P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 16/05/09

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1 P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 16/05/09 Nome: GABARITO Nº de Matrícula: Turma: Assiatura: Questão Valor Grau Revisão 1 a 2,5 2 a 2,5 3 a 2,5 4 a 2,5 Total 10,0 Costates: R 8,314 J mol -1 K -1 0,0821 atm L mol -1 K -1 1 cal 4,184 J 1 atm 760 mmhg K w [H + ] [OH - ] 1, a 25 C PV RT P P U q + w

2 1 a Questão Atociaias são pigmetos aturais solúveis em água, resposáveis parcialmete pela coloração de flores e frutos. Uma particularidade destas substâcias é que a sua cor depede do ph da solução em que se ecotram. A malvidia-3-mooglicosídeo é a pricipal atociaia ecotrada os vihos titos produzidos a partir de Vitis viifera (uvas européias). Em solução aquosa, essa substâcia comporta-se como um ácido fraco (K a 5, a 25 C), segudo o equilíbrio represetado abaio, ode a atociaia protoada tem cor vermelha e a atociaia desprotoada tem cor azul. a) Calcule a cocetração, em mol L -1, das espécies protoada, desprotoada e H 3 O +, o equilíbrio a 25 C, em uma solução aquosa preparada pela adição de 0,200 mol dessa atociaia em água, formado 1,00 L de solução. b) Cosidere outra solução dessa atociaia dissolvida em água. Calcule a porcetagem de moléculas a forma desprotoada (azul), a 25 C, sabedo que o poh da solução é 11,2. c) O ph do viho pode variar etre 3,5 e 5,0, sedo a malvidia-3-mooglicosídeo a pricipal resposável pela cor vermelho-violácea dos vihos titos joves. Eplique, utilizado o pricípio de Le Chatelier, o que ocorreria com a coloração de certo viho tito se NaOH fosse adicioado ao mesmo.

3 a) Resolução: vermelho azul HA + (aq) + H 2 O(l) A(aq) H 3 O + (aq) No iício 0,200 mol L Variação No equilíbrio 0,200 Ka 5, [A].[H3O + [HA ] + ]. 0, ,200 5, (0,200-) 2 1, , , , a 1 b 5, c -1, b 2 4.a.c 3, , , egativo b ± 2a 5 3 5,6210 ± 6,6910 3, Etão, [A] [H 3 O + ] 3, mol L -1 [HA + ] 0,200 3,32 X ,20 mol L -1 b) ph + poh 14,0 Assim, se poh 11,2 podemos cocluir que ph 2,8 e que [H 3 O + ] 10-2,8 1, mol L -1. Sedo C a cocetração total (formas protoada + desprotoada) de malvidia-3- mooglicosídeo em solução,

4 2 Ka C ou 2 C + Ka em que [H 3 O + ] [A] (1, Etão, C + 1, ,62 10 ) 5 C 4, mol L -1 2 [A] C % moléculas a forma desprotoada (A) 100 1,5810 4, mol L mol L ,43% c) Ao adicioarmos NaOH ao viho tito, os íos hidróido reagiriam com H 3 O + (aq) segudo a equação: OH - (aq) + H 3 O + (aq) 2H 2 O(l) Isto represeta o cosumo de um dos produtos da reação e, pelo pricipio de Le Chatelier, o equilíbrio seria deslocado para a direita, deiado o viho com uma coloração tededo ao azul.

5 2 a Questão Quado a água cotém cocetração elevada de íos cálcio dissolvidos, Ca 2+ (aq), ela é chamada de água dura. Esse tipo de água ão é adequado para uso idustrial, pois o cálcio forma compostos pouco solúveis com diversos âios, como carboatos, causado o etupimeto de tubulações. Outro problema relacioado à água dura ocorre durate a fluoretação da água para abastecimeto de cidades, pois o cálcio presete precipita como fluoreto de cálcio, CaF 2, retirado parte do flúor da água. O flúor, a forma de fluoreto, F -, é importate para a saúde bucal e deve estar presete a água de abastecimeto a cocetração de 0,70 mg L -1, de acordo com a sociedade brasileira de odotologia. Dadas as equações e as costates de solubilidade, a 25 C, respoda: CaF 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2F - (aq) K ps 3, CaCO 3 (s) Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) K ps 4, a) Água com cocetração de Ca 2+ maior do que 1, mol L -1 pode ser cosiderada dura depededo do uso. Uma solução saturada de CaF 2 pode ser cosiderada água dura? Mostre com cálculos. b) Calcule a cocetração máima de Ca 2+ (aq), em mol L -1, que pode estar presete a água sem que ocorra a precipitação do CaF 2, quado a cocetração de fluoreto, F -, a água for 0,70 mg L -1. c) Uma maeira de elimiar o Ca 2+ (aq) da água, ates da fluoretação, é precipitá-lo a forma de carboato, CaCO 3. Calcule a cocetração míima de carboato, CO 2-3, em mol L -1, que deve estar presete a água para que ão ocorra a precipitação do CaF 2, a 25 C.

