UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO (UNIRIO) INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS DEP. DE CIÊNCIAS NATURAIS DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA 2/2016 PROFª.: CLAUDIA JORGE DO NASCIMENTO LISTA DE EXERCÍCIOS: MATÉRIA TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS E QUÍMICAS PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS ESTEQUIOMETRIA 1. Expresse cada um dos seguintes números em notação exponencial com o mesmo número de algarismos significativos: 0,0045 34,1 120.000 0,00300 54,72 1.000 2. Diferencie exatidão e precisão. 3. Quando o mármore é aquecido, ele se decompõe em um outro sólido e um gás. O mármore é um elemento ou um composto. Explique. 4. Se 25,0 g de carbono forem queimados com excesso de oxigênio, quanto de dióxido de carbono será formado? 5. Quando uma certa amostra de butadieno é queimada utilizando-se excesso de oxigênio, são formados 0,325g de dióxido de carbono e 0,0998g de água. Quantos gramas de butadieno foram queimados? 6. Dióxido de enxofre reage com oxigênio para formar trióxido de enxofre. a) Quantos mols de trióxido de enxofre podem ser formados a partir de 50 g de oxigênio? b) Quando 32,4 x 10 23 moléculas de dióxido de enxofre reagem com 100 g de oxigênio, quantos mols de trióxido de enxofre são obtidos? Existe algum reagente em excesso? Caso exista, diga qual é o reagente em excesso e qual é o reagente limite. 7. No processo de fotossíntese, a glicose (C 6 H 12 O 6 ) reage com oxigênio (O 2 ) na presença da luz para produzir gás carbônico e água. Considerando que ao final de um dia uma planta seja capaz de realizar o processo de fotossíntese a partir de 400 g de glicose: Dê a equação química do processo de fotossíntese descrito. Quantas moléculas de dióxido de carbono serão produzidas ao final do processo? Quantos mols de água são formados?
Se os 400 g de glicose reagirem com 10 mols de oxigênio gasoso, o processo de fotossíntese será de combutão completa? Explique. Mencione, no caso do item anterior, se existe e qual é o reagente em excesso e o reagente limitante do processo. 8. O cloreto de cálcio (CaCl 2 ) é formado a partir da reação do hidróxido de cálcio (Ca(OH ) com ácido clorídrico (HCl), ocorrendo ainda a formação de água. a) Escreva a equação balanceada de formação do cloreto de cálcio. b) Quantos gramas de hidróxido de cálcio são necessários para a formação de 5 mols de cloreto de cálcio c) Se a partir de 219g de ácido clorídrico são obtidos 300g do cloreto, qual foi o rendimento da reação? d) Quando são usados 444g de hidróxido de cálcio e 6,5 mols de ácido clorídrico, qual é o reagente limite da reação? E o reagente em excesso? 9. O clorato de potássio (KClO 3 ) decompõe-se em cloreto de potássio (KCl) e oxigênio. a) Para obter 100 litros de oxigênio gasoso sob condições determinadas, quantos gramas de clorato de potássio seriam necessários? (Considere que um litro de oxigênio gasoso nestas condições seja equivalente a 1,429 g em massa) b) A partir de quantos gramas de clorato de potássio são obtidos 149g de cloreto de potássio? Para uma mesma quantidade de clorato de potássio, quantos gramas de cloreto de potássio seriam obtidos se o rendimento da reação for de 97%? 10. Em que estado da matéria (sólido, líquido ou gás) se encontram as seguintes substâncias sob condições normais de pressão e à temperatura ambiente: a) mercúrio b) bicarbonato de sódio c) hidrogênio d) monóxido de carbono
e) álcool isopropílico f) cloreto de sódio g) ferro h) oxigênio 11. Identifique os seguintes processos como químicos ou físicos. a) corrosão do alumínio b) corte do diamante c) queima da gasolina d) água em ebulição e) fósforo queimando f) metal sendo aquecido g) água se condensando 12. Classifique cada um dos compostos abaixo como substâncias puras ou misturas. No caso de misturas, indicar se são homogênas ou heterogêneas. a) água b) vodka c) moeda de ouro puro d) ar e) gasolina f) cristais de iodo 13. Qual é o número de algarismos significativos em cada uma das seguintes medidas: a) 122 g b) 0,002796 s c) 8,07 mm d) 0,01050 L e) 5,57750 x 10-4 cm 3 f) 3,141 cm g) 3.480.200 s h) - 1200.ºC
14. Representar os seguintes números com quatro algarismos significativos: 12.345.670 2,35500 456.500 3,218 x 10 3 0,000657030 100.500,1 15. Faça as seguintes operações algébricas levando em consideração o número correto de algarismos significativos: 1,23056 + 67,809 23,67-500 890,05 x 12,3 88.13222,500 16. Por que é essencial se balancear uma equação química ao se resolver problemas de estequiometria? 17. Com relação à combustão completa do octano (C 8 H 18 ), responda as seguintes questões: a) Quantos mols de O 2 são necessários para a queima de 5,00 mols de octano? b) Quantos g de O 2 são necessários para a queima de 5,00 g de octano? c) Sabendo-se que a densidade do octano é de 0,692 g/ml a 20.ºC, quantos gramas de O 2 são necessários para a queima de 5,00 ml de octano? 18. Ácido fluorídrico (HF) não pode ser estocado em garrafas de vidro devido aos silicatos presentes no vidro serem atacados pelo HF. Por exemplo, o silicato de sódio reage da seguinte maneira: Na 2 SiO 3 + HF H 2 SiF 6 + NaF + H 2 O a) Quantos mols de HF são necessários para dissolver 1,50 mols de silicato de sódio nesta reação? b) Quantos gramas de fluoreto de sódio se formam quando 3,00 mols de HF reagem?
