QUÍMICA Exercícios de revisão resolvidos

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1 9. (ENEM 2013) A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxirredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol. Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de A) 28. B) 75. C) 175. D) 275. E) 303.

2 SOLUÇÃO: Pelo enunciado, tem-se que reagiram no forno 2,5 toneladas de ferro-gusa, ou seja, g., para a obtenção do aço doce, tendo o gás carbônico como sub-produto. Inicialmente, calcula-se a quantidade de carbono em gramas presente no ferro-gusa (3,3%), pela regra de três abaixo: 3,3% 100% x g x = g Após esta reação, ainda permaneceram ligados ao ferro, 0,3% de carbono, isto é, apenas 3,0% é que formaram o CO₂. Assim, por outra regra de três a seguir, calcula-se a quantidade em gramas de carbono que não reagiram para formar o CO₂: 0,3% 100% x g x = g Desta maneira, a quantidade em gramas de carbono que reagiram formando o CO₂ é igual a ( g g) = g. A reação de formação do gás carbônico é dada por: C + O₂ CO₂, já, portanto, balanceada. Pela estequiometria da reação, vê-se que um mol de carbono gera um mol de gás carbônico. A massa molar de carbono já foi dada, igual a 12 g/mol. A massa molar do CO₂ é igual a 44 g/mol ( 1 x x 16). Assim, 12 g de carbono formam 44 g de gás carbônico. Resolvendo-se a regra de três final, acha-se a massa de gás carbônico procurada: 12 g 44 g g x x = g ou 275 kg. Portanto, a alternativa correta é a letra D.

3 10. (ENEM 2014) Grandes fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as indústrias de extração de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e a consequente formação de chuva ácida, o gás pode ser lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme mostrado na equação (1). CaCO₃(s) + SO₂(g) CaSO₃(s) + CO₂(g) (1) Por sua vez, o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a obtenção do sulfato de cálcio, como mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas. 2CaSO₃(s) + O₂(g) 2CaSO₄(s) (2) As massas molares dos elementos carbono, oxigênio, enxofre e cálcio são iguais a 12 g/mol, 16 g/mol, 32 g/mol e 40 g/mol, respectivamente. Considerando um rendimento de 90% no processo, a massa de gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de A) 64. B) 108. C) 122. D) 136. E) 245.

4 SOLUÇÃO: Primeiramente, é necessário se verificar se as duas equações químicas apresentadas estão devidamente balanceadas, ou seja, checar em cada uma delas se a quantidade de átomos de cada elemento de um lado da reação se iguala com a quantidade de átomos do mesmo elemento do outro lado. Verificando-se isso, vê-se que as duas equações estão balanceadas. Em seguida, nota-se que um mol de SO₂ (o gás a ser retido) gera um mol de sulfito de cálcio, pela equação (1). Na equação (2), vê-se que 2 mol de sulfito de cálcio formam 2 mol de sulfato de cálcio (gesso), ou seja, também na mesma proporção 1:1. Assim, pode-se concluir que cada mol de gás retido forma, ao final, um mol de gesso. Verificando as massas molares, a massa molar do SO₂ é igual a (1x32 + 2x16), isto é, 64 g/mol. Já a massa molar do gesso, ou sulfato de cálcio, é igual a (1x40 + 1x32 + 4x16), ou seja, 136 g/mol. Conforme conclusão anterior, um mol de gás retido (64 g) gera um mol de gesso (136 g). Mas, isto se o processo tivesse um rendimento de 100%. Como o rendimento apresentado na questão é de 90%, basta resolvermos a regra de três final, conforme abaixo: 136 g 100% x 90%, donde x = 122,4 g. Desta forma, a alternativa correta é a letra C.

