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1 Cálculo Estequiométrico 1) (FUVEST) Uma substância pode apresentar solubilidades diferentes em solventes diversos. Assim, por exemplo, o ácido butanodioico é mais solúvel em água do que em éter. Ao misturar ácido butanodioico, éter e água, agitar a mistura e deixá-la em repouso por alguns minutos, separam-se duas fases, uma de éter e outra de água. Ambas contêm ácido butanodioico, em concentrações diferentes e que não mais se alteram, pois o sistema atingiu o equilíbrio. ácido butanodioico (água) ácido butanodioico (éter) Para determinar a constante desse equilíbrio, também chamada de coeficiente de partição, foram efetuados cinco experimentos. Em cada um, foi adicionado ácido butanodioico a uma mistura de 25mL de água e 25mL de éter. Após a agitação e separação das fases, as concentrações de ácido butanodioico, em cada fase, foram determinadas. Experimento Concentração de equilíbrio do ácido butanodioico na água (mol/L) Concentração de equilíbrio do ácido butanodioico no éter (mol/L) 1 0,152 0,023 2 0,182 0,028 3 0,242 0,036 4 0,300 0,044 5 0,349 0,051 a) No quadriculado da folha de respostas, construa um gráfico da concentração de ácido butanodioico em éter versus a concentração de ácido butanodioico em água. b) Calcule o valor do coeficiente de partição éter/água do ácido butanodioico. c) Qual a massa, em gramas, de ácido butanodioico utilizada no experimento 5? Mostre os cálculos. d) Em outro experimento, foram utilizadas duas diferentes amostras de ácido butanodioico. Uma delas continha, em suas moléculas, apenas o isótopo oxigênio-18, e a outra continha apenas oxigênio-16. A primeira (com oxigênio-18) foi adicionada à água, e a segunda (com oxigênio-16) foi adicionada ao éter. Após misturar as soluções, agitar a mistura e separar as fases, onde foi detectado o oxigênio- 18? Explique. Dado: massa molar do ácido butanodioico ......... 118g/mol 2) (Fuvest) Em um experimento, para determinar o número x de grupos carboxílicos na molécula de um ácido carboxílico, volumes de soluções aquosas desse ácido e de hidróxido de sódio, de mesma concentração, em mol L –1 , à mesma temperatura, foram misturados de tal forma que o volume final fosse sempre 60mL. Em cada caso, houve liberação de calor. No gráfico abaixo, estão as variações de temperatura ( ∆T) em função dos volumes de ácido e base empregados: Partindo desses dados, pode-se concluir que o valor de x é a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 3) (IME) Um reator de volume constante continha, inicialmente, 361 g de uma mistura gasosa constituída por um alcano e um éter, ambos de massa molecular 58, a 398 K e 1,47 atm. Neste reator, injetou-se uma quantidade de oxigênio correspondente ao dobro do mínimo necessário para realizar a combustão completa. Após a reação de combustão, a mistura final foi resfriada até a temperatura inicial, atingindo uma pressão de 20,32 atm. Supondo a combustão completa, calcule a composição molar da mistura original.

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Page 1: Cálculo Estequiométrico - futuromilitar.com.br · 120g/mol), um aumento de 10km2 na área de distribuição das algas resultaria na a) emissão de 2,72 x 106 kg de gás carbônico

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Cálculo Estequiométrico 1) (FUVEST) Uma substância pode apresentar solubilidades diferentes em solventes diversos. Assim, por exemplo, o ácido butanodioico é mais solúvel em água do que em éter. Ao misturar ácido butanodioico, éter e água, agitar a mistura e deixá-la em repouso por alguns minutos, separam-se duas fases, uma de éter e outra de água. Ambas contêm ácido butanodioico, em concentrações diferentes e que não mais se alteram, pois o sistema atingiu o equilíbrio. ácido butanodioico (água) ácido butanodioico

(éter) Para determinar a constante desse equilíbrio, também chamada de coeficiente de partição, foram efetuados cinco experimentos. Em cada um, foi adicionado ácido butanodioico a uma mistura de 25mL de água e 25mL de éter. Após a agitação e separação das fases, as concentrações de ácido butanodioico, em cada fase, foram determinadas.

Experimento Concentração de equilíbrio do ácido butanodioico na água

(mol/L)

Concentração de equilíbrio do ácido butanodioico no éter

(mol/L)

1 0,152 0,023

2 0,182 0,028

3 0,242 0,036

4 0,300 0,044

5 0,349 0,051

a) No quadriculado da folha de respostas, construa um gráfico da concentração de ácido butanodioico em éter versus a concentração de ácido butanodioico em água. b) Calcule o valor do coeficiente de partição éter/água do ácido butanodioico. c) Qual a massa, em gramas, de ácido butanodioico utilizada no experimento 5? Mostre os cálculos. d) Em outro experimento, foram utilizadas duas diferentes amostras de ácido butanodioico. Uma delas continha, em suas moléculas, apenas o isótopo oxigênio-18, e a outra continha apenas oxigênio-16. A primeira (com oxigênio-18) foi adicionada à água, e a segunda (com oxigênio-16) foi adicionada ao éter. Após misturar as soluções, agitar a mistura e separar as fases, onde foi detectado o oxigênio-18? Explique. Dado: massa molar do ácido butanodioico ......... 118g/mol

2) (Fuvest) Em um experimento, para determinar o número x de grupos carboxílicos na molécula de um ácido carboxílico, volumes de soluções aquosas desse ácido e de hidróxido de sódio, de mesma concentração, em mol L–1, à mesma temperatura, foram misturados de tal forma que o volume final fosse sempre 60mL. Em cada caso, houve liberação de calor. No gráfico abaixo, estão as variações de temperatura ( ∆T) em função dos volumes de ácido e base empregados:

Partindo desses dados, pode-se concluir que o valor de x é a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 3) (IME) Um reator de volume constante continha, inicialmente, 361 g de uma mistura gasosa constituída por um alcano e um éter, ambos de massa molecular 58, a 398 K e 1,47 atm. Neste reator, injetou-se uma quantidade de oxigênio correspondente ao dobro do mínimo necessário para realizar a combustão completa. Após a reação de combustão, a mistura final foi resfriada até a temperatura inicial, atingindo uma pressão de 20,32 atm. Supondo a combustão completa, calcule a composição molar da mistura original.

