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Estudo dos Gases → Medidas de temperatura ºC → Graus Celsius K → Kelvin (Temperatura absoluta) • Conversão TK = TºC + 273,0 → Medidas de pressão atm → atmosferas mmHg → milímetros de mercúrio • Conversão 1,0 atm ________________ 760,0 mmHg → Medidas de volume kL – quilolitro L – litro mL – mililitro m3 – metro cúbico dm3 – decímetro cúbico cm3 – centímetro cúbico • Conversões • Observações: x 1000 significa Andar com a vírgula 3 casas para direita. x 1000000 significa Andar com a vírgula 6 casas para direita. x 1000000000 significa Andar com a vírgula 9 casas para direita. : 1000 significa Andar com a vírgula 3 casas para esquerda. : 1000000 significa Andar com a vírgula 6 casas para esquerda. : 1000000000 significa Andar com a vírgula 9 casas para esquerda. → Exemplos: 1 – Faça as seguintes transformações: a) 1,3 atm e mmHg d) 295,0 K em ºC b) 1596,0 mmHg em atm e) 100,0 cm3 em mL c) 27ºC em K f) 250,0 mL em L → Atividades 1 – Transforme as pressões: a) 1520,0 mmHg em atm e) 380,0 mmHg em atm b) 0,5 atm em mmHg f) 532,0 mmHg em atm c) 1,8 atm em mmHg g) 45,6 mmHg em atm d) 0,8 atm em mmHg h) 4,0 atm em mmHg 2 – Transforme as temperaturas: a) 18,0ºC em K f) 500,0 K em ºC b) 127,0ºC em K g) 100,0 K em ºC c) -23,0ºC em K h) 280,0 K em ºC d) 45,0ºC em K i) -73,0ºC em K e) 320,0 K em ºC j) 23,0 K em ºC 3 – Transforme os volumes em litros: kL = m3 L = dm3 mL = cm3 a) 1,0 dm3 b) 100,0 mL c) 200,0 cm3 d) 3,0 m3 4 – Coloque em ordem crescente as seguintes medidas de volume: 100,0 L; 1,0 m3; 1000,0 mL; 500,0 cm3; 10,0 dm3. → Equação Geral dos Gases 𝐏𝐢.𝐕𝐢 𝐓𝐢 = 𝐏𝐟.𝐕𝐟 𝐓𝐟 Onde: P → pressão V → volume T → temperatura i → estado inicial f → estado final obs.: Para os estados inicial e final, deve ser utilizada a mesma unidade de medida. → Exemplo: 1 – Determinada massa de um gás, submetida a 47,0ºC ocupa o volume de 5,0 L e exerce a pressão de 1140,0 mmHg. Determinar o volume que essa massa ocupará se for submetida a 27,0ºC e exercer a pressão de 3,0 atm. Resposta: 2,3 L →Transformações Gasosas ►Transformação isobárica Transformação gasosa em que se mantém constante a PRESSÃO. 𝐕𝐢 𝐓𝐢 = 𝐕𝐟 𝐓𝐟 ►Transformação isotérmica Transformação gasosa em que se mantém constante a TEMPERATURA. 𝐏𝐢. 𝐕𝐢 = 𝐏𝐟. 𝐕𝐟 ►Transformação isovolumétrica ou isocórica Transformação gasosa em que se mantém constante o VOLUME. 𝐏𝐢. 𝐓𝐢 = 𝐏𝐟 𝐓𝐟 → Exemplos: 1 – Certa massa de um gás está submetida à pressão de 3,0 atm e ocupa o volume de 1,5 L. Reduzindo isotermicamente a pressão para 2,0 atm, qual será o volume ocupado? Resposta: 2,25 L 2 – Certa massa de um gás ocupa o volume de 8,0 L a 27,0ºC e exerce a pressão de 2,0 atm. Calcular o volume ocupado por essa massa para exercer a pressão de 3,0 atm, a 27ºC. Resposta: 5,3 L 3 – Certa massa de um gás, submetida à temperatura de 237ºC, ocupa um volume de 5,0 L. Qual será o volume quando a temperatura passar a 127,0ºC, sem variar a pressão? Resposta: 3,92 L 4 – Certa massa de um gás exerce a pressão de 2,5 atm quando submetida a 27,0ºC. Determine a pressão exercida quando a sua temperatura passar a 127,0ºC, sem variar o volume. Resposta: 3,3 atm → Equação de Clapeyron (Equação dos Gases Perfeitos) P.V = n.R.T Onde: P → pressão (atm ou mmHg) V → volume (L) n → número de mol (mol) R → constante geral dos gases R = 0,082 L · atm · K−1 · mol−1quando a pressão estiver em atm. R = 62,36 L · mmHg · K−1 · mol−1 quando a pressão estiver em mmHg. T → temperatura (K) Obs.: n = 𝐦 𝐏𝐌 m → massa (g) PM → peso molar (g/mol) CNTP → Condições Normais de Temperatura e Pressão P = 1,0 atm ou 760,0 mmHg V = 22,7 L → Exemplos: 1 – Determinar a pressão exercida por 4,8 g de oxigênio (O2) contidos em um recipiente com capacidade de 4,1 L a 27,0ºC. Resposta: 0,9 atm 2 – Qual o volume de um balão contendo 44,0 g de gás Hélio, utilizado em parques de diversões ou em propaganda, num dia em que a temperatura é igual a 28,0ºC e a pressão, no interior do balão, é 2,5 atm? Resposta: 110 L → Atividades 1 – Um recipiente de 20,0 L de capacidade contém certa massa de um gás submetida a 3,0 atm e 27,0ºC. Calcule o volume ocupado por esta massa de gás quando submetida a 2,0 atm e 47,0ºC. 2 – Temos 40,0 L de certa massa de um gás submetidos a 1,5 atm e 27,0ºC. Qual deve ser a temperatura dessa massa de gás para que seu volume se reduza à metade e a pressão passe para 4,0 atm? 3 – Certa massa de um gás ocupa o volume de 5,0 L, a 7,0ºC e 2,0 atm. Que pressão exercerá essa mesma massa se ocupar um volume de 8,0 L, a 27,0ºC? 4 – Determinada massa de um gás, a 17,0ºC, ocupa o volume de 14,5 L e exerce a pressão de 800,0 mmHg. Calcule a que temperatura essa mesma massa ocupará o volume de 9,0 L, exercendo a pressão de 1200,0 mmHg. 5 – Certa massa de um gás, submetido a 27,0ºC e 600,0 mmHg, ocupa o volume de 10,0 L. Descubra o volume ocupado por essa mesma massa quando o gás for submetido a 50,0ºC e 646,0 mmHg. 6 – Num recipiente com capacidade de 5,0 L está contido um gás à temperatura de 0,0ºC e à pressão de 1,0 atm. Determine a pressão exercida pela massa desse gás quando ele estiver num recipiente com capacidade de 8,0 L e á temperatura de 0,0ºC. 7 – Certa massa de metano encontra-se num recipiente com capacidade de 8,0 L, à temperatura de 47,0ºC, exercendo a pressão de 5,0 atm. Calcule a pressão exercida por esta massa de metano se o volume se reduzir à metade e a temperatura aumentar para 127,0ºC. 8 – Certa massa de hélio está contida num recipiente com capacidade de 8,0 L, à temperatura de 127,0ºC, exercendo a pressão de 2,0 atm. Se o volume dessa massa de gás se reduzir a 3 4⁄ do inicial, a que temperatura ela deverá ser submetida para que sua pressão se reduza também a 3 4⁄ da inicial? 9 – 500,0 mL de um gás foram, inicialmente, medidos à pressão de 650,0 mmHg e à temperatura de 73,0ºC abaixo de zero. A seguir, o volume do gás foi reduzido a 400,0 mL e a temperatura foi elevada a 127,0ºC. Qual a pressão final do gás em atm? 10 – Reduza às condições normais de temperatura e pressão 38,0 L de cloro (Cℓ2), que foram submetidos a 127,0ºC e à pressão de 720,0 mmHg. 11 – Certa massa de um gás ocupa o volume de 8,0 L quando submetida à pressão de 2,0 atm e a uma temperatura T. Que volume essa mesma massa ocupará quando estiver submetida à pressão de 2,5 atm e à mesma temperatura T? 12 – Calcule a pressão exercida por certa massa de um gás que ocupa o volume de 4,0 L a 20,0ºC, sabendo que, se o volume passar a 6,0 L, na mesma temperatura, essa massa de gás exercerá uma pressão de 0,5 atm. 13 – Considere certa massa de um gás a 0,0ºC, a qual exerce a pressão de 1,0 atm e ocupa o volume de 60,0 L. Calcule a pressão exercida por esse gás, se o volume dessa massa passar a 90,0 L isotermicamente. 14 – Um recipiente contém certa massa de um gás que ocupa o volume de 5,0 L e exerce a pressão de 2,0 atm. Se o volume desse gás reduzir isotermicamente a 4,0 L, qual será a pressão exercida por ele? 15 – Um recipiente adequado contém certa massa de gás oxigênio a 27,0ºC, a qual exerce a pressão de 2,0 atm e ocupa o volume de 10 L. Determine o volume ocupado por essa massa de gás oxigênio se ocorrer uma transformação isobárica, de modo que a temperatura se torne 47,0ºC. 16 – A 27,0ºC determinada massa de um gás ocupa o volume de 300,0 mL. Calcule o volume que essa massa ocupará se a temperatura se elevar a 47,0ºC, sem que haja variaçãode pressão. 