P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 18/09/04

Transcrição

1 P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 18/09/0 Nome: Nº de Matrícula: GABARITO Turma: Assinatura: Questão Valor Grau Revisão 1 a,5 a,5 3 a,5 a,5 Total 10,0 Dados R = 0,081 atm L mol -1 K -1 K = C + 73,15 1 atm = 760,0 mmhg c (água) =,18 J g -1 C -1

2 1 a Questão Na revelação de chapas fotográficas a base de sais de prata, como por exemplo, o brometo de prata (AgBr), este é removido com uma solução aquosa de tiosulfato de sódio, segundo a reação abaixo: Na S O 3 (aq) + AgBr(s) Na 3 [Ag(S O 3 ) ](aq) + NaBr(aq) Considere uma chapa fotográfica que contém 90 mg de AgBr e responda as questões abaixo: a) Qual é a percentagem de AgBr que reage a 50 ml de uma solução com 0,50% em massa de tiossulfato de sódio e densidade 1,01 g ml -1? b) Defina reagente limitante e indique qual é o reagente limitante no item (a) c) Qual é a quantidade em mol do reagente que ficou em excesso? Resolução: 0,90 g 3 a) Número de moles AgBr em 90 mg = 5,0x10 moles 158 g / mol Concentração da solução de Na S O 3 massa de Na S O 3 em 1,0 L de solução 1 5,05 g L 1 = 3, x 10 mol L g mol 0,5 m = 1010 x = 5,05 g.l n o de moles de em 50 ml: 0,5 L x 3, x 10 - mol L -1 = 7,99 x 10-3 mol Pela relação estequiométrica: 1 mol AgBr: moles Na S O 3 Logo, reagem 3,99 x 10-3 moles AgBr que corresponde a: -3 3,99x10 AgBr = x % - 5x10 % 3 b) Reagente limitante é aquele que numa reação está presente em quantidade inferior à estequiométrica. No item a o reagente limitante é o Na S O 3 c) O reagente em excesso é o AgBr Quantidade inicial: Quantidade que reage: 5,00 x 10-3 mol 3,99 x 10-3 mol Quantidade em excesso: 1,00 x 10-3 mol

3 a Questão: A combustão de um hidrocarboneto líquido de formula C x H cuja densidade é 0,79 g ml -1, ocorre à 5 C e 1,0 atm, segundo a reação abaixo: CxH ( l ) + ( + x) O( g) x CO ( g) + HO( g), ΔH = kj mol -1 a) Determine a fórmula do composto, considerando que: O volume de CO (g) liberado na combustão de 70 ml do hidrocarboneto é o mesmo produzido na decomposição de 389,1 g CaCO 3 (s) nas mesmas condições de temperatura e pressão, segundo a reação: CaCO 3 (s) CaO(s) + CO (g) O volume de oxigênio nas CNTP é de 136, L. b) Se os gases liberados na reação acima forem recolhidos em um recipiente fechado com capacidade de 1,000 x 10 L a 5 C, qual a pressão total da mistura gasosa? c) Quais as frações molares e as pressões parciais dos gases na mistura? d) Calcule a temperatura ate a qual um bloco de cobre com,0 kg, inicialmente a 5 C poderá ser aquecido pelo calor liberado nesta combustão. Calor específico do cobre = 0,38 J g -1 C -1

4 Resolução: a) 70 ml x 0,79g/mol = 55, 56 1 mol m CaCo 389,1 g = = 3,89 moles de CaCO g mol CaCO 3 (s) CaO(s) + CO (g) moles de CaCO 3 moles de CO x m O H( l ) + + O( g) CO ( g) + H O ( g) C 1 mol = 136, L x = 6,08 moles, L + = 6,08 8 C H 8 (l) + 6 O (g) CO (g) + H O (g) b) Número de moles total = nº de moles de CO (g) + nº de moles de H O (g) = 8 moles 8 x 0,08 x 98 P T = = 0, 0195 atm L c) Cálculo das fraçoes molares de CO e H O χ χ CO H O = = 0,5 8 = = 0,5 8 P P CO H O = 0,5 x 0,0195 = 0,00975 atm = 0,00975 atm d) 1 mol de C H 8 (l) libera 571 kj 571 x 10 3 J =,0 x 10 3 g x 0,38 J x ΔΤ g C ΔΤ = 700 C 700 = t f -t i t f 700 C