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4) (Simulado Enem) “Dê-me um navio cheio de ferro e eu lhe darei uma era glacial”, disse o cientista John Martin (1935-1993), dos Estados Unidos, a respeito de uma proposta de intervenção ambiental para resolver a elevação da temperatura global; o americano foi recebido com muito ceticismo. O pesquisador notou que mares com grande concentração de ferro apresentavam mais fitoplâncton e que essas algas eram capazes de absorver elevadas concentrações de dióxido de carbono da atmosfera. Esta incorporação de gás carbônico e de água (H2O) pelas algas ocorre por meio do processo de fotossíntese, que resulta na produção de matéria orgânica empregada na constituição da biomassa e na liberação de gás oxigênio (O2). Para essa proposta funcionar, o carbono absorvido deveria ser mantido no fundo do mar, mas como a maioria do fitoplâncton faz parte da cadeia alimentar de organismos marinhos, ao ser decomposto devolve CO2 à atmosfera. Os sete planos para salvar o mundo. Galileu, n. 214, maio 2009. (com adaptações).

Considerando que a ideia do cientista John Martin é viável e eficiente e que todo o gás carbônico absorvido (CO2, de massa molar igual a 44 g/mol) transforma-se em biomassa fitoplanctônica (cuja densidade populacional de 100g/m2 é representada por C6H12O6, de massa molar igual a 120g/mol), um aumento de 10km2 na área de distribuição das algas resultaria na a) emissão de 2,72 x 106 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como no consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera. b) retirada de 2,20 x 106 kg de gás carbônico da atmosfera, além da emissão direta de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera. c) retirada de 1,00 x 106 kg de gás carbônico da atmosfera, bem como na emissão direta de toneladas de gás oxigênio das algas para a atmosfera. d) retirada de 4,54 x 105 kg de gás carbônico da atmosfera, além do consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera para a biomassa fitoplanctônica. e) emissão de 3,67 x 105 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como na emissão direta de milhares de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera a partir das algas. 5) (FGV - SP) Alguns metais sofrem risco de escassez na natureza e, por isso, apresentam um alto valor agregado. A recuperação dos metais de resíduos industriais e de laboratórios torna-se importante porque associa dois fatores: o econômico e a redução do impacto ambiental, causado pelo descarte dos metais diretamente na natureza. A figura representa um fluxograma para recuperação dos metais Al, Mg e Cu, de 88,0 kg de resíduo de uma liga metálica utilizada na aviação.

A soma dos coeficientes estequiométricos da equação balanceada da reação que ocorre na dissolução do Mg com HCl é igual a a) 5. b) 7. c) 8. d) 9. e) 10. 6) (FGV - SP) Alguns metais sofrem risco de escassez na natureza e, por isso, apresentam um alto valor agregado. A recuperação dos metais de resíduos industriais e de laboratórios torna-se importante porque associa dois fatores: o econômico e a redução do impacto ambiental, causado pelo descarte dos metais diretamente na natureza. A figura representa um fluxograma para recuperação dos metais Al, Mg e Cu, de 88,0 kg de resíduo de uma liga metálica utilizada na aviação.

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Na recuperação dos metais desse resíduo, considera-se que a dissolução alcalina é empregada para dissolver somente o alumínio, não reagindo com os outros dois metais, e a dissolução ácida, para dissolver o magnésio. Sabendo-se que o resíduo da liga contém somente Al, Mg e Cu e que não há perda de massa durante o processo, a porcentagem, em massa, de magnésio nessa liga é igual a a) 9%. b) 16%. c) 25%. d) 66%. e) 75%. 7) (Mack) Pelo Protocolo de Kyoto, países industrializados devem reduzir em 5,2%, em relação aos níveis de 1990, a emissão de gases causadores do efeito estufa, até 2012. O Brasil, país em desenvolvimento, contribuiu menos com emissões e deverá participar de nova rodada de negociações em 2012. Entretanto, já iniciou vários projetos, tais como a eliminação, em aterros sanitários, da queima de metano ou a “captura de gás carbônico” da atmosfera, por meio de reflorestamento de grandes áreas, e está “vendendo” essas cotas de reduções de emissão de gases poluentes a países desenvolvidos que estourem o limite estabelecido pelo protocolo. Considere que, num aterro sanitário, 4000ton/dia de metano deixam de ser queimadas a céu aberto e que a tonelada de gás carbônico que deixa de ser produzida nessa combustão valha R$ 18,00. Ao final de 30 dias, o valor recebido será de Dado: massa molar (g/mol) H = 1, C = 12 ; O = 16. a) 198 mil reais. b) 5 milhões e 940 mil reais. c) 72 mil reais. d) 792 mil reais. e) 3 milhões e 300 mil reais.

