2010 volume4 cadernodoaluno_quimica_ensinomedio_1aserie_gabarito (1)

GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4

1

Exercícios em sala de aula

Páginas 4 - 5

1.

grãosXg

grãogX

X

g

grão

g

arrozdegrãosdenúmero

arrozdemassa00050

020,0

100010001

1

020,0

Assim, em 1 kg de arroz, tem-se cerca de 50 000 grãos desse alimento.

2. Os alunos podem apresentar os nomes que quiserem para a unidade de quantidade de

grãos. São apresentados alguns exemplos:

Nome da unidade: batoque Símbolo: bq

Nome da unidade: sacada __ Símbolo: scd

3. “Assim como em uma dúzia (1 dz) temos 12 unidades, em um(a) batoque (1 bq)

temos 50 000 grãos”. Ou: “Assim como em uma dúzia (1 dz) temos 12 unidades, em

um(a) sacada (1 scd) temos 50 000 grãos.”

4. bq 5 X

X

kg 5

bq 1

kg 1

arroz de grãos de quantidade

arrozdemassa

grãos000250 Xbq1

bq5 grãos00050X

X

bq5

grãos00050

bq1

arroz de grãos de número


ou, simplesmente, 5 × 50 000 = 250 000 grãos

5. kg 10X

bq 10

X

bq 1

kg 1


arrozdemassa

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

QUANTIDADE DE MATÉRIA E SUA UNIDADE (MOL)


2

6.

NNúúmmeerroo ddee ggrrããooss QQuuaannttiiddaaddee ddee ggrrããooss nnaa

uunniiddaaddee ccrriiaaddaa ((______)) MMaassssaa ddee aarrrroozz

50 000 1 1 000 g

500 000 10 10 kg

100 000 2 2 kg ou 2 000 g

5 000 0,1 100 g ou 0,1 kg

600 000 12 12 kg ou 12 000 g

7. Se 1 bq de feijão equivale a 50 000 grãos de feijão, então, em 3 bq de feijão têm-se:

3 × 50 000 = 150 000 grãos de feijão.

8.

gXgrãos

X

grão

g

milhodegrãosdenúmero

milhodemassa5007

000501

15,0

Sabendo que 50 000 grãos de milho equivalem a 7 500 g, pode-se dizer também que

1 bq de milho equivale a 7 500 g. Dessa forma, em 5 bq de milho têm-se:

5 × 7 500 = 37 500 g de milho ou 37,5 kg de milho.

9. 2 bq de feijão equivalem a: 2 × 50 000 = 100 000 grãos de feijão.

Como 1 grão de feijão tem massa 0,40 g, então, 100 000 grãos de feijão terão:

100 000 × 0,40 = 40 000 g ou 40 kg.

5 bq de milho equivalem a: 5 × 50 000 = 250 000 grãos de milho.

Como 1 grão de milho tem massa 0,15 g, então, 250 000 grãos de milho terão:

250 000 × 0,15 = 37 500 g ou 37,5 kg.

Assim, 2 bq de feijão têm massa maior do que 5 bq de milho.


3


Páginas 6 - 8

1. Três ideias principais devem ser contempladas nesse resumo:

• mol é a unidade de quantidade de matéria que foi estabelecida tendo como

padrão o número de átomos de carbono contidos em 12,0 g de carbono;

• essa unidade equivale a 6,0 × 1023 partículas;

• o mol pode ser usado para representar quantidades de qualquer espécie química.

2. O quadro pode ser completado assim:

UUnniiddaaddee ddee qquuaannttiiddaaddee ddee ggrrããooss

UUnniiddaaddee ddee qquuaannttiiddaaddee ddee mmaattéérriiaa

Nome da unidade batoque mol

Símbolo da unidade bq mol

Massa de matéria estabelecida como padrão

1 kg de arroz 12,0 g de carbono

Número de partículas nessa porção de matéria

50 000 grãos de arroz 6,0 × 1023 átomos de carbono


FFóórrmmuullaa ddaa

ssuubbssttâânncciiaa

MMaassssaa mmoolleeccuullaarr ((mmaassssaa ddee 11 ppaarrttííccuullaa ddaa

ssuubbssttâânncciiaa))

