Cálculo Estequiométrico

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1 Cálculo Estequiométrico 1) (FUVEST) Uma substância pode apresentar solubilidades diferentes em solventes diversos. Assim, por exemplo, o ácido butanodioico é mais solúvel em água do que em éter. Ao misturar ácido butanodioico, éter e água, agitar a mistura e deixá-la em repouso por alguns minutos, separam-se duas fases, uma de éter e outra de água. Ambas contêm ácido butanodioico, em concentrações diferentes e que não mais se alteram, pois o sistema atingiu o equilíbrio. ácido butanodioico (água) ácido butanodioico (éter) Para determinar a constante desse equilíbrio, também chamada de coeficiente de partição, foram efetuados cinco experimentos. Em cada um, foi adicionado ácido butanodioico a uma mistura de 5mL de água e 5mL de éter. Após a agitação e separação das fases, as concentrações de ácido butanodioico, em cada fase, foram determinadas. ) (Fuvest) Em um experimento, para determinar o Experimento Concentração de equilíbrio do ácido número Concentração x de grupos de carboxílicos equilíbrio do na ácido molécula de um ácido butanodioico na água carboxílico, butanodioico volumes no éter de soluções aquosas desse ácido e de (mol/l) hidróxido (mol/l) de sódio, de mesma concentração, em mol L 1, à mesma temperatura, foram misturados de tal forma que o 1 0,15 volume 0,03 final fosse sempre 60mL. Em cada caso, houve 0,18 liberação 0,08 de calor. No gráfico abaixo, estão as variações de temperatura ( T) em função dos volumes de ácido e base 3 0,4 empregados: 0, ,300 0, ,349 0,051 a) No quadriculado da folha de respostas, construa um gráfico da concentração de ácido butanodioico em éter versus a concentração de ácido butanodioico em água. b) Calcule o valor do coeficiente de partição éter/água do ácido butanodioico. c) Qual a massa, em gramas, de ácido butanodioico utilizada no experimento 5? Mostre os cálculos. d) Em outro experimento, foram utilizadas duas diferentes amostras de ácido butanodioico. Uma delas continha, em suas moléculas, apenas o isótopo oxigênio-18, e a outra continha apenas oxigênio-16. A primeira (com oxigênio-18) foi adicionada à água, e a segunda (com oxigênio-16) foi adicionada ao éter. Após misturar as soluções, agitar a mistura e separar as fases, onde foi detectado o oxigênio- 18? Explique. Dado: massa molar do ácido butanodioico g/mol Partindo desses dados, pode-se concluir que o valor de x é a) 1 b) c) 3 d) 4 e) 5 3) (IME) Um reator de volume constante continha, inicialmente, 361 g de uma mistura gasosa constituída por um alcano e um éter, ambos de massa molecular 58, a 398 K e 1,47 atm. Neste reator, injetou-se uma quantidade de oxigênio correspondente ao dobro do mínimo necessário para realizar a combustão completa. Após a reação de combustão, a mistura final foi resfriada até a temperatura inicial, atingindo uma pressão de 0,3 atm. Supondo a combustão completa, calcule a composição molar da mistura original. 1

2 4) (Simulado Enem) Dê-me um navio cheio de ferro e eu lhe darei uma era glacial, disse o cientista John Martin ( ), dos Estados Unidos, a respeito de uma proposta de intervenção ambiental para resolver a elevação da temperatura global; o americano foi recebido com muito ceticismo. O pesquisador notou que mares com grande concentração de ferro apresentavam mais fitoplâncton e que essas algas eram capazes de absorver elevadas concentrações de dióxido de carbono da atmosfera. Esta incorporação de gás carbônico e de água (HO) pelas algas ocorre por meio do processo de fotossíntese, que resulta na produção de matéria orgânica empregada na constituição da biomassa e na liberação de gás oxigênio (O). Para essa proposta funcionar, o carbono absorvido deveria ser mantido no fundo do mar, mas como a maioria do fitoplâncton faz parte da cadeia alimentar de organismos marinhos, ao ser decomposto devolve CO à atmosfera. Os sete planos para salvar o mundo. Galileu, n. 14, maio 009. (com adaptações). Considerando que a ideia do cientista John Martin é viável e eficiente e que todo o gás carbônico absorvido (CO, de massa molar igual a 44 g/mol) transforma-se em biomassa fitoplanctônica (cuja densidade populacional de 100g/m é representada por C6H1O6, de massa molar igual a 10g/mol), um aumento de 10km na área de distribuição das algas resultaria na a) emissão de,7 x 10 6 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como no consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera. b) retirada de,0 x 10 6 kg de gás carbônico da atmosfera, além da emissão direta de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera. c) retirada de 1,00 x 10 6 kg de gás carbônico da atmosfera, bem como na emissão direta de toneladas de gás oxigênio das algas para a atmosfera. d) retirada de 4,54 x 10 5 kg de gás carbônico da atmosfera, além do consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera para a biomassa fitoplanctônica. e) emissão de 3,67 x 10 5 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como na emissão direta de milhares de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera a partir das algas. A soma dos coeficientes estequiométricos da equação balanceada da reação que ocorre na dissolução do Mg com HCl é igual a a) 5. b) 7. c) 8. d) 9. e) 10. 6) (FGV - SP) Alguns metais sofrem risco de escassez na natureza e, por isso, apresentam um alto valor agregado. A recuperação dos metais de resíduos industriais e de laboratórios torna-se importante porque associa dois fatores: o econômico e a redução do impacto ambiental, causado pelo descarte dos metais diretamente na natureza. A figura representa um fluxograma para recuperação dos metais Al, Mg e Cu, de 88,0 kg de resíduo de uma liga metálica utilizada na aviação. 5) (FGV - SP) Alguns metais sofrem risco de escassez na natureza e, por isso, apresentam um alto valor agregado. A recuperação dos metais de resíduos industriais e de laboratórios torna-se importante porque associa dois fatores: o econômico e a redução do impacto ambiental, causado pelo descarte dos metais diretamente na natureza. A figura representa um fluxograma para recuperação dos metais Al, Mg e Cu, de 88,0 kg de resíduo de uma liga metálica utilizada na aviação.