8) (Fuvest) Uma solução aquosa de NaOH (base forte), de concentração 0,10mol L–1, foi gradualmente adicionada a uma solução aquosa de HCl(ácido forte), de concentração 0,08mol L–1. O gráfico que fornece as concentrações das diferentes espécies, durante essa adição é

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9) (FGV) Um lote de NaHCO3 recebido por uma indústria farmacêutica foi analisado pelo seguinte procedimento: Reagiram-se 8,40 g de NaHCO3 sólido com solução de H2SO4 em excesso. Todo o gás desprendido na reação foi recolhido e, após ser seco pelo procedimento conveniente, apresentou um volume de 2,05 L, quando medido a 25 C o e pressão de 1 atm. A respeito desse procedimento e de seus resultados, foram feitas as seguintes afirmações: I. a equação balanceada que representa a reação empregada no processo de análise é

2 NaHCO3(S) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + H2O(l) + CO2 (g) II. na reação, foram formados 4,40 g de CO2 gasoso; III. o lote de NaHCO3 recebido apresenta 100% de pureza. Considerando as massas molares, em g/mol, NaHCO3 = 84, H2SO4 = 98 e CO2 = 44 e o volume de 1 mol de gás ideal, a 25 C o e 1 atm, igual a 24,6 L, está correto o que se afirma em a) I, apenas. c) III, apenas e) I, II e III. b) II, apenas. d) I e II, apenas. 10) (FMTM) A maior parte do cobre metálico produzido atualmente é extraído de minérios de cobre, sendo o mais importante a calcopirita (CuFeS2 ). O minério bruto de cobre metálico é moído e separado de suas impurezas através de um processo no qual é misturado com óleo e água. A mistura de minério com óleo é removida da superfície da água. Após a separação, a calcopirita é submetida a uma forte corrente de ar, reagindo com o gás oxigênio e produzindo sulfeto de cobre(I), óxido de ferro(III) e dióxido de enxofre. O óxido de ferro(III) é

removido com sílica. O sulfeto de cobre(I) é então aquecido em corrente de ar, sendo reduzido a cobre metálico. Considerando que a reação se processa com 100% de rendimento, a massa obtida de cobre metálico, em kg, a partir de 795,0 kg de sulfeto de cobre(I), que tem massa molar 159 g/mol, é Dados: massas molares (g/mol) Cu = 63,5 e S = 32,0 A) 635,0 B) 571,5 C) 508,0 D) 444,5 E) 317,5 11) (FMTM) A maior parte do cobre metálico produzido atualmente é extraído de minérios de cobre, sendo o mais importante a calcopirita (CuFeS2 ). O minério bruto de cobre metálico é moído e separado de suas impurezas através de um processo no qual é misturado com óleo e água. A mistura de minério com óleo é removida da superfície da água. Após a separação, a calcopirita é submetida a uma forte corrente de ar, reagindo com o gás oxigênio e produzindo sulfeto de cobre(I), óxido de ferro(III) e dióxido de enxofre. O óxido de ferro(III) é removido com sílica. O sulfeto de cobre(I) é então aquecido em corrente de ar, sendo reduzido a cobre metálico. A soma dos coeficientes estequiométricos da equação de reação, devidamente balanceada, da formação do sulfeto de cobre(I) a partir da calcopirita é A) 23 B) 21 C) 17 D) 11 E) 10 12) (UPE) 42,0g de carbonato de magnésio reagem com excesso de ácido sulfúrico. Aqueceu-se o sistema para eliminar o bióxido de carbono. Em seguida, resfria-se e dilui-se a 1,0L. Retira-se uma alíquota de 10,0mL e titula-se, utilizando-se como titulante uma solução de hidróxido de sódio 0,50mol/L, gastando-se 2,0mL para a neutralização. O volume do ácido sulfúrico, utilizado inicialmente, é, aproximadamente, Dados: Densidade do H2SO4 = 1,8g/mL Mg = 24u, C = 12u, O = 16u, S= 32u, H = 1u a) 30,0 mL. b) 50,0 mL. c) 18,4 mL. d) 40,0 mL. e) 36,2 mL. 13) (Fuvest) Em solução aquosa, íons de tálio podem ser precipitados com íons cromato. Forma-se o sal pouco solúvel, cromato de tálio, Tlx(CrO4). Tomaram-se 8 tubos

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de ensaio. Ao primeiro, adicionaram-se 1 mL de solução de íons tálio (incolor) na concentração de 0,1 mol/L e 8 mL de solução de íons cromato (amarela), também na concentração de 0,1 mol/L. Ao segundo tubo, adicionaram-se 2 mL da solução de íons tálio e 7 mL da solução de íons cromato. Continuou-se assim até o oitavo tubo, no qual os volumes foram 8 mL da solução de íons tálio e 1 mL da solução de íons cromato. Em cada tubo, obteve-se um precipitado de cromato de tálio. Os resultados foram os da figura. Os valores de x e y, na fórmula Tlx(CrO4), são, respectivamente,

a) 1 e 1 b) 1 e 2 c) 2 e 1 d) 2 e 3 e) 3 e 2 14) (FUVEST) O sólido MgCl2 ⋅ 6NH3 pode decompor-se, reversivelmente, em cloreto de magnésio e amônia. A equação química que representa esse processo é:

Ao ser submetido a um aquecimento lento, e sob uma corrente de nitrogênio gasoso, o sólido MgCl2 ⋅ 6NH3 perde massa, gradativamente, como representado no gráfico:

As linhas verticais, mostradas no gráfico, delimitam as três etapas em que o processo de decomposição pode ser dividido. a) Calcule a perda de massa, por mol de MgCl2 ⋅ 6NH3, em cada uma das três etapas. b) Com base nos resultados do item anterior, escreva uma equação química para cada etapa de aquecimento. Cada uma dessas equações deverá representar a transformação que ocorre na etapa escolhida.

