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Química - UNESP -2015-2014- 2°fase

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1. (Unesp 2015) Em um laboratório, nas condições ambientes, uma determinada massa de carbonato de

cálcio 3(CaCO ) foi colocada para reagir com excesso de ácido nítrico diluído. Os valores do volume de gás

liberado pela reação com o transcorrer do tempo estão apresentados na tabela.

tempo (min) volume de gás 3(cm )

1 150

2 240

3 300

Escreva a equação balanceada da reação e calcule a velocidade média da reação, em 1mol min , no

intervalo entre 1 minuto e 3 minutos. Dado:

Volume molar do 2CO nas condições ambientes = 125,0 L mol

2. (Unesp 2015) A indústria de doces utiliza grande quantidade de açúcar invertido para a produção de biscoitos, bolos, bombons, dentre outros produtos. O açúcar invertido consiste em um xarope transparente, isento de odores, com poder edulcorante maior que o da sacarose e é obtido a partir da reação de hidrólise ácida ou enzimática, de acordo com a equação:

catalisador11 22 11 2 6 12 16 6 12 16

sacarose glicose frutose

C H O H O C H O C H O

Em uma reação de hidrólise enzimática, inicialmente, a concentração de sacarose era de 10,12 mol L .

Após 10 h de reação, a concentração caiu para 10,06 mol L e, após 20 h de reação, a concentração caiu

para 10,03 mol L . Determine a meia-vida da reação e a velocidade média de consumo da sacarose, em

1 1mol L min , no intervalo entre 600 e 1200 min.

TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: Em um laboratório didático, um aluno montou pilhas elétricas usando placas metálicas de zinco e cobre, separadas com pedaços de papel-toalha, como mostra a figura.

Utilizando três pilhas ligadas em série, o aluno montou o circuito elétrico esquematizado, a fim de produzir corrente elétrica a partir de reações químicas e acender uma lâmpada.


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Com o conjunto e os contatos devidamente fixados, o aluno adicionou uma solução de sulfato de cobre

4(CuSO ) aos pedaços de papel-toalha de modo a umedecê-los e, instantaneamente, houve o acendimento

da lâmpada. 3. (Unesp 2015) Sabe-se que o aluno preparou 400 mL de solução de sulfato de cobre com concentração

igual a 11,00 mol L . Utilizando os dados da Classificação Periódica, calcule a massa necessária de sal

utilizada no preparo de tal solução e expresse a equação balanceada de dissociação desse sal em água. 4. (Unesp 2015) A tabela apresenta os valores de potencial-padrão para algumas semirreações.

Equação de semirreação E (V)

1(1mol L , 100kPa e 25 C)

(aq) 2 (g)2H 2e H 0,00

2(aq) (s)Zn 2e Zn

0,76

2(aq) (s)Cu 2e Cu

0,34

Considerando os dados da tabela e que o experimento tenha sido realizado nas condições ambientes, escreva a equação global da reação responsável pelo acendimento da lâmpada e calcule a diferença de potencial (ddp) teórica da bateria montada pelo estudante.

TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: Chama-se titulação a operação de laboratório realizada com a finalidade de determinar a concentração de uma substância em determinada solução, por meio do uso de outra solução de concentração conhecida. Para tanto, adiciona-se uma solução-padrão, gota a gota, a uma solução-problema (solução contendo uma substância a ser analisada) até o término da reação, evidenciada, por exemplo, com uma substância

indicadora. Uma estudante realizou uma titulação ácido-base típica, titulando 25 mL de uma solução

aquosa de 2Ca(OH) e gastando 20,0 mL de uma solução padrão de 3HNO de concentração igual a

10,10 mol L .


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5. (Unesp 2015) Para preparar 200 mL da solução-padrão de concentração 10,10 mol L utilizada na

titulação, a estudante utilizou uma determinada alíquota de uma solução concentrada de 3HNO , cujo título

era de 65,0% (m m) e a densidade de 11,50 g mL .

Admitindo-se a ionização de100% do ácido nítrico, expresse sua equação de ionização em água, calcule o

volume da alíquota da solução concentrada, em mL, e calcule o pH da solução-padrão preparada.

Dados:

Massa molar do 13HNO 63,0 g mol

pH log[H ]

6. (Unesp 2015) Utilizando os dados do texto, apresente a equação balanceada de neutralização envolvida

na titulação e calcule a concentração da solução de 2Ca(OH) .

