P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 20/09/03

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1 P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 0/09/03 Nome: Nº de Matrícula: Gabarito Turma: Assinatura: Questão Valor Grau Revisão 1 a,0 a,0 3 a,0 4 a,0 5 a,0 Total 10,0 Dados R = 0,081 atm L mol -1 K -1 K = C + 73,15 1 atm = 760,0 mmhg

2 1 a Questão A descoberta da cisplatina (cis-diamminodicloroplatina, ou cis-ddp) no início de 1960 gerou uma enorme quantidade de pesquisa visando o entendimento do mecanismo da droga na destruição das células cancerosas no corpo humano. (I) Atualmente a cisplatina (I) é mundialmente conhecida como um agente anticancerígeno usado no tratamento de tumores. Pode ser produzida pela reação tetra-cloroplatinato de potássio (II) com amônia (III), de acordo com a reação 1 abaixo: reação 1 : K PtCl 4 (s) + NH 3 (aq) Pt(NH 3 ) Cl (s) + KCl(aq) (II) (III) (I) a) Quantos gramas de cisplatina são formados pela reação de 0,40 mol de K PtCl 4 com 0,588 mol de NH 3? b) Calcule o rendimento percentual quando 1,71 g de K PtCl 4 e 0,161 g de NH 3 produzem 1,08 g de cisplatina. 100 ml de K PtCl 4, x mol L -1 reagem com 100 ml de NH 3 (aq) 0,50 mol L -1. A solução aquosa de NH 3 restante é separada e reage estequiometricamente com 150 ml de uma solução aquosa de HCl 0,0 mol L -1 (reação ). c) Qual é a concentração inicial, x, em mol L -1 do reagente K PtCl 4 d) Qual a massa de cisplatina produzida, considerando-se rendimento de 90%? reação : NH 3 (aq) + HCl(aq) NH 4 Cl(aq) Dados: MM K PtCl 4 = 415,1 u.m.a.; MM NH 3 =17,0 u.m.a.; MM Pt(NH 3 ) Cl = 300,0 u.m.a.;

3 Resolução: a) 0,4 mol K PtCl 4 : 0,48 mol NH 3 Logo, há excesso de 0,108 mol NH 3 São formados 0,4 mol Cisplatina 7,0 g b) nº de moles K PtCl 4 n =,71 415,1 1 3 = 4,1 x 10 nº de moles NH 3 n = 0 3, = 9,47 x 10 4,1 x 10-3 mol K PtCl 4 : 8,4 mol x 10-3 NH 3 Logo são formados teoricamente 4,1 x 10-3 mol de cisplatina que corresponde a 1,6 g 100% rendimento 1,6 g X 1,08 g X = 85,5 % c) 1 mol K PtCl 4 : mol NH 3 0,1X Y (1) nº moles NH 3 em excesso: 0,15 x 0, = 3,0 x 10 - nº moles NH 3 inicial : 0,50 x 0,1 = 5,0 x 10 - nº moles NH 3 que reage :,0 x 10 - = Y substituindo o valor de Y em (1), tem-se: x 0,1 X =,0 x 10 - x 1 e X = 0,1 mol L -1 d) nº moles cisplatina produzidos: 10 - x 0,9 massa cisplatina = 300 x 0,9 x 10 - =,7 g

4 a Questão: a) O controle de corrosão em gasodutos pelo gás sulfídrico, H S(g), é feito pela determinação da sua pressão parcial na mistura gasosa que circula nos dutos. A 5 o C, quando a pressão total no duto é de 0,0 atm, a pressão parcial do gás sulfídrico não pode ultrapassar,00 x 10 - atm. Numa mistura gasosa circulando em um gasoduto, a concentração de H S(g) encontrada foi de 34,0 mg L -1. Verifique se há, nestas condições, possibilidade de corrosão no gasoduto. Justifique sua resposta com cálculos. b) Considere o desenho abaixo e responda: o H S(g) seco e o H S(g) úmido, isto é, numa mistura com vapor d água, tem a mesma densidade? Explique.

5 Resolução: a) Cálculo da concentração molar H S(g) 3 34x10 3 n = = 1,0 x 10 mol L 34 cálculo da pressão parcial P. 1 = 1,0 x 10-3 x 0,08 x 98 =,4 x 10 - Como,4 x 10 - >,0 x 10 -, há possibilidade de corrosão no gasoduto b) No frasco, que contém a mistura gasosa H S (g) + H O (g), a fração molar de H S (g) é menor do que no frasco 1, que contém H S (g) puro. Assim, a pressão parcial de H S (g) no frasco, é menor do que no frasco 1. Como d= seco. p.mm RT, então a densidade do H S(g) úmido é menor do que do H S(g)

6 3 a Questão A concentração mínima de oxigênio para garantir a vida de peixes em ambientes aquáticos é de 4,0 mg L -1. Sabendo que a concentração de oxigênio no ar atmosférico é de 0 % em volume (v / v), responda: a) Qual a pressão parcial mínima de O (g) que proveria esta concentração de oxigênio a 0 o C? b) Qual a pressão atmosférica mínima que permitiria esta pressão parcial para o oxigênio. A 1 atm, a solubilidade do oxigênio em água é 1,6 x 10-3 mol L -1 atm -1 a 5 o C e 5,10 x 10-4 mol L -1 atm -1 a 40 o C. Numa mudança brusca de temperatura, a temperatura da água de uma represa, rica em peixes ( L) varia de a 5 o C a 40 o C.. c) Calcule o volume de oxigênio que é expelido neste intervalo de temperatura. d) Verifique o que ocorreria com os peixes. Morreriam?