3 8) (Fuvest) Uma solução aquosa de NaOH (base forte), de concentração 0,10mol L 1, foi gradualmente adicionada a uma solução aquosa de HCl(ácido forte), de concentração 0,08mol L 1. O gráfico que fornece as concentrações das diferentes espécies, durante essa adição é Na recuperação dos metais desse resíduo, considera-se que a dissolução alcalina é empregada para dissolver somente o alumínio, não reagindo com os outros dois metais, e a dissolução ácida, para dissolver o magnésio. Sabendo-se que o resíduo da liga contém somente Al, Mg e Cu e que não há perda de massa durante o processo, a porcentagem, em massa, de magnésio nessa liga é igual a a) 9%. b) 16%. c) 5%. d) 66%. e) 75%. 7) (Mack) Pelo Protocolo de Kyoto, países industrializados devem reduzir em 5,%, em relação aos níveis de 1990, a emissão de gases causadores do efeito estufa, até 01. O Brasil, país em desenvolvimento, contribuiu menos com emissões e deverá participar de nova rodada de negociações em 01. Entretanto, já iniciou vários projetos, tais como a eliminação, em aterros sanitários, da queima de metano ou a captura de gás carbônico da atmosfera, por meio de reflorestamento de grandes áreas, e está vendendo essas cotas de reduções de emissão de gases poluentes a países desenvolvidos que estourem o limite estabelecido pelo protocolo. Considere que, num aterro sanitário, 4000ton/dia de metano deixam de ser queimadas a céu aberto e que a tonelada de gás carbônico que deixa de ser produzida nessa combustão valha R$ 18,00. Ao final de 30 dias, o valor recebido será de Dado: massa molar (g/mol) H = 1, C = 1 ; O = 16. a) 198 mil reais. b) 5 milhões e 940 mil reais. c) 7 mil reais. d) 79 mil reais. e) 3 milhões e 300 mil reais. 3

4 removido com sílica. O sulfeto de cobre(i) é então aquecido em corrente de ar, sendo reduzido a cobre metálico. Considerando que a reação se processa com 100% de rendimento, a massa obtida de cobre metálico, em kg, a partir de 795,0 kg de sulfeto de cobre(i), que tem massa molar 159 g/mol, é Dados: massas molares (g/mol) Cu = 63,5 e S = 3,0 A) 635,0 B) 571,5 C) 508,0 D) 444,5 E) 317,5 9) (FGV) Um lote de NaHCO3 recebido por uma indústria farmacêutica foi analisado pelo seguinte procedimento: Reagiram-se 8,40 g de NaHCO3 sólido com solução de HSO4 em excesso. Todo o gás desprendido na reação foi recolhido e, após ser seco pelo procedimento conveniente, apresentou um volume de,05 L, quando medido a 5 C o e pressão de 1 atm. A respeito desse procedimento e de seus resultados, foram feitas as seguintes afirmações: I. a equação balanceada que representa a reação empregada no processo de análise é NaHCO S) + H SO 4(aq) Na SO 4(aq) + H O (l) + CO (g) II. na reação, foram formados 4,40 g de CO gasoso; III. o lote de NaHCO3 recebido apresenta 100% de pureza. Considerando as massas molares, em g/mol, NaHCO3 = 84, HSO4 = 98 e CO = 44 e o volume de 1 mol de gás ideal, a 5 C o e 1 atm, igual a 4,6 L, está correto o que se afirma em a) I, apenas. c) III, apenas e) I, II e III. b) II, apenas. d) I e II, apenas. 10) (FMTM) A maior parte do cobre metálico produzido atualmente é extraído de minérios de cobre, sendo o mais importante a calcopirita (CuFeS ). O minério bruto de cobre metálico é moído e separado de suas impurezas através de um processo no qual é misturado com óleo e água. A mistura de minério com óleo é removida da superfície da água. Após a separação, a calcopirita é submetida a uma forte corrente de ar, reagindo com o gás oxigênio e produzindo sulfeto de cobre(i), óxido de ferro(iii) e dióxido de enxofre. O óxido de ferro(iii) é 11) (FMTM) A maior parte do cobre metálico produzido atualmente é extraído de minérios de cobre, sendo o mais importante a calcopirita (CuFeS ). O minério bruto de cobre metálico é moído e separado de suas impurezas através de um processo no qual é misturado com óleo e água. A mistura de minério com óleo é removida da superfície da água. Após a separação, a calcopirita é submetida a uma forte corrente de ar, reagindo com o gás oxigênio e produzindo sulfeto de cobre(i), óxido de ferro(iii) e dióxido de enxofre. O óxido de ferro(iii) é removido com sílica. O sulfeto de cobre(i) é então aquecido em corrente de ar, sendo reduzido a cobre metálico. A soma dos coeficientes estequiométricos da equação de reação, devidamente balanceada, da formação do sulfeto