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1 EB: QUÍMICA GERAL/ EQB: QUÍMICA GERAL I Capítulo 4. Reacções químicas II Ficha de exercícios 1. A fermentação é um processo químico complexo do fabrico de vinho no qual a glucose é convertida em etanol e dióxido de carbono: C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 Utilizando g de glucose, qual é a quantidade máxima de etanol em gramas e em litros que pode ser obtida por este processo? (massa volúmica do etanol = g/ml). 2. Cada unidade de sulfato de cobre (II) está associada com cinco moléculas de água no sulfato de cobre (II) pentahidratado (CuSO 4.5H 2 O). Quando este composto é aquecido no ar acima dos 100 ºC, perde as moléculas de água e a sua cor azul: CuSO 4.5H 2 O CuSO 4 + 5H 2 O Se forem obtidas 9.60 g de CuSO 4 por aquecimento de g do composto azul, qual o número de moles de H 2 O originalmente presentes no composto? 3. O calcário (CaCO 3 ) pode ser decomposto por aquecimento em óxido de cálcio (CaO) e dióxido de carbono (CO 2 ). Calcule a massa de CaO que pode ser obtida através de 1.0 kg de calcário. 4. O sulfato de amónio (NH 4 ) 2 SO 4 é um fertilizante agrícola muito utilizado, sendo produzido através da reacção entre o amoníaco (NH 3 ) e o ácido sulfurico (H 2 SO 4 ): 2NH 3 (g) + H 2 SO 4 (aq) (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) Qual a massa de NH 3 (em kg) necessária para preparar 1.00 x 10 5 kg de sulfato de amónio? 5. Uma preparação laboratorial típica de produção de gás oxigénio consiste numa decomposição térmica de clorato de potássio (KClO 3 ). Considerando que a decomposição é completa, calcule o número de gramas de gás O 2 que pode ser obtido a partir de 46.0 g de KClO 3. (Os produtos são KCl e O 2 ). 6. O óxido nítrico (NO) reage instantaneamente com o oxigénio gasoso formando dióxido de azoto (NO 2 ), um gás castanho escuro: 2NO (g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) Numa dada experiência mole de NO é misturada com mole de O 2. Calcule qual dos dois reagentes é o reagente limitante. Calcule também o número de moles de NO 2 produzido. 1/5

2 7. A redução da camada de ozono na estratosfera tem sido uma matéria de grande preocupação para a comunidade cíentifica nos últimos anos. O ozono pode reagir com o óxido nítrico (NO) o qual é produzido pelos aviões a jacto de grande altitude, segundo a reacção seguinte: NO + O 3 NO 2 + O 2 Se g de O 3 reagir com g de NO, quantas gramas de NO 2 serão produzidas? Qual é o reagente limitante? Calcule o número de moles do reagente em excesso que sobram no final da reacção. 8. O propano (C 3 H 8 ) é um componente do gás natural sendo utilizado em usos domésticos. (a) Acerte a equação seguinte a qual representa a combustão do propano no ar: C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O (b) Qual a massa de dióxido de carbono (em gramas) que pode ser produzida pela queima de 3.65 moles de propano? Assuma que o oxigénio é o reagente em excesso na reacção. 9. Considere a reacção MnO 2 + HCl MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O (a) Se 0.86 mole de MnO 2 e 48.2 g de HCl reagirem, qual dos reagentes se esgotará primeiro? (b) Qual a massa de Cl 2 (em gramas) produzida? 10. O fluoreto de hidrogénio é utilizado no fabrico do Freon (o qual destrói o ozono da estratosfera) e na produção de alumínio metálico. É preparado pela equação seguinte: CaF 2 + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2HF Num dado processo, são tratados 6.00 kg de CaF 2 com H 2 SO 4 em excesso, obtendo-se 2.86 kg de HF. Calcule o rendimento obtido. 11. A nitroglicerina (C 3 H 5 N 3 O 9 ) é um explosivo poderoso. A sua decomposição pode ser representada por 4C 3 H 5 N 3 O 9 6N CO H 2 O + O 2 Esta reacção gera uma grande quantidade de calor e vários produtos gasosos. É a rápida formação destes gases, juntamente com a sua rápida expansão, que provoca a explosão. (a) Qual é a quantidade máxima de O 2 em gramas, que pode ser obtida de 2.00 x 10 2 g de nitroglicerina? (b) Calcule o rendimento desta reacção se forem produzidas 6.55 g de oxigénio. 12. O óxido de titânio (IV) (TiO 2 ) é uma substância branca produzida pela acção do ácido sulfurico no mineral de ilmenite (FeTiO 3 ): FeTiO 3 + H 2 SO 4 TiO 2 + FeSO 4 + H 2 O É opaco e possui propriedades não tóxicas, o que o torna num pigmento adequado na preparação de plásticos e tintas. Num dado processo 8.00 x 10 3 kg de FeTiO 3 originaram 3.67 x 10 3 kg de TiO 2. Determine o rendimento da reacção. 2/5

