P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 10/09/08

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1 P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 10/09/08 Nome: GABARITO Nº de Matrícula: Turma: Assinatura: Questão Valor Grau Revisão 1 a,5 a,5 3 a,5 4 a,5 Total 10,0 Dados R 0,081 atm L mol -1 K -1 T (K) T ( C) + 73,15 1 atm 760,0 mmhg PV nrt n a + V P m d V ( V nb) nrt

2 1 a Questão Uma solução aquosa de ácido clorídrico, HCl, cuja densidade 1,13 g ml -1 contém 5,7% de HCl em massa. a) Considerando que um volume de 1,5 ml da solução aquosa de HCl reagiu com 1,00 g de ferro, de acordo com a reação 1, calcule o rendimento percentual sabendo que 0,0070 g de gás hidrogênio, H, foram obtidos. b) Uma amostra sólida de,05 g contendo ferro, Fe, e alumínio, Al, é totalmente reagida com ecesso da solução de HCl de acordo com a reação 1 e com a reação, produzindo 0,105 g de H. Determine a percentagem, em massa, do Al na amostra. Fe(s) + HCl(aq) FeCl (aq) + H (g) Reação 1 Al(s) + 6 HCl(aq) AlCl 3 (aq) + 3 H (g) Reação

3 Resolução: Primeiro calcular a concentração molar do HCl(aq): 5,7 g de HCl 100 g de solução Concentração molar do HCl 1mol de HCl 36,46 g de HCl 1mL de solução 100 g de solução 1,13 g de solução 0,705 mol de HCl 0,08850 L de solução 0,704 mol de HCl 100 g de solução 88,50mL de solução 7,97 moll 1 a) Verificar qual é o reagente limitante: 1L 7,95 mol de HCl 1mol de H 1,5 ml 1000 ml 1L mol de HCl 1mol de Fe 1mol de H 1,00 de Fe 0,0179 mol de H 55,85 g de Fe 1 mol de Fe O HCl(aq) é o reagente limitante. 0, , % 0,00497 mol de H,0 g de H 0,00497mol de H 0,0100 g de H(rendimento teórico) 1mol de H O rendimento percentual é então :(0,0070 g é o rendimento real) b) considere que a massa de Al na amostra seja representada por 0,105 gh (,05 ) gfe 1mol Fe 55,85 g Fe 1mol H,0 gh 1mol Fe 1mol H 1mol Al 3 mol H,0 g H + ""g Al 6,98 g Al mol Al 1mol H 0,105 g H (,05 ) 0, ,11 0,105 0,074-0, ,11 0,0308 0,076 X 0,0308 0,405 g de Al 0,076 Agora calcular a composição percentual de Al 0,405 g Al % Al ,8%,05 g da amostra

4 a Questão Considere a reação de formação do iodeto de chumbo, PbI ; a partir do iodeto de potássio, KI, em nitrato de chumbo, Pb(NO 3 ). KI(aq) + Pb(NO 3 ) (aq) PbI (s) + KNO 3 (aq) Sabendo que 100 ml de uma solução aquosa de KI,,0 mol L -1 reage de forma completa com 100 ml de solução aquosa de Pb(NO 3 ), 1,0 mol L -1 para formação de iodeto de chumbo, PbI, responda os itens abaio. a) Calcule a fração molar do KI na solução,0 mol L -1, sabendo que a densidade da solução é 1,05 g ml -1. b) Calcule a quantidade de Pb(NO 3 ), em gramas, necessária para preparar 100 ml da solução 1,0 mol L -1. c) Calcule a concentração do KNO 3, em mol L -1, após a reação. Considere o volume ocupado pela massa do PbI (s) desprezível. d) Calcule a quantidade máima de PbI, em gramas, que pode ser formada.