de cobre(i) a partir da calcopirita é A) 3 B) 1 C) 17 D) 11 E) 10 1) (UPE) 4,0g de carbonato de magnésio reagem com excesso de ácido sulfúrico. Aqueceu-se o sistema para eliminar o bióxido de carbono. Em seguida, resfria-se e dilui-se a 1,0L. Retira-se uma alíquota de 10,0mL e titulase, utilizando-se como titulante uma solução de hidróxido de sódio 0,50mol/L, gastando-se,0ml para a neutralização. O volume do ácido sulfúrico, utilizado inicialmente, é, aproximadamente, Dados: Densidade do HSO4 = 1,8g/mL Mg = 4u, C = 1u, O = 16u, S= 3u, H = 1u a) 30,0 ml. b) 50,0 ml. c) 18,4 ml. d) 40,0 ml. e) 36, ml. 13) (Fuvest) Em solução aquosa, íons de tálio podem ser precipitados com íons cromato. Forma-se o sal pouco solúvel, cromato de tálio, Tlx(CrO4). Tomaram-se 8 tubos 4

5 de ensaio. Ao primeiro, adicionaram-se 1 ml de solução de íons tálio (incolor) na concentração de 0,1 mol/l e 8 ml de solução de íons cromato (amarela), também na concentração de 0,1 mol/l. Ao segundo tubo, adicionaramse ml da solução de íons tálio e 7 ml da solução de íons cromato. Continuou-se assim até o oitavo tubo, no qual os volumes foram 8 ml da solução de íons tálio e 1 ml da solução de íons cromato. Em cada tubo, obteve-se um precipitado de cromato de tálio. Os resultados foram os da figura. Os valores de x e y, na fórmula Tlx(CrO4), são, respectivamente, a) 1 e 1 b) 1 e c) e 1 d) e 3 e) 3 e 14) (FUVEST) O sólido MgCl 6NH3 pode decompor-se, reversivelmente, em cloreto de magnésio e amônia. A equação química que representa esse processo é: Ao ser submetido a um aquecimento lento, e sob uma corrente de nitrogênio gasoso, o sólido MgCl 6NH3 perde massa, gradativamente, como representado no gráfico: 1ª Etapa ª Etapa 3ª Etapa c) No processo descrito, além do aquecimento, que outro fator facilita a decomposição do MgCl 6NH3? Explique. Dados: massa molar (g/mol): MgCl 6NH NH ,0 15) (Unicamp) Eles estão de volta! Omar Mitta, vulgo Rango, e sua esposa Dina Mitta, vulgo Estrondosa, a dupla explosiva que já resolveu muitos mistérios utilizando o conhecimento químico (vestibular UNICAMP 00). Hoje estão se preparando para celebrar uma data muito especial. Faça uma boa prova e tenha uma boa festa depois dela. Especialmente para as crianças, havia uma sala reservada com muitos brinquedos, guloseimas, um palhaço e um mágico. Como Rango também tinha problemas com açúcar, algumas vezes ele colocava pouco açúcar nas receitas. Ao experimentar a pipoca doce, uma das crianças logo berrou: Tio Rango, essa pipoca tá com pouco açúcar! Aquela observação intrigou Rango, que? ficou ali pensando... a) Coloquei duas xícaras de milho na panela e, depois que ele estourou, juntei três colheres de açúcar para derreter e queimar um pouco. Se cada colher tem mais ou menos 0 gramas de açúcar, quantas moléculas de sacarose (C1HO11) eu usei em uma panelada? b) Eu também sei que parte desse açúcar, após caramelizar, se decompõe em água e carbono. Se 1% desse açúcar se decompõe dessa forma, quantos gramas de carbono se formaram em cada panelada? Dado: Constante de Avogadro = 6,0x10 3 mol -1 16) (UEMG) Um dos componentes do gás de cozinha é o butano (C4H10). A equação que representa a sua combustão está representada a seguir C4H10 (g)+ O (g) CO(g) + HO (g) ΔH = -900 Kj/mol As linhas verticais, mostradas no gráfico, delimitam as três etapas em que o processo de decomposição pode ser dividido. a) Calcule a perda de massa, por mol de MgCl 6NH3, em cada uma das três etapas. b) Com base nos resultados do item anterior, escreva uma equação química para cada etapa de aquecimento. Cada uma dessas equações deverá representar a transformação que ocorre na etapa escolhida. Após o balanceamento da equação acima, PODE-SE AFIRMAR que a) a combustão de mols de butano absorve 5800 Kj de energia. b) a massa de O consumida na combustão de 1 mol de butano é igual a 100g. c) o butano apresenta cadeia aromática. d) o número de moléculas de água produzido na combustão de 116g de butano é igual a 6,0x