7. (Unesp 2014) Em sua edição de julho de 2013, a revista Pesquisa FAPESP, sob o título Voo Verde, anuncia que, até 2050, os motores de avião deverão reduzir em 50% a emissão de dióxido de carbono, em relação às emissões consideradas normais em 2005. Embora ainda em fase de pesquisa, um dos caminhos tecnológicos para se atingir essa meta envolve a produção de bioquerosene a partir de caldo de cana-de-açúcar, com a utilização de uma levedura geneticamente modificada. Essas leveduras modificadas atuam no processo de fermentação, mas, ao invés de etanol, produzem a molécula conhecida como farneseno, fórmula molecular C15H24, cuja fórmula estrutural é fornecida a seguir.

Por hidrogenação total, o farneseno é transformado em farnesano, conhecido como bioquerosene. Nessa reação de hidrogenação, a cadeia carbônica original do farneseno é mantida. Represente a fórmula estrutural, escreva o nome oficial do farnesano (bioquerosene) e forneça a equação química balanceada que representa a reação para a combustão completa de 1 mol da substância. 8. (Unesp 2014) Dentre as etapas utilizadas nas Estações de Tratamento de Água (ETAs), a floculação é um processo que visa retirar as partículas em suspensão presentes na água a ser tratada. Isso é conseguido mediante a adição de reagentes químicos que produzirão um hidróxido gelatinoso e pouco solúvel, capaz de adsorver partículas suspensas, de modo a formar flocos. Em seguida, a água é submetida à agitação mecânica para possibilitar que os flocos se agreguem com as demais partículas em suspensão, permitindo sua decantação mais rápida. Em determinada ETA, o processo de floculação foi realizado adicionando-se hidróxido de cálcio à água captada e, em seguida, adicionando-se cloreto de ferro III. Considerando que os reagentes encontram-se


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dissolvidos em água, escreva a equação química balanceada que representa a reação ocorrida entre hidróxido de cálcio e cloreto de ferro III e escreva o nome do produto responsável pela floculação.

TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir.

A hidrazina, substância com fórmula molecular 2 4N H , é um líquido bastante reativo na forma pura. Na

forma de seu monoidrato, 2 4 2N H H O, a hidrazina é bem menos reativa que na forma pura e, por isso, de

manipulação mais fácil. Devido às suas propriedades físicas e químicas, além de sua utilização em vários processos industriais, a hidrazina também é utilizada como combustível de foguetes e naves espaciais, e em células de combustível. 9. (Unesp 2014) A atuação da hidrazina como propelente de foguetes envolve a seguinte sequência de reações, iniciada com o emprego de um catalisador adequado, que rapidamente eleva a temperatura do sistema acima de 800°C:

2 4 3 2

2 4 3 2 2

3 N H ( ) 4 NH (g) N (g)

N H ( ) 4 NH (g) 3 N (g) 8 H (g)

Dados: Massas molares, em g. mol–1: N = 14,0; H = 1,0 Volume molar, medido nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) = 22,4 L

Calcule a massa de 2H e o volume total dos gases formados, medido nas CNTP, gerados pela

decomposição estequiométrica de 1,0 g de 2 4N H ( ).

10. (Unesp 2014) Observe o esquema de uma célula de combustível de hidrazina monoidratada/oxigênio do ar em funcionamento, conectada a um circuito elétrico externo. No compartimento representado no lado

esquerdo do esquema, é introduzido apenas o reagente 2 4 2N H H O, obtendo-se os produtos 2N (g) e

2H O ( ) em sua saída. No compartimento representado no lado direito do esquema, são introduzidos os

reagentes 2O (g) e 2H O ( ), sendo 2H O ( ) consumido apenas parcialmente na semirreação, e seu

excesso liberado inalterado na saída do compartimento.

Escreva a equação química balanceada que representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa célula de combustível e indique os estados de oxidação, nos reagentes e nos produtos, do elemento que é oxidado nesse processo.

TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: O valor da Constante de Avogadro é determinado experimentalmente, sendo que os melhores valores resultam da medição de difração de raios X de distâncias reticulares em metais e em sais. O valor obtido

mais recentemente e = recomendado é 23 16,02214 10 mol .


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Um modo alternativo de se determinar a Constante de Avogadro é utilizar experimentos de eletrólise. Essa determinação se baseia no princípio enunciado por Michael Faraday (1791-1867), segundo o qual a quantidade de produto formado (ou reagente consumido) pela eletrólise é diretamente proporcional à carga que flui pela célula eletrolítica. Observe o esquema que representa uma célula eletrolítica composta de dois eletrodos de zinco metálico

imersos em uma solução 10,10mol L de sulfato de zinco (ZnSO4). Os eletrodos de zinco estão conectados

a um circuito alimentado por uma fonte de energia (CC), com corrente contínua, em série com um amperímetro (Amp) e com um resistor (R) com resistência ôhmica variável.

