ASSUNTO: LEIS BÁSICAS DA QUÍMICA (LAVOISIER, PROUST E DALTON)

PROF. KELTON WADSON

OLIMPIADA: NÍNEL II

EXERCÍCIOS

1. Duas amostras de carbono, C, de massas iguais, foram totalmente queimadas separadamente, empregando-se oxigênio, O‚, num dos casos, e ozônio, Oƒ, no outro. Houve sempre combustão completa, produzindo somente CO‚. a) A massa de dióxido de carbono, CO‚, que se forma, é a mesma nos dois casos? Justifique sua resposta. b) São iguais as quantidades, em moles, de O‚ e de Oƒ consumidas nas duas reações? Justifique sua resposta. 2. Analise o quadro a seguir: Verificando as Leis de Lavoisier e de Proust, determine os valores de x, y, z e t. 3. Aquecendo-se 21g de ferro com 15g de enxôfre obtém-se 33g de sulfeto ferroso, restando 3g de enxôfre. Aquecendo-se 30g de ferro com 16g de enxôfre obtém-se 44g de sulfeto ferroso, restando 2g de ferro. Demonstrar que esses dados obedecem às leis de Lavoisier (conservação da massa) e de Proust (proporções definidas). 4. Duas amostras de carbono puro de massa 1,00g e 9,00g foram completamente queimadas ao ar. O único produto formado nos dois casos, o dióxido de carbono gasoso, foi totalmente recolhida e as massas obtidas foram 3,66g e 32,94g, respectivamente. Utilizando estes dados: a) demostre que nos dois casos a Lei de Proust é obedecida; b) determine a composição do dióxido de carbono, expressa em porcentagem em massa de carbono e de oxigênio.

5. Numa balança improvisada, feita com um cabide, como mostra a figura abaixo, nos recipientes (AeB) foram colocadas quantidades iguais de um mesmo sólido, que poderia ou ser palha de ferro ou ser carvão. Foi ateado fogo à amostra contida no recipiente B. Após cessada a queima, o arranjo tomou a seguinte disposição: a) Considerando o resultado do experimento, decida se o sólido colocado em A e B era palha de ferro ou carvão. Justifique. b) Escreva a equação química da reação que ocorreu. 6. Iodo e flúor formam uma série de compostos binários que apresentam em suas análises as seguintes composições: a) Qual a conclusão que pode ser extraída desses resultados com relação às massas de flúor que se combinam com uma certa massa fixa de iodo? Demonstre essa conclusão. b) É possível deduzir, usando apenas os dados fornecidos para o composto A, que sua fórmula mínima é IF? Justifique sua resposta. 7. Objetos de prata escurecem, principalmente pela formação de uma camada de sulfeto de prata (Ag‚S) em sua superfície. Uma forma de se limpar um objeto de prata escurecido consiste em envolvê-lo em folha de papel alumínio e mergulhá-lo em solução aquosa de carbonato de sódio. a) Explique o princípio deste método de limpeza. b) Ocorre diminuição da massa de prata do objeto nesse processo de limpeza? Justifique.

8. Adicionando-se solução aquosa de sal A a uma solução aquosa de sal B, forma-se um precipitado em uma reação praticamente completa. Para se determinar os coeficientes estequiométricos dos reagentes, na equação dessa reação, fez-se uma série de 6 experimentos. Em cada um, a quantidade de A era fixa e igual a 4,0 x 10−¤ mol. A quantidade de B era variável. Os dados destes experimentos estão na tabela adiante:

a) Calcule as quantidades, em mol, do sal B utilizadas nesses experimentos. b) No quadriculado a seguir, construa o gráfico: massa de precipitado versus quantidade, em mol, de sal B. Através deste gráfico justifique quais devem ser os coeficientes estequiométricos de A e B. 9. O gráfico a seguir representa as variações das massas de um pequeno pedaço de ferro e de uma esponja de ferro (palha de aço usada em limpeza doméstica) expostos ao ar(mistura de nitrogênio, N‚, oxigênio, O‚, e outros gases além de vapor d'água). a) Por que as massas da esponja e do pedaço de ferro aumentam com o tempo? b) Qual das curvas diz respeito à esponja de ferro? Justifique.

