1) Monóxido de carbono é um gás inodoro, incolor e muito tóxico. Um método para determinar sua concentração no ar consiste em fazê-lo reagir, completamente, com pentóxido de di-iodo, a temperaturas entre 160 C e 180 C. Nesse processo, o monóxido de carbono é oxidado, formando-se também uma substância simples. Medindo-se a massa dessa substância simples, é possível calcular a concentração de monóxido de carbono no ar. a) Escreva a equação química balanceada da reação entre pentóxido de di-iodo e monóxido de carbono. O pentóxido de di-iodo é um sólido que absorve água rapidamente, em condições ambientes, transformando-se num ácido monoprótico. b) Escreva a equação química balanceada da reação entre pentóxido de di-iodo e água. Se o ácido monoprótico mencionado for aquecido a temperaturas acima de 200 C, sofrerá decomposição, regenerando o pentóxido de di-iodo e a água. c) Determine a porcentagem da massa inicial desse ácido que se transforma em água por aquecimento acima de 200 C. Mostre os cálculos. a) A oxidação do CO produz CO 2 e a substância simples produzida corresponde ao iodo diatômico (I 2 ). 5CO + I 2 O 5 5CO 2 + I 2 b) I 2 O 5 + H 2 O 2HIO 3 (ácido monoprótico) c) 2HIO 3 I 2 O 5 + H 2 O M(HIO 3 ) = 176g/mol 2 mol 1 mol M(H 2 O) = 18g/mol 2. 176g 18g 100g x x = 5,1g Porcentagem: 5,1 %
2) O lixo produzido pelos grandes centros urbano representa um dos graves problemas que requer soluções a curto e médio prazo. Dentre as possíveis soluções, programas ambientais alertam a necessidade de reduzir a quantidade de resíduos e aumentar a reutilização e a reciclagem dos materiais. Em relação às embalagens de alumínio, a reciclagem é bastante simples e eficiente. A produção de 1 tonelada de alumínio reciclado consome somente 5% da energia necessária na obtenção da mesma massa desse metal quando obtido diretamente do seu minério bauxita. Este processo, por sua vez, requer muita energia por envolver a eletrólise ígnea do óxido de alumínio (Al 2 O 3 ), principal componente da bauxita. a) Equacione a reação da eletrólise ígnea do óxido de alumínio, indique as reações e os produtos obtidos no cátodo e no ânodo da cuba eletrolítica. b) Determine a massa de alumínio produzida em uma cuba eletrolítica com corrente constante de 1x10 5 A durante 80 h (2,88 x10 5 s). c) Determine a relação entre a massa de alumínio obtida por reciclagem e obtida por eletrólise ígnea do óxido de alumínio empregando-se a mesma quantidade de energia. Dados: Considere a constante de Faraday: 96500 C mol -1 Al = 27,0 g mol -1 O = 16,0 g mol -1 Al 2 O 3 2 Al 3+ + 3 O 2- No pólo negativo cátodo 4 Al 3+ + 12 e - 4 Al 0 No pólo positivo ânodo 6 O 2-3 O 2 + 12 e - Equação global 2 Al 2 O 3 4 Al 3+ + 6 O 2-4 Al 3+ + 12 e - 4 Al 0 6 O 2-3 O 2 + 12 e - -------------------------------- 2 Al 2 O 3 4 Al 3+ + 3 O 2
O gás oxigênio formado na oxidação reage com o carbono de eletrodo de grafita produzindo CO 2 b) no pólo negativo catodo 4 Al 3+ + 12 e - 4 Al 0 ou Al 3+ + 3 e - Al 0 Q = i x t = 1x10 5 A x 2,88x10 5 s = 2,88x10 10 C 1 Faraday -------- 96500 C X ------------------- 2,88x10 5 C X = 3x10 5 3 mol de eléctron ------- 1 mol de Al 3 F ------- 1 mol 3x10 5 F ------ n mol de Al formado N = 1x10 5 mol (quantidade de alumínio produzida) n = m/ M = 1x10 5 x 27,0 = 27x10 5 g de Al formado c) A reciclagem consome 5% da energia necessária na obtenção da mesma