MMaassssaa mmoollaarr ((mmaassssaa ddee 11 mmooll ddee ppaarrttííccuullaass

ddaa ssuubbssttâânncciiaa))

MMaassssaa ddee ddiiffeerreenntteess

qquuaannttiiddaaddeess ddee mmaattéérriiaa

CaCO3 (40 + 12) + (3 × 16) = 100 u 100 g/mol 2 mol = 200 g

Fe2O3 (2 × 56) + (3 × 16) = 160 u 160 g/mol 0,5 mol = 80 g

NaCl 23 + 35,5 = 58,5 u 58,5 g/mol 4 mol = 234 g

CH4 12 + (4 × 1) = 16 u 16 g/mol 0,1 mol = 1,6 g

C2H5OH (2 × 12) + (6 × 1) + 16 = 46 u 46 g/mol 20 mol = 920 g


4


NNúúmmeerroo ddee ppaarrttííccuullaass QQuuaannttiiddaaddee ddee mmaattéérriiaa

((mmooll)) MMaassssaa ((gg))

6,0 1023 1 mol de O2 32 g

12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de O2 64 g

12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de C 24 g

18,0 1023 3 mol de C 36 g

12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de Fe 112 g

Páginas 8 - 9

1. A massa molar da água é 18 g/mol. A massa molecular representa a massa de uma

única partícula e a massa molar representa a massa de 1 mol de partículas.

2. Em 56 g de ferro existe 1 mol de átomos de ferro, ou seja, 6,0 × 1023 átomos de ferro.

3.

ferrodeátomosXg

gátomosX

X

g

átomos

g 2223

23100,3

56

8,2100,68,2

100,6

56

Outra maneira de resolver a questão é observar que, como a massa de ferro contida

no prego é vinte vezes menor do que a massa de 1 mol (56/2,8 = 20), o número de

átomos será vinte vezes menor (6,0 1023 / 20 = 3,0 × 1022 átomos de ferro).

4. Massa molar do CO2 = 12 + (2 × 16) = 44 g/mol

Como 1 mol de CO2 tem massa de 44 g, então, em 22 g dessa substância tem-se

0,5 mol, o que equivale a 3,0 × 1023 partículas de CO2. Nessa quantidade de

partículas de CO2 tem-se 3,0 × 1023 átomos de C e 6,0 × 1023 átomos de O.


5


PREVISÃO DAS QUANTIDADES DE REAGENTES E DE PRODUTOS NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS


Páginas 10 - 11

1.

22 HH22((gg)) ++ OO22((gg)) →→ 22 HH22OO((gg))

Nome das substâncias

gás

hidrogênio

gás oxigênio água

Quantidade de matéria em mol

2 mol 1 mol 2 mol

2.

a) Para que a quantidade de matéria de água aumente quatro vezes, as quantidades

das substâncias gás hidrogênio e gás oxigênio necessárias para formar 8 mol de água

deverão ser quatro vezes maiores; portanto, serão necessários 8 mol de H2 e 4 mol

de O2.

b) Ao aumentar três vezes a quantidade de matéria de gás hidrogênio, a quantidade

de gás oxigênio necessária será de 3 mol e a de água formada será de 6 mol, ou seja,

diretamente proporcional.

c) A massa de 6 mol de água será:

ggmol

XX

mol

g

mol108

1

1866

18

1

3.

a) Como a proporção entre carvão (C) e dióxido de carbono (CO2) na combustão

completa é de 1:1, a quantidade de matéria, em mol, de carvão será de 0,5 mol.

b) A massa de carvão consumida será de:


6

gmol

gmolX

X

mol

g

mol0,6

1

125,05,0

12

1

Ou seja, 0,5 mol equivale à metade da massa de 1 mol de carbono (12/2); portanto,

a massa consumida será de 6,0 g.

Questões para análise do experimento

Páginas 13 - 15

1. A primeira transformação deve ser descartada, pois é a única que não forma água.

2.

