DADOS Constante dos gases: R = 0, Elemento Massa Atômica ( u.m.a.) He

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1 DADOS Constante dos gases: R 0, 08L atm/ ( mol K) 1atm 760mmHg Elemento assa Atômica ( u.m.a.) He 400, Cl 3, n, O 16, 0 C 1, 0 Determine o volume do cloro obtido, a 7,0 ºC e 738 mmhg, pela ação de excesso de ácido clorídrico concentrado sobre 30,7 g de pirolusita com 8,0% em peso de no. Considerando o cloro com comportamento ideal. 1nO + 4HC 1nC + H O + 1C Cálculo da massa de no na pirolusita: 30, 7g 100% X 8% X 6, 09g no Cálculo do número de mol do no 87g no 1mol 6, 09g no y y 030mol, no Como a proporção é de 1:1entre o no e o C, temos: Cálculo do volume de C PV n R T 0, 971 V 0, 30 0, V 76L, C n 030mol, cl

2 Dois elementos oram realizados a volume constante e à temperatura T. No primeiro, destinado a estudar a ormação do gás osgênio, as pressões parciais encontradas no equilíbrio oram 0, 130atm para o cloro, 0, 10atm para o monóxido de carbono e 0, 31atm para o osgênio. No segundo, estudou-se a dissociação de n moles de osgênio de acordo com a reação: COCl CO + Cl ( g ) ( g) ( g) sendo a pressão total P, no equilíbrio, igual a 1atm. Calcule o grau de dissociação α do osgênio após o equilíbrio ser alcançado. 1º Experimento: Formação do gás Fosgênio. CO + Cl COCl ( g) ( g) ( g) Sendo dadas as pressões parciais no equilíbrio, tem-se: K pcoc 0, 31 atm p p pco pc 0, 10 atm 0, 130 atm K 0 atm -1 º Experimento: Dissociação do gás Fosgênio COC CO + C K (g) (g) (g) p início n mol reage / orma n α mol n α mol n α mol equilíbrio ( n n α ) mol n α mol n α mol 1 atm 0 Como a pressão parcial de cada gás presente no equilíbrio é proporcional ao respectivo número de mol, tem-se: K pco pc p pcoc 1 n α 0 n( 1 α ) 1 0 (n α ) (n α ) (n n α ) 1 n ( α ) 0α () I E, inalmente, para a pressão total: P pcoc + pco + pc n+ nα n( 1+ α ) 1 n nα nα nα n 1 ( 1+ α ) ( II) E igualando as equações ( I) e (II) : 1 ( 1 α ) ( 1+ α ) 0α α α α 1 α 1α 1

3 Uma massa m (em g ) de um radionuclídeo X de vida média τ (em s ) a massa atômica (em u.m.a.), é colocada no interior de um balão eito de material lexível de volume inicial V, e preenchido apenas por gás hélio. O elemento X emite partículas α, gerando um elemento Y estável. O balão é suicientemente lexível para garantir que a pressão em seu interior seja sempre igual à pressão no exterior. Considere que, no local do experimento, a pressão seja P (em atm ), que o ar seja um gás de peso molecular e que o sistema possa ser mantido a uma temperatura constante T (em K ). Determine quando tempo transcorrerá, desde o início do experimento, até que o balão comece a perder o contato com o chão. Podemos determinar a massa de hélio presente no balão da seguinte orma: mhe n0 He n 0 ( 4g/mol) PV PV n0 RT n 0 R T PV mhe 4 R T E sendo que já é conhecida a massa de X ( m( g )), podemos calcular seu número de mols: m nx Durante o experimento a densidade do ar é constante e pode ser calculada da orma: m PV nrt PV RT m P P R T d V R T 4 Enquanto X sore decaimento radioativo da orma X Y + α, aumenta o número de mols de gás no balão, o que az aumentar seu volume, e logo, o empuxo que o ar exerce sobre ele. O balão perde o contato com o chão quando o empuxo do ar se torna igual ao seu peso: PB E mb g d V g db V g d V g d d (densidade do balão de torna igual a densidade do ar. B Assim, P db R T mb P () I V R T Onde a massa do balão não varia durante o decaimento: 4PV mb m+ mhe m+ ( II ) R T Substituindo ( II ) em () I obtemos o volume inal do balão: 4PV m + R T P R T 4P V V m+ V R T P R T R T m 4V V + P E, com V calculado, podemos determinar o número inal de mols no balão: PV n RT P n V n R T m 4P V + R T 3

