Química Concentração das soluções Vestibular - FUVEST

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1 Química Cocetração das soluções Vestibular - FUVEST 1. (Fuvest 2014) Nos aos de 1970, o uso do iseticida DDT, também chamado de 1,1,1- tricloro-2,2-bis (para-clorofeil)etao, foi proibido em vários países. Essa proibição se deveu à toxicidade desse iseticida, que é solúvel o tecido adiposo dos aimais. Para moitorar sua preseça em um ambiete mariho do litoral caadese, amostras de ovos de gaivotas, recolhidos os ihos, foram aalisadas. O gráfico abaixo mostra a variação da cocetração de DDE (um dos produtos gerados pela degradação do DDT) os ovos, ao logo dos aos. a) No período de 1970 a 1985, foi observada uma dimiuição sigificativa da cocetração de DDE os ovos das gaivotas. A partir de 1970, quato tempo levou para que houvesse uma redução de 50% a cocetração de DDE? b) O DDE é formado, a partir do DDT, pela elimiação de HC. Escreva, usado fórmulas estruturais, a equação química que represeta a formação do DDE a partir do DDT. c) Um estudo realizado o litoral dos EUA mostrou que a cocetração total de DDT e de seus 5 2 derivados a água do mar era cerca de 5 10 ppm; o fitoplâcto, 4 10 ppm; em peixes pequeos, 0,5 ppm; em peixes grades, 2 ppm; e, em aves marihas, 25 ppm. Dê uma explicação para o fato de a cocetração dessas substâcias aumetar a ordem apresetada. 2. (Fuvest 2015) Nas águas das represas de regiões agrícolas, o aumeto da cocetração de íos itrato, proveietes de sais cotidos em fertilizates, pode levar ao feômeo da eutrofização. Tal feômeo provoca a morte de peixes e de outros orgaismos aquáticos, alimetado um ciclo de degradação da qualidade da água. a) Explique a relação etre o aumeto da cocetração de íos itrato, a eutrofização e a dimiuição de oxigêio dissolvido a água. b) Cosidere um material compostado com teor de itrogêio de 5% em massa e o itrato de amôio (NH4NO 3), que é um fertilizate muito utilizado a agricultura covecioal. Se forem utilizadas massas iguais de cada um desses dois fertilizates, qual deles forecerá maior teor de itrogêio por hectare de solo? Mostre os cálculos. Dados: Massa Molar (g / mol) 1

2 H... 1 N O (Fuvest 2014) O observatório de Maua Loa, o Havaí, faz medições diárias da cocetração de dióxido de carboo a atmosfera terrestre. No dia 09 de maio de 2013, a cocetração desse gás atigiu a marca de 400 ppm. O gráfico abaixo mostra a curva de crescimeto da cocetração de dióxido de carboo ao logo dos aos (curva B) e, também, a curva que seria esperada, cosiderado o CO2 gerado pelo cosumo de combustíveis fósseis (curva A). a) Escreva a equação química balaceada que represeta a reação que ocorre o motor de um carro movido a gasolia (C8H18), e que resulta a liberação de CO2 e vapor de água para a atmosfera. b) A cocetração de CO2 a atmosfera, a época pré-idustrial, era de 280,0 ppm. Adotado o valor de 400,4 ppm para a cocetração atual, calcule a variação percetual da cocetração de CO2 em relação ao valor da época pré-idustrial. c) Dê uma explicação para o fato de os valores observados (represetados a curva B) serem meores do que os valores esperados (represetados a curva A). 4. (Fuvest 2012) Um aluo efetuou um experimeto para avaliar o calor evolvido a reação de um ácido com uma base. Para isso, tomou 8 tubos de esaio e a cada um deles adicioou 50 ml de uma mesma solução aquosa de HC e diferetes volumes de água. Em seguida, acodicioou esses tubos em uma caixa de isopor, para miimizar trocas de calor com o ambiete. A cada um desses tubos, foram adaptados uma rolha e um termômetro para medir a temperatura máxima atigida pela respectiva solução, após o acréscimo rápido de volumes diferetes de uma mesma solução aquosa de NaOH. O volume fial da mistura, em cada tubo, foi sempre 100 ml. Os resultados do experimeto são apresetados a tabela. Volume de HCl Volume de Volume de NaOH Temperatura Tubo (aq) (ml) H 2O (ml) (aq) (ml) máxima (ºC) , , , , , , , ,0 2