11. (Unesp 2014) Calcule a massa de sulfato de zinco (ZnSO4) necessária para se preparar 300 mL da solução utilizada no experimento e escreva a equação que representa a dissociação deste sal em água.

Dados: Massas molares, em 1g mol : Zn 65,4; S 32,1; O 16,0

12. (Unesp 2014) Após a realização da eletrólise aquosa, o eletrodo de zinco que atuou como catodo no experimento foi levado para secagem em uma estufa e, posteriormente, pesado em uma balança analítica. Os resultados dos parâmetros medidos estão apresentados na tabela.

parâmetro medida

carga 168 C

massa do eletrodo de Zn inicial (antes da realização da eletrólise)

2,5000 g

massa do eletrodo de Zn final (após a realização da eletrólise)

2,5550 g

Escreva a equação química balanceada da semirreação que ocorre no catodo e calcule, utilizando os dados experimentais contidos na tabela, o valor da Constante de Avogadro obtida.

Dados: Massa molar, em 1g mol : Zn 65,4

Carga do elétron, em 1 19C elétron :1,6 10


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Gabarito: Resposta da questão 1:

Equação balanceada da reação: 3 3 2 2 3 2CaCO (s) 2HNO (aq) 2H O( ) CO (g) Ca(NO ) (aq).

De acordo com a tabela, vem:

tempo volume de gás

1 min 3150 cm 0,15L

2 min 3240 cm 0,24 L

3 min 3300 cm 0,30 L

Tempo de 1 minuto V 0,15 L

1mol

1minuto

25 L

n

1minuto

0,15 L

n 0,006 mol

Tempo de 3 minutos V 0,30 L

1mol

1minuto

25 L

n

Δ

Δ

1minuto

média

média

0,30 L

n 0,012 mol

n 0,012 mol 0,006 molv

t 3 min 1min

v 0,003 mol /min

Resposta da questão 2: Teremos:

1 1 1 12 2 2 2

12

t t t t

[sacarose] : concentração molar da sacarose

t : tempo de meia vida (tempo que demora para metade do reagente reagir)

[sacarose] [sacarose] [sacarose][sacarose] ...........

2 4 8

tempo de reação 20 h

[

1 12 2

inicial

t t

12

12

10 h 10 h

sacarose] 0,12 mol / L

0,12 mol / L 0,12 mol / L0,12 mol / L

2 4

2 t 20 h

t 10 h

0,12 mol / L 0,06 mol / L 0,03 mol / L

Cálculo da velocidade média de consumo da sacarose, em 1 1mol L min , no intervalo entre

600 min (10 60 min 10 h) e 1200 min (20 60 min 20 h) :


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média

5 1 1média

5 1 1média

[sacarose]v

t

0,03 mol / L 0,06 mol / Lv 5 10 mol L min

1200 min 600 min

v 5 10 mol L min

Δ

Δ

Resposta da questão 3:

O aluno preparou 400 mL de solução de sulfato de cobre 4(CuSO ) com concentração igual a

11,00 mol L . Então:

4CuSO 159,6

1000 mL

41,00 mol de CuSO

400 mL4

4

4

4

CuSO

CuSO

CuSO

CuSO

n

n 0,4 mol

m 0,4 159,6 63,84 g

m 63,84 g

Equação balanceada de dissociação do sulfato de cobre em água:

2H O 2 24 4CuSO (s) Cu (aq) SO (aq)

Resposta da questão 4: De acordo com a tabela, teremos:

Maior potencial elétrico: 0,34 V.

Menor potencial elétrico: 0,76 V.

Então,

2 0

2 0

2

Zn (aq) 2e Zn(s) E 0,76 V

Cu (aq) 2e Cu(s) E 0,34 V

0,34 V 0,76 V

Zn(s) Zn (aq) 2e

2

(oxidação)

Cu (aq) 2e

Global2 2

maior menor

redução oxidação

Cu(s) (redução)

Zn(s) Cu (aq) Zn (aq) Cu(s)

E E E

ou

E E E

E 0,34 ( 0,76) 1,10 V

E 1,10 V

ou

E 0,34 0,76 1,10 V

E 1,10 V

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Para um conjunto de três pilhas ligadas em série deve-se somar as diferenças de potenciais.


