P2_09_05_08

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P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 09/05/08 
 
Nome: GABARITO 
Nº de Matrícula: Turma: 
Assinatura: 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,5 
2a 2,5 
3a 2,5 
4a 2,5 
Total 10,0 
Constantes: 
R = 8,314 J mol-1 K-1 = 0,0821 atm L mol-1 K-1 
1 cal = 4,184 J 
1 atm = 760 mmHg 
Kw = [H+] [OH-] = 1,00 x 10-14 a 25°C 
NA = 6,02 x 1023 /mol 
1a Questão 
 
As leis de proteção ambiental não permitem o lançamento de rejeitos em rios se 
estes não estiverem dentro de determinadas especificações. Rejeitos com valores 
de pH inferiores a 5,0 ou superiores a 9,0 devem ser tratados antes de serem 
lançados aos rios. Considere que os rejeitos X, Y e Z, a 25°C, possuem as 
características apresentadas na tabela abaixo. 
 
Rejeito [H+]
(mol L-1)
[OH-]
(mol L-1)
pH pOH 
X 1,0 x 10-3 
Y 1,0 x 10-4 
Z 1,0 x 10-6 
a) Complete a tabela acima com as informações que faltam para os rejeitos X, Y e 
Z. 
b) Qual destes efluentes é mais ácido? Justifique. 
c) Qual(is) deste(s) efluentes poderia(m) ser lançado(s) nos rios considerando a 
faixa de pH apropriada. 
d) Calcule o valor de Ka para o ácido hipocloroso, HClO, sabendo que este é o 
único ácido presente no efluente Y e que sua concentração inicial é de 0,3 mol L-1.
HClO(aq) + H2O(l) ClO-(aq) + H3O+(aq) 
 
Resolução:
a) 
Rejeito [H+]
(mol L-1)
[OH-]
(mol L-1)
pH pOH 
X 1,0 x 10-3 1,0 x 10-11 3,0 11,0 
Y 1,0 x 10-4 1,0 x 10-10 4,0 10,0 
Z 1,0 x 10-8 1,0 x 10-6 8,0 6,0 
b) O mais ácido é o que tem a maior [H+] ou menor pH = X
c) Z, pois possui valor de pH dentro da faixa permitida (5,0 a 9,0) 
 
d) HClO(aq) + H2O(l) ClO-(aq) + H3O+(aq) 
 0,3 0 0 
 0,3-x x x 
 
x = [H+] no efluente Y = 1,0 x 10-4 pela tabela 
 
Ka = x2 = (1,0 x 10-4)2 = 3,3 x 10-8 
0,3 – x 0,3 – (1,0 x 10-4)
2a Questão 
 
O sulfato de cobre(II) pentahidratado, CuSO4.5H2O, é utilizado em piscinas como 
inibidor de crescimento de algas. A eficácia dessa substância como algicida é 
garantida pela presença da espécie Cu2+ na água, conforme a reação: 
 
CuSO4.5H2O(s) Q Cu2+(aq) + SO42-(aq) + 5H2O(l) 
 
Sabendo que, em solução aquosa, a espécie Cu2+ pode precipitar na forma de 
hidróxido de cobre, Cu(OH)2, uma substância pouco solúvel em água, pede-se: 
 
a) Calcule a quantidade máxima de CuSO4.5H2O, em massa, que pode ser 
adicionada a uma piscina de volume igual a 10.000 L, de modo que não ocorra a 
precipitação do Cu(OH)2 e sabendo que o pH ideal da água da piscina é 6. 
b) Haverá precipitação de Cu(OH)2 quando 10,0 kg de CuSO4.5H2O forem 
adicionados a uma piscina de 25.000 L e pH 7,0? Mostre com cálculos. 
 