3 a) Costrua um gráfico, o quadriculado apresetado a págia de resposta, que mostre como a temperatura máxima varia em fução do volume de solução aquosa de NaOH acrescetado. b) A reação do ácido com a base libera ou absorve calor? Justifique sua resposta, cosiderado os dados da tabela. c) Calcule a cocetração, em mol L-1, da solução aquosa de HC, sabedo que a cocetração da solução aquosa de NaOH utilizada era 2,0 mol L (Fuvest 2010) Determiou-se o úmero de moléculas de água de hidratação (x) por molécula de ácido oxálico hidratado (H2C 2O4 xh2o), que e um ácido dicarboxílico. Para isso, foram preparados 250 ml de uma solução aquosa, cotedo 5,04 g de ácido oxálico hidratado. Em seguida, 25,0 ml dessa solução foram eutralizados com 16,0 ml de uma solução de hidroxido de sodio, de cocetração 0,500 mol/l. a) Calcule a cocetração, em mol/l, da solução aquosa de ácido oxálico. b) Calcule o valor de x. Massas molares (g/mol) H 1 C 12 O (Fuvest 2010) Uma substâcia pode apresetar solubilidades diferetes em solvetes diversos. Assim, por exemplo, o ácido butaodioico e mais solúvel em água do que em éter. Ao misturar ácido butaodioico, éter e água, agitar a mistura e deixa-la em repouso por algus miutos, separam-se duas fases, uma de eter e outra de água. Ambas cotem ácido butaodioico, em cocetrações diferetes e que ão mais se alteram, pois o sistema atigiu o equilíbrio. ácido butaodioico (água) ácido butaodioico (éter) Para determiar a costate desse equilíbrio, também chamada de coeficiete de partição, foram efetuados cico experimetos. Em cada um, foi adicioado ácido butaodioico a uma mistura de 25 ml de água e 25 ml de éter. Após a agitação e separação das fases, as cocetrações de ácido butaodioico, em cada fase, foram determiadas. Experimeto Cocetração de equilíbrio do ácido butaodioico a água (mol/l) 1 0,152 0, ,182 0, ,242 0, ,300 0, ,349 0,051 Cocetração de equilíbrio do ácido butaodioico o éter (mol/l) a) No quadriculado da folha de respostas, costrua um gráfico da cocetração de ácido butaodioico em éter versus a cocetração de ácido butaodioico em água. 3

4 b) Calcule o valor do coeficiete de partição éter/água do ácido butaodioico. c) Qual a massa, em gramas, de ácido butaodioico utilizada o experimeto 5? Mostre os cálculos. d) Em outro experimeto, foram utilizadas duas diferetes amostras de ácido butaodioico. Uma dela cotiha, em suas moléculas, apeas o isótopo oxigêio-18, e a outra cotiha apeas oxigêio-16. A primeira (com oxigêio-18) foi adicioada a água, e a seguda (com oxigêio-16) foi adicioada ao éter. Após misturar as soluções, agitar a mistura e separar as fases, ode foi detectado o oxigêio- 18? Explique. Dado: massa molar do acido butaodioico g/mol 4

5 Gabarito: Resposta da questão 1: a) A partir da aálise do gráfico, teremos: 3,0 mg / kg 100 % m 1,5 mg / kg m 50 % Coclusão: levou oito aos para que houvesse uma redução de 50% a cocetração de DDE. b) A equação química que represeta a formação do DDE, pela elimiação de HC, a partir do DDT é a seguite: c) O DDT é uma substâcia ão biodegradável e ão pode ser excretado pelos seres vivos. Dessa forma, o iseticida de acumula ao logo das cadeias alimetares a partir dos produtores, aparecedo em maiores cocetrações os predadores fiais. Resposta da questão 2: a) O excesso da proliferação de algas devido à grade quatidade de utrietes, icluido os itratos, é cohecido como eutrofização. Este excesso de biomassa cosome gás oxigêio dissolvido a água e este feômeo pode levar à morte e a decomposição de muitos orgaismos. b) Utilizado-se massas iguais de cada um desses dois fertilizates, teremos: 5