17 – 5,0 L de um gás encontram-se a 7,0ºC e exercem uma pressão de 1,0 atm. Calcule o volume ocupado por este gás quando a temperatura passar a 17,0ºC, sem que haja variação de pressão. 18 – A pressão exercida por certa massa de um gás é de 3,0 atm quando submetida a 17,0ºC. Que pressão exercerá essa mesma massa quando a temperatura for de 47,0ºC, sem variar o volume? 19 – Certa massa de um gás exerce a pressão de 4,0 atm quando submetida a 47,0ºC. Determine a pressão que essa massa exercerá a 127,0ºC, numa transformação isocórica. 20 – Um frasco contém um gás a 30,0ºC, exercendo uma pressão de 606,0 mmHg. Determine a pressão que esse gás exercerá quando a temperatura se elevar a 47,0ºC e o volume se mantiver constante. 21 – 100,0 L de um gás submetido a 27,0ºC são aquecidos a 87,0ºC e a pressão é mantida constante. Qual o volume ocupado pelo gás a 87,0ºC? 22 – Uma massa fixa de gás mantida à temperatura constante ocupa um volume de 20,0 cm3 sob pressão de 1,0 atm. Qual a pressão necessária para que o seu volume se reduza a 5,0 cm3? 23 – Certa massa gasosa ocupa um volume de 5,0 L sob pressão de 2,0 atm. Qual o volume da mesma massa gasosa, na mesma temperatura, sob pressão de 190,0 mmHg? 24 – Uma câmera de descompressão usada por mergulhadores tem volume de 10,3 m3 e funciona sob pressão de 4,5 atm. Qual o volume, em L, o ar contido nessa câmara ocuparia quando submetido a uma pressão de 1,0 atm, na mesma temperatura? 25 – Um balão meteorológico apresenta volume de 2,0 L a 27,0ºC. Qual será seu volume em um local em que a temperatura é de - 33,0ºC, na mesma pressão? 26 – 30,0 mL de gás metano (CH4), a 25,0ºC, são aquecidos a 35,0ºC, à pressão constante. Calcule o novo volume do gás. 27 – Certa massa gasosa ocupa um volume de 800,0 cm3 a - 23,0ºC, numa dada pressão. Qual é a temperatura na qual a mesma massa gasosa, na mesma pressão, ocupa um volume de 1,6 L? 28 – Um pneu de bicicleta foi inflado até a pressão de 4,0 atm a 12,0ºC. Qual será a pressão no interior do pneu, em atm, se ele for aquecido a 32,0ºC, considerando-se seu volume constante? 29 – Certa massa de gás hélio, mantida em um recipiente fechado a -33,0ºC, exerce uma pressão de 1,5 atm. Calcule a qual temperatura a pressão do gás hélio nesse recipiente será igual a 190,0 mmHg. 30 – Certa massa gasosa mantida num frasco fechado tem pressão igual a 300,0 mmHg a 27,0ºC. A qual temperatura a pressão desse gás no frasco fechado será igual a 0,5 atm? 31 – Calcule a pressão exercida por 6,4 g de gás metano (CH4), á temperatura de 47,0ºC, contidas num frasco com capacidade de 8,0 L? 32 – Um frasco com capacidade de 10,0 L contém 70,0 g de gás nitrogênio (N2), a 7ºC. Determine a pressão exercida por esse gás. 33 – Um recipiente fechado contém 22,0 g de gás carbônico, a 17,0ºC. Ache o volume ocupado por esse gás, sabendo que ele exerce a pressão de 1,45 atm. 34 – Um frasco fechado, com capacidade de 16,4 L, contém gás metano (CH4), a 27,0ºC, exercendo a pressão de 2,1 atm. Calcule a massa em gramas, desse gás. 35 – Um recipiente fechado contém 5,0 mol de N2, a 27,0ºC, exercendo a pressão de 600,0 mmHg. Calcule a capacidade desse recipiente. 36 – Calcule a pressão exercida por 10,0 g de hidrogênio (H2), a 27,0ºC, contidas num recipiente com capacidade de 8200,0 cm3. 37 – A 17,0ºC determinada massa de gás carbônico ocupa o volume de 5000,0 cm3 e exerce a pressão de 580,0 mmHg. Calcule a massa desse gás. 38 – Um frasco fechado, com capacidade de 8,0 L, contém 6,0 g de gás etano (C2H6), exercendo a pressão de 623,0 mmHg. Descubra a temperatura em que esse gás se encontra. 39 – Calcule a massa de gás metano (CH4) necessária para, a 27,0ºC e ocupando o volume de 24600,0 cm3, exercer a pressão de 190 mmHg. 40 – Calcule a pressão exercida por 4,0 g de hidrogênio (H2), sabendo que a 27,0ºC o volume ocupado por esse gás é de 98,4 L. 41 – Um recipiente com capacidade de 8,2 L contém 0,8 mol de moléculas de um gás. Calcule a temperatura a que se deve submeter esse gás para que ele exerça a pressão de 2,5 atm. 42 – Calcule o volume que deve ocupar 0,068 Kg de gás amoníaco (NH3) para que, á temperatura de 32,0ºC, esse gás exerça a pressão de 1830,0 mmHg. 43 – Determine, em gramas, a massa de gás hidrogênio (H2) necessária para exercer a pressão de 900,0 mmHg a 27,0ºC, num recipiente com capacidade de 24,92 L. 44 – Um recipiente A, com capacidade de 4,1 L, contém oxigênio (O2) a 17,0ºC, exercendo a pressão de 2,32 atm. Outro recipiente B, com capacidade de 6,0 ℓ. Contém gás metano (CH4), exercendo a pressão de 3,28 atm, a 27,0ºC. Qual dos dois recipientes contém a maior massa de gás? 45 – Um cilindro provido de êmbolo e de massa desprezível contém no seu interior 2,0 g de hélio. Determine a pressão que deverá ser aplicada ao êmbolo para mantê-lo em equilíbrio estático, de modo que o gás ocupe um volume de 10,0 L, sabendo que a temperatura do conjunto é de 127,0ºC. 46 – Qual é a temperatura de um gás, sabendo-se que 2,5 mol desse gás ocupam o volume de 50,0 L à pressão de 1246,0 mmHg na referida temperatura? 47 – Calcule o volume ocupado por 34,0 g de gás amoníaco (NH3) nas CNTP? 48 – Qual o volume ocupado por 19,0 g de flúor (F2) a 27ºC e 1,64 atmosferas? 49 – Quanto pesam 8200,0 cm3 de etano (C2H6), medidos à pressão de 760,0 mmHg e à temperatura de 27,0ºC? 50 – Um gás pesando 0,8g ocupa um volume de 1,12 L a 273,0ºC e 2,0 atm. Que valor se encontra para a massa molecular desse gás? Respostas 1) 32,0 L 14) 2,5 atm 27) 227,0ºC 40) 380,0 mmHg 2) 400,0 K 15) 10,67 L 28) 4,28 atm 41) 39,5ºC 3) 1,34 atm 16) 0,32 L 29) -233,0ºC 42) 41,5 L 4) 270,0 K 17) 5,18 L 30) 107ºC 43) 2,4 g 5) 10,0 L 18) 3,31 atm 31) 1,312 atm 44) 12,8 g 6) 0,625 atm 19) 5,0 atm 32) 5,74 atm 45) 1,64 atm 7) 12,5 atm 20) 640,0 mmHg 33) 8,2 L 46) 127ºC 8) -48ºC 21) 120,0 L 34) 22,4 g 47) 44,8 L 9) 2,13 atm 22) 4,0 atm 35) 155,75 L 48) 7,5 L 10) 24,57 L 23) 40,0 L 36) 15,0 atm 49) 10,0 g 11) 6,4 L 24) 46350,0 L 37) 7,1 g 50) 16,0 g/mol 12) 0,75 atm 25) 1,6 L 38) 127,0ºC 13) 0,67 atm 26) 31,0 mL 39) 4,0 g → Misturas Gasosas Dois aspectos são importantes no estudo das misturas gasosas: a pressão e o volume que esses gases exercem nas misturas das quais participam. Essas grandezas são chamadas de pressão e volume parciais dos gases e correspondem à pressão ou ao volume que o gás exerce ou ocupa de forma individual dentro da mistura nas mesmas condições de temperatura e pressão que a mistura se encontra, e não corresponde à pressão ou ao volume que ele possuía antes de entrar para a mistura gasosa. Além disso, o estudo dessas grandezas nas misturas gasosas apresenta somente o aspecto quantitativo, e não o qualitativo, ou seja, independe da natureza ou do tipo do gás, mas depende somente da quantidade de matéria (número de