6 Resolução: a) CaF 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2 F - (aq) K ps 3, K ps [Ca 2+ ] [F - ] 2 3, (2) , [Ca 2+ ] 2, mol L -1, a solução saturada de CaF 2 ão pode ser cosiderada água dura. b) 1 mol F - 19 g mol F - 0, g [F - ] 3, mol L -1 CaF 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2 F - (aq) K ps 3, , K ps. (3, ) 2 3, [Ca 2+ ] 0,0287 mol L -1 c) Para que o Ca 2+ ão precipite quado o flúor for adicioado, [Ca 2+ ] má 0,0287 mol L -1. Para que a [Ca 2+ ] ão ultrapasse esse valor, a [CO 3 2- ] mí que deve estar presete é calculada pelo K ps do CaCO 3 : CaCO 3 Ca CO 3 0,0287 K ps 4, K ps [Ca 2+ ] [CO 2-3 ] 4, , ,0287. [CO 2-3 ] 1, mol L -1

7 3 a Questão M, CH 4 O, e, C 2 H 6 O, são dois alcoóis voláteis a 25 C. Ambos podem ser usados como solvete ou combustível e muitas vezes a mistura dos dois é empregada em processos de etração. Dados a 25 C: M: P 122,7 mmhg d 0,7918 g ml -1 Etaol: P 58,90 mmhg d 0,7894 g ml -1 a) Desehe a figura abaio, o perfil esperado para o comportameto da pressão de vapor do (P ) em fução da sua fração molar em uma mistura :. b) Calcule a pressão de vapor, a 25 C, de uma mistura cotedo, em volume, 10% de e 90% de. c) Calcule a pressão de vapor de outra mistura de e quado são adicioados 100,0 g de sacarose, C 12 H 22 O 11, sabedo que fração molar do é 0,2000 e a quatidade total de substâcias ( + + sacarose ), em mol, é igual a 1. Cosidere que a sacarose é um soluto ão volátil e que se solubiliza completamete a mistura.

8 Resolução: a) P P equação de uma reta que passa pela origem b) Pv? P P + P 10% + 2,399 0, ,84 90% + 15,44 0, ,84 d 0,7918g _ 1mL d 0,7894g _ 1mL 791,8 g _ 1L 789,4 g _ 1L MM 16, P 0, ,7 + 79,1g 0,10% 33 67, 48 mmhg 0,865558, ,97 t 2, ,46g 0,90% , ,44 17,84 15,44 c) Pv 100 g sacarose 0,29 mol MM 342 t 1 0,2 + P + + sacarose 1 0,2 0,29 0,50 P 1 0,2 + 0,50.58, ,20122, ,45 0, ,54 Pv 53, 99 mmhg

9 4 a Questão O ácido esteárico, C 18 H 36 O 2, é um ácido grao, ou seja, uma molécula com uma loga cadeia de carboos e um grupo ácido a etremidade. Ele é ecotrado em tecido aimal como parte de muitas gorduras saturadas e é utilizado a produção de cosméticos, saboetes e doces. Sua reação de combustão está represetada a seguir: C 18 H 36 O 2 (s) + 26O 2 (g) 18CO 2 (g) + 18H 2 O(g) a) Calcule o calor de combustão molar do ácido esteárico, a 1 atm e 25 C. b) A iformação utricioal cotida a embalagem de uma barra de cereal afirma que esta cotém 11,0 g de gordura. Calcule o calor liberado por essa quatidade de gordura, em kcal, supodo que toda gordura seja ácido esteárico. c) Calcule a variação da eergia itera, U, em kj, evolvida a combustão de 1 mol de ácido esteárico, cosiderado que a reação acima ocorre a 25 o C, a pressão costate de 1 atm e que os gases se comportam de forma ideal. Dados a 25 C: H f CO 2 (g) -393,50 kj mol -1 H f H 2 O(g) -241,82 kj mol -1 H f C 18 H 36 O 2 (s) -948 kj mol -1

10 Resolução: a) H o combustão H o produtos - H o reagetes H o combustão [18 (-393,50) + 18 (-241,81)] (-948) H o combustão ,58 kj mol -1 b) 1 mol C 18 H 36 O g ,58 kj 11g -406,20 kj 4, J 1 cal 4,184 J -4, J ,33 cal -97,03 kcal c) U H - RT U ,58 kj (10 mol 8,314 J mol -1.K K) U ,58 kj 24775,72 J ( 24,776 kj) U ,36 kj