1ª Etapa

2ª Etapa

3ª Etapa

c) No processo descrito, além do aquecimento, que outro fator facilita a decomposição do MgCl2 ⋅ 6NH3? Explique. Dados: massa molar (g/mol): MgCl2 ⋅ 6NH3 . . . . . . 197 NH3 . . . . . . . . . . . . . . 17,0 15) (Unicamp) Eles estão de volta! Omar Mitta, vulgo Rango, e sua esposa Dina Mitta, vulgo Estrondosa, a dupla explosiva que já resolveu muitos mistérios utilizando o conhecimento químico (vestibular UNICAMP 2002). Hoje estão se preparando para celebrar uma data muito especial. Faça uma boa prova e tenha uma boa festa depois dela. Especialmente para as crianças, havia uma sala reservada com muitos brinquedos, guloseimas, um palhaço e um mágico. Como Rango também tinha problemas com açúcar, algumas vezes ele colocava pouco açúcar nas receitas. Ao experimentar a pipoca doce, uma das crianças logo berrou: “Tio Rango, essa pipoca tá com pouco açúcar! Aquela observação intrigou Rango, que ? ficou ali pensando.... a) “Coloquei duas xícaras de milho na panela e, depois que ele estourou, juntei três colheres de açúcar para derreter e queimar um pouco. Se cada colher tem mais ou menos 20 gramas de açúcar, quantas moléculas de sacarose (C12H22O11) eu usei em uma panelada?” b) “Eu também sei que parte desse açúcar, após caramelizar, se decompõe em água e carbono. Se 1% desse açúcar se decompõe dessa forma, quantos gramas de carbono se formaram em cada panelada? Dado: Constante de Avogadro = 6,02x1023 mol-1 16) (UEMG) Um dos componentes do gás de cozinha é o butano (C4H10). A equação que representa a sua combustão está representada a seguir C4H10 (g)+ O2 (g) → CO2(g) + H2O (g) ΔH = -2900 Kj/mol Após o balanceamento da equação acima, PODE-SE AFIRMAR que a) a combustão de 2 mols de butano absorve 5800 Kj de energia. b) a massa de O2 consumida na combustão de 1 mol de butano é igual a 100g. c) o butano apresenta cadeia aromática. d) o número de moléculas de água produzido na combustão de 116g de butano é igual a 6,02x10 24.

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17) (PUC - RJ) Ferro gusa é o principal produto obtido no alto forno de uma siderúrgica. As matérias-primas utilizadas são: hematita (Fe2O3 mais impurezas), calcário (CaCO3 mais impurezas), coque (C) e ar quente. Considere as principais reações que ocorrem no alto forno:

a) A partir de uma tonelada de hematita com 10% de impurezas em massa, calcule a quantidade máxima, em kg, que se pode obter de ferro gusa (Fe mais 7%, em massa, de impurezas). b) Escreva a fórmula dos agentes redutores nas reações de oxirredução. c) Dentre os reagentes e produtos presentes, identifique e escreva a reação do anidrido com a água.

18) (PUC - RJ)

O esquema acima representa a análise de uma solução contendo 172 mg de soda cáustica comercial por solução padrão de ácido clorídrico de concentração 0,100mol L-1

e utilizando fenolftaleína como indicador. Nessa análise, a completa neutralização do NaOH, presente na soda cáustica comercial, consumiu 40,0 mL da solução de HCl. Pede-se: a) escreva a equação da reação que ocorre nessa análise;

b) indique o pH, a 250C, resultante no ponto estequiométrico, ou seja, ao término da reação de neutralização; c) calcule a composição percentual em massa de NaOH na soda cáustica comercial. 19) (UFC) O gráfico a seguir representa a variação do pH de 50 mL de uma solução aquosa de um ácido H3X em função do volume de NaOH 0,30 molL-1

adicionado.

a) Considerando-se que o pKa1 é aproximadamente 2, quais os valores de pKa2 e pKa3? b) Qual a concentração, em molL-1, da solução de H3X? 20) (FUVEST) Os comprimidos de um certo anti-ácido efervescente contêm ácido acetilsalicílico, ácido cítrico e determinada quantidade de bicarbonato de sódio, que não é totalmente consumida pelos outros componentes, quando o comprimido é dissolvido em água. Para determinar a porcentagem em massa do bicarbonato de sódio (NaHCO3) nesses comprimidos, foram preparadas 7 soluções de vinagre, com mesmo volume, porém de concentrações crescentes. Em um primeiro experimento, determinou-se a massa de um certo volume de água e de um comprimido do anti-ácido. A seguir, adicionou- se o comprimido à água, agitou-se e, após cessar a liberação de gás, fez-se nova pesagem. Procedimento análogo foi repetido para cada uma das 7 soluções. Os resultados desses 8 experimentos estão no gráfico.

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Dados: massa do comprimido = 3,0g massas molares (g/mol): dióxido de carbono = 44 bicarbonato de sódio = 84 vinagre = solução aquosa diluída de ácido acético Considerando desprezível a solubilidade do gás na água e nas soluções utilizadas, a porcentagem em massa de bicarbonato de sódio nos comprimidos de anti-ácido é, aproximadamente, de a) 30 b) 55 c) 70 d) 85 e) 90 21) (UERJ) O clássico processo Haber de produção de amônia, cujo rendimento é de 80% em condições ótimas, está representado na equação abaixo.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H < 0

A equação a seguir representa um processo alternativo de produção de amônia, que tem como reagentes gás natural, vapor d’água e ar atmosférico. O rendimento deste processo é de 20% em condições ótimas.