mols) dos gases. Isso significa que as relações que serão estudadas adiante e que serão mencionadas para um gás dentro da mistura são válidas também para todos os outros gases que participam da mesma mistura gasosa. É óbvio que, para tal, considera-se que os gases não reagem entre si. A pressão total exercida por uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais dos gases que compõem a mistura. PV = ΣnRT Ptotal = P1 + P2 + P3 + P4 ... ou P = ΣP Pparcial = Ptotal.X O volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais dos gases que compõem a mistura. Vtotal = V1 + V2 + V3 + V4 ... ou V = ΣV Vparcial = Vtotal.X → Exemplos: 1 – Considerando um recipiente contendo 64,0 g de O2 e 112,0 g de N2, determinar as frações molares do O2 e do N2. Respostas: N2 = 0,66 e O2 = 0,33 2 – Uma mistura gasosa é formada por 14,2 g de Cℓ2 e 13,2 g de CO2. Calculara as pressões parciais desses componentes, sabendo que a pressão da misturaseja de 2 atm. Respostas: Cℓ2 = 1,2 atm e CO2 = 0,8 atm 3 – Considere um gás X, num recipiente com capacidade de 50,0 L, mantido a 237,0ºC e pressão de 2,0 atm, e um gás Y, num recipiente com capacidade de 100,0 L, a 127,0ºC e 5,0 atm. Esses dois gases são misturados num recipiente de 80,0 L, mantido a 47,0ºC. Calcular a pressão da mistura e as pressões e os volumes parciais dos componentes X e Y. Respostas: 5,78 atm; 0,75 atm e 4,97 atm; 10,4 L e 68,8 L. → Atividades 1 – Descubra as frações molares dos componentes da seguinte mistura: 264 g de gás carbônico (CO2) e 256 g de dióxido de enxofre (SO2). 2 – Um recipiente contém 8 g de oxigênio (O2) e 40 g de trióxido de enxofre (SO3). Determine as frações molares dos gases componentes dessa mistura. 3 – Uma mistura gasosa é constituída por 8,0 g de hélio (He), 68,0 g de gás amoníaco (NH3) e 56,0 g de nitrogênio (N2). Calcule as frações molares dos componentes dessa mistura. 4 – Um recipiente contém 12,8 g de gás metano (CH4) e 36,0 g de etano (C2H6). Admitindo que a pressão exercida por essa mistura seja de 3,0 atm, calcule as pressões parciais desses gases. 5 – Uma mistura gasosa exerce a pressão de 1,8 atm. Sabendo que a mistura é formada por 11,0 g de gás carbônico (CO2) e 39,0 g de acetileno (C2H2), determine as pressões parciais desses componentes. 6 – Um recipiente com capacidade de 5,0 L contém 20,4 g de sulfidreto (H2S) e 13,2 g de propano (C3H8). Calcule os volumes parciais desses gases. 7 – Descubra os volumes parciais dos gases componentes da seguinte mistura num frasco com capacidade de 3,0 L: 16,0 g de dióxido de enxofre (SO2), 16,0 g de metano (CH4) e 21,0 g de nitrogênio (N2). 8 – Num reservatório de capacidade igual a 41,0 litros reunimos 230,0 g de oxigênio (O2) 56,0 g de nitrogênio (N2) e 10,0 g de hidrogênio (H2). Qual é, a 127,0 ºC, a pressão total da mistura. 9 – Uma mistura de 2,0 mol de O2(g) e 3,0 mol de H2(g) exerce uma pressão de 5,0 atm a 0,0ºC. Calcule: a) o volume da mistura; b) os volumes parciais dos gases. 10 – Num recipiente de 4,1 L de capacidade, e mol de N2 são adicionados a 3,0 mol de H2 a 27,0ºC. Determine a pressão da mistura: a) 36,0 atm b) 20,0 atm c) 18,0 atm d) 16,0 atm 11 – Num recipiente de 44,8 litros, mantido a 273,0 K, foram misturados 4,0 mols do gás hidrogênio (H2) e 6 mols do gás oxigênio (O2) em CNTP. As pressões parciais de H2 e O2, em atm, são, respectivamente: a) 1,0 e 2,0 b) 3,0 e 4,5 c) 0,8 e 1,2 d) 1,0 e 1,5 e) 2,0 e 3,0 12 – Em um recipiente cuja capacidade é de 5,0 litros, misturam- se 2,8 g de nitrogênio (N2) e 1,6 g de oxigênio (O2). A pressão total da mistura a 27°C é: a) 0,05 atm b) 0,25 atm c) 0,49 atm d) 0,54 atm e) 0,74 atm 13 – Considere a mistura de 0,5 mol de CH4 e 1,5 mol de C2H6 contidos num recipiente de 30,0 litros a 300 K.A pressão parcial do CH4, em atmosfera, é igual a: a) 1,0 b) 0,82 c) 0,50 d) 0,41 e) 0,10 14 – Dois balões indeformáveis (I e II), à mesma temperatura, contêm, respectivamente, 10,0 L de N2 a 1,0 atm e 20,0 L de CO a 2,0 atm. Se os dois gases forem reunidos no balão I, a pressão total da mistura será: a) 1,0 atm b) 2,0 atm c) 3,0 atm d) 4,0 atm e) 5,0 atm 15 – Qual é a pressão exercida pela mistura de 4,0 g de H2 e 8,0 g de He (comportando-se como gases ideais) quando a mistura é confinada num recipiente de 4,0 L à temperatura de 27,0°C? a) 73,8 atm b) 24,6 atm c) 18,5 atm d) 2,5 atm 16 – O número total de mols e o volume ocupado por uma mistura de 2,76 g de metano (CH4) e de 9,34 g de amônia (NH3) a 200,0°C e 3,00 atm é: a) 0,72 mol e 9,35 L. b) 0,72 mol e 93,5 L. c) 0,72 mol e 3,94 L. d) 0,82 mol e 4,48 L. e) 0,82 mol e 93,6 L. 17 – Num balão com capacidade de 5,0 L são misturados: 2,0 L de um gás X, a 500,0 mmHg; 0,5 L de um gás Y, a 1140,0 mmHg; e 2,5 L de um gás Z, a 800,0 mmHg. Calcule a pressão exercida por esta mistura, sabendo que a temperatura é mantida constante. 18 – Temos um recipiente com 4,0 L de H2(g) puro à 2,0 atm conectado à outro (com válvula fechada) contendo 3,0 L de CO2(g) puro à 6,0 atm. Abrindo a torneira que separa os gases e mantida a temperatura, calcule a pressão interna na qual o sistema se estabiliza. 19 – Em um recipiente com capacidade para 8,0 litros, misturam- se 1,6 g de metano (CH4) e 5,6 g de nitrogênio (N2). Determine a pressão total da mistura a 27,0°C. 20 – Dois balões (I e II) contêm respectivamente 5,0 L de CO2(g) a 2,0 atm e 10,0 L de He(g) a 4,0 atm. Se os dois gases forem reunidos no balão II, mantendo-se a temperatura, qual será a nova pressão dessa mistura? 21 – Qual a pressão parcial do oxigênio que chega aos pulmões de um indivíduo, quando o ar inspirado está sob pressão de 740,0 mm Hg? Admita que o ar contém 20,0% de oxigênio (O2), 78,0% de nitrogênio (N2) e 12,0% de argônio (Ar) em mols. a) 7,4 mm Hg b) 148,0 mm Hg c) 462,5 mm Hg d) 577,0 mm Hg e) 740,0 mm Hg 22 – Um recipiente de capacidade igual a 5,8 L e mantido a 27,0°C contém 12,8 g de oxigênio (O2), 8,0 g de hélio (He) e 14,0 g de nitrogênio (N2). Calcule: a) a pressão total (PT) do sistema; b) a pressão parcial (P1) do gás que tem maior fração molar na mistura. 23 – Um recipiente de 82,0 L de capacidade contém 6,0 g de hidrogênio (H2) e 44,0 g de gás carbônico (CO2), à temperatura de 127,0°C. As pressões parciais do hidrogênio e do gás carbônico, em atm, são, respectivamente a) 0,2 e 1,4 b) 1,2 e 0,4 c) 0,5 e 1,5 d) 3,0 e 1,0 e) 0,8 e 0,8 24 – Uma mistura gasosa, num recipiente de 10,0 L, contém 28,0 g de nitrogênio (N2), 10,0 g de dióxido de carbono (CO2), 30,0 g de oxigênio (O2) e 30,0 g de monóxido de carbono (CO), a uma temperatura de 295,0 K. Assinale a alternativa que apresenta o valor da pressão parcial do nitrogênio: a) 2,27 atm b) 2,42 atm c) 2,59 atm d) 2,89 atm e) 4,82 atm 25 – Em um recipiente fechado com capacidade para 2,0 L, encontra-se uma mistura de gases ideais composta por 42,0 g de N2 e 16,0 g de O2 a 300,0 K. Assinale a alternativa que expressa corretamente os valores das pressões parciais (em atm) dos gases N2 e O2, respectivamente, nessa mistura. a) 18,45 e 6,15 b) 16,45 e 8,15 c) 14,45 e 10,45 d) 12,45 e 12,15 Respostas 1) 0,6 ; 0,4 10) 20) 5 atm 2) 1/3 e 2/3 11) e 21) b 3) 0,25; 0,5 e 0,25 12) e 22) 4) 1,2 e 1,8 atm 13) a) 12,3 atm 5) 0,26 e 1,54 atm 14) e b) He 8,48 atm 6) 3,33 L e 1,67 L 15) b 23) b 7) 0,375 L; 1,5 L e 1,125 L 16) a 24) b 8) 13,6 atm 17) 714 mmHg 25) a 9) a) 22,4 L 18) 3,7 atm b) 8,96 L e 13,44 L 19) 9,2 atm → Densidade dos Gases ►Densidade absoluta dos gases d = 𝐏.