6 17) (PUC - RJ) Ferro gusa é o principal produto obtido no alto forno de uma siderúrgica. As matérias-primas utilizadas são: hematita (FeO3 mais impurezas), calcário (CaCO3 mais impurezas), coque (C) e ar quente. Considere as principais reações que ocorrem no alto forno: b) indique o ph, a 5 0 C, resultante no ponto estequiométrico, ou seja, ao término da reação de neutralização; c) calcule a composição percentual em massa de NaOH na soda cáustica comercial. 19) (UFC) O gráfico a seguir representa a variação do ph de 50 ml de uma solução aquosa de um ácido H3X em função do volume de NaOH 0,30 moll -1 adicionado. a) A partir de uma tonelada de hematita com 10% de impurezas em massa, calcule a quantidade máxima, em kg, que se pode obter de ferro gusa (Fe mais 7%, em massa, de impurezas). b) Escreva a fórmula dos agentes redutores nas reações de oxirredução. c) Dentre os reagentes e produtos presentes, identifique e escreva a reação do anidrido com a água. 18) (PUC - RJ) a) Considerando-se que o pka1 é aproximadamente, quais os valores de pka e pka3? b) Qual a concentração, em moll -1, da solução de H3X? O esquema acima representa a análise de uma solução contendo 17 mg de soda cáustica comercial por solução padrão de ácido clorídrico de concentração 0,100mol L -1 e utilizando fenolftaleína como indicador. Nessa análise, a completa neutralização do NaOH, presente na soda cáustica comercial, consumiu 40,0 ml da solução de HCl. Pede-se: a) escreva a equação da reação que ocorre nessa análise; 0) (FUVEST) Os comprimidos de um certo anti-ácido efervescente contêm ácido acetilsalicílico, ácido cítrico e determinada quantidade de bicarbonato de sódio, que não é totalmente consumida pelos outros componentes, quando o comprimido é dissolvido em água. Para determinar a porcentagem em massa do bicarbonato de sódio (NaHCO3) nesses comprimidos, foram preparadas 7 soluções de vinagre, com mesmo volume, porém de concentrações crescentes. Em um primeiro experimento, determinou-se a massa de um certo volume de água e de um comprimido do anti-ácido. A seguir, adicionou- se o comprimido à água, agitou-se e, após cessar a liberação de gás, fez-se nova pesagem. Procedimento análogo foi repetido para cada uma das 7 soluções. Os resultados desses 8 experimentos estão no gráfico. 6

7 ) (ITA) São fornecidas as seguintes informações a respeito de titulação ácido-base: Dados: massa do comprimido = 3,0g massas molares (g/mol): dióxido de carbono = 44 bicarbonato de sódio = 84 vinagre = solução aquosa diluída de ácido acético Considerando desprezível a solubilidade do gás na água e nas soluções utilizadas, a porcentagem em massa de bicarbonato de sódio nos comprimidos de anti-ácido é, aproximadamente, de a) 30 b) 55 c) 70 d) 85 e) 90 1) (UERJ) O clássico processo Haber de produção de amônia, cujo rendimento é de 80% em condições ótimas, está representado na equação abaixo. H < 0 N(g) + 3H(g) NHg) A equação a seguir representa um processo alternativo de produção de amônia, que tem como reagentes gás natural, vapor d água e ar atmosférico. O rendimento deste processo é de 0% em condições ótimas. 7CH4(g) + 10HO(v) + 8N(g) + O(g) 16NHg) + 7CO(g) H < 0 Admita comportamento ideal dos gases e vapores envolvidos. A) Considerando um mesmo volume de nitrogênio, calcule a razão entre os volumes de amônia gasosa produzidos pelo processo Haber e pelo processo alternativo, ambos em condições ótimas. B) Os dois processos apresentam baixíssimas velocidades de conversão a 5 o C. Para aumentar essas velocidades, a temperatura deverá ser alterada. Indique o tipo de alteração necessário e seu efeito sobre o rendimento de ambos os processos. a) A figura mostra as curvas de titulação de 30,0mL de diferentes ácidos (I, II, III, IV e V), todos a 0,10molL 1, com uma solução aquosa 0,10molL 1 em NaOH. b) O indicador fenolftaleína apresenta o intervalo de mudança de cor entre ph 8,0 a 10,0, e o indicador vermelho de metila, entre ph 4,0 a 6,0. Considerando estas informações, é CORRETO afirmar que A) o indicador vermelho de metila é mais adequado que a fenolftaleína para ser utilizado na titulação do ácido IV. B) o indicador vermelho de metila é mais adequado que a fenolftaleína para ser utilizado na titulação do ácido V. C) o ácido III é mais forte que o ácido II. D) os dois indicadores (fenolftaleína e vermelho de metila) são adequados para a titulação do ácido I. E) os dois indicadores (fenolftaleína e vermelho de metila) são adequados para a titulação do ácido III. 3) (UNICAMP) O biodiesel é um combustível alternativo que pode ser produzido a partir de óleos vegetais, novos ou usados, ou gorduras animais, através de um processo químico conhecido como