10. A eletrólise de uma solução aquosa saturada de cloreto de sódio produz hidróxido de sódio e cloro. Na tabela a seguir, estão relacionadas as massas dessas substâncias produzidas anualmente por três fábricas: a) Para cada elétrodo, escreva a equação da semi-reação que nele ocorre. Dê também a equação global. b) Com os dados anteriores é possível verificar a lei das proporções definidas (lei de Proust)? Justifique. 11. A análise elementar de um hidrocarboneto X pode ser feita por meio da reação de oxidação, conforme a equação X(s)+45CuO(s) ë 15CO‚(g)+15H‚O(Ø)+45Cu(s) Assim sendo, é CORRETO afirmar que, para o hidrocarboneto X, a proporção entre átomos de carbono e átomos de hidrogênio, NESSA ORDEM, é de a) 1 : 1. b) 1 : 2. c) 1 : 3. d) 2 : 3. 12. Amônia gasosa pode ser preparada pela seguinte reação balanceada: CaO(s)+2NH„CØ(s)ë2NHƒ(g)+H‚O(g)+CaCØ‚(s) Se 112,0 g de óxido de cálcio e 224,0 g de cloreto de amônia forem misturados, então a quantidade máxima, em gramas, de amônia produzida será, aproximadamente Dados: Massas molares CaO=56g/mol; NH„CØ=53,5g/mol; NHƒ=17g/mol a) 68,0 b) 34,0 c) 71,0 d) 36,0 e) 32,0

13. Um método de análise desenvolvido por Lavoisier (1743-1794) e aperfeiçoado por Liebig (1803-1873) permitiu determinar a composição percentual dos hidrocarbonetos. O procedimento baseia-se na combustão total - em excesso de oxigênio (O‚) - da amostra analisada, em que todo carbono é convertido em gás carbônico (CO‚) e todo hidrogênio transformado em água (H‚O). A queima de 0,50 g de um hidrocarboneto, em presença de oxigênio em excesso, fornece 1,65g de dióxido de carbono (CO‚) e 0,45 g de água (H‚O). Considerando as informações acima, pode-se afirmar que as porcentagens em peso de carbono (C) e hidrogênio (H) no hidrocarboneto são, respectivamente, a) 85% e 15%. b) 95% e 5%. c) 90% e 10%. d) 91% e 9%. 14. Na síntese de 1,5 litros de amônia, ocorrida a pressão e temperatura constantes, o volume total dos gases que reagem, em litros, é igual a: a) 4,50 b) 3,00 c) 1,50 d) 0,75 e) 2,00 15. Num sistema a uma determinada pressão e temperatura, dois gases, A e B, inodoros e incolores, reagem entre si na proporção de 1 volume de A para 3 volumes de B, gerando 2 volumes de um gás irritante, C. Quando 3 volumes do gás A e 6 volumes do gás B forem submetidos às mesmas condições, o volume final do sistema será a) 2 volumes. b) 3 volumes. c) 5 volumes. d) 8 volumes. e) 9 volumes.

16. O conjunto esquematizado a seguir contém inicialmente os reagentes A e B separados. Utilizando dois conjuntos desse tipo, são realizados os experimentos 1 e 2, misturando-se A e B, conforme o quadro seguinte.

Designado por I a massa inicial de cada conjunto (antes de misturar) e por F� e F‚ suas massas finais (após misturar) tem-se: a) Experimento 1=> F�= I, Experimento 2=> F‚= I b) Experimento 1=> F�= I, Experimento 2=> F‚> I c) Experimento 1=> F�= I, Experimento 2=> F‚< I d) Experimento 1=> F�> I, Experimento 2=> F‚> I e) Experimento 1=> F�< I, Experimento 2=> F‚< I 17. Analise a tabela: SOƒ + H‚O ë H‚SO„ x 18g 98g 120g 27g y Os valores de "x" e de "y" são, respectivamente: a) 90g e 157g b) 80g e 157g c) 90g e 147g d) 80g e 147g e) 157g e 284g 18. Na reação dada pela equação A + B ë C, a razão entre as massas de A e B é 0,4. Se 8g de A forem adicionados a 25g de B, após a reação verificar-se-á: a) a formação de 28g de C, havendo excesso de 5g de A. b) um excesso de 4,8g de A e consumo total da massa de B colocada. c) a formação de 20g de C, havendo excesso de 13g de B. d) o consumo total das massas de A e B colocadas. e) um excesso de 5g de B e consumo total da massa de A colocada.