4 E a variação do número de mols de gás no balão oi: m 4P V P V Δ n n n0 + R T R T m P V 4 Δ n + 1 R T Que se deve à emissão de partículas ala: Δ Δn m Δn Δm m m m m Δn m E lembrando que m, onde x é o numero de meias-vidas: x m x m Δn x 1 Δ n m log x 1 Δ n m ( ) 1 x log ( III ) 1 Δn m Sendo x o número de meias-vidas, e lembrando que t 1 τ ln, temos: Δt Δt x t1/ τ ln ( IV ) E substituindo ( III ) em ( ) IV : m PV 4 Δt τ ln log s m RT m PV 4 Δ t ln s m RT τ / Na tentativa de relacionar os elementos conhecidos com suas propriedades químicas, Dmitri Ivanovich endeleiev percebeu que, ao listá-los na ordem das massas atômicas, as suas propriedades se repetiam numa série de intervalos periódicos de acordo com a tabela a seguir. Essai d une systéme dês éléments d aprés leurs poinds atomiques et onctions chimiques, par D. endelee Tabela enviada em 18 de evereiro de 1869 ao impressor por endeleiev, que posteriormente oi corrigida pelo autor. 4

5 Considerando a região destacada da Tabela Periódica de endeleiev, pede-se: a) esboçar um gráico da variação do raio atômico em unção da massa atômica e veriicar se o raio atômico é uma propriedade periódica ou não; b) indicar se os elementos que apresentam similaridade em suas propriedades ísicas e químicas estão dispostos em linhas ou colunas; c) determinar, justiicando, se é polar ou apolar uma molécula hipotética do tipo AB 3, onde A é o elemento de massa atômica 68 e B, o elemento de massa atômica 19. a) Considerando a região destacada. Como o observado na gráico, esta é uma propriedade periódica. b) As similaridades ísico-químicas estão dispostas nas linhas, pois agrupam elementos com propriedades semelhantes. c) Será apolar, pois esperamos que em uma mesma linha, não havendo elétrons livres no elemento central AB 3 será trigonal plana, portanto apolar. Um rasco exibe o seguinte rótulo: Solução 10, de A. Se a inormação do rótulo estivesse correta, então 010L da solução, quando misturados a um mesmo volume de uma solução 00, de B, produziria 30g, de um único precipitado A B. No entanto, ao se executar experimentalmente este procedimento, oram encontrados 40g, do precipitado. Calcule a molaridade correta da solução de A. Dado: massa molar de AB 100g/mol Para que ocorra a precipitação de A B é necessário que a solução esteja saturada, originando um equilíbrio heterogêneo equacionado a seguir: + K A B. A B A B, cujo [ ] [ ] ( aq) ( aq) ( s) PS Sendo assim, para uma concentração de B constante ( 00, ), o aumento de massa do precipitado é proporcional à concentração de A adicionada à mistura. De acordo com o rótulo do rasco da solução A, tem-se: 1L de solução mol de A 01L, de solução mol, de A. Portanto: 01mol, de A g de A B ( s) x g de A B ( s) x 0, 133mol de A. Assim, pode-se calcular a molaridade correta da solução de A 0, 1333mol [ A ] 133mol/L, 0, 100L

