Química - UNESP fase

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1 Química - UNESP fase 1. (Unesp 015) Em um laboratório, nas condições ambientes, uma determinada massa de carbonato de cálcio (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 (cm ) Escreva a equação balanceada da reação e calcule a velocidade média da reação, em intervalo entre 1 minuto e minutos. mol min, no Dado: Volume molar do CO nas condições ambientes = 5,0 L mol. (Unesp 015) 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: catalisador C11H O11 HO C6H1O16 C6H1O16 sacarose glicose frutose Em uma reação de hidrólise enzimática, inicialmente, a concentração de sacarose era de Após 10 h de reação, a concentração caiu para para 0,1 mol L. 0,06 mol L e, após 0 h de reação, a concentração caiu 0,0 mol L. Determine a meia-vida da reação e a velocidade média de consumo da sacarose, em mol L min, no intervalo entre 600 e 100 min. TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 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. Página 1 de 11

2 Química - UNESP fase Com o conjunto e os contatos devidamente fixados, o aluno adicionou uma solução de sulfato de cobre (CuSO 4) aos pedaços de papel-toalha de modo a umedecê-los e, instantaneamente, houve o acendimento da lâmpada.. (Unesp 015) Sabe-se que o aluno preparou 400 ml de solução de sulfato de cobre com concentração igual a 1,00 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 015) A tabela apresenta os valores de potencial-padrão para algumas semirreações. Equação de semirreação E (V) H (aq) e H (g) 0,00 (1mol L, Zn (aq) e Zn (s) 0,76 Cu (aq) e Cu (s) 0,4 100kPa e 5 C) 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 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 5 ml de uma solução aquosa de Ca(OH) e gastando 0,0 ml de uma solução padrão de HNO de concentração igual a 0,10 mol L. Página de 11

3 Química - UNESP fase 5. (Unesp 015) Para preparar 00 ml da solução-padrão de concentração 0,10 mol L utilizada na titulação, a estudante utilizou uma determinada alíquota de uma solução concentrada de HNO, cujo título era de 65,0% (m m) e a densidade de 1,50 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 ph log[h ] HNO 1 6,0 g mol 6. (Unesp 015) Utilizando os dados do texto, apresente a equação balanceada de neutralização envolvida na titulação e calcule a concentração da solução de Ca(OH). 7. (Unesp 014) Em sua edição de julho de 01, a revista Pesquisa FAPESP, sob o título Voo Verde, anuncia que, até 050, os motores de avião deverão reduzir em 50% a emissão de dióxido de carbono, em relação às emissões consideradas normais em 005. 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-deaçúcar, 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 C15H4, 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 014) 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 Página de 11

4 Química - UNESP fase 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 QUESTÕES: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir. A hidrazina, substância com fórmula molecular NH 4, é um líquido bastante reativo na forma pura. Na forma de seu monoidrato, NH4 HO, 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 014) 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: NH 4 ( ) 4 NH (g) N (g) NH 4 ( ) 4 NH (g) 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) =,4 L Calcule a massa de H e o volume total dos gases formados, medido nas CNTP, gerados pela decomposição estequiométrica de 1,0 g de NH 4 ( ). 10. (Unesp 014) 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 NH4 HO, obtendo-se os produtos N (g) e HO ( ) em sua saída. No compartimento representado no lado direito do esquema, são introduzidos os reagentes O (g) e HO ( ), sendo HO ( ) 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 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 6, mol. Página 4 de 11

5 Química - UNESP fase 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 ( ), 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 0,10mol 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 014) Calcule a massa de sulfato de zinco (ZnSO4) necessária para se preparar 00 ml da solução utilizada no experimento e escreva a equação que representa a dissociação deste sal em água. Dados: Massas molares, em gmol : Zn 65,4; S,1; O 16,0 1. (Unesp 014) 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 carga massa do eletrodo de Zn inicial (antes da realização da eletrólise) massa do eletrodo de Zn final (após a realização da eletrólise) medida 168 C,5000 g,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 Carga do elétron, em gmol : Zn 65, C elétron : 1,6 10 Página 5 de 11

6 Química - UNESP fase Gabarito: Resposta da questão 1: Equação balanceada da reação: CaCO (s) HNO (aq) H O( ) CO (g) Ca(NO ) (aq). De acordo com a tabela, vem: tempo 1 min min volume de gás 150 cm 0,15L 40 cm 0,4 L min 00 cm 0,0 L Tempo de 1 minuto V 0,15 L 1 mol n1 minuto 5 L 0,15 L n1 minuto 0,006 mol Tempo de minutos V 0,0 L 1 mol 5 L n1 minuto 0,0 L n1 minuto 0,01 mol vmédia vmédia Δn 0,01 mol 0,006 mol Δt min min 0,00 mol/min Resposta da questão : Teremos: [sacarose] : concentração molar da sacarose t 1 : tempo de meia vida (tempo que demora para metade do reagente reagir) t 1 t 1 t 1 t 1 [sacarose] [sacarose] [sacarose] [sacarose] tempo de reação 0 h [ sacarose] inicial 0,1 mol / L t1 t1 0,1 mol / L 0,1 mol / L 0,1 mol / L 4 t 1 0 h t 1 10 h 10 h 10 h 0,1 mol / L 0,06 mol / L 0,0 mol / L Cálculo da velocidade média de consumo da sacarose, em 600 min (10 60 min 10 h) e 100 min (0 60 min 0 h) : mol L min, no intervalo entre Página 6 de 11