2a possibilidade de reação

22 NNaaHHCCOO33((ss)) →→ NNaa22CCOO33((ss)) ++ CCOO22((gg)) ++ HH22OO((gg))

a 2 mol 1 mol

b e c 1,8 × 10-2 mol 0,90 × 10-2 mol

a) Na segunda possibilidade, a proporção em mol (coeficientes estequiométricos da

equação) entre NaHCO3 e Na2CO3 é de 2:1, ou seja, a quantidade de matéria de

carbonato de sódio formado é a metade da quantidade de matéria do

hidrogenocarbonato decomposto.

b) Como a massa molar do NaHCO3 é de 84 g/mol, a quantidade de matéria de

1,5 g de NaHCO3 será:

g

X

g

mol

massa

matériadequantidade

5,184

1

molXg

gmolX 2108,1

84

5,11

c) Como a quantidade de matéria de Na2CO3 formado é a metade da quantidade de

matéria do hidrogenocarbonato de sódio decomposto, então deve-se formar

0,90 × 10-2 mol ou 9,0 × 10-3 mol de carbonato de sódio (Na2CO3) a partir de

1,8 × 10-2 mol de hidrogenocarbonato de sódio.


7

3.

3a possibilidade de reação

22 NNaaHHCCOO33 ((ss)) →→ NNaa22OO ((ss)) ++ 22CCOO22 ((gg)) ++ HH22OO ((gg))

a 2 mol 1 mol

b e c 1,8 × 10-2 mol 0,90 × 10-2 mol

a) Na terceira possibilidade, a proporção em mol (coeficientes estequiométricos da

equação) entre NaHCO3 e Na2O é de 2:1, ou seja, a quantidade de matéria de sólido

formado (Na2O) é a metade da quantidade de matéria do hidrogenocarbonato

decomposto.

b) A resposta é igual à da questão 2b: 1,8 × 10-2 mol.

c) Como a quantidade de matéria de sólido formado é a metade da quantidade de

matéria do hidrogenocarbonato de sódio decomposto, então deve-se formar

0,90 × 10-2 mol ou 9,0 × 10-3 mol de óxido de sódio (Na2O) a partir de 1,8 × 10-2 mol

de hidrogenocarbonato de sódio.

4. Cálculo da massa de Na2CO3:

mol

X

mol

g


massa3100,91

106

X = 9,5 × 10-1 g ou 0,95 g

Cálculo da massa de Na2O:

mol

X

mol

g


massa3100,91

62

X = 5,6 × 10-1 g ou 0,56 g

Pela massa obtida experimentalmente (0,90 g), pode-se chegar à conclusão de que a

transformação química ocorrida é a que leva à formação do carbonato de sódio,

Na2CO3, pois o valor previsto teoricamente na segunda possibilidade é o que mais se

aproxima do resultado experimental obtido.


8

Atividade 2 – Prevendo quantidades envolvidas no processo de

obtenção de ferro e de cobre


Páginas 15 - 17

1. Levando em consideração a proporção em mol e em massa, tem-se a tabela:

22 FFee22OO33((ss)) ++ 66 CC((ss)) ++ 33 OO22((gg)) 44 FFee((ll)) ++ 66 CCOO22((gg))

óxido de ferro III

carvão oxigênio ferro dióxido de carbono

Proporção em mol entre

C e Fe

6 mol

4 mol

Proporção em massa

entre C e Fe

6 mol × 12

g/mol

72 g

4 mol ×

56 g/mol

224 g

Massa de C

necessária

para

produzir 1 t

de Fe

X

1,0 t

tg

tgX

t

X

g

g

Fedemassa

Cdemassa32,0

224

0,172

0,1224

72

2. Algumas considerações podem ser feitas sobre a diferença entre os valores teórico e

real:

• A combustão do carvão, além de fornecer o reagente CO, que vai interagir com

o minério, também fornece a energia necessária para ocorrer a transformação.

• O carvão não contém apenas carbono (C), pois nele existem impurezas e

umidade e o rendimento da reação depende da pureza dos reagentes envolvidos.


9

• O consumo de carvão depende também de fatores técnicos envolvidos na

construção do alto-forno e no controle do processo siderúrgico. Por exemplo, o forno

pode perder calor para o meio ou a distribuição do calor ao longo do alto-forno pode

não ocorrer de maneira adequada.

