P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 04/04/08

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1 P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 04/04/08 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 O silício puro, Si, é um dos componentes de chips de computador. A etapa final de sua obtenção envolve a reação entre o tetracloreto de silício, SiCl 4, e o magnésio, Mg, conforme a representação abaixo: SiCl 4 (l) + Mg(s) Si(s) + MgCl (s) Responda as questões que se seguem, sabendo que 500,0 g de SiCl 4 foram colocados para reagir com 500,0 g de Mg. a) Qual é o reagente limitante da reação? Mostre com cálculos. b) Calcule a quantidade, em mol, de cada uma das quatro espécies após o termino da reação, considerando 100% de rendimento. c) Calcule o rendimento percentual da reação quando forem obtidos 70,0 g de Si.

3 Resolução: SiCl 4 (l) + Mg(s) Si(s) + MgCl (s) 500 g 500 g a) MM 169,9 4, SiCl = =,94 mol de SiCl4 precisaria x,94 = 5,88 169,9 n 4 mol de Mg Temos 500 4,3 n Mg = = 0,6 mol de SiCl 4, logo Mg está em excesso SiCl 4 é o limitante b) SiCl 4 (l) =,94 -,94 = 0 mol de SiCl 4 Mg(s) = 0,6-5,88 = 14,7 mol de Mg Si(s) = 0 +,94 =,94 mol de Si(s) MgCl (s) = 0 + 5,88 = 5,88 mol de MgCl c),94 mol Si(s) 8,6 g 1 mol 8,09 8,6 100% 70 84,7 85%

4 a Questão O cis-diaminodicloroplatina(ii), Pt(NH 3 ) Cl, é um quimioterápico amplamente utilizado no tratamento de vários tipos de câncer. Comercialmente, esse composto é conhecido como cisplatina e pode ser obtido segundo a reação: (NH 4 ) PtCl 4 (aq) + NH 3 (aq) Pt(NH 3 ) Cl (s) + NH 4 Cl(aq) Na tentativa de se obter novas drogas, vários derivados do cisplatina têm sido sintetizados, como, por exemplo, aquele contendo piridina, C 5 H 5 N, obtido segundo a reação: Pt(NH 3 ) Cl (aq) + n C 5 H 5 N(aq) Pt(NH 3 ) Cl (C 5 H 5 N) n (s) onde n representa o coeficiente estequiométrico do reagente C 5 H 5 N(aq). a) Calcule o volume de solução aquosa de amônia, NH 3, 0,15 mol L -1, necessário para obter 10,0 g de cisplatina, considerando 100% de rendimento. b) Determine o valor de n no composto Pt(NH 3 ) Cl (C 5 H 5 N) n, sabendo que 0,150 g de cisplatina foram reagidos completamente com 1,50 ml de piridina (d = 0,979 g ml -1 ) e que, o excesso de piridina foi reagido com 37,0 ml de HCl, 0,475 mol L -1, conforme a reação: C 5 H 5 N(aq) + HCl(aq) C 5 H 5 NH + (aq) + Cl - (aq)

5 Resolução: Cálculo da quantidade, em mol, de Pt(NH 3 ) Cl ) (MM = 300 g mol L -1 ): 300 g 1 mol 10,0 g x x = 0,0333 mol Para se obter 0,0333 mol de cisplatina são necessários 0,0666 mol de NH 3. Em termos de volume de solução, 0,15 mol L -1, tem-se: 0,15 mol 1,0 L 0,0666 mol x x = 0,533 L ou 533 ml b) Cálculo da quantidade total de piridina: m = d.v m = 0,979 x 1,50 = 1,47 g 79 g 1 mol 1,47 g x x = 0,0186 mol Cálculo da quantidade de piridina em excesso: n piridina excesso = n HCl n HCl = 0,475 x 0,037 = 0,0176 mol Cálculo da quantidade de piridina que reagiu: n pir reagiu = n pir inicial - n pir excesso = 0,0186 0,0176 = 0,00103 mol Cálculo do valor de n: n cisplatina = 0, = 0,00050 mol n n cis pir = 0, ,00103 = 1 logo x =

