12H26) = 170 g/mol 
 MM (H2) = 2 g/mol 
 
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 O enunciado sugere que ao queimarmos 1 
mol de dodecano, libera-se o equivalente a 7500 kJ 
de energia. Então, para a queima de 1 g de 
dodecano, temos: 
 
1 mol dodecano............7500 kJ ................ 170 g 
 X ................ 1 g 
 X = 44,12 kJ 
 
 Logo, a queima de 1 g de dodecano libera 
44,12 kJ de energia. Para determinarmos a 
quantidade de gás hidrogênio que libera o mesmo 
valor energético, fazemos: 
 
1 mol gás hidrogênio ............ 280 kJ ................ 2 g 
 44,12 kJ ................ Y g 
 Y = 0,315 g 
(UFC) Os dentes humanos são compostos 
essencialmente de carbonato de cálcio, CaCO3, e 
hidroxiapatita, [Ca10(PO4)6(OH)2]. Apesar de serem a 
composição do corpo humano de maior dureza, os 
dentes são atacados por ácidos, originando as cáries. 
Quando regularmente utilizadas, as pastas de 
dentes contendo íons fluoretos (F-) ocasionam a 
substituição dos íons hidroxilas da hidroxiapatita, 
formando a fluoroapatita [Ca10(PO4)6F2]. Essa 
substância apresenta maior dureza e é menos 
susceptível ao ataque ácido, tornando os dentes 
mais resistentes às cáries. Assinale a alternativa que 
justifica corretamente os dados científicos relatados 
acima. 
A) Dureza e acidez são consideradas, 
respectivamente, exemplos típicos de propriedades 
química e física dassubstâncias. 
B) Os íons hidroxilas liberados da reação da 
hidroxiapatita com os íons fluoretos reagem com os 
íons carbonatos, formando o [CO3(OH)2]. 
C) Os íons fluoretos participam da molécula da 
fluoroapatita, através de ligações covalentes 
apolares com os átomos de cálcio. 
D) Os íons fluoretos formam ligações iônicas mais 
fortes na estrutura cristalina da fluoroapatita, 
devido a sua elevada densidade de carga negativa. 
E) Dentre os halogênios, o flúor possui a menor 
eletronegatividade, sendo, portanto, o mais reativo. 
 
Resolução: 
 
A - Incorreto: As propriedades físicas de um 
composto incluem: cor, cheiro, ponto de 
congelamento, ponto de ebulição, ponto de fusão, 
opacidade, viscosidade, dureza e densidade. 
Propriedades químicas se referem à capacidade de 
uma substância de sofrer transformações. Ex: 
oxidação, combustão, redução... 
B - Incorreto: o composto em questão não é possível 
de formação. 
C - Incorreto: o flúor é bastante eletronegativo, 
portanto tende a formar ligações iônicas. 
D - Correto, devido a sua enorme eletronegatividade 
o flúor irá se aderir fortemente à estrutura através 
de ligação iônica forte. 
E - Incorreto: F é o elemento mais eletronegativo. 
 
 
 
 
 
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Em uma amostra de sangue a 25°C, a [H3O+]= 4,6x10-8 
mol/L. Determine a concentração molar de OH-. A 
mostra é ácida, básica ou neutra? 
 
Resolução: 
 O pH da solução é dado por: 
 
 pH > 7,0, portanto a amostra é alcalina. A 
concentração de íons hidroxila pode ser encontrada 
fazendo-se: 
 
 
A uma dada temperatura, uma solução saturada de 
acetato de prata (AgCH3COO) em água contém 1,0 g 
do sal dissolvido em 100,0 mL de solução. Nessas 
condições, calcule a Ks do acetato de prata. A massa 
molar do acetato de prata é 166,9 g/mol. 
 
Resolução: 
 Em 1 g de AgCH3COO, temos o equivalente 
em mols: 
𝟏, 𝟎[𝒈]𝐀𝐠𝐂𝐇𝟑𝐂𝐎𝐎.
𝟏, 𝟎 [𝒎𝒐𝒍]𝐀𝐠𝐂𝐇𝟑𝐂𝐎𝐎
𝟏𝟔𝟔, 𝟗[𝒈]𝐀𝐠𝐂𝐇𝟑𝐂𝐎𝐎
= 𝟓, 𝟗𝟗. 𝟏𝟎−𝟑𝒎𝒐𝒍 
 Assim, a concentração em mol/L é 
facilmente calculada como: 
 
 A dissociação do acetato de prata é escrita 
como: 
 
 Podemos escrever a expressão para Ks: 
 
 Como a solução é saturada em acetato de 
prata, pode-se dizer que a concentração desse sal é 
praticamente constante durante o processo. A 
estequiometria da reação nos diz que cada mol de 
acetato de prata sólido libera, quando em solução, 1 
mol de íons Ag+ e 1 mol de íons CH3COO-. Temos 
ainda que a concentração de cada íon será 
equivalente a concentração do sal. Substituindo na 
equação de Ks. 
𝑲𝒔 = [𝑨𝒈
+]. [𝑪𝑯𝟑𝑶𝑶
−] 
𝑲𝒔 = 𝒔. 𝒔 
𝑲𝒔 = (𝟎, 𝟎𝟔). (𝟎, 𝟎𝟔) 
𝑲𝒔 = 𝟑, 𝟔. 𝟏𝟎
−𝟑