Química: Cálculo Estequiométrico Vestibulares UNICAMP

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1 Quíica: Cálculo Estequioétrico Vestibulares UNICAMP 1. (Unicap 2014) Na anhã de 11 de setebro de 2013, a Receita Federal apreendeu ais de 350 toneladas de vidro containado por chubo no Porto de Navegantes (Santa Catarina). O iportador inforou que os contêineres estava carregados co cacos, fragentos e resíduos de vidro, o que é peritido pela legislação. Nos contêineres, o exportador declarou a carga corretaente - tubos de raios catódicos. O laudo técnico confirou que a porcentage e assa de chubo era de 11,5%. A iportação de aterial (sucata) que conté chubo é proibida no Brasil. a) O chubo presente na carga apreendida estava na fora de óxido de chubo II. Esse chubo é recuperado coo etal a partir do aqueciento do vidro a aproxiadaente 800 C na presença de carbono (carvão), processo seelhante ao da obtenção do ferro etálico e alto forno. Considerando as inforações fornecidas, escreva a equação quíica do processo de obtenção do chubo etálico e identifique o agente oxidante e o redutor no processo. b) Considerando que o destino do chubo presente no vidro poderia ser o eio abiente aqui no Brasil, qual seria, e ols, a quantidade de chubo a ser recuperada para que isso não ocorresse? 2. (Unicap 2014) Materiais poliéricos pode ter destinos diversos, que não seja o siples descarte e lixões ou aterros. A reciclage, por exeplo, pode ser feita por reaproveitaento sob diversas foras. Na reciclage secundária os diversos políeros que copõe o descarte são separados e reutilizados na fabricação de outros ateriais; já na reciclage quaternária, o aterial é usado diretaente coo cobustível para gerar energia térica ou elétrica. Considere ua ebalage de aterial poliérico coposta por 18 g de PET (C10H 8O 4)n, 4g de PEAD (C2H 4)n e 0,1 g de PP (C3H )n. a) Do ponto de vista abiental, o que seria elhor: a reciclage secundária ou a quaternária? Justifique sua escolha. b) Nua reciclage quaternária, representada pela cobustão copleta da ebalage citada, a assa consuida de políeros e oxigênio seria aior, enor ou igual à assa forada de gás carbônico e água? Justifique. 3. (Unicap 2013) Na reciclage de ebalagens de aluínio, usa-se apenas 5% da energia despendida na sua fabricação a partir do inério de bauxita. No entanto, não se deve esquecer a enore quantidade de energia envolvida nessa fabricação (3,x10 joules por latinha), alé do fato de que a bauxita conté (e édia) 55% de óxido de aluínio (aluina) e 45% de resíduos sólidos. a) Considerando que e 2010 o Brasil produziu 32x10 toneladas de aluínio etálico a partir da bauxita, calcule quantas toneladas de resíduos sólidos fora geradas nesse período por essa atividade. b) Calcule o núero de banhos que poderia ser toados co a energia necessária para produzir apenas ua latinha de aluínio, estiando e 10 inutos o tepo de duração do banho, e u chuveiro cuja potência é de W. Dado: W = J s (Unicap 2013) Pegada de carbono, do Inglês carbon footprint, é a assa de gases do efeito estufa eitida por ua deterinada atividade. Ela pode ser calculada para ua pessoa, ua fábrica, u país ou qualquer dispositivo, considerando-se qualquer intervalo de tepo. Esse cálculo, no entanto, é be coplexo e requer inforações uito detalhadas. Por isso, no lugar da pegada de carbono, utiliza-se o fator de eissão de, que é definido coo a assa eitida de por atividade. Ua pessoa, por exeplo, te u fator de eissão de cerca de 800 graas de por dia, catabolizando açúcar (CH2O)n e gordura (CH2)n. 1