𝐏𝐌 𝐑.𝐓 Onde: d → densidade P → pressão (atm ou mmHg) PM → peso molar T → temperatura (K) R → constante geral dos gases R = 0,082 L · atm · K−1 · mol−1quando a pressão estiver em atm. R = 62,36 L · mmHg · K−1 · mol−1 quando a pressão estiver em mmHg. ►Densidade relativa dos gases É a relação entre as densidades de dois gases ou misturas gasosas que estão a uma mesma temperatura e pressão. ᵟ1,2 = 𝐝𝟏 𝐝𝟐 Quando os volumes são iguais: ᵟ1,2 = 𝐦𝟏 𝐦𝟐 Nas CNTP: ᵟ1,2 = 𝐏𝐌𝟏 𝐏𝐌𝟐 Em relação ao ar: Massa molar aparente do ar: Maparente do ar = (XN2 . MN2) + (XO2 . MO2 ) + (XAr . Mar) Maparente do ar = (78% . 28) + (21% . 32 ) + (1% . 40) Maparente do ar = 28,9 g/mol ᵟ1,ar = 𝐏𝐌𝟏 𝟐𝟖,𝟗 → Exemplos: 1 – Calcular a densidade do gás carbônico (CO2) em relação ao gás metano (CH4). 2 – Calcule a densidade absoluta do O2 nas CNTP e a 27,0OC e 3,0 atm. 3 – Calcule a densidade absoluta do CH4 nas CNTP e a 27,0OC e 600,0 mmHg. 4 – Descubra a densidade do neônio (Ne) em relação ao ar. 5– Descubra a massa molecular de um gás A, cuja densidade em relação ao gás hidrogênio é 27,0. → Atividades 1 – Determine a densidade absoluta do gás amoníaco (NH3): a) nas CNTP. b) a 47,0°C e 1,6 atm. 2 – A densidade absoluta de um gás X, nas CNTP, é igual a 1,5 g/L. Determine a massa molecular desse gás. 3 – Descubra a massa molecular de um gás A, cuja densidade em relação ao hidrogênio (H2) é 27,0. 4 – Calcule a massa molecular de um gás A, sabendo que a – 23,0°C e 5,0 atm a sua densidade absoluta é de 10,5 g/L. 5 – A densidade de um gás G, em relação ao metano (CH4), é igual a 3,0. Determine a massa molar de G. 6 – A densidade de um gás A em relação ao ar é igual a 1,5. Ache o volume ocupado por 173,4 g desse gás nas CNTP. 7 – Determine o volume ocupado por 30,0 g de um gás X, nas CNTP, sabendo que a sua densidade em relação ao hidrogênio é igual a 10,0. 8 – A densidade de um gás B, em relação ao nitrogênio (N2) é igual a 4,5. Qual é a massa molecular de B? 9 – Um recipiente com capacidade de 4,1 L contém 80,0 g de um gás X a 17,0°C e 1,45 atm. Calcule a densidade desse gás em relação ao hidrogênio (H2). 10 – Descubra quantas vezes o nitrogênio (N2) é mais denso que o hélio (He). 11 – Ache a densidade do gás etano (C2H6) em relação ao gás hidrogênio (H2). 12 – Considere 50,0 g de um gás A, contidos em um recipiente com capacidade de 31,15 L, à temperatura de 17,0°C e à pressão de 1160,0 mmHg. Descubra a densidade desse gás em relação ao ar. 13 – Determine a densidade do oxigênio (O2) em relação ao metano (CH4). 14 – Calcule a massa molecular de um gás A, cuja densidade em relação ao ar é 0,8. 15 – Determinado gás exerce pressão de 623,0 mmHg à temperatura de 227,0°C. Sua densidade vale 1,5 g/L. O peso molar desse gás, em gramas, é: a) 34,0 b) 75,0 c) 41,0 d) 116,0 e) 15,0 16 – Calcule a densidade do gás nitrogênio (N2), nas CNTP. 17 – Um balão meteorológico de cor escura, no instante de seu lançamento, contém 100,0 mols de gás hélio (He). Após ascender a uma altitude de 15,0 km, a pressão do gás reduziu a 100 mmHg e a temperatura, devido à irradiação solar, aumentou para 77,0°C. Calcule, nestas condições: a) o volume do balão meteorológico; b) a densidade do He em seu interior. 18 – Comparando-se as densidades dos gases a seguir, nas CNTP, qual deles é o melhor para encher um balão que deve subir na atmosfera? a) CO2 b) O3 c) NO2 d) O2 e) CH4 19 – Dentre os gases seguintes: CO, N2, O2, He, H2, CH4, CO2, NH3, quais podem ser usados em balões que sobem em presença do ar? 20 – Ao nível do mar, qual a massa de 1,0 L de ar a 27,0°C? Para os cálculos, utilize a massa molecular aparente do ar. 21 – A densidade do gás metano (CH4) em relação à densidade do gás propano (C3H8) nas mesmas condições de pressão e temperatura é: a) 0,4 b) 0,36 c) 0,52 d) 0,58 e) 0,42 22 – A densidade absoluta do gás nitrogênio (N2) a 0°C e 1,0 atm é, em g/L: a) 3,45 b) 2,45 c) 4,45 d) 2,75 e) 1,25 23 – A massa molar de um gás que possui densidade da ordem de 0,08 g/L a 27,0°C e 1,0 atm é, aproximadamente: a) 5,0 g/mol b) 4,0 g/mol c) 3,0 g/mol d) 2,0 g/mol e) 1,0 g/mol Respostas 1) 9) 160,0 b) 0,018 g/L a) 0,76 g/L 10) 7,0 18) e b) 1,04 g/L 11) 15,0 19) N2 e He 2) 33,6 g/mol 12) 0,87 20) 1,17 g 3) 54 g/mol 13) 2,0 21) b 4) 43,05 g/mol 14) 23,12 g/mol 22) e 5) 48,0 g/mol 15) b 23) d 6) 89,6 L 16) 1,25 g/L 7) 33,6 L 17) 8) 126,0 g/mol a) 21700,0 L → Difusão e Efusão dos gases A difusão é a capacidade que as moléculas dos gases (ou átomos, no caso dos gases nobres) têm de se movimentarem espontaneamente através de outro gás. Efusão é uma espécie de difusão, pois se refere ao movimento espontâneo das partículas de um gás através de um ou vários orifícios, indo na direção de um ambiente com pressão menor. Lei de Graham: a velocidade de difusão ou efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade. v1 v2 = √ d1 d2 Gases com menor densidade difundem-se mais rapidamente. Se estiver na mesma condição de temperatura e pressão, pode-se também fazer uma relação disso com a massa molar do gás: quanto maior a densidade do gás, maior será a sua massa molar e menor a sua velocidade de difusão; e vice-versa. Desse modo, temos: v1 v2 = √ PM1 PM2 → Exemplos: 1 – A velocidade de difusão do gás hidrogênio é igual a 27 km/min, em determinadas condições de pressão e temperatura. Nas mesmas condições, a velocidade de difusão do gás oxigênio em km/h é de: a) 4,0 b) 108,0 c) 405,0 d) 240,0 e) 960,0 2 – A velocidade de efusão do gás hidrogênio, é seis vezes maior que a velocidade de efusão do gás X. Qual a massa molar do gás X, sabendo que a massa molar do hidrogênio é 2,0 g/mol? 3 – Dentre os gases abaixo, nas mesmas condições, o que se difunde mais rápido é: a) Monóxido de carbono (CO) b) Ozônio (O3) c) Nitrogênio (N2) d) Amônio (NH3) e) Hidrogênio (H2) 4 – O hidrogênio atravessa um pequeno orifício com velocidade igual a 5,0 L/min, em uma determinada pressão (P) e temperatura (T). Qual a velocidade em que o oxigênio atravessa o mesmo orifício, na mesma P e T, em L/h? a) 0,02 b) 1,25 c) 3,2 d) 75,0 e) 192,0 5 – A velocidade de efusão de um gás desconhecido, x através de um buraco de agulha é 0,279 vezes a velocidade de efusão do gás hidrogênio (H2) através do mesmo, se ambos os gases estão nas CNTP. Qual o peso molecular do gás desconhecido? → Atividades 1 – A densidade de um gás X em relação ao gás oxigênio (O2) é 2,0. Nas mesmas condições de temperatura e pressão, determine: a) a massa molecular de X. b) a velocidade de difusão (efusão) em relação ao gás oxigênio. 