6 O elemento constituinte da substância simples A possui um nome que em grego signiica verde. Livre, como molécula, é um gás venenoso. Na crosta terrestre, encontra-se combinado a outros elementos, como minerais em depósitos subterrâneos e em oceanos. É solúvel em água e também em éter. Quando A reage com hidróxido de sódio em solução aquosa, produz a substância composta B, usada como agente alvejante e bactericida. Quando A reage com sódio undido, produz a substância composta C, que é essencial ao ser humano. A eletrólise de C, em solução aquosa, produz no catodo de erro e substância simples D. A substância simples E é o produto gasoso da reação, sob aquecimento, entre sódio metálico e nitrato de sódio. Ao reagir E com D, produz-se a substância composta F, utilizada na abricação de ácido nítrico, corantes, explosivos, medicamentos, detergentes e, ainda, na orma de seus sais, como ertilizante. Determine: a) as órmulas moleculares de B, C, E e F; b) as equações químicas das reações de produção de B, E e F; c) o nome e a órmula do composto produzido pela reação de F com ácido nítrico em solução aquosa. a) B NaClO C NaCl E N F NH 3 b) Cl NaOH NaCl NaClO H O ( A ) ( B ) 10 Na + NaNO 1N + 6Na O N + 3H NH F 3 ( E ) ( D ) ( ) 3 ( E ) c) NH 4NO3 nitrato de amônio Para a reação hipotética A+ B Produtos, tem-se os seguintes dados: ( 1 1 A mol L ) B( mol L ) ( 1 1 V mol L H ) 10, 00 10, , 00 Considerando a mesma reação, veriicou-se também a seguinte correlação: A (OL) L -1 B (OL L -1 ) V (OL L -1 H -1 ) α 10α α α onde α e são, respectivamente, as ordens da reação em relação a A e a B. Sabendo que α / 10, 0, determine: a) a constante de velocidade; b) os valores numéricos das ordens parciais e global da reação. 6

7 a) A+ B Produtos Cálculo da velocidade de reação: A B V α 10α α α [ ] α [ ] V K A B α () I 100 K ( 10) ( 10) α α α α K ( 10α) ( ) ( II ) Dividindo ( I ) por ( II ) : α 100 K ( 10) ( 10) α α α α K ( 10α) ( ) α α α 10 α α α α α Substituindo por : α α α α α α α α α α α α α Como: 10 α 10 Substituindo α e em ( I ) : K K 10 L mol H b) α 10 ; 1 Ordem global: α Um sistema, que se mantém isobárico e isotérmico, contém L de uma mistura gasosa composta por monóxido de carbono e um gás inerte. Sabendo que a injeção de certa quantidade de oxigênio altera o volume do sistema em 3L e que, após a combustão desta nova mistura gasosa, o sistema contém 7L, determine a composição centesimal da mistura inicial de monóxido de carbono e gás inerte. Escrevendo PV nrt e isolando V : RT V n P Sendo a transormação isobárica e isotérmica, notamos que V é proporcional a n. Durante a combustão ocorre a reação: 1 CO( ) + O( ) CO g g ( g) v vl : L : v v Assim, o volume diminui L. E sabendo que após a injeção de O o volume era 8L e depois da combustão diminuiu para 7L: v 8L 7L v L Sendo o CO ( g) o único gás reagente presente na mistura inicial, seu volume vale L, e então: X CO 04, 40% de CO ( g ) 3 X Inerte 06, 60% de gás inerte. 7

8 A anotericina B é um agente antiúngico usado contra a micose conhecida como Pé de atleta. Seu mecanismo de ação envolve interações com as membranas das células dos ungos causadores da doença, criando buracos através dos quais o conteúdo citoplasmático extravasa para meio exterior matando as células e, conseqüentemente, os ungos. Dada a estrutura de um dos estereoisômeros da anotericina B abaixo, determine: a) o número de estereoisômeros da anotericina B que podem existir; b) as unções orgânicas presentes na estrutura da anotericina 0B, excluindo a unção hidrocarboneto; c) a órmula molecular da anotericina B. a) Considerando que os estereoisômeros sejam uma combinação dos isômeros óticos e geométricos, temos 6 centros estereogênios dierentes. η : número de carbonos assimétricos, quirais ou estereogênios dierentes. IOA : isômeros oticamente ativos. n 6 IOA IOA Existem 6 estereoisômeros da anotericina B. b) ácido carboxílico álcool éter éster OH, ligado ao carbono saturado O, entre átomos de carbono, entre átomos de carbono amina NH, ligado a carbono c) órmula molecular C47H7O17N. Partindo do ciclopentanol, mostre as equações químicas com as órmulas planas e as condições necessárias para preparar: a) ciclopenteno; b) ciclopentano; c) trans-1,-dibromociclopentano. 8

9 a) b) i) Pelo método de Berthelot ii) Redução por Hidreto de Lítio e Alumínio. c) 9