3 13. O etileno (C 2 H 4 ) é um produto orgânico químico de grande uso industrial, podendo ser preparado pelo aquecimento do hexano (C 6 H 14 ) a 800 ºC: C 6 H 14 C 2 H 4 + outros produtos Se o rendimento da reacção for de 42.5% qual a massa de hexano que deve ser utilizada de forma a se obterem 481 g de etileno? 14. Calcular o volume (em ml) necessário de uma solução para: (a) Obter 2.14 g de cloreto de sódio de uma solução a M (b) Obter 4.30 g de etanol de uma solução a 1.50 M (c) Obter 0.85 g de ácido acético de uma solução a 0.30 M 15. Determinar qual a massa (em gramas) de cada um dos seguintes solutos, necessária para preparar 2.50 x 10 2 ml de uma solução M: (a) CsI (b) H 2 SO 4 (c) Na 2 CO 3 (d) K 2 Cr 2 O 7 (e) KMnO Calcule a concentração das soluções resultantes da mistura das seguintes soluções: (a) 35.2 ml KMnO M com 16.7 ml KMnO M (b) 46.2 ml Ca(NO 3 ) M com 80.5 ml Ca(NO 3 ) M 17. Se forem adicionados 30.0 ml de uma solução de CaCl M a 15.0 ml de uma solução de AgNO M, qual a massa (em gramas) de AgCl que precipita? 18. Dissolve-se em água g da amostra de um composto desconhecido contendo iões bário (Ba 2+ ), sendo tratado de seguida com Na 2 SO 4 em excesso. Se a massa de precipitado de BaSO 4 obtido for de g, qual é a percentagem mássica de bário na amostra inicial? 19. Qual a massa de NaCl necessária para precipitar a maior parte do ião Ag + que existem em 2.50 x 10 2 ml de uma solução de AgNO M? Escreva a equação iónica efectiva respectiva. 20. A concentração de iões Cu 2+ na água (a qual contem também iões sulfato) residual de uma certa indústria é determinada por adição de uma solução de Na 2 S em excesso a L de água. A equação molecular é a seguinte: Na 2 S (aq) + CuSO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq) + CuS (s) Escreva a equação iónica efectiva e calcule a concentração molar de Cu 2+ na amostra aquosa se forem obtidos g de CuS sólido. 21. Calcule o volume (em ml) de uma solução de NaOH M necessário para titular as soluções seguintes: (a) ml de uma solução de HCl M (b) ml de uma solução de H 2 SO M (c) ml de uma solução de H 3 PO M 3/5

4 22. Qual o volume de uma solução de HCl 0.50 M necessário para neutralizar completamente: (a) 10.0 ml de uma solução de NaOH 0.30 M (b) 10.0 ml de uma solução de Ba(OH) M 23. O ferro (II) pode ser oxidado pela adição de uma solução ácido de K 2 Cr 2 O 7 de acordo com a equação iónica efectiva seguinte: Cr 2 O Fe H + 2Cr Fe H 2 O Se forem necessários 26.0 ml de uma solução de K 2 Cr 2 O M para titular 25.0 ml de uma solução contendo Fe 2+, qual será a concentração molar do Fe 2+? 24. O SO 2 presente no ar é o responsável principal pela chuva ácida. A sua concentração pode ser determinada por uma titulação com uma solução padrão de permanganato de acordo com a equação seguinte: 5SO 2 + 2MnO H 2 O 5SO Mn H + Calcule a massa de SO 2 existente numa amostra de ar se forem gastos 7.37 ml de KMnO M na titulação. 25. Uma amostra de ferro pesando g foi dissolvida numa solução ácida diluída. A solução resultante foi titulada com uma solução de K 2 Cr 2 O M tendo sido necessário ml de solução padrão. Calcule a percentagem mássica de ferro na amostra. 26. A concentração de uma solução de peróxido de hidrogénio pode ser convenientemente determinada através de uma titulação com um padrão de permanganato de potássio em meio ácido de acordo com a equação seguinte: 2MnO H 2 O 2 + 6H + 5O 2 + 2Mn H 2 O Se forem gastos ml de KMnO M para oxidar completamente ml de uma solução de H 2 O 2, qual a molaridade da solução de H 2 O 2? 27. O ião iodato IO 3 - oxida o SO 3 2- em meio ácido. A semi-equação de oxidação é SO H 2 O SO H + + 2e - Considere que ml de uma solução amostra contendo g de KIO 3 reage com 32.5 ml de uma solução de Na 2 SO M. Qual será o estado final de oxidação do iodo depois da reacção? 28. O ácido oxálico (H 2 C 2 O 4 ) está presente em muitas plantas e vegetais. Se 24.0 ml de uma solução de KMnO M forem necessários para titular completamente 1.00 g de ácido oxálico, qual é a percentagem mássica de ácido na amostra? A equação iónica efectiva é traduzida por: 2MnO H + + 5C 2 O 4 2-2Mn CO 2 + 8H 2 O 4/5

5 29. Titula-se completamente ml de uma solução contendo iões Fe (II) e Fe (III) com 23.0 ml de uma solução de KMnO M (em ácido súlfurico diluído). Como resultado, todos os iões Fe (II) são oxidados a Fe (III). De seguida a solução é tratada com zinco metálico para converter todo o ferro (III) a ferro (II). Finalmente a solução contendo apenas iões ferro (II) necessitou de 40.0 ml da mesma solução de KMnO 4 para a oxidação para ferro (III). Calcule a concentração molar de ferro (II) e ferro (III) na solução original. A equação iónica efectiva é: MnO Fe H + Mn Fe H 2 O 30. O oxalato de cálcio (CaC 2 O 4 ) é insolúvel em água. Por esta razão pode ser utilizado para determinar a quantidade de iões Ca 2+ em fluidos como o sangue. O oxalato de cálcio isolado do sangue é dissolvido em ácido e titulado com uma solução padrão de KMnO 4 de acordo com a equação: 2MnO H + + 5C 2 O 4 2-2Mn CO 2 + 8H 2 O Numa dada experiência verificou-se que o oxalato de cálcio isolado de 10.0 ml de uma amostra de sangue necessitou de 24.2 ml de uma solução de KMnO x 10-4 M para titulação. Calcule a concentração de cálcio em miligramas de cálcio por mililitro de sangue. 5/5

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