2 – Em uma experiência, para determinar a massa molar de um composto x, encontrou-se que a efusão de 25,0 mL do gás por uma barreira porosa leva 65,0 seg. A efusão do mesmo volume de argônio ocorre em 38,0 seg, sob as mesmas condições. Qual a massa molar de x? 3 – Uma certa quantidade de átomos de hélio leva 10,0 s para efundir por uma barreira porosa. Quanto tempo leva a mesma quantidade de moléculas de metano, CH4, sob mesmas condições? 4 – Numa sala fechada, foram abertos ao mesmo tempo três frascos que continham, respectivamente, NH3(g), SO2(g) e H2S(g). Uma pessoa que estava na sala, a igual distância dos três frascos, sentirá o odor destes gases em que ordem? 5 – Nas mesmas condições de pressão e temperatura, a velocidade média de uma molécula de H2 quando comparada com a velocidade média do O2 é: a) igual. b) duas vezes superior. c) quatro vezes superior. d) oito vezes superior. e) dezesseis vezes superior. 6 – A velocidade de efusão do gás hidrogênio é seis vezes maior que a velocidade de efusão de um gás x. Calcular a massa molecular do gás x, sabendo que a massa atômica do hidrogênio é 1,0. 7 – Um balão, de material permeável às variedades alotrópicas do oxigênio, é enchido com ozônio (O3) e colocado em um ambiente de oxigênio (O2) à mesma pressão e igual temperatura do balão. Responda, justificando sumariamente: o balão se expandirá ou se contrairá? 8 – Considere os gases NH3 e CO2 nas mesmas condições de pressão e temperatura. Podemos afirmar corretamente que a relação entre as velocidades de difusão dos mesmos, V(NH3)/V(CO2) é igual a: a) 2,0 b) 1,6 c) 1,4 d) 0,6 e) 1,0 9 – Entre os gases abaixo, nas mesmas condições, o que se difunde mais rapidamente é: a) monóxido de carbono (CO) b) amônia (NH3) c) ozônio (O3) d) nitrogênio (N2) e) hidrogênio (H2)10 – Nas mesmas condições de pressão e temperatura, um gás X atravessa um pequeno orifício com velocidade três vezes menor que a do hélio. A massa molecular do gás X é: a) 30,0 b) 32,0 c) 36,0 d) 40,0 e) 45,0 11 – Um gás G atravessa um pequeno orifício com velocidade 4,0 vezes menor que o hélio. Calcule: a) a massa molecular do gás G. b) a densidade do gás G em relação ao hélio. 12 – Um gás A atravessa um pequeno orifício com velocidade duas vezes menor que a do hélio, a mesma P e T. Calcule a massa molecular de A. 13 – A velocidade de difusão de um gás X é igual a 1/3 da de um gás Y. Qual a densidade de X em relação a Y? 14 – A massa molecular do gás X é 160,0 u. A massa molecular do gás Y é 40,0 u. Se por um pequeno orifício escapam 10,0 L de X por hora, neste mesmo intervalo de tempo, quanto escapa de Y? Respostas 1) a) 64,0 g/mol 8) b b) Vx = 2 2 V 2O 9) 10) e c 11) 2) 117,0 g/mol a) 64,0 g/mol 3) 20,0 s b) 16,0 4) V(SO2) < V(H2S) < V(NH3) 12) 16,0 g/mol 5) c 13) 9,0 6) 72,0 g/mol 14) 20,0 L/h 7) V(O3) < V(O2), desta forma o balão se expandirá. Cálculo de Fórmulas →Cálculo de Fórmula Centesimal ou Percentual Exemplo 1 – Calcular a composição centesimal do ácido sulfúrico (H2SO4). Resposta: H2,04%S32,65%O65,31% →Cálculo de Fórmula Mínima Exemplo 1 – Calcular a fórmula mínima de um composto que apresenta 43,4% de sódio, 11,3% de carbono e 45,3% de oxigênio. Resposta: Na2CO3 →Cálculo de Fórmula Molecular •A partir da fórmula porcentual Exemplo 1 – A partir da fórmula porcentual H9,09%C54,54%O36,36%, determine sua fórmula molecular sabendo que sua massa molar é de 88g. Resposta: H8C4O2 •A partir da fórmula mínima Exemplo 1 – A fórmula mínima de uma substância é CH2 e sua massa molecular é 70 uma. Determine a fórmula molecular desta substância. Resposta: C5H10 Exercícios 1 – Determine a composição centesimal do: a) gás carbônico – CO2 Resposta: C27,27%O72,72% b) fosfato de sódio – Na3PO4 Resposta: Na42,07%P18,90%O39,03% c) óxido de cálcio – CaO Resposta: Ca71,43%O28,57% d) dióxido de enxofre – SO2 Resposta: S50%O50% e) hidróxido de cálcio – Ca(OH)2 Resposta: Ca54,05%O43,24%H2,70% f) etano – C2H6 Resposta: C80%H20% g) ácido acético – H4C2O2 Resposta: H6,67%C40%O53,33% h) dicromato de sódio – Na2Cr2O7 Resposta: Na17,56%Cr39,69%O42,75% i) benzeno – C6H6 Resposta: C92,31%H7,69% j) fosfato de ferro II – Fe3(PO4)2 Resposta: Fe46,93%P17,32%O35,75% k) sulfato de cálcio – CaSO4 Resposta: Ca29,41%S23,53%O47,06% l) ácido carbônico – H2CO3 Resposta: H3,23%C19,35%O77,42% 2 – A análise de 0,40 g de certo óxido de ferro revelou que ele encerra 0,28 g de ferro e 0,12 g de oxigênio. Qual sua fórmula centesimal? Resposta: Fe70%O30% 3 – Determine as fórmulas mínimas das substâncias, a partir das respectivas composições centesimais: a) 1,54% de hidrogênio / 49,23% de enxofre / 49,23% de oxigênio Resposta: HSO2 b) 1,03% de hidrogênio / 32,99% de enxofre / 65,98% de oxigênio Resposta: HSO4 c) 3,22% de hidrogênio / 45,16% de nitrogênio / 51,62% de oxigênio Resposta: HNO d) 5,88% de hidrogênio / 94,12% de oxigênio Resposta: HO e) 80% de carbono / 20% de hidrogênio Resposta: CH3 f) 43,75% de nitrogênio / 6,25% de hidrogênio / 50,0% de oxigênio Resposta: NH2O g) 6,25% de hidrogênio / 93,75% de carbono Resposta: H4C5 h) 17,04% de sódio / 47,41% de enxofre / 35,56% de oxigênio Resposta: NaS2O3 i) 3,06% de hidrogênio / 31,64% de fósforo / 65,30% de oxigênio Resposta: H3PO4 j) 5,88% de hidrogênio / 94,12% de enxofre Resposta: H2S 4 – Determine as fórmulas moleculares das seguintes substâncias: a) Ca40%C12%O48% P.M.: 100 uma Resposta: CaCO3 b) H2,25%P34,83%O62,92% P.M.: 178 uma Resposta: H4P2O7 c) Na17,04%S47,41%O35,55% P.M.: 270 uma Resposta: Na2S4O6 d) C40%H6,67%O53,33% P.M.: 60 uma Resposta: C2H4O2 e) H1,58%N22,22%O76,19% P.M.: 63 uma Resposta: HNO3 f) Fe28%S24%O48% P.M.: 400 uma Resposta: Fe2S3O12 g) HCO2 P.M.: 90 uma Resposta: H2C2O4 f) H2CO P.M.: 90 uma Resposta: H6C3O3 i) C2H3O2 P.M.: 118 uma Resposta: C4H6O4 j) CH2 P.M.: 56 uma Resposta: C4H8 →Mol e suas relações Exemplos 1 – Quantos mols há em 180 g de H2O? Resposta: 10 mol 2 – Qual a massa presente em 12 mol de Fe? Resposta: 672 g 3 – Quantos átomos há em 390 g de potássio? Resposta: 6.1024 átomos 4 – Qual a massa de 3.1025 moléculas de H2SO4? Resposta: 4900 g 5 – Quantos mols tem 6.1028 moléculas de H2O? Resposta: 100000 mol 6 – Quantos átomos há em 20 mol de Fe? Resposta: 1,2.1025 átomos 7 – Qual o volume nas CNTP de 5 mol de CO2? Resposta: 113,5 L 8 – Qual o volume nas CNTP de 320 g de CH4? Resposta: 454 L 9 – Quantas moléculas tem 1135 litros de H2 nas CNTP? Resposta: 3,0.1025 moléculas 10 – Quantos mols tem 2270 litros de O2 nas CNTP? Resposta: 100 mol 11 – Qual a massa em gramas de 45400 litros de N2 nas CNTP? Resposta: 56000 g 12 – Qual a massa em gramas de um átomo de magnésio? Resposta: 4,0.10-23 g 13 – Qual a massa de carbono presente em 30 mol de C2H6? Resposta: 720 g 14 – Quantos mols de hidrogênio há em 3,01 . 1024 moléculas de CH4? Resposta: 20 mol 15 – Quantos átomos de fósforo há em 490 g de H3PO4? Resposta: 3,01 . 