P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 22/03/2014

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1 P1 - PROV DE QUÍMIC GERL 22/03/2014 Noe: Nº de Matrícula: GRITO Tura: ssinatura: Questão Valor Grau Revisão 1 a 2,5 2 a 2,5 3 a 2,5 4 a 2,5 Total 10,0 Dados R = 0,0821 at L ol -1 K -1 T (K) = T ( C) + 273,15 1 at = 760 Hg = 760 Torr PV = nrt P i = i P S = K H P

2 1 a Questão O 1-broobutano, C 4 H 9 r, é u coposto incolor, couente usado coo agente de alquilação. Considere que a produção de C 4 H 9 r ocorre a partir de 1,33 g de broeto de sódio, Nar, e 1,50 L de água, seguida pela adição de 0,800 L de 1-butanol, C 4 H 9 OH, e 1,10 L de ácido sulfúrico concentrado, H 2 SO 4, confore a equação abaixo e faça o que se pede. Nar(aq) + C 4 H 9 OH(l) + H 2 SO 4 (l) C 4 H 9 r(l) + NaHSO 4 (aq) + H 2 O(l) a) Calcule a fração e ol de Nar na istura de reagentes. b) Calcule o rendiento percentual, assuindo-se que soente 1,10 g do C 4 H 9 r fosse produzido. c) Explique porquê, geralente, as reações não atinge 100% de rendiento. Dados: densidade (C 4 H 9 OH) = 0,810 g L -1 densidade (H 2 SO 4 ) = 1,84 g L -1 densidade (H 2 O) = 1,00 g L -1 M (C 4 H 9 OH) = 74,122 g ol -1 M (C 4 H 9 r) = 137,019 g ol -1 M (Nar) = 102,894 g ol -1 M (H 2 SO 4 ) = 98,077 g ol -1 M (H 2 O) = 18,015 g ol -1

3 Resolução: Cálculo de n(h 2 O): 1,00 g 1 L y 1,50 L y = 1,500 g n(h 2 O) = 1,500 / 18,015 = 8,326 x 10-2 ol Cálculo de n(nar): n(nar) = 1,33 / 102,894 = 1,293 x 10-2 ol Cálculo de n(c 4 H 9 OH): 0,810 g 1 L x 0,800 L x = 0,6480 g n(c 4 H 9 OH) = 0,6480 / 74,122 = 8,742 x 10-3 ol Cálculo de n(h 2 SO 4 ): 1,84 g 1 L y 1,10 L y = 2,024 g n(h 2 SO 4 ) = 2,024 / 98,077 = 2,064 x 10-2 ol Cálculo de n(total): n(total) = 8,742 x ,293 x ,064 x ,326 x 10-2 n(total) = 12,557 x 10-2 = 1,2557 x 10-1 ol Cálculo da Fração e ol: x(nar) = n(nar) / n(total) x(nar) = 1,293 x 10-2 / 1,2557 x 10-1 = 1,03 x 10-3 = 0,103 b) Cálculo do reagente liitante: 1 ol C 4 H 9 OH 1 ol Nar 1 ol H 2 SO 4 8,742 x 10-3 ol 8,742 x 10-3 ol 8,742 x 10-3 ol RL excesso excesso Massa de produto para 100%: 1 ol C 4 H 9 OH 1 ol C 4 H 9 r 74,122 g 137,019 g 0,648 g w w = 1,198 g C 4 H 9 r Cálculo do Rendiento: 1,198 g 100% 1,10 g r r = 91,8 % c) - Reação Copetitiva ua reação que ocorre ao eso tepo que aquela na qual estaos interessados e que usa alguns dos esos reagentes. - Reação Incopleta no oento da edição. - Reações que não se copleta parece parar quando ua certa parte dos reagentes foi consuida. - Reações que atinge u equilíbrio dinâico. - Ipurezas nos reagentes, quando não se sabe da presença delas. Quando sabe-se da presença de ipurezas, basta retirá-las antes do cálculo do rendiento. - Influência de condições abientais no experiento. - Perdas e/ou containações durante o processo, quando há u grande núero de etapas.