19. A tabela a seguir, com dados relativos à equação citada, refere-se a duas experiências realizadas. Então podemos afirmar que: a) X é menor que a soma dos valores das massas dos reagentes da 1� experiência. b) X = Y c) Y é igual ao dobro do valor da massa de carbono que reage na 2� experiência. d) 32/Y = X/132 e) Y = 168 20. Querendo verificar a Lei de Conservação das Massas (Lei de Lavoisier), um estudante realizou a experiência esquematizada a seguir: Terminada a reação, o estudante verificou que a massa final era menor que a massa inicial. Assinale a alternativa que explica o ocorrido: a) a Lei de Lavoisier só é válida nas condições normais de temperatura e pressão. b) a Lei de Lavoisier não é válida para reações em solução aquosa. c) de acordo com a Lei de Lavoisier, a massa dos produtos é igual à massa dos reagentes, quando estes se encontram no mesmo estado físico. d) para que se verifique a Lei de Lavoisier é necessário que o sistema seja fechado, o que não ocorreu na experiência realizada. e) houve excesso de um dos reagentes, o que invalida a Lei de Lavoisier.

21. Em um laboratório foram realizadas reações entre ferro (Fe) e bromo (Br‚), produzindo um brometo de ferro. Os dados obtidos estão resumidos na tabela a seguir:

Assinale a alternativa que indica corretamente o valor de x e a fórmula do brometo de ferro. a) x = 10g fórmula: FeBr„ b) x = 10g fórmula: FeBrƒ c) x = 20g fórmula: FeBr‚ d) x = 5g fórmula: FeBr‚ e) x = 30g fórmula: FeBrƒ 22. Três gramas de um metal X, pertence ao grupo 2A, de alta pureza, foi quantitativamente transformado em óxido de X, que pesou 4,92g. Sabendo-se que a massa atômica do oxigênio é 16, a massa atômica de X, conforme estes dados, será de: a) 40 b) 9,76 c) 16 d) 25 23. Os volumes dos gases que reagem ou que se formam, quando medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão, guardam entre si uma relação de números pequenos e inteiros. Este é o enunciado da Lei de: a) Dalton b) Gay - Lussac c) Clapeyron d) Amagat

24. Dalton, em 1803, considerava o peso atômico como o peso de um átomo em relação ao peso do hidrogênio. Muitos valores por ele encontrados estavam errados, pela utilização de proporções erradas dos átomos nas moléculas. Dalton considerava que a fórmula da água seria HO e não H‚O e que seriam necessários 5,5 gramas de oxigênio para cada grama de hidrogênio em sua formação. A tabela abaixo mostra, em A, os valores que ele encontrou; em B estão indicados os valores que encontraria se utilizasse as proporções corretas. De acordo com a tabela, pode-se concluir que, para Dalton, as fórmulas do anidrido carbônico e da amônia seriam, respectivamente: a) CO‚ e NH b) CO‚ e NH‚ c) CO e NHƒ d) CO e NH„ 25. Analise as proposições sobre REAÇÕES QUÍMICAS. Dados Massas molares (g/mol): NHƒ=17,0; NH„CØ=53,5 ( ) Os átomos são os mesmos nos reagentes e produtos. ( ) Entre as massas que reagem há proporções fixas. ( ) A equação NHƒ ë N‚+H‚ representa corretamente a decomposição da amônia. ( ) A partir delas pode-se obter para a glicose (fórmula molecular C†H�‚O†), e para a sacarose (fórmula molecular C�‚H‚‚O��) a mesma fórmula mínima CHO. ( ) A massa de NH„CØ obtida pela reação completa de 17g de amônia (NHƒ) com cloreto de hidrogênio (HCØ) em excesso é 53,5g.

26. Dois frascos, A e B, contendo diferentes reagentes, estão hermeticamente fechados e são colocados nos pratos de uma balança, que fica equilibrada como mostra o diagrama abaixo.

Os frascos são agitados para que os reagentes entrem em contato. As seguintes reações ocorrem: Frasco A: Na‚SO„ + Ba(NOƒ)‚ ë 2 NaNOƒ + BaSO„ (precipitado branco) Frasco B: Zn(s) + H‚SO„ ë ZnSO„ + H‚(g) Podemos afirmar que: ( ) com o andamento das reações o braço da balança pende para o lado do frasco A. ( ) com o andamento das reações o braço da balança pende para o lado do frasco B. ( ) com o andamento das reações os braços da balança permanecem na mesma posição. ( ) este experimento envolve uma reação ácido-base. ( ) este experimento envolve uma reação de oxidação-redução.