2 a) Toando por base os dois cobustíveis huanos citados (açúcar e gordura), qual deles teria aior fator de eissão de, considerando-se ua esa assa consuida? Justifique. b) Ua pessoa utiliza diariaente, e édia, 150 graas de gás butano (C4H10) cozinhando alientos. O fator de eissão de relativo a esse coziento é aior, enor ou igual ao da catabolização diária do ser huano indicada no texto? Justifique. 5. (Unicap 2012) A Tireoidite de Hashioto é ua doença que pode estar associada à ingestão excessiva de iodo, enquanto o Bócio é ua doença associada à falta de iodo na juventude. Já o Cretiniso é provocado pela deficiência de iodo durante a gestação. Essas são as questões consideradas pelo Ministério da Saúde (MS), que acredita que os brasileiros esteja consuindo, e édia, 12 graas de sal iodado por dia, e vez dos 5 graas atualente recoendados. Por isso, há ua proposta no MS no sentido de diinuir a quantidade de iodo no sal coercializado. a) Considerando que a ingestão diária de iodo recoendada é de 70 icrograas e considerando ainda que o sal seja a única fonte de iodo, que a ingestão diária édia de sal dos brasileiros é de 12 graas e que haja 25 icrograas de iodo por graa de sal, calcule o percentual de redução de iodo do sal que o MS deveria recoendar. b) Alguns pesquisadores, preocupados co essa possível edida, afira que O MS deveria se esforçar para diinuir o consuo de sal e vez de propor a diinuição da concentração de iodo, pois essa udança poderia trazer consequências para a saúde huana e locais onde o consuo diário não atinge 12 graas de sal. Levando-se e conta apenas as inforações dadas, o auento de que doença(s) estaria preocupando esses pesquisadores, caso a proposta fosse adotada? Justifique.. (Unicap 2011) E 2008, ua containação de leite na China afetou a saúde de ais de 300 il crianças. O leite, u iportante aliento infantil, estava containado co ua substância denoinada elaina (ver fórula estrutural abaixo). A legislação, e geral, adite 2,5 pp coo ua concentração segura de elaina e alientos, as no leite e pó chinês foi encontrada ua concentração de até 000 pp dessa substância. Revelou-se que a containação foi proposital. Pequenos e grandes produtores, alé de ua grande epresa, fora responsabilizados. a) Sabendo que o leite é ua eulsão que conté água, açúcares, proteínas, sais inerais e lipídeos, explique por que o nitrogênio é o único eleento quíico que perite deterinar o teor de proteínas no leite. b) Suponha que u dos produtores condenados tivesse adicionado 1000 litros de água a 9000 litros de leite puro e se elaina. Quantos graas de elaina ele deveria adicionar a istura resultante para que a análise indicasse o teor de proteína igual ao do leite se adulteração? Considere que u litro de leite puro conté 0,50 graas de nitrogênio. 7. (Unicap 2011) E toda situação de confinaento, prevista ou acidental, coo no recente desastre na ina de cobre do Chile, sepre há grande preocupação co a revitalização do ar abiente. O superóxido de potássio (KO2) pode ser utilizado e dispositivo para revitalização do ar abiente, já que ele reage co o gás carbônico, eliinando-o, e forando oxigênio gasoso coo produto. a) As equações das reações que ocorre co o KO2 e abiente seco e úido são, respectivaente, 2