c) Quantos gramas de silicato de sódio podem ser dissolvidos por 3,00 g de HF? 19. Defina os seguintes termos: a) reagente limitante b) reagente em excesso c) rendimento teórico d) rendimento percentual 20. Por que em uma reação, normalmente o rendimento real é menor do que o rendimento teórico? 21. Carbeto de silício (SiC) é uma substância usada comercialmente como um abrasivo; é feita a partir do aquecimento de dióxido de silício (SiO 2 ) e carbono (C) a altas temperaturas, produzindo também monóxido de carbono (CO). a) Quantos gramas de SiC são formados pela reação completa de 5,00 g de dióxido de silício? b) Quantos gramas de carbono são necessários para reagir com 5,00 g de dióxido de silício? c) Quantos gramas de SiC podem ser formados quando 2,50g de dióxido de silício e 2,50g de carbono reagem? Neste caso, qual é o reagente limite e o reagente em excesso? Qual o excesso de reagente? 22. Azobenzeno, C 12 H 10 N 2, é um importante intermediário na fabricação de corantes. Ele pode ser preparado a partir da reação do nitrobenzeno, C 6 H 5 NO 2, e trietilenoglicol, C 6 H 14 O 6, na presença de zinco e hidróxido de potássio: 2C 6 H 5 NO 2 + 4C 6 H 14 O 4 C 12 H 10 N 2 + 4C 6 H 12 O 4 + 4H 2 O a) Qual é o rendimento teórico de azobenzeno quando 115g de nitrobenzeno e 327g de trietilenoglicol reagem? b) Se a reação produz 55g de azobenzeno, qual é o rendimento percentual da reação?
23. Quando uma mistura de 10,0 g de acetileno (C 2 H 2 ) e 10,0 g de oxigênio reagem, a combustão produz dióxido de carbono e água. a) Qual é o reagente limitante desta reação? b) Quantos gramas de etileno, oxigênio, dióxido de carbono e água estarão presentes ao final da reação? 24. O etanol, C 2 H 6 O, pode ser obtido a partir da sacarose, C 12 H 22 O 11, contida em matérias-primas como a cana-de-açúcar, segundo a reação abaixo: C 12 H 22 O 11 (s) + H 2 O(l) 4C 2 H 6 O(l) + 4CO 2 (g) A cana-de-açúcar contém 20% em massa de sacarose. Para a produção de etanol foram utilizados 2.190 kg de cana-de-açúcar e 30 L de água. (a) Defina reagente limitante e indique o reagente limitante da reação nas condições acima descritas. (b) Qual é a quantidade máxima de etanol (em mol) que pode ser produzida? (c) Defina rendimento percentual da reação e calcule-o para a reação do problema quando são produzidos 167 kg de etanol. Dado: densidade da água = 1,0 g ml -1.