1024 átomos Exercícios 1 – Um recipiente fechado contém 48 g de O2. Quantas moléculas de oxigênio existem nesse recipiente? Resposta: 9.1023 moléculas 2 – Calcule o número de átomos existentes numa barra de ferro de 280 g. Resposta: 3,0.1024 átomos 3 – Calcule a massa em gramas de 2,4.1025 átomos de cálcio. Resposta: 1600 g 4 – Num recipiente estão contidas 1,2.1022 moléculas de água. Calcule a massa, em gramas, dessa quantidade de água. Resposta: 0,36 g 5 – Calcule a massa em gramas de um átomo de oxigênio. Resposta: 2,66.10-23 g 6 – Determine a massa em gramas de uma molécula de dióxido de enxofre (SO2). Resposta: 1,06.10-22 g 7 – Determine o número de átomos contidos em: a) 56 g de nitrogênio Resposta: 2,4.1024 átomos b) 7,1 g de cloro Resposta: 1,2.1023 átomos c) 4,8.102 g de magnésio Resposta: 1,2.1025 átomos d) 1,15 g de sódio Resposta: 3.1022 átomos 8 – Calcule a massa em gramas, correspondente a: a) 6.1024 átomos de enxofre Resposta: 320 g b) 3.1022 átomos de potássio Resposta: 1,95 g c) 1,5.1028 átomos de iodo Resposta: 3,175.106 g d) 48.1023 átomos de hélio Resposta: 32 g 9 – Ache o número de moléculas existentes em: a) 72 g de glicose (C6H12O6) Resposta: 2,4.1023 moléculas b) 2,7 g de ácido oxálico (H2C2O4) Resposta: 1,8.1022 moléculas c) 3,68 g de dióxido de nitrogênio (NO2) Resposta: 4,8.1022 moléculas d) 18,9 g de ácido nítrico (HNO3) Resposta: 1,8.1023 moléculas 10 – Um recipiente fechado contém 140 g de N2 nas CNTP. Determine o volume ocupado por este gás. Resposta: 113,5 L 11 – Descubra a massa em gramas de 5,675 litros de gás carbônico nas CNTP? Resposta: 11 g 12 – Calcule o número de moléculas do gás metano - CH4 - que nas CNTP ocupam 28,375 litros. Resposta: 7,5.1023 moléculas 13 – Determine o volume ocupado nas CNTP por: a) 6 g de etano - C2H6 Resposta: 4,54 L b) 10 g de H2 Resposta: 113,5 L c) 6,8 g de NH3 Resposta: 9,08 L d) 2,0 g de He Resposta: 11,35 L 14 – Ache a massa em grama e o número de moléculas de: a) 34,05 L de gás butano - C4H10 - nas CNTP Resposta: 87 g e 9.1023 moléculas b) 4,54 L de dióxido de enxofre nas CNTP Resposta: 12,8 g e 1,2.1023 moléculas c) 6,81 L de H2 nas CNTP Resposta: 0,6 g e 1,8.1023 moléculas d) 11,35 L de etileno - C2H4 - nas CNTP Resposta: 14 g e 3,01.1023 moléculas 15 – Calcule a massa em gramas de 3 mol de átomos de magnésio. Resposta: 72 g 16 – Calculea massa em gramas de uma barra constituída por 50 mol de ferro. Resposta: 2800 g 17 – Uma lâmina é formada por 2,5 mol de zinco. Ache sua massa, em gramas. Resposta: 162,5 g 18 – Um frasco fechado contém 3,6 g de H2 nas CNTP. Calcule: a) o número de mols do gás hidrogênio. Resposta: 1,8 mol b) o volume ocupado por este gás nas CNTP. Resposta: 40,86 L 19 – 5 mol de metano - CH4 - são recolhidos num recipiente e mantidos nas CNTP. Determine: a) a massa desse gás presente no recipiente. Resposta: 80 g b) o volume ocupado por esse gás. Resposta: 113,5 L 20 – Calcule o número de mols correspondentes a: a) 11,5 g de sódio. Resposta: 0,5 mol b) 6,4 g de enxofre. Resposta: 0,2 mol c) 1,2.1025 átomos de cobre. Resposta: 20 mol d) 14,2 g de átomos de cloro. Resposta: 0,4 mol 21 – Calcule o número de mols correspondente a: a) 19,6 g de ácido sulfúrico. Resposta: 0,5 mol b) 18 g de glicose (C6H12O6) Resposta: 0,1 mol c) 185 g de hidróxido de cálcio. Resposta: 2,5 mol d) 158,9 L de acetileno (C2H2) na CNTP. Resposta: 7 mol e) 10,215 L de gás neônio (Ne) nas CNTP. Resposta: 0,45 mol f) 20,52 g de sacarose (C12H22O11) Resposta: 0,06 mol 22 – A quantos gramas correspondem 3.1024 átomos de alumínio? Resposta: 135 g 23 – Qual a massa de 2,5 mol de H2SO4? Resposta: 245 g 24 – Quantas moléculas existem em 6,4 g de etano (C2H6)? Resposta: 1,28.1023 moléculas 25 – Se 1,5 g de um composto possui 1022 moléculas, qual é a sua massa molecular? Resposta: 90 g/mol 26 – Se 0,5 g de uma molécula possui 3.1021 moléculas, qual é a massa molecular dessa substância? Resposta: 100 g 27 – Qual a massa de carbono em 880 g de CO2? Resposta: 240 g 28 – Quantos mols de hidrogênio há em 3200 g de CH4? Resposta: 800 mol 29 – Quantos átomos de cálcio há em 400 g de CaCO3? Resposta: 2,408 . 1024 átomos 30 – Qual a massa de fósforo em 5 mol de H3PO4? Resposta: 155 g 31 – Qual a massa de ferro em 6,02 . 1025 moléculas de Fe2O3? Resposta: 11200 g 32 – Qual a massa de nitrogênio em 454 L de NH3(g) nas CNTP? Resposta: 280 g 33 – Quantos mols de carbono há em 5 mol de C2H5OH? Resposta: 10 mol 34 – Quantos mols de hidrogênio há em 3,01 . 1026 moléculas de C2H6? Resposta: 3000 mol 35 – Quantos mols de carbono há em 681 L de C4H10(g) nas CNTP? Resposta: 120 mol 36 – Quantas átomos de cloro há em 20 mol de HCℓO4? Resposta: 1,204 . 1025 átomos 37 – Quantos átomos de oxigênio há em 1135 L de H2O(g) nas CNTP? Resposta: 3,01 . 1025 átomos →Reações Químicas As substâncias podem combinar-se com outras substâncias transformando-se em novas substâncias. Para estas transformações damos o nome de Reações Químicas. Reação Química é um fenômeno onde os átomos permanecem intactos. Durante as reações, as moléculas iniciais são "desmontadas" e os seus átomos são reaproveitados para "montar" novas moléculas. →Evidências da ocorrência de uma reação química Mudança de cor; Liberação de um gás (efervescência); Formação de um sólido; Aparecimento de chama ou luminosidade. →Equação Química A forma que representamos a reação química chama-se Equação Química. Equação Química – é a representação gráfica da reação química. Nela colocamos os elementos que estão envolvidos na reação, de forma abreviada, e como ela aconteceu, através de símbolos já padronizados. As Equações Químicas representam a escrita usada pelos químicos e de forma universal, ou seja, é a mesma em qualquer país. As substâncias que participam da reação química são chamadas de produtos ou reagentes na equação química. Reagentes (1° membro) – são as substâncias que estão no início da reação. São as que irão reagir, sofrer a transformação. Produtos (2° membro) – são as substâncias resultantes da reação química. Para representar a reação química, utiliza-se uma seta apontando para o lado direito, indicando a transformação. Em cima da seta, são utilizados alguns símbolos indicando as condições nas quais a reação deve ocorrer. ∆ - calor aq – aquoso (em água) cat – catalisador λ – energia luminosa Em cada substância pode haver os seguintes símbolos: ↑ - desprendimento de gás ↓ - precipitação de um sólido Nas equações químicas, as substâncias podem aparecer com seus estados físicos: (s) – sólido (ℓ) – líquido (g) – gasoso →Tipos de Reações Químicas As reações químicas são classificadas em quatro tipos: - SÍNTESE OU ADIÇÃO – é a reação onde duas ou mais substâncias reagem para se transformar em uma. - ANÁLISE OU DECOMPOSIÇÃO – é a reação onde uma substância se divide em duas ou mais substâncias de estrutura mais simples. - SIMPLES TROCA OU DESLOCAMENTO – é a reação onde uma substância simples troca de lugar com um elemento de uma substância composta, se transformando em uma nova substância simples. - DUPLA TROCA – é a reação onde duas substâncias compostas reagem e trocam seus elementos, se transformando em duas substâncias também compostas. →Balanceamento de Equações Químicas Em uma reação química, a estrutura dos átomos, enquanto elementos químicos ficam inalterados. Os átomos de um elemento não se transformam em átomos de outro elemento. Também não há perda ou criação de átomos novos (Lei de Lavoisier). O número de átomos dos reagentes deve ser igual ao número de átomos dos produtos. Quando isso acontece, dizemos que a equação química está balanceada. Método das Tentativas / Acerto de Coeficientes Para fazer o acerto dos coeficientes das reações químicas, utilizamos o método das tentativas, que consiste apenas em contar o número de átomos dos reagentes e dos produtos. Para facilitar, podemos começar acertando os metais. Em seguida os não-metais, carbono, depois hidrogênio e por último o oxigênio. Nesta ordem: Metais Ametais Carbono Hidrogênio Oxigênio Exemplos 1 – Monte as reações: a) Duas moléculas de gás hidrogênio juntam-se com uma molécula de gás oxigênio formando duas moléculas de água. b) Dois átomos de carbono reagem uma molécula de gás oxigênio formando duas moléculas de monóxido de carbono. 