6 3 a Questão Na tabela abaixo são apresentados os valores de fração molar (χ) dos principais constituintes do ar expirado por um indivíduo e do ar atmosférico seco, a 37 C e 1,0 atm. Constituinte gasoso Fração molar (χ) ar expirado ar atmosférico seco N 0,740 0,7808 O 0,150 0,095 Ar 0,0090 0,0093 CO 0,0380 0,0004 H O 0,0590 0,0 a) Calcule o valor da densidade do ar expirado. b) Calcule a razão entre a pressão parcial do CO no ar expirado e no ar atmosférico seco. c) Em altas pressões os gases deixam de se comportar idealmente. Explique.

7 Resolução: a) Inicialmente devemos calcular a massa de um mol de moléculas do ar expirado: A fração molar de um componente em uma mistura é o número de mol do componente dividido pelo número total de mol na mistura. Em um mol de ar (n total = 1,0), os números de mol dos gases individuais são: 0,740mol N,; 0,150 mol O ; 0,0090 mol de Ar; 0,0380 mol de CO e 0,0590 mol de H O. Massa = 0,740 mol N 8,01 x 1mol N + 0,150 mol O x 3,00 1molO 39,95 44,01 + 0,0090 mol Ar x + 0,0380 mol CO x 1mol Ar 1mol CO 18, ,0590 mol HO x = 8,74g.mol de ar expirado 1mol HO Utilizando as equações: M d = ; PV = n RT e n = V M MM Chegamos na seguinte equação: M MM.P d = = V RT Sabendo que: P = 1 atm; R = 0,08 L. atm. K -1. mol -1 ; T = 310 K ; 8,74 g. mol -1 d = 8,74 x 1 0,08 x 310 = 1,131 g.l 1 b) Novamente devemos usar o conceito da fração molar (fração molar de um componente em uma mistura e a pressão parcial do componente dividido pela pressão total da mistura (1atm)). Utilizando os dados da fração molar do CO da tabela, concluímos que a P CO espirado) é igual a 0, 0380, e a P CO (ar atmosférico) é igual a 0,0004. (ar

8 A razão entre as pressões é então: 0,0380 = 0, c) Em altas pressões, o volume ocupado pelas moléculas de gás torna-se significativo, logo o espaço onde as moléculas poderão mover-se é bem diferente do volume do recipiente. Além disso, as forças intermoleculares passam a ser igualmente significativas. Com isso, a pressão real do gás será menor que aquela prevista pelo comportamento ideal.

9 4 a Questão A dimerização do monóxido de cloro, ClO, no inverno Antártico, tem papel importante na preservação da camada de ozônio. ClO(g) (ClO) (g) A constante de equilíbrio, K c, da reação varia com a temperatura como mostrado na tabela. T (K) K c 3, , 10 1, 10 3,6 10 3, , , a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio, K c, para a reação. b) Considere que a concentração de ClO, no equilíbrio, a 33 K, é 1,0 mol L -1. Quando esse sistema tem sua temperatura aumentada para 88 K, um novo equilíbrio é estabelecido. Calcule as concentrações de ClO e (ClO) nesse novo equilíbrio. c) Esboce um gráfico que represente os equilíbrios, a 33K e a 88K, descritos no item b, relacionando concentração de reagente e produto em função do tempo.

10 Resolução a) K c = [(ClO) ]/[ClO] b) No equilíbrio a 33 K: K c = [(ClO) ]/[ClO] K c = [(ClO) ]/(1) = 0,35 [(ClO) ] = 0,35 mol L 1 A 88 K: ClO (ClO) 1 + x 0,35 x K c = [0,35-x]/(1+x) = 4, , (1+x) = 0,35-x x + 581,3x - 03,5 = 0 = (581,3) (-03,5) = 3, x = (-581,3+(3,4x10 5 ) 1/ )/ = 0,35 ClO (ClO) 1 + 0,35 0,35 0,35 1,7 0 [ClO] = 1,7 mol L 1 [(ClO) ] = 0 mol L 1

11 c)