6 NH4NO3 80 g/mol 2N 28 g/mol 80 g (NH4NO 3) 28 g de N m mitrogêio 28 mitrogêio m 0,35m g g (material compostado) m 5 m' itrogêio m 0,05m g 100 0,35m g 0,05m g 35 % de itrogêio 5 % de itrogêio 5 g de N m' itrogêio Coclusão: a porcetagem de itrogêio o itrato de amôio (35 %) é maior do que o adubo compostado (5 %). Resposta da questão 3: a) Equação química balaceada que represeta a reação que ocorre o motor de um carro movido a gasolia (C8H18): 2C8H 18( ) 25O 2(g) 16CO 2(g) 18H2 O(v). b) Cálculo da variação percetual da cocetração de CO2 em relação ao valor da época préidustrial: ΔC C C atual pré idustrial ΔC 400,4 ppm 280,0 ppm 120,4 ppm 100 % 280,0 ppm p p 43,0 % 120,4 ppm c) A cocetração de CO 2 (curva B) é meor, pois com o passar do tempo este gás foi retirado da atmosfera pelo processo da fotossítese e precipitação de chuvas. Resposta da questão 4: a) Gráfico: 6

7 b) De acordo com a tabela, após o acréscimo de volumes diferetes de uma mesma solução aquosa de NaOH, a temperatura sofre elevação até o volume de 25 ml, ou seja, ocorre liberação de calor. Isto sigifica que a reação do ácido com a base é exotérmica. c) De acordo com o gráfico, a temperatura máxima atigida é de ml de base (NaOH). Etão, para uma cocetração de 2,0 1 L 1000 ml 2 mol (NaOH) 1000 ml mol (NaOH) NaOH 0,05 mol 25 ml HC (aq) NaOH(aq) H2 O( ) NaC (aq) 1 mol 1 mol 0,05 mol HC 0,05 mol 00,5 mol HC 0,05 mol [HC ] 1,0 moll V 50 ml 1 1 moll, teremos: A cocetração da solução aquosa de HC é de 1 1,0 moll. o 30 C para um volume de 25 Resposta da questão 5: a) Têm-se 16,0 ml de uma solução de hidróxido de sódio, de cocetração 0,500 mol/l, etão: 1000 ml 0,500 mol 16 ml NaOH NaOH 0,008 mol Como a proporção de ácido para base é de 1 para 2, teremos: H2C2O 4 + 2NaOH Na2C2O 4 + 2H2O ácido base 1 mol 2mol H2C2O4 H2C2O4 0,008 mol 0,004 mol Como 25 ml foram eutralizados, vem: [H2C2O 4 ] V [H2C2O 4 ] 0,004 mol 0,16 mol /L L b) Foram preparados 250 ml de uma solução aquosa, etão: V= 250 ml = 0,25 L m [H2C2O 4 ] M V 5,04 0,16 M 126 g/ mol M 0,25 7

8 H2C2O 4.xH2O 126 = ( ) + 18x x = 2 A fórmula será dada por: H2C2O 4.2H2O. Resposta da questão 6: a) Teremos: b) O valor do coeficiete de partição éter/água do ácido butaodioico será dado por: ácido bu taodioico (éter) K [ácido butaodioico (água)] Pelo gráfico: [ácido butaodioico (éter)] = 0,015 e [ácido butaodioco (água)] = 0,100. Etão, 0,015 K 0,15 0,100 c) Experimeto 5: (Em 1 L) 1 mol 118 g 0,349 mol c c = 41,18 g/l 41,18 g 1 L m 0,025 L m = 1,029 g (ácido butaodioico) (Em 1 L) 1 mol 118g 8

9 0,051 mol c c = 6,018 g/l 6,018g 1 L m' 0,025 L m = 0,150 g (ácido butaodioico) m(total) = 1,029 g + 0,150 g = 1,179 g de ácido butaodioico. d) Ao misturar-se as soluções, as moléculas do ácido butaodioico (com oxigêio-18) em água etrarão em equilíbrio com as moléculas do ácido butaodiocio (com oxigêio-16) em éter, logo, será detectado oxigêio-18 as duas fases. 9