transesterificação ou alcoólise. Nesse processo, moléculas de álcool substituem a do glicerol (glicerina) no éster de partida (óleo ou gordura), liberando essa molécula. A massa reacional final é constituída de duas fases líquidas imiscíveis. A fase mais densa é composta de glicerina bruta, impregnada com excessos utilizados de álcool, água e impurezas, e a menos densa é uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos, conforme a natureza do álcool utilizado na reação de transesterificação. a) De acordo com as informações do texto, após o processo de transesterificação, qual fase interessa na obtenção do biodiesel, a inferior ou a superior? Justifique. b) O biodiesel não contém enxofre em sua composição. Com base nessa informação, pode-se afirmar que A combustão do biodiesel apresenta vantagens em relação à 7

8 do diesel do petróleo, no que diz respeito ao fenômeno da chuva ácida? Justifique sua resposta. c) O Brasil consome anualmente cerca de 36 bilhões de litros de óleo diesel, sendo 10% importados já refinados, enquanto a produção de óleos vegetais é de 3,6 bilhões de litros, aproximadamente. Se desse óleo vegetal restassem 50% como resíduo e esse resíduo fosse transformado em biodiesel, em quantos por cento seria diminuída a importação de óleo diesel já refinado? Considere que o volume de biodiesel produzido seja igual ao do material de partida. Mostre os cálculos. 4) (UNICAMP) A utilização do gás natural veicular (GNV) já é uma realidade nacional no transporte de passageiros e de mercadorias, e vem crescendo cada vez mais em nosso país. Esse gás é uma mistura de hidrocarbonetos de baixa massa molecular, em que o componente majoritário é o mais leve dos alcanos. É o combustível não renovável que tem menor impacto ambiental. Sua combustão nos motores se processa de forma completa sendo, portanto, baixíssima a emissão de monóxido de carbono. a) O principal constituinte do GNV é o mais simples dos hidrocarbonetos de fórmula geral CnHn +. Escreva o nome e desenhe a fórmula estrutural desse constituinte. b) Nos postos de abastecimento, os veículos são comumente abastecidos até que a pressão do seu tanque atinja 0 atmosferas. Considerando que o tanque do veículo tenha uma capacidade de 100 litros, qual deveria ser o volume do tanque se essa mesma quantidade de gás fosse armazenada à pressão de uma atmosfera, e à mesma temperatura? c) Considerando que, na combustão, o principal componente do GNV seja totalmente convertido a dióxido de carbono e água, escreva a equação química para essa reação. 5) (UFRJ) Após o uso de uma lanterna a carbureto, removeram-se 7,4g da base resultante da reação do carbeto de cálcio com a água. Determine o volume de uma solução aquosa, que contém 1 mol/l de HCl, necessário para reagir totalmente com essa quantidade de base. 6) (Mack) Pelo Protocolo de Kyoto, países industrializados devem reduzir em 5,%, em relação aos níveis de 1990, a emissão de gases causadores do efeito estufa, até 01. O Brasil, país em desenvolvimento, contribuiu menos com emissões e deverá participar de nova rodada de negociações em 01. Entretanto, já iniciou vários projetos, tais como a eliminação, em aterros sanitários, da queima de metano ou a captura de gás carbônico da atmosfera, por meio de reflorestamento de grandes áreas, e está vendendo essas cotas de reduções de emissão de gases poluentes a países desenvolvidos que estourem o limite estabelecido pelo protocolo. Na reação de fotossíntese acima equacionada, a energia necessária é de 3,0 x 10 6 J por mol de glicose formada. Suponha que, no Brasil, sejam necessários 3, J da energia solar, por dia, para que todo o CO produzido seja convertido em glicose. 6CO(g) + 6HO(l) Clorofila C6H1O6(s) + 6O(g) A massa (em tonelada) de CO transformada por meio da fotossíntese, no período de um dia, será de a) 9,00 x 10 ton. b) 1,00 x ton. c) 4,40 x ton. d),64 x 10 6 ton. e) 1,80 x ton. 7) (UFBA) O Grito de Satanás nas Melancias in Zé Limeira, Poeta do Absurdo Orlando Tejo Possantes candeeiros a carbureto iluminam a sala espaçosa pintada a óleo, refletindo a luz forte nas lentes escuras que protegem os grandes olhos firmes do poeta, sob as grossas pestanas negras. 8