7 Química - UNESP fase Δ[sacarose] vmédia Δt 0,0 mol / L 0,06 mol / L 5 vmédia 5 0 mol L min 100 min 600 min 5 vmédia 5 0 mol L min Resposta da questão : O aluno preparou 400 ml de solução de sulfato de cobre (CuSO 4) com concentração igual a 1,00 mol L. Então: CuSO4 159, ml n 400 ml CuSO4 CuSO4 CuSO4 0,4 mol 1,00 mol de CuSO 4 n CuSO4 m 0,4 59,6 6,84 g m 6,84 g Equação balanceada de dissociação do sulfato de cobre em água: HO 4 4 CuSO (s) Cu (aq) SO (aq) Resposta da questão 4: De acordo com a tabela, teremos: Maior potencial elétrico: 0,4 V. Menor potencial elétrico: 0,76 V. Então, 0 Zn (aq) e Zn(s) E 0,76 V 0 Cu (aq) e Cu(s) E 0,4 V 0,4 V 0,76 V Zn(s) Zn (aq) e (oxidação) Cu (aq) e Cu(s) (redução) Global Zn(s) Cu (aq) Zn (aq) Cu(s) ΔE Emaior Emenor ou ΔE Eredução Eoxidação ΔE 0,4 ( 0,76) 1,10 V ΔE 1,10 V ou ΔE 0,4 0,76 1,10 V ΔE 1,10 V Para um conjunto de três pilhas ligadas em série deve-se somar as diferenças de potenciais. Página 7 de 11

8 ΔE ddp ΔE,10,10,10,0 V ΔE,0 V Química - UNESP fase Resposta da questão 5: Utilizou-se uma alíquota de uma solução concentrada de HNO, cujo título era de 65,0% (m m) e a densidade de 1,50 g ml. Então, Concentração comum (HNO ) : chno Concentração molar (HNO ) : [HNO ] Massa molar (HNO ) : MHNO chno Título densidade chno 0, g/l chno 975 g/l c HNO [HNO ] MHNO 975 g/l [HNO ] 6 g/mol [HNO ] 15,476 mol /L n HNO (solução) n HNO (solução padrão) [HNO ] V [HNO ] padrão Vpadrão 15,476 mol /L V 0,10 mol/l 0, L V 0,0019 L V 1,9 ml Cálculo do ph da solução padrão preparada : 100 % de ionização HNO H NO 0,1 mol /L 0,1 mol /L 0,1 mol /L [H ] 0,1 mol /L 0 mol /L ph log[h ] ph log10 ph 1 Resposta da questão 6: De acordo com o texto, utilizou-se 5 ml de uma solução aquosa de Ca(OH) e 0,0 ml de uma solução padrão de HNO de concentração igual a 0,10 mol L. Equação balanceada de neutralização envolvida na titulação: HNO (aq) Ca(OH) (aq) H O( ) Ca(NO ) (aq). Página 8 de 11

9 VCa(OH) (aq) 5 ml VHNO (aq) 0,0 ml [HNO ] 0,10 mol/l n Ca(OH) [Ca(OH) ] VCa(OH) (aq) n HNO [HNO ] VHNO (aq) Química - UNESP fase HNO (aq) Ca(OH) (aq) HO( ) Ca(NO ) (aq) mols 1 mol nhno nca(oh) [HNO ] VHNO (aq) [Ca(OH) ] VCa(OH) (aq) 0,10 mol/ L 0 ml [Ca(OH) ] 5 ml [Ca(OH) ] 0,04 mol/ L Resposta da questão 7: Hidrogenação total do farneseno: Combustão completa de 1 mol do farnesano (C15 H ) : 1C15H O 5 CO 16 HO Resposta da questão 8: Ca(OH) FeC Fe(OH) CaC O hidróxido de Ferro III, Fe(OH), é o composto químico responsável pela floculação. Resposta da questão 9: Somando as equações estequiométricas, teremos: NH 4 ( ) 4 NH (g) N (g) NH 4 ( ) 4 NH (g) N (g) 8 H (g) 4 NH 4 ( ) 4 N (g) 8 H (g) NH4 g.mol ; H g.mol 4 NH 4 ( ) 4 N (g) 8 H (g) 4 g 8 g m H 1g 0,15 g m H Página 9 de 11

10 Química - UNESP fase 4 NH 4 ( ) 4 N (g) 8 H (g) 1 volumes 4 g 1,4 L 1g Vtotal,10 L Vtotal Resposta da questão 10: Teremos: Teremos: NH 4 HO NH 4 HO Então: NH4 HO N 4H 4e HO (em I) O HO 4e 4OH (em II) NH4 O HO N 4H 4OH 4 HO NH4 O HO N 4HO Equação global NH4 O N HO 0 (oxidação do nitrogênio) Resposta da questão 11: concentração 0,1mol L V 0,L MM ZnSO4 161,5 g mol Usando a fórmula da molaridade, teremos: m concentração molar MM V m 0,1 m 4,84g 161,5 0, Equação de dissociação do ZnSO4 em água: HO 4(s) (aq) 4(aq) ZnSO Zn SO Página 10 de 11

11 Química - UNESP fase Resposta da questão 1: A semirreação que ocorre no cátodo é a redução do zinco, dada por: 0 Zn(aq) e Zn(s) Cálculo da Constante de Avogadro: A massa de zinco depositada no cátodo, de acordo com a tabela, foi: Massa depositada: mf mi =,5550g,5000g = 0,055g de Zn. Quantidade de carga do processo: 1e 1, C 1mol de e x 19 x 1mol de e,6 0 C Assim: 0 Zn(aq) e Zn(s) 9 1mol de e (1,6 0 C) 65,4g 168C 0,055g 1mol de e 6,4 10 Página 11 de 11