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E 3 ddp

E 1,10 1,10 1,10 3,30 V

E 3,30 V

Δ

Δ

Δ


Utilizou-se uma alíquota de uma solução concentrada de 3HNO , cujo título era de 65,0% (m m) e a

densidade de 11,50 g mL . Então,

3

3

3

3

3

3 3

3

3 HNO

3 3

3 HNO

HNO

HNO

HNO

HNO 3 HNO

3

3

HNO

Concentração comum (HNO ) : c

Concentração molar (HNO ) : [HNO ]

Massa molar (HNO ) : M

c Título densidade

c 0,65 1500 g/L

c 975 g/L

c [HNO ] M

975 g/L [HNO ] 63 g /mol

[HNO ] 15,476 mol /L

n (solu

3HNO

3 3 padrão padrão

100 % deionização

3 3

ção) n (solução padrão)

[HNO ] V [HNO ] V

15,476 mol /L V 0,10 mol /L 0,2 L

V 0,0012923 L

V 1,29 mL

Cálculo do pH da solução padrão preparada :

HNO H NO

0,1 mol /L 0,1 mol /L 0,1 mol /L

1

1

[H ] 0,1 mol /L 10 mol /L

pH log[H ]

pH log10

pH 1


De acordo com o texto, utilizou-se 25 mL de uma solução aquosa de 2Ca(OH) e 20,0 mL de uma solução

padrão de 3HNO de concentração igual a 10,10 mol L .

Equação balanceada de neutralização envolvida na titulação:

3 2 3 22HNO (aq) Ca(OH) (aq) 2H O( ) Ca(NO ) (aq) .


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2

3

2 2

3 3

3 2

3

Ca(OH) (aq)

HNO (aq)

3

Ca(OH) 2 Ca(OH) (aq)

HNO 3 HNO (aq)

3 2 2 3 2

HNO Ca(OH)

3 HNO (aq) 2 C

V 25 mL

V 20,0 mL

[HNO ] 0,10 mol /L

n [Ca(OH) ] V

n [HNO ] V

2HNO (aq) Ca(OH) (aq) 2H O( ) Ca(NO ) (aq)

2 mols 1mol

n 2 n

[HNO ] V 2 [Ca(OH) ] V

2a(OH) (aq)

2

2

0,10 mol /L 20 mL 2 [Ca(OH) ] 25 mL

[Ca(OH) ] 0,04 mol /L

Resposta da questão 7: Hidrogenação total do farneseno:

Combustão completa de 1 mol do farnesano 15 32(C H ) :

15 32 2 2 21C H 23 O 15 CO 16 H O


2 3 3 23Ca(OH) 2FeC 2Fe(OH) 3CaC

O hidróxido de Ferro III, 3Fe(OH) , é o composto químico responsável pela floculação.

Resposta da questão 9: Somando as equações estequiométricas, teremos:

2 4 33 N H ( ) 4 NH (g) 2

2 4 3

N (g)

N H ( ) 4 NH (g)

2 2

2 4 2 2

1 12 4 2

2 4 2 2

3 N (g) 8 H (g)

4 N H ( ) 4 N (g) 8 H (g)

N H 32 g.mol ; H 2 g.mol

4 N H ( ) 4 N (g) 8 H (g)

4 32 g

8 2 g

1 g

2

2

H

H

m

m 0,125 g


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2 4 2 2

12 volumes

4 N H ( ) 4 N (g) 8 H (g)

4 32 g

12 22,4 L

1 g

total

total

V

V 2,10 L

Resposta da questão 10: Teremos:

Teremos:

2 4 2 2 4 2N H H O N H H O

Então:

2 4 2N H H O 2N 4H 4e 2H O

2 2

(em I)

O 2H O 4e

2

2 4 2 2 2

4 H O

2 4 2 2 2 2

Equaçãoglobal

2 4 2 2 2

4OH (em II)

N H O 2H O N 4H 4OH

N H O 2H O N 4H O

N H O N 2H O

2

0 (oxidação do nitrogênio)


4

1

1ZnSO

concentração 0,1mol L

V 0,3L

MM 161,5g mol

Usando a fórmula da molaridade, teremos:

mconcentração molar

MM V

m0,1 m 4,84g

161,5 0,3

Equação de dissociação do ZnSO4 em água:

2H O 2 24(s) (aq) 4(aq)ZnSO Zn SO


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Resposta da questão 12: A semirreação que ocorre no cátodo é a redução do zinco, dada por:

2 0(aq) (s)Zn 2e Zn

Cálculo da Constante de Avogadro: A massa de zinco depositada no cátodo, de acordo com a tabela, foi: Massa depositada: mf – mi = 2,5550g – 2 ,5000g = 0,055g de Zn. Quantidade de carga do processo:

1e 191,6 10 C

1mol de e

19

x

x 1mol de e 1,6 10 C

Assim:

2 0(aq) (s)

19

Zn 2e Zn

1mol de e 2 (1,6 10 C)

65,4g

168C

23

0,055g

1mol de e 6,243 10

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