Limiting Reactant 026. How many grams of NH 3 can be prepared from 59.85 g of N 2 and 12.11 g of H 2? N 2 3H 2 88n 2NH 3 *27. Silver nitrate solution reacts with calcium chloride solution according to the equation 2AgNO 3 CaCl 2 88n Ca(NO 3 2AgCl All of the substances involved in this reaction are soluble in water except silver chloride, AgCl, which forms a solid (precipitate) at the bottom of the flask. Suppose we mix together a solution containing 12.6 g of AgNO 3 and one containing 8.40 g of CaCl 2. What mass of AgCl is formed? *28. Superphosphate, a water-soluble fertilizer, is sometimes marketed as triple phosphate. It is a mixture of Ca(H 2 PO 4 and CaSO 4 on a 1:2 mole basis. It is formed by the reaction Ca 3 (PO 4 2H 2 SO 4 88n Ca(H 2 PO 4 2CaSO 4 We treat 300 g of Ca 3 (PO 4 with 200 g of H 2 SO 4. How many grams of superphosphate could be formed?
gen. 030. What mass of potassium can be produced by the reaction of 125.0 g of Na with 125.0 g of KCl? heat Na KCl 8888n NaCl K 031. Silicon carbide, an abrasive, is made by the reaction of silicon dioxide with graphite. heat SiO 2 C 8888n SiC CO (balanced?) We mix 452 g of SiO 2 and 306 g of C. If the reaction proceeds as far as possible, which reactant is left over? How much of this reactant remains? 032. Octane, C 8 H 18, is a component of gasoline. A spark is used to ignite 1.563 grams of octane and 6.778 grams of oxygen in a sealed container. What mass of carbon dioxide is produced? 033. What mass of Ca(NO 3 can be prepared by the reaction of 18.9 g of HNO 3 with 7.4 g of Ca(OH? 2HNO 3 Ca(OH 88n Ca(NO 3 2H 2 O 034. What is the maximum amount of Ca 3 (PO 4 that can be prepared from 7.4 g of Ca(OH and 9.8 g of H 3 PO 4? 3Ca(OH 2H 3 PO 4 88n Ca 3 (PO 4 6 H 2 O 035. A reaction mixture contains 11.0 g of PCl 3 and 7.00 g of PbF 2. What mass of PbCl 2 can be obtained from the following reaction? 3PbF 2 2PCl 3 88n 2PF 3 3PbCl 2 How much of which reactant is left unchanged? Percent Yield from Chemical Reactions 036. The percent yield for the reaction PCl 3 Cl 2 88n PCl 5 is 83.2%. What mass of PCl 5 is expected from the reaction of 73.7 g of PCl 3 with excess chlorine? 037. The percent yield for the following reaction carried out in carbon tetrachloride solution is 59.0%. Br 2 Cl 2 88n 2BrCl (a) What amount of BrCl is formed from the reaction of 0.0250 mol Br 2 with 0.0250 mol Cl 2? (b) What amount of Br 2 is left unchanged? 038. Solid silver nitrate undergoes thermal decomposition to form silver metal, nitrogen dioxide, and oxygen. Write the chemical equation for this reaction. A 0.443-g sample of silver metal is obtained from the decomposition of a 0.784-g sample of AgNO 3. What is the percent yield of the reaction?
039. Tin(IV) chloride is produced in 85.0% yield by the reaction of tin with chlorine. How much tin is required to produce a kilogram of tin(iv) chloride? 040. Ethylene oxide, C 2 H 4 O, a fumigant sometimes used by exterminators, is synthesized in 88.1% yield by reaction of ethylene bromohydrin, C 2 H 5 OBr, with sodium hydroxide: C 2 H 5 OBr NaOH 88n C 2 H 4 O NaBr H 2 O How many grams of ethylene bromohydrin are consumed in the production of 353 g of ethylene oxide, at 88.1% yield? 041. If 15.0 g sodium carbonate is obtained from the thermal decomposition of 75.0 g of sodium hydrogen carbonate, 2NaHCO 3 88n Na 2 CO 3 H 2 O CO 2 what is the percent yield? 042. What is the percent yield if 112 mg SO 2 is obtained from the combustion of 78.1 mg of carbon disulfide according to the reaction CS 2 3O 2 88n CO 2 2SO 2? 043. From a 60.0-g sample of an iron ore containing Fe 3 O 4, 2.09 g of Fe is obtained by the reaction Fe 3 O 4 2C 88n 3Fe 2CO 2 What is the percent of Fe 3 O 4 in the ore? 044. The reaction of finely divided aluminum and iron(iii) oxide, Fe 2 O 3, is called the thermite reaction. It produces a tremendous amount of heat, making the welding of railroad track possible. The reaction of 750. grams of aluminum and 750. grams of iron(iii) oxide produces 247.5 grams of iron. (a) Calculate the mass of iron that should be released by this reaction. (b) What is the percent yield of iron? Fe 2 O 3 2Al 88n 2Fe Al 2 O 3 heat 045. Lime, Ca(OH, can be used to neutralize an acid spill. A 5.06-g sample of Ca(OH reacts with an excess of hydrochloric acid; 6.74 g of calcium chloride is collected. What is the percent yield of this experiment? Ca(OH 2HCl 88n CaCl 2 2H 2 O