7 Resolução: s (mol.l -1 ) = k H x p s(o ) = 1,5 x 10-4 mol L -1. Como não foi fornecido o valor de k H a 0 o C, os itens a e b não tem solução numérica exata. Poder-se-ia empregar um valor aproximado de k H a 5 o C: k H 3 1,6x10 3 = = 6,3x10 mol L atm 0, Empregando-se este valor para k H ter-se-ia: 4 1,5x10 p O 0, 0 atm 3 6,3x10 c) P atm = 1 atm, logo p (O ) = 0, atm s 5 C = 1,6 x 10-3 s 40 C = 5,1 x ,6 x 10 x 0,08 x 98 V5 C = = 1,54 x 10 x 0, x 4 5, ,08 98 V40 C = = 6,3 x 10 0, x Logo: volume O expelido = 9,17 x 10 - L O L -1. Na represa: (10 4 x 9,17 x 10 - ) L = 917 L O (g) d) 5,1 x 10-4 mol L -1 = 16,3 mg L -1 = 16,3 mg Kg -1 > 4,0 mg kg -1. Então, os peixes não morreriam.

8 4ª Questão: Pela reação entre boro e hidrogênio é sintetizado um composto líquido de fórmula BBxH y. Para determinar sua fórmula molecular, procede-se da seguinte maneira: 1. Oxida-se o composto com oxigênio gasoso, O (g), produzindo-se B O 3 (s) e vapor d água, H O(g) num recipiente fechado com capacidade de,00 L. A combustão de 0,49 g do composto produz 0,540 g de água. 3x + y Bx H Y + + O ( g) x BO3 ( s) y H O( g). Evapora-se 0,0163 g do composto obtido num frasco de 10 ml; a pressão do gás resultante foi de 98,6 mm Hg a 3 o C. a) Use as informações acima e calcule a massa molar e determine a fórmula molecular do composto B x H y. b) Calcule a pressão parcial de O (g) à 3 o C necessária para a combustão completa de B x H y em 1. c) Calcule a pressão parcial de vapor d água a 3 o C em 1 após a reação.

9 Resolução: 1. relação estequiométrica: (11x + y) g B x H y : (18 y) g H O 0,49 g 0,540 g Logo: 8,86 y = 1,08 (11x + y) (1). Determinação da massa molar, MM MM = nrt PV 760 x 0,0631 x 0,08 x 96 MM = = 98,4 98,6 x 0,1 MM = 98,4 = 11x + y y= 98,4-11x. () Combinando (1) e () x = 8 e y = 1 Ou nº moles B x H y = nº moles H O = 0 3,49 98,4 = 5,0x 10 0,54 18 Então: 5,0 x 10-3 B x H y = 3,0x 10 3,0 x 10-3 H O y y = 1 e 98,4 = 10,8 x + 1 então x = 8 a) MM = 98,4 - formula B 8 H 1 9,0 x 10 x 0,08 x 96 b) n O = 9,0 x 10 P = = 1, 08 atm 3,0 x 10 x 0,08 x 96 c) n H O = 3,0 x 10 P = = 0, 364 atm

10 5 a Questão A reação entre metano e cloro produz uma mistura dos solventes industriais clorofórmio, CHCl 3, e diclorometano, CH Cl, no estado líquido. Após a reação, devido à diferença em suas pressões de vapor, são separados por destilação fracionada. A 5 o C, as pressões de vapor dos solventes puros são 05 mm Hg e 415 mm Hg para o CHCl 3 (l) e o CHJ Cl (l), respectivamente. a) Qual a pressão de vapor de uma mistura que contém 15,0 g de CHCl 3 (l) e 37,5 g de CH Cl (l) a 5 o C? b) Qual dos solventes, nesta mistura entra em ebulição primeiro? Justifique sua resposta. Dados: MM (CHCl 3 ) = 119,5 MM (CH Cl ) = 85,0 a) Lei de Raoult Resolução: P mistura = P V1 (puro) χ 1 + P V (puro) χ n CHCl 3 15 = = 1,6 x ,5 n CH Cl 37,5 = = 4,41 x n total = 5,67 x 10-1 χ = 0, ; = 0,78 3 C l CHCl χ CH P vapor da mistura = 0, x ,78 x 415 = 368 mmhg b) Entra em ebulição primeiro o CH Cl. Além de sua pressão de vapor ser maior, o produto P V (puro)χ também é maior.