3 4KO 2(s) + 2CO 2(g) = 3O 2(g) + 2K 2CO 3(s) e 4KO 2(s) + 4CO 2(g) + 2H 2O(g) = 3O 2(g) + 4KHCO 3(s) E qual dos casos (abiente seco ou úido) u dispositivo contendo dióxido de potássio seria ais eficiente para o propósito a que se destina? Justifique. b) O esquea abaixo é de u experiento que siula a situação de confinaento. À esquerda encontra-se a fase inicial e à direita, a final. No experiento, o êbolo contendo é pressionado, fazendo esse gás reagir co o KO2. Levando e conta a estequioetria da reação, coplete a situação final, desenhando e posicionando corretaente o êbolo que falta. Justifique sua resposta, considerando que a reação é copleta e só ocorre enquanto o êbolo é epurrado, que a teperatura é constante e que não há atrito no oviento dos êbolos. 8. (Unicap 2010) A aioria dos hoens que antê o cabelo escurecido artificialente utiliza ua loção conhecida coo tintura progressiva. Os failiares, no entanto, tê reclaado do cheiro de ovo podre nas toalhas, porque essa tintura progressiva conté enxofre e sua forulação. Esse cosético faz uso do acetato de chubo coo ingrediente ativo. O íon chubo, Pb 2+, ao se cobinar co o íon sulfeto, S 2-, liberado pelas proteínas do cabelo ou pelo enxofre eleentar (S8) presente na tintura, irá forar o sulfeto de chubo, que escurece o cabelo. A legislação brasileira perite ua concentração áxia de chubo igual a 0, graas por 100 L de solução. a) Escreva a equação quíica da reação de foração da substância que proove o escureciento dos cabelos, coo foi descrito no texto. b) Calcule a assa, e graas (duas casas deciais), de Pb(C2H3O2)2.3H2O, utilizada na preparação de 100 L da tintura progressiva usada, sabendo-se que o Pb 2+ está na concentração áxia peritida pela legislação. Dados de assas olares e g ol -1 : Pb = 207, C2H3O2 = 59 e H2O = (Unicap 2010) Na Revista n 14 descreve-se u sistea de descontainação e reciclage de lâpadas fluorescentes que separa seus coponentes (vidro, ercúrio, pó fosfórico e terinais de aluínio), tornando-os disponíveis coo atérias-prias para reutilização e vários tipos de indústria. a) Nu trecho da reportage, a responsável pelo projeto afira: Essa etapa (separação do ercúrio) é realizada por u processo de subliação do ercúrio, que depois é condensado à teperatura abiente e arazenado para posterior coercialização. 3

4 Considerando apenas esse trecho adaptado da reportage, identifique as transforações físicas que o ercúrio sofre e as equacione adequadaente. b) E relação à recuperação do ercúrio, a pesquisadora afira: O ínio para coercialização é 1 quilo, sendo que de cada il lâpadas só retiraos 8 graas de ercúrio, e édia. Segundo a literatura, há cerca de 21g desse etal e ua lâpada de 40 W. No contexto dessas inforações, discuta criticaente a eficiência do processo de recuperação do ercúrio, considerando que todas as lâpadas recolhidas são de 40 W. 4

5 Gabarito: Resposta da questão 1: a) Monóxido de carbono é forado a partir da queia do carvão, então se pode representar a equação quíica do processo de obtenção do chubo etálico da seguinte aneira: Δ CO(g) PbO(s) CO 2(g) Pb(s) agente agente redutor oxidante (oxidação do carbono) 0 (redução do chubo) b) Receita Federal apreendeu ais de 350 toneladas de vidro containado por chubo no Porto de Navegantes. O laudo técnico confirou que a porcentage e assa de chubo era de 11,5 %, então: 350 t g 100% (vidro) chubo 11,5% chubo 40,25 10 g Cálculo da quantidade de chubo a ser recuperada: 1 ol (chubo) 207 g nchubo 40,25 10 g 5 nchubo 1,94 10 ol Resposta da questão 2: a) Na reciclage quaternária, o aterial poliérico é usado diretaente coo cobustível para gerar energia térica ou elétrica, isto significa que ocorrerá liberação de gás carbônico e de poluentes coo o onóxido de carbono durante a cobustão. Portanto, a reciclage secundária, na qual ocorre reutilização dos ateriais descartados, seria elhor do que a quaternária. b) De acordo co a Lei de Lavoisier a soa das assas dos políeros e gás oxigênio (reagentes) será igual à soa das assas de água e gás carbônico (produtos) forados na cobustão. Resposta da questão 3: a) Tereos: 3 A O 2A O g 54 g A 2O3 A 2O t 0,44 10 t Então: 0,44 10 t Re síduos 49,45 10 t Re síduos 55 % 45 % 5