9 A cidade de Angical, na Bahia, onde está situado o maior assentamento de sem terras da América Latina, com 103 famílias vivendo de forma bastante precária, foi escolhida para sediar o Programa de Geração de Energia em Comunidades Rurais. O projeto prevê a implantação de uma mini-usina para geração de energia elétrica a partir do biodiesel, representado pelo ricinoleato de etil, C0H38O3, principal produto obtido do óleo de mamona. A meta do Governo, até 007, é incorporar 5% de biodiesel ao diesel, representado por C18H38. A inclusão de biodiesel à matriz energética brasileira representará inicialmente uma redução de % dos 4, L (3, kg) de diesel consumidos anualmente, no Brasil. (SILVA. In: A TARDE, p. 1). Considerando 100kg de diesel e 100kg de uma mistura formada por 5% de biodiesel e 95% de diesel, em massa, e com base nas informações do texto, determine o valor percentual aproximado da diferença entre a quantidade de matéria de CO produzida na combustão completa do diesel e a produzida na combustão completa da mistura de biodiesel-diesel. Analise, com base no consumo anual de diesel no Brasil e na emissão de CO para a atmosfera, se é vantajosa a substituição de 5% de diesel por biodiesel. 8) (FMTM) Medicamentos utilizados como antiácidos contêm substâncias que combatem a acidez estomacal. Dentre eles, destacam-se comprimidos efervescentes que, quando dissolvidos em água, em meio ácido, produzem gás carbônico. A composição de determinado comprimido contém ácido acetilsalicílico e 1,68 g de bicarbonato de sódio. Considerando- se que o gás carbônico formado na dissolução desse comprimido é proveniente somente da reação do NaHCO3 com quantidade suficiente de ácido, o volume, em ml, de CO medido a 300 K e 1,00 atm é Dados: massas molares (g.mol 1 ): H = 1, C = 1, O = 16 e Na = 3 R = 0,080 atm.l.k 1.mol 1 PV = nrt (A) 13. (B) 46. (C) 49. (D) 738. (E) ) (Unifesp) Íons bário, Ba+, são altamente tóxicos ao organismo humano. Entretanto, uma suspensão aquosa de BaSO4 é utilizada como contraste em exames radiológicos, pois a baixa solubilidade desse sal torna-o inócuo. Em um episódio recente, várias pessoas faleceram devido a ingestão de BaSO4 contaminado com BaCO3. Apesar do BaCO3 ser também pouco solúvel em água, ele é tóxico, pois reage com o ácido clorídrico do estômago, liberando Ba+. Suponha que BaSO4 tenha sido preparado a partir de BaCO3, fazendo-se a sua reação com solução aquosa de HSO4, em duas combinações diferentes: I.,0mol de BaCO3 e 500mL de solução aquosa de HSO4 de densidade 1,30g/mL e com porcentagem em massa de 40%. II.,0mol de BaCO3 e 500mL de solução 3,0mol/L de HSO4. a) Explique, utilizando cálculos estequiométricos, se alguma das combinações produzirá BaSO4 contaminado com BaCO3. b) Calcule a massa máxima de BaSO4 que pode se formar na combinação II. 30) (UFRJ) Observe a aparelhagem utilizada e a descrição de um processo empregado para determinar as porcentagens dos elementos químicos presentes em uma substância. Uma amostra da substância é colocada numa cápsula e aquecida em um forno que permite a entrada de oxigênio. O vapor formado é queimado com o oxigênio, produzindo gás carbônico e água. Verificando-se os pesos dos tubos 1 e depois da experiência e comparando-os com seus pesos antes dela, são obtidas as quantidades produzidas de CO e HO. Uma amostra contendo 3,87 mg de ácido ascórbico, substância formada pelos elementos carbono, hidrogênio e oxigênio, ao ser queimada, produz 5,80 mg de CO e 1,58 mg de HO. A) Determine a composição percentual do ácido ascórbico. B) Indique em qual dos tubos, 1 ou, o gás carbônico será retido e escreva a equação química da reação ocorrida. 31) (Mack) Em regiões pouco habitadas, como na floresta Amazônica, o ph das águas da chuva é quase igual ao medido na cidade de São Paulo. Surpreendendo por ser igual a 4,7, esse valor de ph pode ser atribuído a vários fatores, entre eles: I À formação de HSO4, resultante da oxidação do gás HS proveniente da decomposição de materiais em regiões alagadas. II À formação de compostos orgânicos que possuem grupo carboxila e são provenientes de queimadas na floresta. Na oxidação do gás sulfídrico, formam-se, inicialmente, água e dióxido de enxofre. Portanto, na oxidação de 34 gramas de gás sulfídrico, as proporções em mol, entre os reagentes e entre o gás sulfídrico e o dióxido de enxofre, são, respectivamente: Dado: massa molar (g/mol) H = 1, S = 3 a) : e :1. b) 1: e 1:. 9