27. Durante uma aula de laboratório, um estudante queimou ao ar diferentes massas iniciais m(i) de esponja de ferro. Ao final de cada experimento, determinou também a massa final resultante m(f). Os resultados obtidos estão reunidos na tabela a seguir. Admitindo que em todos os experimentos a queima foi completa, o estudante fez as três afirmações seguintes. I. A Lei da Conservação da Massa não foi obedecida, pois a massa final encontrada para o sistema em cada experimento é sempre maior que sua massa inicial. II. O aumento de massa ocorrido em cada experimento se deve à transformação de energia em massa, tendo se verificado a conservação da soma (massa+energia) do sistema. III. A relação constante obtida entre a massa final e a massa inicial do sistema [m(f)/m(i)], em cada experimento realizado, permite afirmar que, dentro do erro experimental, os dados obtidos estão de acordo com a Lei das Proporções Definidas. Dentre as afirmações apresentadas, o estudante acertou: a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e II, apenas. e) I, II e III. 28. Em um recipiente são colocados para reagir 40,0g de ácido sulfúrico (H‚SO„) com 40,0g de hidróxido de sódio (NaOH). Sabe-se que um dos reagentes está em excesso. Após a reação se completar, permanecerão SEM REAGIR: Dados Massas molares (g/mol): NaOH=40; H‚SO„=98 a) 18,1g de H‚SO„ b) 16,3g de NaOH c) 32,6g de NaOH d) 9,0g de H‚SO„ e) 7,4g de NaOH

29. Arseneto de gálio (GaAs) é um semicondutor usado em lasers para leitoras de CDs. Um vendedor ofereceu um lote de arseneto de gálio a uma indústria por um preço muito bom. Antes de adquiri-lo, o químico responsável pegou uma amostra do arseneto de gálio comercial e determinou as percentagens (em massa) de arsênio e de gálio, encontrando, respectivamente, 48,5% e 48,2% (m/m). Qual foi o parecer do químico sobre a qualidade da amostra? a) A amostra contém somente arseneto de gálio. b) A amostra contém quantidades iguais de arsênio e de gálio. c) A amostra contém duas vezes mais gálio do que arsênio. d) A amostra contém mais arsênio do que deveria se estivesse pura. e) A amostra contém algum outro ânion além do arseneto. 30. Foram analisadas três amostras (I, II e III) de óxidos de enxofre, procedentes de fontes distintas, obtendo-se os seguintes resultados: Estes resultados mostram que: a) as amostras I, II e III são do mesmo óxido. b) apenas as amostras I e II são do mesmo óxido. c) apenas as amostras II e III são do mesmo óxido. d) apenas as amostras I e III são do mesmo óxido. e) as amostras I, II e III são de óxidos diferentes. 31. Numa viagem, um carro consome 10kg de gasolina. Na combustão completa deste combustível, na condição de temperatura do motor, formam-se apenas compostos gasosos. Considerando-se o total de compostos formados, pode-se afirmar que os mesmos a) não têm massa. b) pesam exatamente 10kg. c) pesam mais que 10kg. d) pesam menos que 10kg. e) são constituídos por massas iguais de água e gás carbônico.

GABARITO 1. a) Sim, pois foram queimadas massas iguais de carbono. b) Não, a quantidade em mols de O‚ consumida é maior. 2. x = 58,5 g y = 73 g z = 117 g t = 36 g 3. Lei de Lavoisier Î m reagentes = Î m produtos 21 g + 15 g = 33 g + 3 g Lei de Proust mFe / mS = 1,75 4. a) Lei de Proust : 1,00/9,00 = 3,66/32,94 = constante b) % de Carbono = 27,32% e % de Oxigênio = 72,68% 5. a) As reações de queima de palha de aço e do carvão podem ser representadas pelas seguintes equações químicas: 4 Fe(s) + 3 O‚(g) ë 2 Fe‚Oƒ(s) Conclusão: em sistema aberto, temos um aumento da massa (recipiente B desce, fica mais pesado). C(s) + O‚(g) ë CO‚(g) Conclusão: em sistema aberto, temos uma diminuição de massa (recipiente B sobe, fica mais leve). Portanto, temos palha de aço em B. b) 4 Fe(s) + 3 O‚(g) ë 2 Fe‚Oƒ(s) 6. a) Composto A: 87,0 g de iodo __________13,0 g de flúor Composto B: 69,0 g de iodo __________31,0 g de flúor 87,0 g de iodo __________ x g de flúor x = 39,1 g de flúor Composto C: 57,0 g de iodo __________43,0 g de flúor 87,0 g de iodo __________ y g de flúor y = 65,6 g de flúor As massas formam uma proporção segundo a lei de Dalton:

1 : 3 : 5 b) É impossível deduzir, usando apenas os dados fornecidos para o composto A, que sua fórmula mínima é IF, pois a proporção em mols é 1:1 127,0 g de iodo __________1 mol 87,0 g de iodo __________ x mol x = 0685 mol 19,0 g de flúor __________1 mol 13,0 g de flúor __________ y mol y = 0,684 mol 7. a) No sistema constituído por um objeto de prata envolvido com papel de alumínio mergulhado em solução iônica haverá transferência de elétrons. O íon Ag® tem maior potencial de redução do que o íon Aؤ®. redução: Ag® + e− ë Ag¡ oxidação: AØ¡ ë 3e− + Aؤ® A equação do processo seria: 3Ag‚¢®S£− + 2AØ¡ ë AØ‚¤®Sƒ£− + 6Ag¡ b) A limpeza feita por este processo não retira partículas de sulfeto de prata (Ag‚S preto) do objeto. Os íons Ag® da superfície são reduzidos à prata metálica, que permanecem no objeto. Os íons sulfeto (S£−) são retirados. Logo, não há diminuição da massa do objeto. 8. a) As quantidades, em mol, do sal B nos experimentos são: Exp. 1 = 6,0 . 10−¥ mol Exp. 2 = 12,0 . 10−¥ mol Exp. 3 = 18,0 . 10−¥ mol Exp. 4 = 24,0 . 10−¥ mol Exp. 5 = 30,0 . 10−¥ mol Exp. 6 = 36,0 . 10−¥ mol b) Observe o gráfico adiante:

A análise do gráfico permite, por semelhança de triângulos, a seguinte relação:

0,66/0,20 = x/6, logo, x = 20. A quantidade de sal A, em mols, em que ele passa a ser o fator limitante do processo é: n½ = 20 . 10−¥ mol = 2,0 . 10−3 mol. Assim, temos: para o sal A - 4,0 .10−¤ mol para o sal B - 2,0 .10−¤ mol Portanto, a proporção será de 2:1. Os coeficientes estequiométricos de A e B são: 2A : 1B. 9. a) Porque são incorporadas ao ferro as massas de O‚ e H‚O b) Curva b pois, tendo a esponja de ferro maior superfície de contato, reagirá mais rapidamente, ou seja, num tempo menor. 10. a) 2NaCØ ë 2Na® + 2CØ− (em meio aquoso) catodo: 2H‚O + 2e− ë H‚ + 2OH− ânodo: 2CØ− ë CØ‚ + 2e− global: 2NaCØ + 2H‚O ë H‚ + CØ‚ + 2NaOH b) É possível, porque as massas de NaOH e CØ‚ estabelecem proporção nos três experimentos citados. 11. [B] 12. [A] 13. [C] 14. [B] 15. [C] 16. [C] 17. [D] 18. [E] 19. [D] 20. [D] 21. [B] 22. [D] 23. [B] 24. [A]

25. V V F F V 26. F F V F V 27. [C] 28. [E] 29. [E] 30. [B] 31. [C]

RESUMO Número das questões: documento banco fixo 1 723 8283 2 2212 18260 3 960 8523 4 434 3219 5 3089 28461 6 4828 41215 7 2320 20602 8 2330 20612 9 725 8285 10 520 4506 11 5933 49642 12 2903 24709 13 4653 41040 14 3983 32386 15 3916 31650 16 241 2650 17 2216 18264 18 2795 24601 19 2450 20732 20 1156 9313 21 3719 30303 22 2272 20554 23 3953 31959 24 4372 35316 25 5617 49326 26 5263 48972 27 5013 41400 28 5498 49207 29 5912 49621 30 4496 36232 31 4779 41166