7CH4(g) + 10H2O(v) + 8N2(g) + 2O2(g) 16NH3(g) + 7CO2(g)

H < 0 Admita comportamento ideal dos gases e vapores envolvidos. A) Considerando um mesmo volume de nitrogênio, calcule a razão entre os volumes de amônia gasosa produzidos pelo processo Haber e pelo processo alternativo, ambos em condições ótimas. B) Os dois processos apresentam baixíssimas velocidades de conversão a 25oC. Para aumentar essas velocidades, a temperatura deverá ser alterada. Indique o tipo de alteração necessário e seu efeito sobre o rendimento de ambos os processos.

22) (ITA) São fornecidas as seguintes informações a respeito de titulação ácido-base:

a) A figura mostra as curvas de titulação de 30,0mL de diferentes ácidos (I, II, III, IV e V), todos a 0,10molL–1, com uma solução aquosa 0,10molL–1 em NaOH. b) O indicador fenolftaleína apresenta o intervalo de mudança de cor entre pH 8,0 a 10,0, e o indicador vermelho de metila, entre pH 4,0 a 6,0. Considerando estas informações, é CORRETO afirmar que A) o indicador vermelho de metila é mais adequado que a fenolftaleína para ser utilizado na titulação do ácido IV. B) o indicador vermelho de metila é mais adequado que a fenolftaleína para ser utilizado na titulação do ácido V. C) o ácido III é mais forte que o ácido II. D) os dois indicadores (fenolftaleína e vermelho de metila) são adequados para a titulação do ácido I. E) os dois indicadores (fenolftaleína e vermelho de metila) são adequados para a titulação do ácido III. 23) (UNICAMP) O biodiesel é um combustível alternativo que pode ser produzido a partir de óleos vegetais, novos ou usados, ou gorduras animais, através de um processo químico conhecido como transesterificação ou alcoólise. Nesse processo, moléculas de álcool substituem a do glicerol (glicerina) no éster de partida (óleo ou gordura), liberando essa molécula. A massa reacional final é constituída de duas fases líquidas imiscíveis. A fase mais densa é composta de glicerina bruta, impregnada com excessos utilizados de álcool, água e impurezas, e a menos densa é uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos, conforme a natureza do álcool utilizado na reação de transesterificação. a) De acordo com as informações do texto, após o processo de transesterificação, qual fase interessa na obtenção do biodiesel, a inferior ou a superior? Justifique. b) O biodiesel não contém enxofre em sua composição. Com base nessa informação, pode-se afirmar que “A combustão do biodiesel apresenta vantagens em relação à

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do diesel do petróleo, no que diz respeito ao fenômeno da chuva ácida”? Justifique sua resposta. c) O Brasil consome anualmente cerca de 36 bilhões de litros de óleo diesel, sendo 10% importados já refinados, enquanto a produção de óleos vegetais é de 3,6 bilhões de litros, aproximadamente. Se desse óleo vegetal restassem 50% como resíduo e esse resíduo fosse transformado em biodiesel, em quantos por cento seria diminuída a importação de óleo diesel já refinado? Considere que o volume de biodiesel produzido seja igual ao do material de partida. Mostre os cálculos. 24) (UNICAMP) A utilização do gás natural veicular (GNV) já é uma realidade nacional no transporte de passageiros e de mercadorias, e vem crescendo cada vez mais em nosso país. Esse gás é uma mistura de hidrocarbonetos de baixa massa molecular, em que o componente majoritário é o mais leve dos alcanos. É o combustível “não renovável” que tem menor impacto ambiental. Sua combustão nos motores se processa de forma completa sendo, portanto, baixíssima a emissão de monóxido de carbono. a) O principal constituinte do GNV é o mais simples dos hidrocarbonetos de fórmula geral CnH2n + 2. Escreva o nome e desenhe a fórmula estrutural desse constituinte. b) Nos postos de abastecimento, os veículos são comumente abastecidos até que a pressão do seu tanque atinja 220 atmosferas. Considerando que o tanque do veículo tenha uma capacidade de 100 litros, qual deveria ser o volume do tanque se essa mesma quantidade de gás fosse armazenada à pressão de uma atmosfera, e à mesma temperatura? c) Considerando que, na combustão, o principal componente do GNV seja totalmente convertido a dióxido de carbono e água, escreva a equação química para essa reação. 25) (UFRJ)

O Grito de Satanás nas Melancias in “Zé Limeira, Poeta do Absurdo” Orlando Tejo “Possantes candeeiros a carbureto iluminam a sala espaçosa pintada a óleo, refletindo a luz forte nas lentes escuras que protegem os grandes olhos firmes do poeta, sob as grossas pestanas negras”.

Após o uso de uma lanterna a carbureto, removeram-se 7,4g da base resultante da reação do carbeto de cálcio com a água. Determine o volume de uma solução aquosa, que contém 1 mol/L de HCl, necessário para reagir totalmente com essa quantidade de base. 26) (Mack) Pelo Protocolo de Kyoto, países industrializados devem reduzir em 5,2%, em relação aos níveis de 1990, a emissão de gases causadores do efeito estufa, até 2012. O Brasil, país em desenvolvimento, contribuiu menos com emissões e deverá participar de nova rodada de negociações em 2012. Entretanto, já iniciou vários projetos, tais como a eliminação, em aterros sanitários, da queima de metano ou a “captura de gás carbônico” da atmosfera, por meio de reflorestamento de grandes áreas, e está “vendendo” essas cotas de reduções de emissão de gases poluentes a países desenvolvidos que estourem o limite estabelecido pelo protocolo. Na reação de fotossíntese acima equacionada, a energia necessária é de 3,0 x 106J por mol de glicose formada.

Suponha que, no Brasil, sejam necessários 3,0 106J da

energia solar, por dia, para que todo o CO2 produzido seja convertido em glicose.