10 c) 1:1,5 e 1:1. d) 1: e 1:3. e) 1:1 e 1:1. 3) (Fuvest) Uma jovem senhora, não querendo revelar sua idade, a não ser às suas melhores amigas, convidou-as para festa de aniversário, no sótão de sua casa, que mede 3,0m,0m,0m. O bolo de aniversário tinha velas em número igual à idade da jovem senhora, cada uma com 1,55g de parafina. As velas foram queimadas inteiramente, numa reação de combustão completa. Após a queima, a porcentagem de gás carbônico, em volume, no sótão, medido nas condições-ambiente, aumentou de 0,88%. Considere que esse aumento resultou, exclusivamente, da combustão das velas. Dados: massa molar da parafina, C H46 310g.mol 1 volume molar dos gases nas condições-ambiente de pressão e temperatura 4L.mol 1 a) Escreva a equação de combustão completa da parafina. b) Calcule a quantidade de gás carbônico, em mols, no sótão, após a queima das velas. c) Qual é a idade da jovem senhora? Mostre os cálculos. 10

11 Gabarito 1) a) b) Ke = 0,15 c) massa total = 1,18g d) O coeficiente de partição é calculado como um equilíbrio dinâmico, portanto os dois isótopos do oxigênio (O-6 e O-18) serão detectados em ambas as fases. ) De acordo com o gráfico, o pico máximo de temperatura, que corresponde à máxima liberação de calor, deve corresponder à neutralização total (com quantidades estequiométricas de ácido, e base). Nesse pico temos 15mL de ácido e 45mL de base. Para a equação geral, temos: R (COOH)x + xnaoh R (COO Na + )x + xho ηbase = M x V = M x 0,045 = 0,045 M mol base ηácido = M x V = M x 0,015 = 0,015 M mol ácido 1mol ácido xmol base 0,015Mmol ácido ,045M mol base X = 3 Portanto, trata-se de um ácido tricarboxílico. Resposta: C C4H10 + 6,5 O 4 CO + 5 HO a mols de alcano gerarão 4 a mols de CO e 5 a mols de HO, e haverá um excesso de 6,5 a mols de O. Combustão do éter: C3H6O + 4 O 3 CO + 3 HO b mols de éter gerarão 3 b mols de CO e 3 b mols de HO, e haverá um excesso de 4 b mols de O. Assim, o total de mols de gás após a combustão será de 15,5 a + 10 b. Aplicando Clapeyron para a primeira situação: 0,3. V = (15,5 a + 10 b). R. 398 (relação II). Dividindo as relações I e II, temos: 1,47 a b,785a 14,7b 0,3a 0,3b 0,3 15,5a 10b,465a 5,6b a 5,6 b,465 Voltando à primeira relação: 5,6 b, b ,465 b 1,898 8, ,6 1,898 a 4,36,465 8,085 b,465 mols. mols Cabe aqui uma observação: a 0,3 atm, a temperatura do vapor saturante é 490 K. Logo, na temperatura de 398 K, nesta pressão, a água é líquida, e os dados do problema se tornam inconsistentes. Além disto, aplicar Clapeyron a 0,3 atm é uma licença poética. 4) Alternativa: B 5) Alternativa: A 6) Alternativa: B 7) Alternativa: B 8) Alternativa: A 9) Alternativa: A 10) Alternativa: A 3) Alcano de MM = 58 C4H10 Éter de MM = 58 C3H6O Considerando a mols de C4H10 e b mols de C3H6O, temos a relação: a b. 58 = 361 a + b = Aplicando Clapeyron para a primeira situação: 1,47. V = (a + b). R. 398 (relação I). Combustão do alcano:. 11) Alternativa: A 1) Alternativa: A 13) Resposta: C Resolução: Observando-se a figura verifica-se que o sexto tubo, da esquerda para a direita, é o que contém a maior 11

12 quantidade de precipitado. Nele, os números de mols de tálio e cromato podem ser calculados do seguinte modo: c) CO + H O H CO 3 18) a) HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H O (l) Nota-se que a quantidade de tálio é o dobro da de cromato, logo a proporção entre os íons na fórmula do sal deve ser de : 1, ou seja, x= e y= 1. 14) a) Primeira etapa Cada mol de MgCl 6NH perderá mol de NH, ou seja, 34g. Segunda etapa Logo, a segunda etapa também perde 34g de NH3 (mol de NH3) em relação a 1mol de sal da segunda etapa. Terceira etapa massa de NH3 perdido no total = 10g massa de NH3 perdido na 3ª - etapa = 34g b) 1ª Etap a ª Etap a 3ª Etap a MgCl 6NH s) MgCl 4NH s) NH g) MgCl 4NH s) MgCl NH s) NH g MgCl NH s) MgCl NH g) b) nessa neutralização, [H + ] = [OH - ] donde ph = 7 c) n o mmols de HCl = 40,0 ml x 0,100 mol L -1 = 4 mmol n o mmols de NaOH = n o mmols de HCl = 4mmol pois a reação tem estequiometria 1 para 1. M(NaOH) = 40 g/mol Massa de NaOH na soda cáustica = 4 mmol x 40 g mol -1 = 160 mg 160 mg de NaOH mg de soda cáustica x x = 93% de NaOH em massa. 