3. Como 318 g de minério calcosita são o dobro da massa de 1 mol desse composto, a

massa dos outros componentes também será o dobro, como podemos observar na

tabela a seguir:

CCuu22SS((ss)) ++ OO22((gg)) 22 CCuu((ll)) ++ SSOO22((gg))

Proporção em mol 1 mol 2 mol 1 mol

Proporção em massa 159 g 127 g 64,0 g

Massa de Cu e massa de SO2 formadas a partir de

318 g de calcosita

318 g X Y

gg

ggX

X

g

g

g

Cudemassa

SCudemassa254

159

127318318

127

1592

g

g

ggY

Y

g

g

g

SOdemassa

SCudemassa128

159

3180,64318

0,64

159

2

2

Páginas 17 - 18

1. Calculando as massas molares de CaCO3, temos 40 + 12 + (3 × 16) = 100 g/mol;

CaO = 40 + 16 = 56 g/mol.

gXX

g

g

g

CaOdemassa

CaCOdemassa168

300

56

1003


10

CCaaCCOO33((ss)) →→ CCaaOO((ss)) ++ CCOO22((gg))

1 mol 1 mol 1 mol

100 g 56 g

300 g X

Outra maneira de resolver essa questão é perceber que a massa do CaCO3 triplicou e,

portanto, a massa de CaO deverá ser o triplo, ou seja, 3 × 56 = 168 g.

2.

a) A proporção em mol de Na2SO3 e SO2 é de 1:1; assim, quando é consumido

0,60 mol de Na2SO3, é produzido 0,60 mol de SO2.

b) Como 1 mol de partículas de SO2 contém 6,0 × 1023 partículas, 0,60 mol

equivale a 3,6 1023 partículas.

partículasXX

mol

partículas

mol

partículasdenúmero

matériadequantida 2323

106,360,0

100,6

1

Desafio!

Página 18

As massas de carvão e de minério (óxido de ferro III) utilizadas em uma indústria

siderúrgica que produz diariamente 1,35 × 104 t de ferro-gusa estão calculadas a seguir e

têm seus valores apresentados na tabela:

22 FFee22OO33((ss)) ++ 66 CC((ss)) ++ 33 OO22((gg)) 44 FFee((ss)) ++ 66 CCOO22((gg))

Óxido de ferro

III

Carvão Oxigênio Ferro Dióxido de

carbono

Proporção em mol 2 mol 6 mol 4 mol

Proporção em massa 2 mol 160

g/mol = 320 g

6 mol 12

g/mol =

72 g

4 mol

56 g/mol =

224 g

1,93 × 104 t 4,34 × 103 t 1,35 × 104 t


11

)(1093,11035,1224

320 44

32 teóricovalortXt

X

g

g

Femassa

OFemassa

)(1034,4224

1035,172

1035,1224

72 34

4teóricovalort

g

tgX

t

X

g

g

Femassa

Cmassa

)(1063,91034,4

71,0

32,0

)(

)( 33

realvalorXX

t

t

t

realCdemassa

teóricoCdemassa


12


ENERGIA LIBERADA OU ABSORVIDA NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS

Questões para análise do experimento

Páginas 20 - 22

1. Essa transformação pode ser classificada como exotérmica, pois a temperatura do

sistema aumentou devido à liberação de energia térmica.

2. O gás formado na transformação do alumínio com hidróxido de sódio é o gás

hidrogênio (H2).

3. A densidade da solução expressa uma relação entre sua massa e seu volume:

gXmL

X

mL

g

soluçãodavolume

soluçãodamassad 12

0,101

2,1

A massa de 10 mL de solução é de 12 g.

4.

a) Como 1 g de solução de NaOH necessita de 1,0 cal para a temperatura subir 1 ºC

e como a temperatura aumentou 20 ºC, pode-se calcular, primeiro, a energia

necessária para que a temperatura aumente em 20 ºC, considerando-se a massa de 1 g

de solução:

1 ºC ------ 1 cal

20 ºC -------- X

X = 20 cal/1 g de solução para um aumento de temperatura de 20 ºC.

b) Como a energia absorvida por 1 g de solução é de 20 cal, a energia absorvida por

12 g da solução é de 240 cal.

