P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 14/09/2013
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1 P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 14/09/2013 Nome: Nº de Matrícula: GABARITO Turma: Assinatura: Questão Valor Grau Revisão 1 a 2,5 2 a 2,5 3 a 2,5 4 a 2,5 Total 10,0 Dados R = 0,0821 atm L mol -1 K -1 T (K) = T ( C) + 273,15 1 atm = 760 mmhg V m = 22,41 L mol -1 (273 K e 1,00 atm) PV = nrt P i = i P S = K H P
2 1 a Questão O óxido nitroso, N 2 O, é um gás incolor, também conhecido como gás hilariante ou gás do riso, pela propriedade de provocar contrações musculares involuntárias na face. Este gás é utilizado como anestésico e também para aumentar a potência de motores à combustão. Uma das formas de obtenção do N 2 O é pela reação do ácido nítrico, HNO 3, com cloreto estanoso, SnCl 2, na presença de ácido clorídrico, HCl, conforme equação abaixo: 2HNO 3 (aq) + 4SnCl 2 (s) + 8HCl(aq) 4SnCl 4 (aq)+ 5H 2 O(aq) + N 2 O(g) Considere que foram utilizados 2000 g de SnCl 2, 1700 g de HCl e 2,00 L de HNO 3 (solução aquosa contendo 53,0% de HNO 3, em massa e densidade igual a 1,33 g ml -1 ). Faça o que se pede. a) Calcule o rendimento teórico, em gramas, de N 2 O. b) Calcule o volume, em litros, de N 2 O produzido sabendo que a densidade do gás N 2 O é 1,81 g L -1. c) Calcule o rendimento percentual se forem produzidos 35,0 L de N 2 O. Dados: M(HNO 3 ) = 63,01 g mol -1 M(HCl) = 36,46 g mol -1 M(SnCl 2 ) = 260,50 g mol -1 M(N 2 O) = 44,01 g mol -1
3 Resolução: a) HNO 3 d = 1,33 g ml -1 1,33 g x 10-3 L (1 ml) x ,00 L x = 2,660 x 10 3 g de solução 2,660 x 10 3 g % x ,0 % x = 1,410 x 10 3 g de HNO 3 Fixando o HNO 3 (Predição massa a massa) 2 mol de HNO mol de SnCl 2 2 x 63,01 g x 260,50 g 1,2602 x 10 2 g ,04200 x 10 3 g 1,410 x 10 3 g x X = 1,166 x 10 4 g = 1,17 x 10 4 g de SnCl 2 => HNO 3 está em excesso 2 mol de HNO mol de HCl 126,02 g de HNO ,68 g de HCl 1410 g de HNO x x = 3264 g de HCl => HNO 3 está em excesso HNO 3 estará sempre em excesso. Fixando SnCl 2 1 mol de SnCl mol de HCl 260,50 g x 36,46 g 2000 g x X = 559,8 g de HCl => Vai sobrar HCl logo este está em excesso. O reagente limitante é o SnCl 2. 4 mol de SnCl mol de N 2 O 4 x 260,50 g ,01 g 2000 g x X = 84,472 g = 84,47 g de N 2 O
4 Outra forma de fazer n SnCl2 = 2000 / 260,50 = 7,6775 mol n HCl = 1700 / 36,46 = 46,626 mol HNO 3 d = 1,33 g ml -1 1,33 g x 10-3 L (1 ml) x ,00 L x = 2,660 x 10 3 g de solução 2,660 x 10 3 g % x ,0 % x = 1,410 x 10 3 g de HNO 3 n HNO3 = 1410 / 63,01 = 22,37 mol Fixando o HNO 3 (Predição mol a mol) 1 mol de HNO mol de SnCl 2 22,37 mol x X = 44,75 mol => HNO 3 está em excesso 1 mol de HNO mol de HCl 22,37 mol x X = 89,50 mol => HNO 3 está em excesso Fixando SnCl 2 1 mol de SnCl mol de HCl 7,6775 mol x X = 15,355 mol => Vai sobrar HCl logo este está em excesso. Reagente Limitante SnCl 2 4 mol de SnCl mol de N 2 O 7,6775 mol x X = 1,9194 mol de N 2 O = 84,47 g de N 2 O b) d = 1,81 g L -1 1,81 g L 84,471 g x X = 46,7 L c) 46,67 L % 35,0 L x x = 75,0 %
5 2 a Questão A sacarose, C 12 H 22 O 11, o açúcar comum, é conhecida desde o ano 200 a.c. e é o carboidrato cristalino mais abundante na natureza. A hidrólise da sacarose em meio ácido, produz uma mistura de glicose e frutose, ambas com fórmula molecular C 6 H 12 O 6, conforme a reação a seguir. a) Calcule a massa, em gramas, de sacarose necessária para se obter 500 ml de solução 0,250 mol L -1 de frutose, supondo que 80,0% da sacarose foi hidrolisada. b) Considere uma outra situação, onde a sacarose foi completamente hidrolisada e a glicose formada reagiu, segundo a reação balanceada abaixo: glicose + acetona diacetonídeo Calcule a quantidade de sacarose, em gramas, necessária para se obter um volume de 100 ml de solução 0,300 mol L -1 de diacetonídeo. c) Em diabéticos, a ingestão de 80,0 g de sacarose eleva a quantidade de glicose em 1,00 g para cada litro de sangue. Considerando que a concentração de glicose no sangue dos diabéticos é de 1,40 g L -1 aproximadamente, calcule a concentração, em g L -1, de glicose no sangue de um diabético após o consumo de 100 g de açúcar. Dados: M (Sacarose) = 342 g mol -1 M (Glicose) = 180 g mol -1 M (Frutose) = 180 g mol -1 M (Diacetonídeo) = 260 g mol -1