Dado: 
Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) KPS = 1,8 x 10-19 a 25 oC
Resolução:
a) 
Cálculo da concentração de íons hidroxila, OH-, em mol L-1:
pH =6 
pOH = 8 
[OH-] = 1,0x10-8 mol L-1 
Cálculo da concentração de Cu2+, em mol L-1:
PSK = [Cu
2+][OH-]2
[Cu2+] = 1-3-2
PS Lmol x101,8
][OH
K
=�
Cálculo da massa de CuSO4.5H2O, em Kg: 
1,8x10-3 mol L-1 x 249,5 g mol-1 = 0,449 g L-1 
Em 10.000 L � 4,49 kg 
 
b) 
Cálculo da concentração de Cu2+, em mol L-1:
[Cu2+] = 131 Lmol10x1,60molg249,5.L25.000
10.000g ��
� =
Cálculo da concentração de OH-, em mol L-1:
pH = pOH = 7 
[OH-]- = 1,0 x 10-7 mol L-1 
 
Cálculo do valor de Qps:
Qps = [Cu2+] [OH-]2
Qps = (1,6 x 10-3) (1,0 x 10-7)2 = 1,60 x 10-17 
Como, Qps > Kps haverá precipitação de Cu(OH)2. 
3a Questão 
 
O estireno, C8H8, é usado na fabricação de plásticos de poliestireno e pode ser 
obtido a partir do etilbenzeno, C8H10.
Etilbenzeno Estireno 
 
Uma determinada mistura líquida contém 38,0 g de estireno e 62,0 g de 
etilbenzeno, a 90°C. O estireno e o etilbenzeno são líquidos voláteis e não reagem 
entre si. 
a) Calcule as frações molares de estireno e de etilbenzeno na mistura líquida, a 
90°C. 
b) Calcule as frações molares de estireno e etilbenzeno no vapor em equilíbrio com 
a mistura líquida a, 90°C. 
c) Uma amostra do vapor em equilíbrio com o líquido é coletada e condensada 
(tornada líquida). O líquido resultante da condensação entra novamente em 
equilíbrio com o vapor, a 90°C. Calcule a pressão de vapor dessa nova mistura. 
d) Calcule a percentagem em massa de estireno no vapor nas condições do item 
“c”. 
 
Dados: Pressão de vapor do estireno puro a 90oC = 134 mmHg; 
 Pressão de vapor do etilbenzeno puro a 90oC = 182 mmHg. 
 
Resolução: 
a) Inicialmente calcular o numero de mol do estireno e etilbenzeno, usando as suas 
massas molares: MM estireno = 104; MM etilbenzeno = 106. 
mol 0,365
g/mol 104
g38
molar massa
massanest ===
mol 0,585
g/mol 106
g62
molar massa
massanetil ===
0,62
0,5850,365
0,585 0,38
0,5850,365
0,365
etilest =+
==
+
= ��
b) Utilize as frações molares calculadas no item (a), assim como as pressões de 
vapor dos líquidos voláteis puros, na equação da “lei de Raoult”. 
mmHg 112,8182 x0,62.PP
mmHg 50,9134 x0,38.PP
etiletiletil
estestest
===
===
°
°
�
�
A pressão total é a soma das pressões parciais (Dalton) 
Ptotal = Pest + Petil = 50,9 + 112,8 = 163,7 mmHg 
As frações molares do est e etil no valor podem ser calculadas da seguinte 
maneira: 
0,69 
163,7
112,8
P
PY;0,31 
163,7
50,9
P
PY
total
etil
etil
total
est
est ======
c) Devemos agora usar as frações molares no vapor do item (b) como as novas 
frações molares dos líquidos e calcular a pressão de vapor de cada componente. 
0,69 ;0,31 etilest == ��
mmHg 167,1 125,6 41,5 PPP
mmHg 125,6182 x0,69.PP
mmHg 41,5134 x0,31.PP
etil estotalt
etiletiletil
estestest
=+=+=
===
===
°
°
�
�
d) Inicialmente devemos calcular as frações molares do est e etil no vapor, usando 
os dados obtidos no item (c) 
0,75 
167,1
125,6
P
PY;0,25 
167,1
41,5
P
PY
total
etil
etil
'
total
est
est
' ======
Assim o vapor contem 0,25 mol de est para cada 0,75 mol de etil; ou 
etil deg8
etil 1mol
etil g106 xetil mol 0,75m
est deg26
est 1mol
est g104 xest mol 0,25m
etil
est
0==
==
Com estes valores podemos calcular a percentagem em massa de estireno no 
vapor. 
est 25%100%x
total massa deg80)(26
est 26gest massa % =
+
=
4a Questão 
 