5 11. (ENEM 2014) Visando minimizar impactos ambientais, a legislação brasileira determina que resíduos químicos lançados diretamente no corpo receptor tenham ph entre 5,0 e 9,0. Um resíduo líquido aquoso gerado em um processo industrial tem concentração de íons hidroxila igual a 1,0 x 10 ¹⁰ mol/l. Para atender a legislação, um químico separou as seguintes substâncias, disponibilizadas no almoxarifado da empresa: CH₃COOH, Na₂SO₄, CH₃OH, K₂CO₃ e NH₄Cl. Para que o resíduo possa ser lançado diretamente no corpo receptor, qual substância poderia ser empregada no ajuste do ph? A) CH₃COOH B) Na₂SO₄ C) CH₃OH D) K₂CO₃ E) NH₄Cl

6 SOLUÇÃO: Se a concentração de íons hidroxila presentes no resíduo é de 1,0 x 10 ¹⁰ mol/l, isto significa que o poh desta solução é igual a 10 (poh = - log[oh ]). Consequentemente, seu ph = 4 (lembrando que ph + poh = 14). Portanto, vê-se que temos um resíduo de natureza ácida, que para ser lançado diretamente no corpo receptor, pela legislação brasileira, deverá ter seu ph elevado para a faixa entre 5,0 e 9,0. Desta maneira, uma substância de caráter alcalino deverá ser usada para ajuste do ph do resíduo. As alternativas apresentadas nas letras A e C já podem ser imediatamente descartadas, pois se referem a substâncias de natureza ácida por excelência (ácido acético e álcool metílico ou metanol, respectivamente). As alternativas apresentadas nas letras B, D e E, se referem a sais, que guardam entre si diferenças químicas importantes. O Na₂SO₄ gera uma solução de natureza neutra, pois é formado a partir de um ácido forte e e uma base forte (H₂SO₄ e NaOH, respectivamente). Já o NH₄Cl, é um sal que gera uma solução de natureza ácida, pois é formado a partir de uma base fraca e um ácido forte (respectivamente, NH₄OH e HCl). Já o sal K₂CO₃, é formado a partir de uma base forte (KOH) e um ácido fraco (H₂CO₃). Portanto, quando dissolvido, gera uma solução de natureza alcalina, básica, sendo ele um sal alcalino. Desta forma, a alternativa correta é a letra D, pois o K₂CO₃ é a única substância de natureza alcalina, capaz, por consequência, de a- justar o ph do referido resíduo, entre todas as substâncias disponíveis no almoxarifado da empresa.

7 12. (ENEM 2014) A revelação das chapas de raios X gera uma solução que contém íons prata na forma de Ag(S₂O₃)₂³. Para evitar a descarga desse metal no ambiente, a recuperação de prata metálica pode ser feita tratando eletroquimicamente essa solução com uma espécie adequada. O quadro apresenta semirreações de redução de alguns íons metálicos. Semirreação de redução E⁰(V) Ag(S₂O₃)₂³ (aq) + e Ag(s) + 2S₂O₃² (aq) +0,02 Cu²+(aq) + 2e Cu(s) +0,34 Pt²+ (aq) + 2e Pt(s) +1,20 Al³+(aq) + 3e Al(s) -1,66 Sn²+(aq) + 2e Sn(s) -0,14 Zn²+(aq) + 2e Zn(s) -0,76 Das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperação é A) Cu(s). B) Pt(s). C) Al³+. D) Sn(s). E) Zn²+(aq).

8 SOLUÇÃO: Para se obter a redução dos íons prata em solução, na forma apresentada, com a consequente recuperação da prata metálica, esses Íons deverão reagir com uma espécie que apresente menor potencial de redução (E⁰). A partir daí, esta espécie, portanto, será oxidada, enquanto que os íons prata serão reduzidos. Verificando as semirreações e as espécies opcionais apresentadas, vê-se que alumínio, estanho e zinco seriam adequados para esta tarefa, já que suas semirreações apresentam um potencial de redução menor do que o valor apresentado para a semirreação de redução dos íons prata (cobre e platina apresentam potenciais de redução maiores). Todavia, apenas a alternativa D apresenta o estanho em seu estado metálico, ou seja, próprio para ser oxidado. As alternativas C e E, apresentam, respectivamente, o alumínio e o zinco já em suas formas oxidadas. Portanto, a alternativa correta é a letra D.

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