Química Atividade de Autoavaliação Recuperação 2 os anos Rodrigo ago/09 Re Resolução 1. O carbeto de cálcio CaC 2 (s) (massa molar = 64 g mol 1 ), também conhecido como carbureto, pode ser obtido aquecendo-se uma mistura de cal (CaO, massas molares Ca = 40 g mol 1 e O = 16 g mol 1 ) e carvão (C, massa molar = 12 g mol 1 ) a uma temperatura de aproximadamente 3000 C, gerando um subproduto gasoso com massa molar igual a 28 g mol 1. O carbeto de cálcio pode reagir com água, produzindo acetileno C 2 H 2 (g) (massa molar = 26 g mol 1 ) e hidróxido de cálcio, sendo de uso comum nas carbureteiras, nas quais o gás que sai do recipiente é queimado para fins de iluminação, especialmente em cavernas. a) Escreva a equação química que representa a reação de obtenção do carbeto de cálcio. CaO (s) + 3 C (s) CaC 2(s) + CO (g) b) A partir de 32 g de carbeto de cálcio impuro foram obtidos 11,7 g de acetileno. Determine a pureza do carbeto de cálcio. n C 2 H 2 = m / M n C 2 H 2 = 11,7 / 26 n C 2 H 2 = 0,45 mol. A reação química que ocorre entre o CaC 2 e a água pode ser representada por: CaC 2(s) + 2 H 2 O (l) C 2 H 2(g) + Ca(OH) 2(aq) Da proporção estequiométrica temos: 0,45 mol de CaC 2 : 0,45 mol de C 2 H 2. Logo: 0,45 mol de CaC 2 = m / M m = 0,45 x 64 m = 28,8 g de CaC 2. Assim: 32 g de CaC 2 (impuro) 100% 28,8 g de CaC 2 x% x = 90%. 2. Foram misturados 50 ml de solução aquosa 0,4 mol/l de ácido clorídrico, com 50 ml de solução de hidróxido de cálcio, de mesma concentração. a) Ao final da reação, o meio ficará ácido, básico ou neutro? Justifique sua resposta com cálculos. 2 HCl (aq) + Ca(OH) 2(aq) CaCl 2(aq) + 2 H 2 O (l) 50 ml 50 ml 0,4 mol/l 0,4 mol/l n = C V n = C V n = 0,02 mol n = 0,02 mol
Da proporção estequiométrica, sabemos que 2 mol de HCl reagem com 1 mol de Ca(OH) 2. Assim, há um excesso de 0,02 0,01 = 0,01 mol de Ca(OH) 2 no sistema resultante, o que faz com que o meio esteja alcalino ao final da reação. b) Calcule a concentração em mol/l de cada íon presente no sistema final. CaCl 2(aq) Ca 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) 0,01 mol 0,01 mol 0,02 mol Do excesso de Ca(OH) 2, temos: Ca(OH) 2(aq) Ca 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) 0,01 mol 0,01 mol 0,02 mol Assim, as concentrações em mol/ são: [Cl - ] = 0,02 mol / 0,1 L (volume final da solução) = 0,2 mol/l [OH - ] = 0,02 mol / 0,1 L = 0,2 mol/l [Ca 2+ ] = (0,01 + 0,01)* / 0,1 = 0,2 mol/l * 0,01 mol provenientes do CaCl 2 e 0,01 mol do excesso de Ca(OH) 2. 3. O estômago humano, ao receber o alimento ingerido, é estimulado a produzir ácido clorídrico em elevada concentração. A elevada acidez originada (ph = 1,0) é necessária para o processo de digestão das proteínas, que é catalisada pela enzima pepsina. a) Para minimizar os efeitos da acidez excessiva do estômago (azia), diversos medicamentos são prescritos por médicos, entre os quais o hidróxido de alumínio. Escreva a equação química balanceada da reação de neutralização do ácido clorídrico com o hidróxido de alumínio. Al(OH) 3(s) + 3 HCl (aq) AlCl 