5 Resolução: a) mol 1L MM KI 39, , g d 1,05 g 1 ml 0, mol 166 g 33, g Kl m solução 105,0 g 100 ml mol -m Kl 33, g m H O 71,8 g 18 3,988 mol H O HI n KI nki + n H O 0, 0, 3, ,048 0,05 b) MM 07, + {[14 + 3(15)]} 331g Pb(NO 3 ) m M m M.MM.V MM.V 1mol 331g 0,1L 33,1 g L mol -1 c) [KNO3 ] (moll ) VPbI desprezível KI(aq) + Pb(NO 3 ) (aq) KNO 3 (aq) + PbI (s) 100 ml 100 ml mol L -1 1mol L -1 Como os volumes de KI e Pb(NO 3 ) são iguais cada um ficou diluído à metade () quando foram colocados para reagir. Logo [KI] inicio da reação 1 mol L -1 [Pb(NO 3 ) ] inicio da reação 0,5 mol L -1 Como a reação precisa de KI: 1 Pb(NO 3 ) 3 e já temos esta proporção, estamos no ponto estequiométrico, ou seja, não há ecesso. Pela estequiometria KI KNO 3 1 KI 1 KNO 3 [KNO 3 ] [KI] 1 mol L -1

6 d) mpbi? KI + Pb(NO 3 ) KNO 3 + PbI Pela proporção estequiométrica 1 1 0,5 em 00 ml 0, 0,1 MM PbI 07, + (16,9) 461 g 1 mol 46,1 g 0,1

7 3 a Questão Em um reator fechado de volume igual a 10,0 L, uma massa de 00,0 g de urânio, U, foi colocada para reagir com gás flúor, F, inicialmente à pressão de 31,8 atm e temperatura de 50 C. Baseado nessas informações e assumindo o comportamento ideal para os gases, responda os itens a e b abaio. U(s) + 3F (g) UF 6 (g) a) Calcule a quantidade máima, em gramas, de UF 6 que se poderia obter na reação. b) Calcule a pressão total no reator no final da reação, considerando que o rendimento foi de 75% e que a temperatura foi mantida constante. c) Calcule a densidade do gás UF 6 a 100 C e 1 atm.

8 Resolução: a) Fazer uma relação de mols de reagentes: nu um/mmu 00 g/38 g mol -1 0,84 mol nf PV/RT (31,8 atm 10 L) / (0,08 atm L mol -1 K K) 1 mol O U é o reagente limitante, pois está em menor quantidade em relação ao balanço estequiométrico. U(s) + 3F (g) UF 6 (g) Início 0,84 mol 1 mol 0 mol Fim 0 (1,5) mol 0,84 mol muf 6 nuf 6 MMUF 6 0,84 35 g mol -1 95,6 g b) Se o rendimento for de 75%, as quantidades relativas da reação seriam calculadas em relação a 75% de 0,84 mol de UF 6, ou seja, 0,63 mol.: U(s) + F (g) UF 6 (g) Início 0,84 mol 1 mol 0 mol Fim 0,1 mol (1 1,9) mol 0,63 mol Ao final, tem-se dois componentes gasosos, o F residual (10,1 mol) e UF 6 (0,63 mol) Assim, o número total de gases no reator, ao final do processo seria 10,1 + 0,63 10,73 mol. Logo: P nrt/v 10,73 mol 0,08 atm L mol -1 K K / 10 L 8,4 atm. c) A C, um mol de UF 6 (35 g) ocuparia o seguinte volume: V nrt/p 1 mol 0,08 atm L mol -1 K K / 1 atm 30,5 L D m/v 35 g / 30,5 L 11,5 g L -1.

9 4 a Questão A Companhia Siderúrgica Nacional utiliza hematita, Fe O 3, para obtenção de ferro, Fe, considerando os equilíbrios abaio e supondo que essas reações ocorrem em um reator fechado de volume V. Faça o que se pede abaio: Fe O 3 (s) + 6CO(g) 4Fe(s) + 6CO (g) -3 K p1,110 Reação 1 6CO (g) 6CO(g) + 3O (g) -36 K p,710 Reação a) Escreva as epressões das constantes de equilíbrio, K e K. b) Eplique o efeito do aumento da temperatura no equilíbrio da reação 1 sabendo que esta reação é endotérmica? c) Eplique o efeito da diminuição do volume do reator no equilíbrio da reação. d) Eplique o efeito da pressão parcial de CO (g) no equilíbrio da reação. e) Escreva a reação química global a partir da reação 1 e, e calcule a pressão parcial de O no equilíbrio. p1 p a) Kps (1) P CO 6 / P CO 6 Kps () P CO 6 P O 3 / P CO 6 Resolução: b) c) d) Desloca para a direita (formação de produtos) Desloca para a esquerda (formação de reagentes) Desloca para a direita (formação de produtos) e) FeO3(s) 4 Fe(s) + 3O(g) Kps P O 3 5, P O 3 P O 3 1, atm