19) a) Pelo gráfico, observa-se que a espécie H3X apresenta três equilíbrios em função do ph. Se o primeiro equilíbrio se estabelece em ph aproximadamente (pka1), os dois equilíbrios subseqüentes ocorrem em ph 4 e 10 (pka e pka3, respectivamente). b) O volume de NaOH 0,30 moll -1 necessário para neutralizar todo o ácido foi de 100 ml, ou seja, 0,03 mol de ) NaOH. Como a reação com NaOH é 1:3 (H3X:NaOH), a quantidade, em mol, de H3X será 0,01 mol. Sendo o volume de 50 ml, a concentração da solução de H3X é de 0,0 moll -1. c) Além do aquecimento, o equilíbrio poderá ser deslocado para a direita por meio da retirada do gás amônia e ou diminuição da pressão. 15) a) n = 1,06 x 10 3 moléculas b) mc = 0,5 gramas 16) Alternativa: D 17) a) Fe O 3 + 3CO Fe + 3CO M(Fe O 3 )=160 g/mol e M(Fe)=56 g/mol 160 g g 900 kg x x = 630 kg de Fe A massa de ferro gusa com 7% de impurezas = 630 kg + 7% (44,1 kg) = 674,1 kg b) C e CO 0) Alternativa: C 1) a) Em ambos os processos, 1 mol de N 3 Logo, a diferença de volume produzido deve-se apenas ao rendimento, que é 4 vezes maior no processo Haber. Portanto, a razão é igual a 4. b) Alteração: aumento da temperatura. Efeito: redução do rendimento. ) Alternativa: D 3) a) A fase que interessa para a obtenção do biodiesel é a superior, pois os ésteres metílicos ou etílicos são menos densos que a glicerina bruta. b) O diesel do petróleo apresenta enxofre como impureza. Dessa forma, na combustão do diesel, o enxofre também é queimado conforme a seguinte equação de reação: S + O SO 1

13 Parte do SO (dióxido de enxofre) é convertida em SO3 (trióxido de enxofre): SO + O SO3 Uma vez na atmosfera, os óxidos de enxofre reagem com a água da chuva, resultando na chuva ácida: SO + HO HSO3 Chuva Ácida SO3 + HO HSO4 Como o biodiesel não apresenta enxofre como impureza, o processo de formação da chuva ácida não ocorrerá. c) Volume de óleo diesel importado: (Vi) L 100% Vi 10% Vi = 3, L Volume de biodiesel que pode ser produzido: (Vp) 3, L 100% Vp 50% Vp = 1, L Como biodiesel substitui o diesel do petróleo, seria necessário importar: 3, L 1, L = 1, L 1, L corresponde a metade do volume que seria importado sem o biodiesel. Portanto, o volume de diesel importado seria reduzido em 50%. 4) a) O hidrocarboneto mais simples de fórmula geral CnHn + é o metano, cuja fórmula estrutural é. b) P1 = 0 atm P = 1,0 atm V1 = 100L V =? V = 000L c) A equação que representa a combustão completa do metano é CH4 + O CO + HO. 5) Ca (OH) + HCl CaCl + HO A massa molar de Ca (OH) é 74 g/mol. Logo, em 7,4 g, há 0,1 mol. Pela estequiometria da reação, necessita-se de 0, mol de HCl. Logo, o volume necessário de uma solução que contém 1 mol/l de é 0, L. 7) Equação química da combustão completa de 1,0 mol de diesel C 18 H 38( ) 55 O (g) MM C18 H 38 54,380g/mol 18CO (g) 19H O(g) De acordo com essa equação química, a quantidade de matéria de CO (g) produzida é 18,0 mol. Quantidade de matéria de CO produzida na combustão completa de 100kg de diesel 1, g X ,0mol 54,380g/m ol Equação química da combustão completa de 1,0 mol de biodiesel. C 0 H 38 O ) 8O (g) 0CO (g) 19H O(g) MM C 0 H 38 O 3 36,380g/mol De acordo com essa equação química, a quantidade de matéria de CO produzida é 0 mol. Quantidade de matéria de CO produzida na combustão completa de 100kg da mistura de 5% de biodiesel e 95% de diesel em massa. Relativa ao biodiesel Relativa ao diesel 5, g X 0 306,39 mol 36,380g/m ol 9, g X 18 67,3mol 54,380g/m ol Quantidade de matéria de CO total produzida na combustão completa dessa mistura: 708,6 mol Valor percentual da diferença entre a quantidade de matéria de CO produzida na combustão completa do diesel e na da mistura de biodiesel-diesel. Diferença: 7076,0 mol 708,6mol 47,40mol 47,40mol 708,6mol Valor percentual = X 100 0,7% A substituição de diesel por biodiesel produz uma redução aproximada de 0,7% na emissão de CO para a atmosfera, o que a torna vantajosa considerando o consumo anual de diesel no Brasil. 47,40mol X 100 0,7% 7076,0mol 6) Alternativa: D 8) Alternativa: C 13

14 9) a) 100% %H 0,17 4,39% 3,87 %O 100 (40,8 4,39) 54,79% b) O gás carbônico será retido no tubo. CO + NaOH NaCO3 + HO ou CO + NaOH NaHCO3 31) Alternativa: C 3) a) Nessa combinação, o BaCOs) é totalmente consumido, logo o BaSO4(s) formado não será contaminado com BaCOs). b) 4,4 mols c) 40 anos Nessa combinação, teremos a formação de BaSO4(s) contaminado com BaCOs), devido ao seu excesso. b) 30) a) massa de C : massa de H : 1 mg C = 44 mg CO mg H 18 mg H O x 5,80 mg y 1,58 mg x 1,58 mg C y 0,17 mg H 100% %C 1,58 3,87 40,8% 14