1 g ------ 20 cal

12 g -------- Y

Y = 240 cal


13

5.

a) Como 1 g de vidro necessita de 0,2 cal para a temperatura subir 1 ºC e como a

temperatura aumentou 20 ºC, calcula-se inicialmente a energia necessária para que a

temperatura aumente em 20 ºC, considerando-se a massa de 1 g de vidro:

1 ºC ------ 0,2 cal

20 ºC -------- X

X = 4 cal/1 g de vidro para um aumento de temperatura de 20 ºC.

b) Como o tubo de ensaio tem massa igual a 20 g, a parte da energia liberada na

reação que foi absorvida de vidro é 80 cal.

1 g ------ 4 cal

20 g -------- Y

Y = 80 cal

6. A energia liberada pela reação de 0,09 g de alumínio com 10,0 mL de solução de

hidróxido de sódio é de 320 cal (240 + 80), desprezando-se as perdas de energia para

o ambiente.

7. Quando 0,09 g de alumínio reage com uma solução de hidróxido de sódio há

liberação de 320 cal; então, pode-se calcular a energia liberada por 1 mol de

alumínio:

0,09 g--------------------320 cal

27 g (1mol)--------------- X cal

X = 96,0 kcal/mol de Al

Página 22

1. A energia liberada por 4 mol de alumínio na reação do experimento é de 384 kcal

(4 × 96).


14

2. Como é possível perceber, a energia é três vezes menor, ou seja, é ⅓ do valor de

energia liberada na reação de 1 mol de alumínio. Assim, a massa de alumínio que

deve ser utilizada para a obtenção de 32 kcal é de 9 g, um número três vezes menor

do que a massa de 1 mol de alumínio. Dessa maneira, pode-se evidenciar a

proporcionalidade entre massa e energia em uma transformação química.

3. A soda cáustica (hidróxido de sódio) não deve ser guardada em recipiente de

alumínio, pois este sofrerá corrosão, consumindo parte da soda cáustica e

danificando-se, além de liberar grande quantidade de gás hidrogênio, que é um

material inflamável e explosivo.

Página 23

Os alunos terão a oportunidade de conhecer o valor energético do leite e de

interpretar rótulos de alimentos. Os valores energéticos para uma porção de 200 mL de

leite podem variar de acordo com sua composição. Por exemplo, em uma embalagem

que apresenta o valor de 118 kcal para uma porção de 200 mL de leite, o valor

energético em joules é 493 kJ.


15


IMPACTOS SOCIAIS E AMBIENTAIS DECORRENTES DA EXTRAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS E DA PRODUÇÃO DE FERRO, COBRE E OUTROS METAIS

Questão para análise do texto

Página 26

Resposta pessoal. Os quadros podem ser completados como os exemplos a seguir:

a)

b)


16

Páginas 26 - 28

1. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno consiga relacionar a degradação do Pico do

Cauê com a exploração de minério de ferro na região e elabore um texto coerente e

criativo.

2. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno elabore um texto coerente sobre o que foi

aprendido até o momento e reconheça que Itabira faz parte da região do Quadrilátero

Ferrífero (MG), na qual há grande exploração de minério de ferro, podendo

apresentar dados de produção da região.

Páginas 28 - 31

1. Alternativa c. Como a massa molar de CO é de 28 g/mol, a quantidade de matéria,

em mol, de 3,4 10-2 g de monóxido de carbono será de 1,2 10-3 mol.

molXg

X

g

mol

massa

matériadequantidade 32

102,1104,328

1

2.

a) A resolução pode ser realizada como mostra a tabela a seguir:

22 AAll22OO33((ss)) ++ 33 CC((ss)) 33 CCOO22((gg)) ++ 44 AAll((ss))

2 mol 3 mol

2 102 g/mol = 204 g 3 mol

408 g 6 mol

ou da seguinte maneira:

molXX

OAldeg

OAldemol

OAldeg4

408

1

102 32

32

32

molXX

OAldemol

COdemol

OAldemol6

4

3

2 32

2

32


17

b) Como a massa molar do Al2O3 é 102 g/mol, em 816 g há 8 mol de Al2O3.