4 2 a Questão cisplatina, Pt(NH 3 ) 2 Cl 2, é undialente conhecida coo u agente anticancerígeno usado no trataento de tuores. Pode ser produzida pela reação entre o tetracloroplatinato(ii) de potássio, K 2 PtCl 4, e a aônia, NH 3, de acordo co a equação abaixo: K 2 PtCl 4 (s) + 2NH 3 (aq) Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 (s) +2KCl(aq) a) Calcule a assa de Pt(NH 3 ) 2 Cl 2, e graas, que pode ser obtida pela reação de 99,6 g de K 2 PtCl 4 co 0,588 ol de NH 3. b) Calcule o rendiento percentual quando 1,71 g de K 2 PtCl 4 e 0,120 g de NH 3 produze 1,00 g de Pt(NH 3 ) 2 Cl 2. c) 100 L de K 2 PtCl 4 reage co 100 L de NH 3 0,500 ol L -1, confore equação acia. solução aquosa de NH 3 restante é separada e reage, estequioetricaente, co 150 L de ua solução aquosa de HCl 0,200 ol L -1, confore equação abaixo. Calcule a concentração inicial de K 2 PtCl 4, e ol L -1. Dados: M (Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ) = 300,1 g ol -1 M (K 2 PtCl 4 ) = 415,1 g ol -1 M (NH 3 ) = 17,03 g ol -1 NH 3 (aq) + HCl(aq) NH 4 Cl(aq)

5 Resolução: a) 1 ol K 2 PtCl 4 2 ol NH 3 0,240 ol x x = 0,480 ol NH 3 0,588 0,480 = 0,108 ol de NH 3 e excesso São forados 0,240 ol de K 2 PtCl 4 n = /M = 0,240 x 300,1 = 72,0 g b) Mostrar através de cálculos o RL = NH 3 n NH3 = /M n NH3 = 0,120/17,03 n NH3 = 7,046 x 10-3 ol 2 ol NH 3 1 ol Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 7,046 x 10-3 ol x x = 3,523 x 10-3 ol NH 3 n Pt(NH3)2Cl2 = /M 3,523 x 10-3 x 300,1 = = 1,057 g 1,057 g 100% 1,00 g y y = 94,6 % c) 1 ol Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 2 ol NH 3 0,100 L x y n NH3 e excesso: 0,150 L x 0,200 ol L -1 = 3,000 x 10-2 ol n NH3 inicial: 0,100 L x 0,500 ol L -1 = 5,000 x 10-2 ol n NH3 que reage: 5,000 x 10-2 ol - 3,000 x 10-2 ol = 2,000 x 10-2 ol = y substituindo na regra de 3 acia, teos: 2 x 0,100 L x = 2,000 x 10-2 ol x = 0,100 ol L -1

6 3 a Questão Considere as equações quíicas abaixo e faça o que se pede: NaHCO 3 (aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) Na 2 CO 3 (aq) + 2HCl(aq) 2NaCl(aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) a) Ua istura de bicarbonato de sódio, NaHCO 3, e carbonato de sódio, Na 2 CO 3, contendo ua assa de 1,50 g reagiu co, exataente, 14,0 L de HCl 1,50 ol L -1. Calcule a assa, e graas, de cada u dos coponentes da istura. b) Calcule a pressão de CO 2, e at, produzida no ite a considerando que o gás de abas as reações foi recolhido e u recipiente de 450 L a 27 o C. c) Explique coo a Lei dos Gases Ideais, PV = nrt, foi obtida. Obs.: Considere que as reações ocorre co 100% de rendiento e os gases se coporta idealente. Dados: M (NaHCO 3 ) = 84,0 g ol -1 M (Na 2 CO 3 ) = 106 g ol -1 M (HCl) = 36,5 g ol -1