3(aq) + 3 H 2 O (l) b) Qual o número de mols de hidróxido de alumínio necessário para neutralizar completamente uma massa de 0,365 g de ácido clorídrico? Dados: massas molares Cl = 35,5 g mol 1, H = 1 g mol -1 ; Al = 27 g mol -1 ; O = 16 g mol -1. n HCl = m / M n HCl = 0,365 g / 36,5 g n HCl = 0,01 mol. 1 mol de Al(OH) 3 3 mol HCl n mol 0,01 mol n = 0,03 mol de Al(OH) 3 m Al(OH) 3 = n M m Al(OH) 3 = 0,03 78 m Al(OH) 3 = 0,26g. 4. Para determinar a pureza de carbonato de cálcio, CaCO 3, em uma amostra de calcário, aqueceu-se uma amostra de 10,0 g e foram obtidos, além de óxido de cálcio, CaO, 3,3 g de dióxido de carbono, CO 2. Dados: massas molares Ca = 40 g mol 1 ; C = 12 g mol -1 ; O = 16 g mol -1. a) Determine a quantidade de matéria de CaO formada. 2
CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) n CO 2 = m / M n CO 2 = 3,3 / 44 n CO 2 = 0,075 mol Da proporção estequiométrica, temos: n CaO = n CO 2 = 0,075 mol. b) Qual a pureza da amostra de calcário? A partir dos coeficientes estequiométricos da reação, concluímos: m CaCO 3 = n x M m CaCO 3 = 0,075 x 100 m CaCO 3 = 7,5 g. 100 % de calcário (CaCO 3 impuro) 10,0 g x % de calcário CaCO 3 puro 7,5 g x = 75 %. 5. (UFF 2002 modificada) Em certo processo de produção do ácido acético (C 2 H 4 O 2 ), o oxigênio (O 2 ) é borbulhado numa solução de acetaldeído (C 2 H 4 O), sob determinada pressão, a 60 C. Considere uma experiência em que 88,0 g de acetaldeído e 48,0 g de oxigênio foram colocados num recipiente, onde ocorreu a reação descrita acima, e determine a massa: a) do reagente, em excesso (se houver), considerando-se um rendimento da reação de 100%; 2 C 2 H 4 O (aq) + O 2(g) 2 C 2 H 4 O 2(aq) 88,0 g 48,0 g n = m / M n = m /M n = 2 mol n = 1,5 mol 2 mol de C 2 H 4 O reagem com 1 mol de O 2. Assim, há excesso de 2 1,5 = 0,5 mol de O 2. m O 2 = n M m O 2 = 0,5 32 m O 2 = 16 g de O 2 em excesso. b) de ácido acético produzido, supondo que o rendimento da reação foi de 80%. Dados: massas molares C = 12 g mol -1 ; O = 16 g mol -1 ; H = 1 g mol -1. 2 mol de C 2 H 4 O 2 mol de C 2 H 4 O 2 Como o rendimento da reação é de 80 %, são formados apenas 1,6 mol de C 2 H 4 O 2 (80 % de 2 mol). Logo: m C 2 H 4 O 2 = n M m = 1,6 60 = 96 g de C 2 H 4 O 2. 6. Responda às questões abaixo demonstrando seus cálculos: a) Qual a massa de sulfato de sódio, em gramas, necessária para preparar 100 ml de uma solução 1,5 mol/l? Qual o volume de água, em ml, necessário para diluir 10 ml dessa solução, transformando-a em 0,3 mol/l? Dados: massas molares (g/mol): Na = 23,0; S = 32,0; O = 16,0. C = n / V n = C V n = 1,5 0,10 n = 0,15 mol de Na 2 SO 4 é necessário. m = n M m = 0,15 142 m = 21,3 g de Na 2 SO4. 3