Portanto, a partir de 8 mol de Al2O3 são obtidos 16 mol de Al, ou seja, 432 g.

22 AAll22OO33((ss)) ++ 33 CC((ss)) 33 CCOO22((gg)) ++ 44 AAll((ss))

2 mol 4 mol

8 mol 16 mol

816 g 432 g

3. Alternativa e. Em 552 g de etanol existem 12 mol de etanol (massa molar de

46 g/mol) e como a energia liberada pela combustão do etanol é 326 kcal/mol, a

energia liberada na queima de 12 mol será 3 912 kcal ou 3,9 103 kcal.

4. Alternativa c. Lembrando-se de que 1 t = 106 g, pode-se calcular as quantidades de

matéria de cada substância:

Ácido sulfúrico:

molX 106666

10 5,1g98

mol 1 g10 10 5,0

X

g 10 10 5,0

mol1

g98

Amônia:

molY 106666

10 7,1g 17

mol 1 g10 10 1,2

Y

g 10 10 1,2

mol1

g17

Soda cáustica:

molZ 106666

10 5,2g 40

mol 1 g 10 10 1,0

Z

g 10 10 1,0

mol1

g40

Portanto, a ordem decrescente em quantidade de matéria é: NH3 > H2SO4 > NaOH.

5. Alternativa d. Como a proporção é de 40 g de MgO para 64 g de SO2, temos:

MgO SO2

40 t ------------------- 64 t

X ----------------- 9,6 103 t

X = 6,0 103 t


18

6. Alternativa e.

Al2(SO4)3 Ca(OH)2

342 t ------------ 3 74 t

17 t ----------------- X

X ≈ 11 t

7. Massas molares: CO = 28 g/mol; Fe = 56 g/mol; C = 12 g/mol

Cálculo da massa de CO necessária:

CO(g) Fe(s)

3 28 g ------- 2 56 g

X -------- 1,0 106 g

X = 7,5 105 g de CO

Cálculo da massa de C necessária:

C(s) CO(g)

2 × 12 g -------------- 2 × 28 g

Y ----------------------7,5 105 g

Y 3,2 105 g = 3,2 × 102 kg de carvão (C)

Portanto, a massa de carvão necessária para produzir 1,0 t de ferro é de 3,2 102 kg.

8.

a) C3H8(g) + 5 O2(g) 4H2O(g) + 3CO2(g)

b) Como a proporção entre a quantidade de matéria de água produzida e a de

propano utilizada é 4:1, então, a partir de 4 mol de propano serão formados 16 mol

de água. Como a massa molar da água é de 18 g/mol, teremos 288 g de água

formados.


19

gXOHdemol

X

OHdemol

OHdeg288

161

18

22

2

c)

gXX

HCdepartículas

COdeg

HCdepartículas264

100,12

443

100,6 8323

2

8323

9.

2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g) → 4 Fe(l) + 6 CO2(g)

2 × 160 g 4 × 56 g

100 kg X

kgOFekgOFeg

0,70XX

100

Fe g 224

320 3232

Assim, a partir de 100 kg de óxido de ferro III, é possível obter 70 kg de ferro.

10. Como esta questão trata da energia liberada em um experimento, os valores obtidos

podem apresentar variações. Partindo dos resultados experimentais apresentados

anteriormente a título de exemplo (Situação de Aprendizagem 3), pode-se considerar

a seguinte resolução:

Como a energia liberada na reação de 1 mol de alumínio é de 96,0 kcal (conforme a

questão 7 da Situação de Aprendizagem 3), a energia envolvida na reação de 2 mol

de alumínio mostrada na equação química a seguir é 192 kcal.

2 NaOH(aq) + 2 Al(s) + 6 H2O(l) 2 NaAl(OH)4(aq) + 3 H2(g) + 192 kcal.

2010 volume4 cadernodoaluno_quimica_ensinomedio_1aserie_gabarito (1)

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