6 Resolução: a) c = n / v.: n = c x v.: n = 0,250 mol L -1 x 0,500 L = 0,125 mol de D-frutose Relação estequiométrica entre sacarose e D-frutose é 1:1. O rendimento da hidrólise foi de 80,0% 0,125 mol de D-frutose 80,0 % x 100 % x = 0,156 mol de D-frutose 1 mol de sacarose 342 g de sacarose 0,156 mol de sacarose y y = 53,4 g de sacarose b) c = n / v.: n = c x v.: n = 0,300 mol L -1 x 0,100 L = 0,0300 mol de diacetonídeo Relação estequiométrica entre sacarose, D-frutose e diacetonídeo é 1:1:1. 1 mol de sacarose 1 mol de D-frutose 1 mol de diacetonídeo 1 mol de sacarose 1 mol de diacetonídeo x 0,0300 mol de diacetoníedo x = 0,0300 mol de sacarose 1 mol de sacarose 342 g de sacarose 0,0300 mol de sacarose y y = 10,3 g de sacarose c) 80 g de sacarose 1,00 g de glicose 100 g de sacarose x x = 1,25 g de glicose 1,40 g L -1 (taxa normal) + 1,25 g L -1 (ingestão de sacarose) = 2,65 g L -1
7 3 a Questão Uma amostra de 6,12 g consiste apenas de uma mistura de dois sulfetos, o sulfeto de zinco, ZnS, e o sulfeto de chumbo, PbS, que reagem com excesso de ácido clorídrico, HCl, conforme as reações abaixo: ZnS(s) + 2HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 S(g) PbS(s) + 2HCl(aq) PbCl 2 (aq) + H 2 S(g) a) Calcule as percentagens em massa do ZnS e do PbS na amostra, considerando que a reação é completa, que os gases se comportam idealmente e que o volume de sulfeto de hidrogênio, H 2 S, produzido foi de 1,049 L, a 23 C e 762 mmhg. b) Explique a relação da densidade de um gás com a variação da: - Temperatura - Pressão Dados: M(ZnS) = 97,45 g mol -1 M(PbS)= 239,3 g mol -1
8 Resolução: Aplicando a equação de PV = nrt podemos calcular a quantidade de matéria e mols (n) do H 2 S. n H 2 S PV RT x 1,049 0,0433 0,0821 x 296 Logo: n ZnS + n PbS x y 0,0433 0,0433 Sabendo que Massa do ZnS +massa do PbS(s) = 6,12 g n x M n x M 6,12 ZnS ZnS PbS PbS (x. 97,45) + (y. 239,3) = 6,12 Como x = 0,0433 y Logo [(0,0433-y)97,45] + [239,3 y] = 6,12 Y = 0,0134 Massa do Pbs = 0,0134 x 239,3 = 3,21 A percentagem em massa do Pbs, é: 3,21 x100 52,5% 6,12 E a percentagem em massa do Zns, é: ,5 = 47,5% b) Sabendo que: n d PV = nrt Massa Massa Molar Massa V P. d Massa R. T Molar Portanto - quanto maior a pressão, maior é a densidade. - quanto maior a temperatura, menor é densidade.
9 4 a Questão O gás ozônio, O 3, foi empregado como biocida para a desinfecção da água das piscinas do Complexo Olímpico de Pequim. Durante os jogos, a temperatura da água de uma piscina de 3,750 x 10 6 L foi mantida a 28 C e 1,00 atm. Sabendo-se que a solubilização do O 3 em água pode ser representada pela equação abaixo, faça o que se pede. O 3 (g) H 2O O 3 (aq) a) Determine a constante de Henry, K H, em mol L -1 atm -1, a 28 C, utilizando os dados dos gráfico abaixo, em que a solubilidade do gás O 3 na água da piscina é dada a 0,030 atm. b) Calcule a massa de O 3, em gramas, dissolvida nesta piscina, a 28 C, quando a pressão parcial do O 3 for de 0,100 atm. c) Após intenso uso da piscina, que encontra-se em ambiente fechado, foi adicionado um soluto, não volátil e solúvel na água. Explique o que poderia acontecer com pressão de vapor da água desta piscina, a uma dada temperatura. Desconsidere a contribuição de quaisquer outros solutos.
10 a) Pelo gráfico podemos ter: Resolução: s (mg L ¹) S (mol L ¹) K H (mol L ¹ atm ¹) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E-03 b) S= Κ H x P K H (mol L ¹ atm ¹) S (mol L ¹) s (g L ¹) m (g) 6.25E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+05 c) A lei de Raoult prediz que a pressão de apor de um sol ente em uma solução de e ser proporcional fração molar das moléculas de sol ente, portanto esperasse que a pressão de vapor da água da piscina se torne mais baixa na presença de um soluto não volátil.
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