6 b) Estiando e 10 inutos o tepo de duração do banho, e u chuveiro cuja potência é de W, tereos: 3000 W (10 0)s 1,8 10 J (1 banho) 1,8 10 J 3, 10 J n 2 banhos 1 banho n Resposta da questão 4: a) Tereos para o açúcar: (CH O) no nco nh O 2 n n g consuida 44n g 30n g Para a gordura: 44n g (CH 2 ) n 3 no2 n nh2o 2 14n g 44n g ' 30n g 94,28n g ' ' (94,28n g) (44n g) A gordura apresenta aior fator de eissão de. b) Tereos: C4H10 13 O2 4 5H2O 2 58 g 4 44 g 150 g 455,17 g No texto, o fator de eissão é de cerca de 800 graas de por dia, portanto o fator de eissão de relativo a esse coziento (455,17 g) é enor do que o da catabolização diária do ser huano indicada no texto. Resposta da questão 5: a) Sabeos que para cada graa de sal há 25μ g de iodo, então: 25 μg de iodo μg de iodo 1 g de sal 12 g de sal 300 μg de iodo (ingestão diária) 300 μg de iodo (300 μg 70 μg) de iodo p 7,7 % 77 % 100 % p (percentual de redução)

7 b) O auento do cretiniso e do bócio estaria preocupando os pesquisadores, pois o iodo necessário para a prevenção destas doenças não estaria abaixo do recoendado. Resposta da questão : a) O nitrogênio é o único eleento quíico que perite deterinar o teor de proteínas no leite, pois, está presente nas proteínas do leite e não nas oléculas das deais substâncias. b) O produtor teria que copensar 0,5 g de nitrogênio por litro de água adicionada ao leite. 1L 0,5 g 1000 L 500 g de nitrogênio Massa olar da elanina = = 12 g/ol. 1 ol de elanina ol de N 12 g 84 g N x x 500 g N 750 g de elanina adicionados. Resposta da questão 7: a) Observaos a relação de 2:1 no caso do ar seco e de 1:1 no caso do ar úido. O dispositivo seria ais útil e abiente úido, pois para ua esa assa de KO2 haveria reoção de aior quantidade de. b) Situação inicial: De acordo co a equação: 4KO 2(s) + 2CO 2(g) = 3O 2(g) + 2K 2CO 3(s) a proporção entre e O2 é de 2 para 3. Então: 2V 4V x V 3V x Serão produzidos volues de oxigênio gasoso. 7

8 Resposta da questão 8: a) Pb 2+ (aq) + S 2- (aq) PbS(s). b) Tereos a concentração áxia de 0, g de Pb por 100 L de solução: 1Pb(C2H3O2)2.3H2O 1Pb = 1,10 g 379 g 207 g 0, g Resposta da questão 9: a) Esqueaticaente teos as seguintes udanças de estado físico da atéria: De acordo co o enunciado o ercúrio sofre subliação: Hg(s) Hg(g) (Subliação) Hg(g) Hg( ) (Condensação) b) E relação à recuperação do ercúrio, a pesquisadora afira: O ínio para coercialização é 1 quilo, sendo que de cada il lâpadas só retiraos 8 graas de ercúrio, e édia. Segundo a literatura, há cerca de 21 g desse etal e ua lâpada de 40 W. Cálculo da assa de ercúrio e 1000 lâpadas de 40 W: 1 lâpada g Hg 1000 lâpadas = 21 g E 1000 lâpadas são retirados apenas 8 g de ercúrio, ou seja, teos 21 g, as podeos utilizar 8 g: 8g 8 g e 21 g 21 g 0, % de eficiência no processo. Se retiraros 8 g de ercúrio a partir de 1000 lâpadas de ercúrio: 1000 lâpadas 8 g x lâpadas 1000 g (1 kg) x = lâpadas precisareos de 125 il lâpadas para obter 1 kg de ercúrio, coo a eficiência do processo é de, aproxiadaente, 8 g e 21 g (38 %), concluíos que grande parte do ercúrio ainda terá que ser descartada e isto gera u problea abiental sério. 8