2 – Classifique as reações: a) C + O2 CO2 b) CaO + H2O Ca(OH)2 c) 2AgBr 2Ag + Br2 d) 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2 e) Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 f) Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu g) HCℓ + NaOH NaCℓ + H2O h) FeS + 2HCℓ FeCℓ2 + H2S 3 – Balanceie as reações químicas, utilizando o método das tentativas, e logo em seguida, indique a soma dos menores coeficientes inteiros: a) ____H2 + O2 __H2O b) __H2 + __I2 __HI c) __Fe + __O2 __Fe2O3 d) __NH3 + __H2O __NH4OH e) __C + __H2 __CH4 f) __S + __O2 __SO3 g) __N2 + __O2 __N2O5 h) __H2 + __S + __O2 __H2SO4 i) __H2 + __N2 + __O2 __HNO3 j) __C + __H2 __C2H6 k) __HBr + __Mg(OH)2 __MgBr2 + __H2O l) __H2SO4 + __Fe(OH)3 __Fe2(SO4)3 + __H2O m) __KOH + __H3PO4 __K3PO4 + __H2O Exercícios 1 – Classifique as reações em: 1 – Síntese ou adição 2 – Análise ou decomposição 3 – Simples troca ou deslocamento 4 – Dupla Troca a) (___) HCℓ + LiOH LiCℓ + H2O b) (___) Mg + 2HCℓ MgCℓ2 + H2 c) (___) BaS + F2 BaF2 + S d) (___) 2SO2 + O2 SO3 e) (___) SnCℓ2 + 2FeCℓ3 SnCℓ4 + 2FeCℓ2 f) (___) CaCO3 CaO + CO2 g) (___) 2KCℓO3 2KCℓ + 3O2 h) (___) N2 + 3H2 2NH3 i) (___) 2HNO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + 2H2O j) (___) 2KI + Cℓ2 2KCℓ + I2 k) (___) C12H20O11 12C + 11H2O l) (___) Mg + 2AgNO3 Mg(NO3)2 + 2Ag m) (___) BaCℓ2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCℓ n) (___) CF2Cℓ2 CF2Cℓ + Cℓ o) (___) MgO + SO3 MgSO4 p) (___) Br2 + 2NaI 2NaBr + I2 q) (___) CaCℓ2 + K2CO3 CaCO3 + 2KCℓ r) (___) NH3 + HCℓ NH4Cℓ s) (___) NH4NO2 N2 + H2O t) (___) KOH +NH4Cℓ KCℓ + NH4OH u) (___) Na + H2O NaOH + H2 v) (___) MgCO3 MgO + CO2 w) (___) NH3 + O2 H2O + N2 x) (___) H2SO4 + LiOH Li2SO4 + 2H2O y) (___) NO2 + NO2 N2O4 z) (___) Na2CO3 + 2HCℓ 2NaCℓ + H2CO3 2 – Procure acertar os coeficientes das seguintes equações pelo método das tentativas e indique a soma dos menores coeficientes inteiros possíveis: a) __Cr + __O2 __Cr2O3 Soma: _____ b) __P + __O2 __P2O5 Soma: _____ c) __H3PO3 __H3PO4 + __PH3 Soma: _____ d) __Aℓ2(CO3)3 __Aℓ2O3 + __CO2 Soma: _____ e) __Fe + __O2 __Fe2O3 Soma: _____ f) __SO2 + __O2 __SO3 Soma: _____ g) __CO + __O2 __CO2 Soma: _____ h) __KCℓO4 __KCℓ + __O2 Soma: _____ i) __C12H22O11 __C + __H2O Soma: _____ j) __H2O2 __H2O + __O2 Soma: _____ k) __CO + __H2 __CH3OH Soma: _____ l) __BaO2 __BaO + __O2 Soma: _____ m) __Ca + __N2 __Ca3N2 Soma: _____ n) __BaO + __As2O5 __Ba3(AsO4)2 Soma: _____ o) __FeS2 + __O2 __Fe2O3 + __SO2 Soma: _____ p) __HgSO4 + __Aℓ __Aℓ2(SO4)3 + __Hg Soma: _____ q) __Zn + __HCℓ __ZnCℓ2 + __H2 Soma: _____ r) __Na + __H2O __NaOH + __H2 Soma: _____ s) __H3PO4 + __K2O __K3PO4 + __H2O Soma: _____ t) __NaHCO3 __Na2CO3 + __CO2 + __H2O Soma: _____ u) __HCℓ + __O2 __H2O + __Cℓ2 Soma: _____ v) __H2S + __Br2 __HBr + __S Soma: _____ w) __CS2 + __O2 __CO2 + __SO2 Soma: _____ x) __NH3 + __O2 __H2O + __N2 Soma: _____ y) __Fe + __H2O __Fe3O4 + __H2 Soma: _____ z) __Fe3O4 + __Aℓ __Aℓ2O3 + __Fe Soma: _____ 3 – Procure acertar os coeficientes das seguintes equações pelo método das tentativas utilizando os menores coeficientes inteiros possíveis: a) __Aℓ(OH)3 + __H4SiO4 __Aℓ4(SiO4)3 + __H2O b) __Cu(OH)2 + __H4P2O7 __Cu2P2O7 + __H2O c) __Mn3O4 + __Aℓ __Aℓ2O3 + __Mn d) __Sn + __NaOH + __H2O __Na2SnO3 + __H2 e) __K2Cr2O7 + __KOH __K2CrO4 + __H2O f) __Fe2O3 + __Aℓ __Aℓ2O3 + __Fe g) __C3H6O + __O2 __CO2 + __H2O h) __C4H10 + __O2 __CO2 + __H2O i) __ (NH4)2Cr2O7 __N2 + __Cr2O3 + __H2O j) __PCℓ5 + __H2O __H3PO4 + __HCℓ k) __CH4 + __O2 __CO2 + __H2O l) __Ba(OH)2 + __H4P2O7 __Ba2P2O7 + __H2O m) __H3PO4 + __Mg(OH)2 __Mg3(PO4)2 + __H2O n) __C2H2 + __O2 __CO2 + __H2O o) __Fe + __H2SO4 __Fe2(SO4)3 + __H2 p) __C2H4 + __O2 __CO2 + __H2O q) __C2H6O + __O2 __CO2 + __H2O r) __C3H8 + __O2 __CO2 + H2O s) __Au(OH)3 + __H4P2O7 __Au4(P2O7)3 + __H2O t) __K2Cr2O7 + __KOH __K2CrO4 + __H2O u) __C3H6 + __O2 __CO2 + __H2O v) __Ba(OH)2 + __FeCℓ3 __BaCℓ2 + __Fe(OH)3 w) __KNO3 + __K __K2O + __N2 x) __CaC2 + __H2O __Ca(OH)2 + __C2H2 y) __H2SiF6 + __NaOH __NaF + __Si(OH)4 + __H2O z) __As + __NaCℓO + __H2O __H3AsO4 + __NaCℓ z) __Ca3(PO4)2 + __SiO2 + __C __CaSiO3 + __P + __CO Cálculo Estequiométrico Casos Gerais Exemplos 1 – O gás nitrogênio (N2) reage com o gás hidrogênio (H2), produzindo gás amônia (NH3). Responda: __N2 + __H2 __NH3 a) Determine o número de mol de amônia obtido quando se fazem reagir 4 mol de nitrogênio com suficiente hidrogênio. Resposta: 8 mol b) Qual a massa de nitrogênio necessária para reagir completamente com 15 g de hidrogênio?Resposta: 70 g c) Qual a massa de hidrogênio necessária para reagir completamente com 3 x 1024 moléculas de nitrogênio?Resposta: 30 g d) Quantos litros de nitrogênio, reagindo com hidrogênio suficiente, são necessários para a produção de 11,2 litros de amônia, nas CNTP?Resposta: 5,6 L e) Qual a massa de hidrogênio que, ao reagir com nitrogênio suficiente, irá produzir 227 litros de amônia nas CNTP?Resposta: 60 g 2 – Calcule a massa de óxido cúprico (CuO) obtido a partir da reação de 2,54 g de cobre metálico (Cu) com oxigênio. Resposta: 3,18 g __Cu + __O2 __CuO 3 – Calcule o volume de gás carbônico (CO2) obtido nas condições normais de temperatura e pressão, por calcinação de 200 g de carbonato de cálcio (CaCO3), originando também óxido de cálcio (CaO). Resposta: 45,4 L __CaCO3 __CaO + __CO2 4 – Calcular o número de moléculas de gás carbônico (CO2) obtido pela queima completa de 4,8 g de carbono puro. Resposta: 2,4 x 1023moléculas __C + __O2 __CO2 5 – Quais são as massas de ácido sulfúrico (H2SO4) e hidróxido de sódio (NaOH) necessárias para preparar 28,4 g de sulfato de sódio (Na2SO4)?Resposta: 19,6 g e 16 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O Exercícios 1 – Qual a massa de gás carbônico (CO2) necessária para a produção de 1,5 kg de carbonato de cálcio (CaCO3), segundo a reação: Resposta: 660 g __CaCℓ2(aq) + __CO2 + __H2O(ℓ) __CaCO3(s) + __HCℓ(aq) 2 – Qual a massa de água (H2O) produzida quando 100 g de hidrogênio (H2) são queimados com oxigênio suficiente? Resposta: 900 g __H2(g) + __O2(g) __H2O(g) 3 – De acordo com a equação __Fe + __O2 __Fe2O3, calcular: a) o número de mol de oxigênio (O2) necessário ara reagir com 5 mol de ferro (Fe). Resposta: 3,75 mol b) o número de moléculas de Fe2O3 que se forma a partir de 3 x 1023 moléculas de O2. Resposta: 2 x 