O ácido fórmico, HCOOH, é um ácido carboxílico líquido, a temperatura ambiente, 
e cuja densidade é 1,22 g mL-1.
a) Calcule a variação de entalpia envolvida na decomposição de 1,0 mol de ácido 
fórmico (Reação I) a partir dos valores de entalpias de formação e de mudança de 
estado físico (Reações II a V). 
 
HCOOH(l) � CO(g) + H2O(g) (I) 
 
C(s) + 1/2O2(g) � CO(g) �H0 = -110,4 kJ mol-1 (II) 
H2(g) + 1/2O2(g) � H2O(l) �H0 = -285,5 kJ mol-1 (III) 
H2(g) + O2(g) + C(s) � HCOOH(l) �H0 = -408,8 kJ mol-1 (IV) 
H2O(l) � H2O(g) �H0 = +44 kJ mol-1 (V) 
 
b) Calcule a quantidade de calor envolvida na decomposição de 1,0 L de ácido 
fórmico em carbono, gás oxigênio e gás hidrogênio. 
 
c) A variação de entalpia envolvida na dissociação de uma molécula de ácido 
fórmico é 6,1 x 10-23 J. A variação de entalpia decorrente da dissociação de 0,2 mol 
de ácido fórmico em 1,0 L de água (Reação VI) é 0,22 J. Calcule o pH dessa 
solução aquosa de ácido fórmico. 
 
HCOOH(aq) + H2O(l) HCOO-(aq) + H3O+(aq) (VI) 
Resolução:
a) Para se encontrar o valor de �H0 para a combustão de 1 mol de HCOOH, deve-
se usar o somatório dos valores de �H0 das reações II a V, após o ajuste do 
sentido e dos coeficientes estequiométricos das mesmas seguindo o procedimento 
indicado pela Lei de Hess. Assim: 
 
C(s) + 1/2O2(g) � CO(g) �H0 = -110,4 kJ mol-1 (II) 
H2(g) + 1/2O2(g) � H2O(l) �H0 = -285,5 kJ mol- (III) 
HCOOH(l) � H2(g) + O2(g) + C(s) �H0 = +408,8 kJ mol-1 (IV) 
H2O(l) � H2O(g) �H0 = +44 kJ mol-1 (V) 
----------------------------------------------------------------------------------------------- 
HCOOH(l) � CO(g) + H2O(g) �H0 = +56,9 kJ mol-1 
b) 1,0 L de ácido fórmico tem a massa igual a 1220,0 g (m = d x V = 1000,0 mL x 
1,22 g ml-1). 
 
Emquantidade de matéria isso equivale a 26,5 (n = m/MM = 1220,0 g / 46 g mol-1). 
O calor envolvido na decomposição de 26,5 mol de HCOOH seria 10.833,2 kJ (qp =
n x �Ho = 26,5 mol x 408,8 kJ mol-1). 
 
c) A energia na forma de calor de 0,22 J equivale a 3,6 x 1021 moléculas de 
HCOOH que se dissociaram [número de moléculas = (0,22 J x 1 molécula)/6,1 x 
10-23 J]. 
Em termos de quantidade de matéria, isso equivale a 0,006 mol (n = 3,6 x 1021 
moléculas/ 6,02 x 1023 moléculas mol-1), que em concentração molar seria 0,006 
mol L-1 de íons H+, pois cada molécula dissociada de HCOOH produz um H+.
Assim, o pH da solução seria 2,22 (pH = -log 0,006).