massa m obtida na eletrólise = 26,7 g com energia E E m reciclagem / m Eletrolise utilizando a mesma quantidade de energia. Para cada 26,7g obtida significa um consumo de 5% de energia. Energia gasta na reciclagem 5% E R = E E x 5/100 para produzir a mesma quantidade Quando energia gasta na reciclagem é igual a energia consumida na eletrólise ER = EE teremos produzido 20 vezes a mesma quantidade m obtida na reciclagem com a mesma energia = 20 x 26,7g Relação entre as massa obtida na reciclagem/ massa obtida na eletrólise com a mesma energia = 20
3) Inventada em 1859 e é a forma mais antiga de bateria recarregável ainda em uso, utilizadas em automóvel é constituída de chumbo e cátodos de óxido de chumbo. Esses eletrodos são imersos em uma solução de ácido sulfúrico de título 38%. Na bateria em operação ocorre a seguinte reação: a) Escreva as semi-reações de oxidação e de redução que ocorrem em cada um dos eletrodos, sabendo que em ambos se forma PbSO 4 sólido. b) Explique por que a determinação da densidade da solução de ácido sulfúrico permite estimar a carga da bateria. Se for possível. a) Oxidação (anodo) ; PB (s) + HSO - 4 (aq) PbSO 4 (s) + H + + 2 e - Redução (catodo) : PbO 2 (s) + 3H + + HSO - 4 (aq) +2e - PBSO 4 (s) + 2 H 2 O (l) b) A Equação dada mostra que, na descarga, há consumo de H 2 SO 4, consequentemente, a concentração e a densidade da solução de H2SO4 diminui, permitindo estimar a carga da bateria com o passar do tempo.
4) Um botijão de gás de cozinha, contendo butano foi utilizado em um fogão durante um certo tempo, apresentando uma diminuição de massa de 1,0 Kg. Sabendo que: C 4 H 10 (g) + 6,5 O 2 (g) = 4 CO 2 (g) + 5 H 2 O (g) H = - 2900 KJ/mol a) Qual a quantidade de calor que foi produzida no fogão devida a combustão? b) Qual o volume a 25 o C e 1,0 atm de butano consumido Os cálculos devem ser feitos considerando um gás ideal a 25 o C e 1,0 atm, massas atômicas do C = 12 e H = 1 O volume molar de um gás ideal a 25 o C e 1,0 atm é igual a 24,5 l a) C4H10 (g) + 6,5 O2 (g) = 4 CO2 (g) + 5 H2O (g) 58 g -----------produzem -------------- 2900 KJ 1000g ----------------------------------- x x = 50000KJ b) 1 mol de C4H10 = 58 g ----------- 24,5 l (25 oc e 1,0 atm) 1000g ---------- V V = 422,4 l
5) A pressão de um sistema gasoso constituído por CO 2, O 2 e CO, em equilíbrio, é de 2 atm, dada temperatura. Tendo em conta que no sistema em questão existem 30% de CO 2 e 20% de O 2, em volume, calcule: a) a pressão parcial de CO, b) a constante de equilíbrio do sistema considerado, em termos de pressão. : O sistema já se refere ao estado em equilíbrio. Existindo 30% de CO 2 e 20% de O 2 por diferença calcula-se a porcentagem de CO: 100 (30+20) = 50% de CO em volume Lembrando que, numa mistura gasosa, as porcentagens das pressões parciais coincidem com as porcentagens dos volumes dos componentes, temos: - se a pressão total da mistura em equilíbrio é 2 atm, então - a pressão parcial do CO 2 é 30% de 2 atm = 0,6 atm - a pressão parcial do O 2 é 20% de 2 atm = 4 atm - e a pressão parcial do CO é 50% de 2 atm = 1 atm resposta do item a b) 2 CO 2 = O 2 + 2 CO K p = p O2. p 2 CO / p CO2 Substituindo os valores: K p = 0,4. 1 2 / 0,6 2 K p = 1,11 atm Evidentemente se considerarmos a equação inversa ( O 2 + 2 CO 2 CO 2 ) iremos obter outro valor de K p que será também o inverso obtido, isto é, 1/ 1,11 = 0,9 atm -1