6CO2(g) + 6H2O(l) Clorofila

C6H12O6(s) + 6O2(g)

A massa (em tonelada) de CO2 transformada por meio da fotossíntese, no período de um dia, será de

a) 9,00 x 1022ton.

b) 1,00 x 1010ton.

c) 4,40 x 1011ton.

d) 2,64 x 106ton.

e) 1,80 x 1010ton.

27) (UFBA)

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A cidade de Angical, na Bahia, onde está situado o maior assentamento de “sem terras” da América Latina, com 1032 famílias vivendo de forma bastante precária, foi escolhida para sediar o Programa de Geração de Energia em Comunidades Rurais. O projeto prevê a implantação de uma mini-usina para geração de energia elétrica a partir do biodiesel, representado pelo ricinoleato de etil, C20H38O3 , principal produto obtido do óleo de mamona. A meta do Governo, até 2007, é incorporar 5% de biodiesel ao diesel, representado por C18H38. A inclusão de biodiesel à matriz energética brasileira representará inicialmente uma redução de 2% dos 4,0.1010

L (3,2.1010kg) de diesel consumidos anualmente, no Brasil. (SILVA. In: A TARDE, p. 21). Considerando 100kg de diesel e 100kg de uma mistura formada por 5% de biodiesel e 95% de diesel, em massa, e com base nas informações do texto, determine o valor percentual aproximado da diferença entre a quantidade de matéria de CO2 produzida na combustão completa do diesel e a produzida na combustão completa da mistura de biodiesel-diesel. Analise, com base no consumo anual de diesel no Brasil e na emissão de CO2 para a atmosfera, se é vantajosa a substituição de 5% de diesel por biodiesel. 28) (FMTM) Medicamentos utilizados como antiácidos contêm substâncias que combatem a acidez estomacal. Dentre eles, destacam-se comprimidos efervescentes que, quando dissolvidos em água, em meio ácido, produzem gás carbônico. A composição de determinado comprimido contém ácido acetilsalicílico e 1,68 g de bicarbonato de sódio. Considerando- se que o gás carbônico formado na dissolução desse comprimido é proveniente somente da reação do NaHCO3 com quantidade suficiente de ácido, o volume, em mL, de CO2 medido a 300 K e 1,00 atm é Dados: massas molares (g.mol–1): H = 1, C = 12, O = 16 e Na = 23 R = 0,0820 atm.L.K–1.mol–1

PV = nRT (A) 123. (B) 246. (C) 492. (D) 738. (E) 984. 29) (Unifesp) Íons bário, Ba2+, são altamente tóxicos ao organismo humano. Entretanto, uma suspensão aquosa de BaSO4 é utilizada como contraste em exames radiológicos, pois a baixa solubilidade desse sal torna-o inócuo. Em um episódio recente, várias pessoas faleceram devido a ingestão de BaSO4 contaminado com BaCO3. Apesar do BaCO3 ser também pouco solúvel em água, ele é tóxico, pois reage com o ácido clorídrico do estômago, liberando Ba2+. Suponha que BaSO4 tenha sido preparado a partir de BaCO3, fazendo-se a sua reação com solução aquosa de H2SO4, em duas combinações diferentes:

I. 2,0mol de BaCO3 e 500mL de solução aquosa de H2SO4 de densidade 1,30g/mL e com porcentagem em massa de 40%. II. 2,0mol de BaCO3 e 500mL de solução 3,0mol/L de H2SO4. a) Explique, utilizando cálculos estequiométricos, se alguma das combinações produzirá BaSO4 contaminado com BaCO3. b) Calcule a massa máxima de BaSO4 que pode se formar na combinação II. 30) (UFRJ) Observe a aparelhagem utilizada e a descrição de um processo empregado para determinar as porcentagens dos elementos químicos presentes em uma substância.

Uma amostra da substância é colocada numa cápsula e aquecida em um forno que permite a entrada de oxigênio. O vapor formado é queimado com o oxigênio, produzindo gás carbônico e água. Verificando-se os pesos dos tubos 1 e 2 depois da experiência e comparando-os com seus pesos antes dela, são obtidas as quantidades produzidas de CO2 e H2O. Uma amostra contendo 3,87 mg de ácido ascórbico, substância formada pelos elementos carbono, hidrogênio e oxigênio, ao ser queimada, produz 5,80 mg de CO2 e 1,58 mg de H2O. A) Determine a composição percentual do ácido ascórbico. B) Indique em qual dos tubos, 1 ou 2, o gás carbônico será retido e escreva a equação química da reação ocorrida. 31) (Mack) Em regiões pouco habitadas, como na floresta Amazônica, o pH das águas da chuva é quase igual ao medido na cidade de São Paulo. Surpreendendo por ser igual a 4,7, esse valor de pH pode ser atribuído a vários fatores, entre eles: I — À formação de H2SO4, resultante da oxidação do gás H2S proveniente da decomposição de materiais em regiões alagadas. II — À formação de compostos orgânicos que possuem grupo carboxila e são provenientes de queimadas na floresta. Na oxidação do gás sulfídrico, formam-se, inicialmente, água e dióxido de enxofre. Portanto, na oxidação de 34 gramas de gás sulfídrico, as proporções em mol, entre os reagentes e entre o gás sulfídrico e o dióxido de enxofre, são, respectivamente: Dado: massa molar (g/mol) H = 1, S = 32 a) 2:2 e 2:1. b) 1:2 e 1:2.