n inicial = n final C inicial V inicial = C final V final 1,5 mol/l 10 ml = 0,3 mol/l V final V final = 50 ml. Logo, o volume da solução final deve ser 50 ml. Devemos, portanto, acrescentar 40 ml de água aos 10 ml da solução original. b) A partir de uma solução de hidróxido de sódio na concentração de 25 g/l, deseja-se obter 250 ml da solução desse sal na concentração de 0,25 mol/l. Calcule, em mililitros, o volume da solução inicial necessário para esse processo. NaOH = 40 g/mol. n = m / M n = 25 / 40 n = 0,0625 mol. Desse modo, uma solução de NaOH 25 g/l tem concentração em mol/l igual a 0,0625 mol/l. n inicial = n final C inicial V inicial = C final V final 0,0625 mol/l V inicial = 0,25 mol/l 250 ml V inicial = 100 ml. 7. Um químico adicionou 50 ml de solução de ácido sulfúrico 3 mol/l a 110 ml de uma solução de hidróxido de bário na presença de fenolftaleína, como mostra o procedimento abaixo. Após a reação, o excesso de ácido adicionado foi neutralizado (titulação) por 40 ml de solução 1 mol/l de hidróxido de sódio. a) Escreva as reações químicas envolvidas no processo. H 2 SO 4(aq) + Ba(OH) 2(aq) 2 H 2 O (l) + BaSO 4(s) H 2 SO 4(aq) + 2 NaOH (aq) 2 H 2 O (l) + Na 2 SO 4(aq) b) Calcule a massa de sulfato de bário presente na solução final. 40 ml de NaOH 1 mol/l: n = C V n = 1 0,04 n = 0,04 mol de NaOH. Da proporção estequiométrica da reação entre o NaOH e o H 2 SO 4, podemos concluir que o número de mol de ácido que reagiu com 0,04 mol da base é 0,02 mol. 50 ml de H 2 SO 4 3 mol/l n = C V n = 3 0,05 n = 0,15 mol de H 2 SO 4. Desse modo, partimos de 0,15 mol de H 2 SO 4. Certa quantidade de matéria reagiu com o Ba(OH) 2, formando o BaSO 4(s), e o excesso de H 2 SO 4 no sistema foi neutralizado pelo NaOH. 4
Como esse excesso corresponde a 0,02 mol e a quantidade de H 2 SO 4 inicial é 0,15 mol, podemos concluir que a quantidade de matéria de H 2 SO 4 que reagiu com o Ba(OH) 2 é igual a 0,15 0,02 = 0,13 mol de H 2 SO 4. Desse modo, foram formados 0,13 mol de BaSO 4 (observe que a proporção é 1:1). m BaSO 4 = n M m BaSO 4 = 0,13 233 m BaSO 4 = 30,29 g. c) Determine a concentração da solução inicial de hidróxido de bário. A proporção estequiométrica é 1:1. Logo, 0,13 mol de Ba(OH) 2 110 ml n 1000 ml n ~ 1,18 mol. Assim, a concentração da solução de Ba(OH) 2 é 1,18 mol/l. 8. As curvas de pressão de vapor (Pv) em função da temperatura (t) para as soluções de glicose e de cloreto de sódio de mesma concentração em quantidade de matéria são apresentadas no gráfico a seguir: a) Aponte a curva correspondente à solução de glicose e justifique sua resposta. A curva A corresponde à solução de glicose, já que a uma mesma concentração ela possui menos partículas presentes que a solução de NaCl. Desse modo, para uma mesma temperatura, a pressão de vapor de uma solução de glicose é maior que a de uma solução de NaCl. b) Considere três soluções aquosas com a mesma concentração em mol/l: A. Cloreto de Magnésio B. Glicose C 6 H 12 O 6 C. Fosfato de sódio Coloque as três soluções aquosas citadas em ordem crescente de temperatura de congelamento. Justifique. Na 3 PO 4, MgCl 2 e glicose. Considerando-se soluções de mesma concentração e às mesmas condições, a solução de Na 3 PO 4 possui mais espécies livres dentre as citadas, e por isso sua temperatura de congelamento deve ser menor. 5 G:\Editoração\Ped2009\Química\Atividade de Autoavaliação - Gabarito 01-2C.doc