5 3 a Questão Mistura-se benzeno e tolueno a 60 o C e forma-se uma solução que pode ser considerada ideal. Nesta temperatura, as pressões de vapor destes líquidos puros são respectivamente, 385 mm Hg e 139 mm Hg. a) Qual dos dois líquidos é mais volátil? Justifique sua resposta. b) Calcule a pressão de vapor da mistura quando a fração molar do benzeno é de 0,0? c) Determine a composição do vapor acima da solução (anulado). d) O gráfico abaixo representa a variação das pressões de vapor do benzeno e do tolueno a uma temperatura arbitrária, t 1. Represente no gráfico, o que ocorre às retas de pressão de vapor de cada liquido e da mistura quando a temperatura é t, sendo que t > t 1. Resolução: a) O benzeno, porque sua pressão de vapor é maior. d) b) P t = 0, x ,6 x 139 = 37, mm Hg 0, x385 c) χ Benz (vapor) = = 0,65 65% 37, 0,6 x 139 χ Tol (vapor) = = 0,35 35% 37,

6 a Questão A entalpia de hidratação do sulfato de cobre (ll) é definida como o calor envolvido quando um mol do sólido anidro, CuSO (s) é convertido em um mol de sólido hidratado, CuSO.5H O(s). CuSO (s) + 5H O(l) CuSO.5H O(s) reação 1 Esta entalpia de hidratação pode ser medida indiretamente através de alguns experimentos em laboratório. Na primeira parte do experimento, mistura-se,00 g do sólido anidro com 50,0 g de água num recipiente de capacidade calorífica desprezível e observa-se que a temperatura da água aumenta conforme o gráfico da Figura 1. Na segunda parte do experimento mistura-se a mesma quantidade do sólido hidratado com a mesma quantidade de água em um outro recipiente cuja capacidade calorífica também é desprezível e observa-se que a temperatura diminuiu conforme o gráfico da Figura. a) Calcule a variação de entalpia, em kj mol -1, na primeira parte do experimento. CuSO (s) + H O(l) CuSO (aq) reação b) Calcule a variação de entalpia, em kj mol -1, na segunda parte do experimento. CuSO.5H O(s) + H O(l) CuSO.(aq) + 5 H O(l) reação 3 c) Calcule a entalpia de hidratação do sulfato de cobre (ll) anidro, conforme a reação 1, em kj mol -1. temperatura C temperatura, C tempo, s tempo, s Figura 1 Figura

7 Resolução: a) Q = m.c. ΔΤ MM CuSO = 159,6 g mol -1 m = 5g c =,18 J g -1o C -1 ΔΤ = (9-1) C Q = 1806 J ΔΗ 1 = J n o de moles de CuSO =,5 x 10-0,05 moles 1806 J 1 mol x ΔΗ 1 = - 7, kj mol -1 b) Q = m.c. ΔΤ MM (CuSO.H O) = 9,6 g mol -1 m = 5g c =,18 J g -1o C -1 ΔΤ = (19,-0,) C Q = 6 J (absorvido) ΔΗ = 6 J n o de moles de CuSO.5H O = 1,6 x 10-0,016 6 kj 1 mol x ΔΗ = 1,13 kj mol -1 c) CuSO (s)+ H O(l) CuSO (aq) ΔΗ 1 = - 7, kj mol -1 CuSO (aq) + 5 H O(l) CuSO.5 H O(s) + H O(l) (-)ΔΗ = -1,13 kj mol -1 CuSO (s) + 5 H O(l) CuSO.5 H O(s) ΔΗ H = (-7,) + (-1,13) ΔΗ H = -86,37 kj mol -1