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c) 1:1,5 e 1:1. d) 1:2 e 1:3. e) 1:1 e 1:1. 32) (Fuvest) Uma jovem senhora, não querendo revelar sua idade, a não ser às suas melhores amigas, convidou-as para festa de aniversário, no sótão de sua casa, que mede 3,0m × 2,0m × 2,0m. O bolo de aniversário tinha velas em número igual à idade da jovem senhora, cada uma com 1,55g de parafina. As velas foram queimadas inteiramente, numa reação de combustão completa. Após a queima, a porcentagem de gás carbônico, em volume, no sótão, medido nas condições-ambiente, aumentou de 0,88%. Considere que esse aumento resultou, exclusivamente, da combustão das velas. Dados: massa molar da parafina, C22H46 310g.mol–1 volume molar dos gases nas condições-ambiente de pressão e temperatura 24L.mol–1 a) Escreva a equação de combustão completa da parafina. b) Calcule a quantidade de gás carbônico, em mols, no sótão, após a queima das velas. c) Qual é a idade da jovem senhora? Mostre os cálculos.

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Gabarito 1) a)

b) Ke = 0,15 c) massa total = 1,18g d) O coeficiente de partição é calculado como um equilíbrio dinâmico, portanto os dois isótopos do oxigênio (O-6 e O-18) serão detectados em ambas as fases. 2) De acordo com o gráfico, o pico máximo de temperatura, que corresponde à máxima liberação de calor, deve corresponder à neutralização total (com quantidades estequiométricas de ácido, e base). Nesse pico temos 15mL de ácido e 45mL de base. Para a equação geral, temos: R — (COOH)x + xNaOH → R — (COO–Na+)x + xH2O ηbase = M x V = M x 0,045 = 0,045 M mol base ηácido = M x V = M x 0,015 = 0,015 M mol ácido 1mol ácido -------- xmol base 0,015Mmol ácido -------- 0,045M mol base X = 3 Portanto, trata-se de um ácido tricarboxílico. Resposta: C

3) Alcano de MM = 58 C4H10

Éter de MM = 58 C3H6O Considerando a mols de C4H10 e b mols de C3H6O, temos a relação:

a . 58 + b . 58 = 361 a + b = 58

361.

Aplicando Clapeyron para a primeira situação: 1,47 . V = (a + b) . R . 398 (relação I). Combustão do alcano:

C4H10 + 6,5 O2 4 CO2 + 5 H2O a mols de alcano gerarão 4 a mols de CO2 e 5 a mols de H2O, e haverá um excesso de 6,5 a mols de O2. Combustão do éter:

C3H6O + 4 O2 3 CO2 + 3 H2O b mols de éter gerarão 3 b mols de CO2 e 3 b mols de H2O, e haverá um excesso de 4 b mols de O2. Assim, o total de mols de gás após a combustão será de 15,5 a + 10 b. Aplicando Clapeyron para a primeira situação: 20,32 . V = (15,5 a + 10 b) . R . 398 (relação II). Dividindo as relações I e II, temos:

b32,20a32,20b7,14a785,22b10a5,15

ba

32,20

47,1

b465,2

62,5ab62,5a465,2

Voltando à primeira relação:

58

361b

465,2

085,8

58

361bb

465,2

62,5

898,158085,8

465,2361b

mols.

326,4465,2

898,162,5a

mols.

Cabe aqui uma observação: a 20,32 atm, a temperatura do vapor saturante é 490 K. Logo, na temperatura de 398 K, nesta pressão, a água é líquida, e os dados do problema se tornam inconsistentes. Além disto, aplicar Clapeyron a 20,32 atm é uma “licença poética”. 4) Alternativa: B 5) Alternativa: A 6) Alternativa: B 7) Alternativa: B 8) Alternativa: A 9) Alternativa: A 10) Alternativa: A 11) Alternativa: A 12) Alternativa: A 13) Resposta: C Resolução: Observando-se a figura verifica-se que o sexto tubo, da esquerda para a direita, é o que contém a maior

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quantidade de precipitado. Nele, os números de mols de tálio e cromato podem ser calculados do seguinte modo:

Nota-se que a quantidade de tálio é o dobro da de cromato, logo a proporção entre os íons na fórmula do sal deve ser de 2 : 1, ou seja, x= 2 e y= 1. 14) a) • Primeira etapa Cada mol de MgCl ⋅ 6NH perderá 2mol de NH , ou seja, 34g. • Segunda etapa Logo, a segunda etapa também perde 34g de NH3 (2mol de NH3) em relação a 1mol de sal da segunda etapa. • Terceira etapa massa de NH3 perdido no total = 102g massa de NH3 perdido na 3ª - etapa = 34g b)

1ª Etapa

)(2)(4)(6 33232 gNHsNHMgClsNHMgCl

2ª Etapa

)(2)(2)(4 33232 gNHsNHMgClsNHMgCl

3ª Etapa

)(2)(2 332 gNHMgClsNHMgCl

c) Além do aquecimento, o equilíbrio poderá ser deslocado para a direita por meio da retirada do gás amônia e ou diminuição da pressão. 15) a) n = 1,06 x 1023moléculas b) mc = 0,25 gramas 16) Alternativa: D 17) a) Fe

2O

3 + 3CO 2Fe + 3CO

2

M(Fe2O

3)=160 g/mol e M(Fe)=56 g/mol

160 g ------------ 112 g

900 kg ----------- x ∴ x = 630 kg de Fe A massa de ferro gusa com 7% de impurezas = 630 kg + 7% (44,1 kg) = 674,1 kg b) C e CO

c) CO

2 + H

2O H

2CO

3

18) a) HCl

(aq) + NaOH

(aq) � NaCl

(aq) + H

2O

(l)

b) nessa neutralização, [H+] = [OH

-] donde pH = 7

c) no

mmols de HCl = 40,0 mL x 0,100 mol L-1

= 4 mmol

no

mmols de NaOH = no

mmols de HCl = 4mmol pois a reação tem estequiometria 1 para 1. M(NaOH) = 40 g/mol