7 Resolução: a)1,50 ol HCl 100 L x 14,0 L x = 0,0210 ol HCl t t NaHCO3 1,50 g NaCO3 1,50g x 2y 0,0210ol 2 0, , ,50g ,90x10 0,0210 Substituindo 106 (1,50 159, ,45g N aco3 62 1,50 0,45 1,05g ) por b 1,50 187,0 NaHCO3 : 0,0210 x 8,904 x 10 3 b) 1ol NaHCO 3 84,0 g x 1,048 g x = 0,01248 ol NaHCO 3 1ol NaHCO 3 1 ol CO 2 0,01248 ol 0,01248 ol 1ol NaCO g x 0,452 g x = 0,00424 ol NaCO 3 1ol NaCO 3 1 ol CO 2 0,00424 ol 0,00424 ol CO 2 total = 0, , = 0,01672 ol PV = nrt P = 0,01672 ol x 0,0821at L ol 0,450 L -1 x 300,2 K 0,916 at c) lei dos gases ideais foi obtida através de experientos independentes e diferentes épocas e por diferentes cientistas. Os experientos levara e consideração que os gases apresentara propriedades físicas seelhantes, respondendo da esa fora a essas variações. variação de teperatura de

8 pressão, de quantidade de atéria ou de volue de u gás e u recipiente resulta e ua resposta significativa do gás, não observado para líquidos e sólidos. Os prieiros experientos ostrara que o volue é inversaente proporcional a pressão, desde que n e V seja constantes (Lei de oyle). Os experientos seguintes observara que a variação de P (co n e V constantes) e de volue (co n e P constantes) é diretaente proporcional à teperatura (Lei de Charles-Gay- Lussac). E, finalente, a variação da quantidade de atéria afeta diretaente o volue (co P e T constantes) ou a pressão (co V e T constantes) (Principio de vogadro). Os enunciados acia são de proporcionalidade e descreve o coportaento do gás ideal. Mateaticaente: 1 Vx (T,n constantes oyle) T VxT (P,n constantes Charles Gay Lussac) Vxn (T,P constantes vogadro) Co a cobinação das três 1 Vx Tn p 1 V R T P PV nrt proporcionalidades:

9 4 a Questão No YouTube existe dezenas de vídeos que ostra o efeito explosivo da adição de ua faosa bala de enta a ua garrafa de refrigerante diet. O resultado desta istura é u jato de espua que sai do vasilhae de refrigerante, podendo subir vários etros no ar. Ua das explicações para este fenôeno é a interferência da bala na solubilidade do gás carbônico, CO 2, na bebida gaseificada. Co base nestas inforações responda o que se pede. Desconsidere os efeitos da Lei de Raoult e quaisquer reações do CO 2 no refrigerante, be coo, as contribuições do CO 2 atosférico. a) Explique a Lei de Henry utilizando a situação acia. b) Mostre através de cálculos coo é possível forar o jato de refrigerante e ua garrafa de 1,00 L, sabendo que estão dissolvidos 8,30 g de CO 2. Considere que u ol do gás a ua deterinada teperatura e pressão ocupa u volue de 24,0 L e que todo o CO 2 se desprende do líquido. c) pós se atingir o equilíbrio dinâico entre o gás dissolvido e o gás livre, 4,49 g de CO 2 estão dissolvidos e 1,00 L de refrigerante. Calcule o valor da constante de Henry, K H, do CO 2, considerando a pressão de CO 2 igual a 3,00 at. Dados: M (CO 2 ) = 44,0 g ol -1 Resolução: a) o se adicionar a bala na garrafa de refrigerante a solubilidade do CO 2 é reduzida no líquido e consequenteente a pressão de CO 2 tabé diinui coo ostrado na Lei de Henry, S = P x K H. b) nco 2 = /M.: nco 2 = 8,30 g/44,0 g ol -1 : nco 2 = 0,189 ol V = V/n.: V = V x n.: V = 24,0 L x0,189 ol V = 4,54 L Coo a garrafa de refrigerante te capacidade de 1,00 L, o gás escapará do recipiente, pois será produzido u volue de gás de 4,55 L. c) nco 2 = /M.: nco 2 = 4,49 g/44,0 g ol -1 : nco 2 = 0,102 ol c = n/v.: c = 0,102 ol/1,00 L.: c = 0,102 ol L -1 S = P x K H.: K H = S/P.: K H = 0,102 ol/3,00 at: K H = 0,0340 ou 3,40 x 10-2 ol L -1 at -1