Massa de NaOH na soda cáustica = 4 mmol x 40 g mol-1

= 160 mg 160 mg de NaOH ----------- 172 mg de soda cáustica x ---------- 100 x = 93% de NaOH em massa. 19) a) Pelo gráfico, observa-se que a espécie H3X apresenta três equilíbrios em função do pH. Se o primeiro equilíbrio se estabelece em pH aproximadamente 2 (pKa1), os dois equilíbrios subseqüentes ocorrem em pH 4 e 10 (pKa2 e pKa3, respectivamente). b) O volume de NaOH 0,30 molL-1 necessário para neutralizar todo o ácido foi de 100 mL, ou seja, 0,03 mol de NaOH. Como a reação com NaOH é 1:3 (H3X:NaOH), a quantidade, em mol, de H3X será 0,01 mol. Sendo o volume de 50 mL, a concentração da solução de H3X é de 0,20 molL-1. 20) Alternativa: C 21) a) Em ambos os processos, 1 mol de N

23

Logo, a diferença de volume produzido deve-se apenas ao rendimento, que é 4 vezes maior no processo Haber. Portanto, a razão é igual a 4. b) Alteração: aumento da temperatura. Efeito: redução do rendimento. 22) Alternativa: D 23) a) A fase que interessa para a obtenção do biodiesel é a superior, pois os ésteres metílicos ou etílicos são menos densos que a glicerina bruta. b) O diesel do petróleo apresenta enxofre como impureza. Dessa forma, na combustão do diesel, o enxofre também é queimado conforme a seguinte equação de reação:

S + O2 SO2

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Parte do SO2 (dióxido de enxofre) é convertida em SO3

(trióxido de enxofre):

2SO2 + O2 2SO3

Uma vez na atmosfera, os óxidos de enxofre reagem com a água da chuva, resultando na chuva ácida:

SO2 + H2O H2SO3

Chuva Ácida

SO3 + H2O H2SO4

Como o biodiesel não apresenta enxofre como impureza, o processo de formação da chuva ácida não ocorrerá. c) Volume de óleo diesel importado: (Vi)

36 109L ——— 100%

Vi ——— 10%

Vi = 3,6 109L

Volume de biodiesel que pode ser produzido: (Vp)

3,6 109L ——— 100%

Vp ——— 50%

Vp = 1,8 109L

Como biodiesel substitui o diesel do petróleo, seria necessário importar:

3,6 109L – 1,8 109L = 1,8 109L

1,8 109L corresponde a metade do volume que seria

importado sem o biodiesel. Portanto, o volume de diesel importado seria reduzido em 50%. 24) a) O hidrocarboneto mais simples de fórmula geral

CnH2n + 2 é o metano, cuja fórmula estrutural é . b) P1 = 220 atm P2 = 1,0 atm V1 = 100L V2 = ? V2 = 22000L c) A equação que representa a combustão completa do metano é CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O.

25) Ca (OH)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O

A massa molar de Ca (OH)2 é 74 g/mol. Logo, em 7,4 g, há 0,1 mol. Pela estequiometria da reação, necessita-se de 0,2 mol de HCl. Logo, o volume necessário de uma solução que contém 1 mol/L de é 0,2 L. 26) Alternativa: D

27) Equação química da combustão completa de 1,0 mol de diesel

C18

H38( ) (g)O

2

552

18CO2(g) 19H2O(g)

MMC18H38 254,380g/mol

De acordo com essa equação química, a quantidade de matéria de CO

2(g) produzida é 18,0 mol.

Quantidade de matéria de CO2 produzida na combustão

completa de 100kg de diesel

7076,02mol 18X ol254,380g/m

g1,0.10 5

Equação química da combustão completa de 1,0 mol de biodiesel.

C20

H38

O3( ) 28O2(g) 20CO2(g) 19H

2O(g)

MM C20H38 O3 326,380g/mol

De acordo com essa equação química, a quantidade de matéria de CO

2 produzida é 20 mol.

Quantidade de matéria de CO2 produzida na combustão

completa de 100kg da mistura de 5% de biodiesel e 95% de diesel em massa.

Relativa ao biodiesel mol 306,392 20X ol326,380g/m

g5,0.10 3

Relativa ao diesel 6722,23mol 18X ol254,380g/m

g9,5.10 4

Quantidade de matéria de CO2 total produzida na combustão completa dessa mistura: 7028,62 mol Valor percentual da diferença entre a quantidade de matéria de CO

2 produzida na combustão completa do

diesel e na da mistura de biodiesel-diesel.

Diferença: 7076,02 mol – 7028,62mol 47,40mol

Valor percentual = 0,7%100X 7028,62mol

47,40mol

A substituição de diesel por biodiesel produz uma redução aproximada de 0,7% na emissão de CO

2 para a atmosfera,

o que a torna vantajosa considerando o consumo anual de diesel no Brasil.

0,7%100X 7076,02mol

47,40mol

28) Alternativa: C

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29) a)

Nessa combinação, o BaCO3(s) é totalmente consumido,

logo o BaSO4(s) formado não será contaminado com BaCO3(s).

Nessa combinação, teremos a formação de BaSO4(s)

contaminado com BaCO3(s), devido ao seu excesso. b)

30) a)

C mg 1,58x⇒ mg 5,80

x=

mg 44

C mg 12 :C de massa

CO2

H mg 0,17y ⇒ mg 1,58

y

mg 18

H mg 2

OHH de massa

2

:

40,82%3,87

100%1,58 %C

4,39%3,87

100%0,17 %H

54,79%100 %O 4,39)(40,82

b) O gás carbônico será retido no tubo 2.

CO2 + 2 NaOH Na2CO3 + H2O ou CO2 + NaOH NaHCO3

31) Alternativa: C 32) a)

b) 4,4 mols c) 40 anos