1023 moléculas 4 – O carbonato de cálcio reage com ácido clorídrico conforme a equação: CaCO3(s) + HCℓ(aq) CaCℓ2(aq) + CO2 + H2O(ℓ) Calcular a massa de água (H2O), em gramas e o volume de gás carbônico (CO2) nas CNTP que se formam a partir de 50 g de carbonato de cálcio (CaCO3). Resposta: 9 g e 11,35 L 5 – Dada a equação: __Zn + __HCℓ __ZnCℓ2 + __H2 , calcule: a) o número de mol de zinco (Zn) que reagem com 20 mol de HCℓ. Resposta: 10 mol b) o número de mol de H2 que se formam a partir de 5 mol de HCℓ. Resposta: 2,5 mol 6 – Considere a equação: __C3H8 + __O2 __CO2 + __H2O Agora, determine: a) o número de moléculas de O2 que reagem com 6 x 1023 moléculas de C3H8. Resposta:3,01 x 1024 moléculas b) o número de moléculas de CO2 que se formam a partir de 1,2 x 1024 moléculas de O2. Resposta:7,224 x 1023 moléculas c) o número de moléculas de H2O que se formam a partir de 6 x 1025 moléculas de C3H8. Resposta:2,408 x 1026 moléculas 7 – Considere a equação química: __HCℓ + __Ca(OH)2 __CaCℓ2 + __H2O Utilizando 22,2 g de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), calcule: a) a massa, em gramas, de ácido clorídrico (HCℓ) que reage. Resposta:21,9 g b) a massa, em gramas, de cloreto de cálcio (CaCℓ2) que se forma. Resposta:33,3 g c) o número de moléculas de água (H2O) que se formam. Resposta:3,612 x 1023 moléculas 8 – O sulfeto de zinco (ZnS) sofre combustão de acordo com a equação: __ZnS + __O2 __ZnO + __SO2 Partindo de 28 litros de oxigênio (O2) nas CNTP, calcule: a) a massa, em gramas, de sulfeto de zinco (ZnS) que reage. Resposta: 80,8 g b) o número de moléculas de óxido de zinco (ZnO) que se formam. Resposta:5,02 x 1023 moléculas c) o número de mol e o volume, nas CNTP, de dióxido de enxofre (SO2) que se forma. Resposta:0,83 mol ; 18,66 L 9 – A decomposição térmica do nitrato de amônio é representada pela equação: __NH4NO3 __N2O + __H2O Calcule a massa, em gramas, de nitrato de amônio (NH4NO3) necessária para produzir 1,8 x 1024 moléculas de água (H2O). Resposta:120 g 10 – O gás amoníaco pode ser obtido a partir do nitrogênio em reação com o hidrogênio, de acordo com a equação: __N2 + __H2 __NH3 Utilizando 3 x 1025 moléculas de nitrogênio (N2), calcule: a) o volume de hidrogênio (H2), nas CNTP, necessário para a reação. Resposta: 3405 L b) a massa, em gramas, de gás amoníaco (NH3) que se obtém. Resposta: 1700 g 11 – Observe a equação química: __Ca(OH)2 + __HCℓ __CaCℓ2 + __H2O Sendo utilizados 29,6 g de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), determine: a) a massa, em gramas, de ácido clorídrico (HCℓ) necessáriapara consumir todo o hidróxido de cálcio. Resposta: 29,2 g b) a massa de cloreto de cálcio (CaCℓ2) que se obtém. Resposta: 44,4 g c) o número de moléculas de água (H2O) obtidas. Resposta: 4,816 x 1023 moléculas 12 – Considere a reação entre hidrogênio e monóxido de carbono, conforme a equação: __H2 + __CO __C2H6O + __H2O Agora calcule: a) o volume de hidrogênio (H2), nas CNTP, necessário para obter 14,4 g de água (H2O). Resposta:72,64 L b) o número de mol de CO necessário para obter 207 g de etanol (C2H6O). Resposta: 9 mol c) o número de moléculas de água (H2O) obtidas a partir de 20 g de hidrogênio. Resposta: 1,505 x 1024 moléculas 13 – Hidrogênio reage com flúor, conforme a equação: __H2 + __F2 __HF Calcule a massa de fluoridreto (HF) que se forma quando 1,5 x 1023 moléculas de hidrogênio (H2) reagem totalmente com o flúor. Resposta: 9,97 g 14 – Quantos gramas de vapor de água (H2O) se formam na decomposição de 0,1 mol de nitrato de amônio (NH4NO3), segundo a equação: Resposta:3,6 g __NH4NO3 __N2O + __H2O 15 – Um operário faz diariamente a limpeza do piso de mármore de um edifício com ácido muriático (nome comercial do ácido clorídrico). Como se sabe, o ácido ataca o mármore, desprendendo gás carbônico, segundo a equação: __CaCO3 + __HCℓ __CaCℓ2 + __H2O + __CO2 Supondo que, em cada limpeza ocorra a reação de 50 g de mármore (CaCO3), qual será o volume de gás carbônico (CO2) formado por dia, nas CNTP? Resposta: 11,35 L 16 – Alumínio (Aℓ) reage com ácido clorídrico (HCℓ), formando cloreto de alumínio (AℓCℓ3) e hidrogênio (H2). Qual será o volume de hidrogênio gasoso formado, nas CNTP, quando utilizarmos, em uma reação, 1,5 g de alumínio? Resposta: 1,88 L __Aℓ + __HCℓ __AℓCℓ3 + __H2 17 – Clorato de potássio (KCℓO3), por aquecimento, decompõe-se em cloreto de potássio (KCℓ) e oxigênio (O2). Na decomposição térmica de 0,2 mol de clorato de potássio, obtêm-se: __KCℓO3 __KCℓ + __O2 a) quantos mols de oxigênio? Resposta:0,3 mol b) quantos gramas de oxigênio? Resposta:9,6 g c) quantos litros de oxigênio nas CNTP? Resposta:6,81 L d) quantas moléculas de oxigênio? Resposta:1,806 x 1023 e) quantos átomos de oxigênio? Resposta:3,612 x 1023 18 – Um astronauta elimina cerca de 476,7 litros de gás carbônico (CO2) por dia, nas CNTP. Suponha que se utilize hidróxido de sódio para absorver o gás produzido, segundo a equação: __NaOH + __CO2 __Na2CO3 + __H2O Qual é a massa de hidróxido de sódio (NaOH) em Kg, necessária por dia de viagem? Resposta:1,68 kg 19 – O papel sulfite é assim chamado porque, na sua clarificação, emprega-se o sulfito de sódio. Quando este sal reage com ácido clorídrico, tem-se a equação não balanceada: __Na2SO3 + __HCℓ __NaCℓ + __H2O + __SO2 Quantos gramas de NaCℓ serão formados nesta reação, juntamente com 22,7 L de gás sulfuroso (SO2) medidos nas CNTP? Resposta: 117 g 20 – Um dos principais componentes da gasolina é o isooctano (C8H18). Calcule o volume de gás oxigênio (O2), nas CNTP, necessário para a combustão completa de 6 mol de isooctano. Resposta:1702,5 L __C8H18 + __O2 __CO2 + __H2O 21 – Na reação: Fe + HCℓ FeCℓ2 + H2, quantos átomos de ferro (Fe) reagiriam para formar 5,675 litros de H2, nas CNTP? Resposta:1,505 x 1023 átomos 22 – O éter etílico (C4H10O) é o éter que você encontra à venda nas farmácias, e sua principal aplicação relaciona-se com a sua ação anestésica. A combustão completa desse éter é representada pela equação: __C4H10O + __O2 __CO2 + __H2O Supondo a combustão completa de 29,6 mg de éter etílico, determine: a) a massa, em gramas, de oxigênio (O2) consumido; Resposta:0,0768 g b) o volume, em m3, de CO2 produzido, nas CNTP; Resposta: 3,632 x 10-5 m3 c) o número de moléculas de água (H2O) produzido. Resposta:1,204 x 1021 moléculas 23 – Na metalurgia do zinco, uma das etapas é a reação do óxido de zinco com monóxido de carbono, produzindo zinco elementar e dióxido de carbono. __ZnO + __CO __Zn + __CO2 a) Para cada 1000 g de óxido de zinco (ZnO) que reage, qual a massa de metal (Zn) obtida? Resposta: 802,47 g 24 – Sabe-se que 32,4 g de alumínio (Aℓ) reagiram completamente com ácido sulfúrico (H2SO4), segundo a reação: __Aℓ + __H2SO4 __Aℓ2(SO4)3 + __H2 Determine: a) a massa de ácido sulfúrico (H2SO4) consumida. Resposta: 176,4 g b) a massa de sulfato de alumínio (Aℓ2(SO4)3) obtida. Resposta: 205,2 g c) o volume de hidrogênio (H2) liberado, medido nas CNTP. Resposta: 40,86 ℓ 25 – A reação abaixo pode representar a reação de neutralização do ácido clorídrico em excesso de suco gástrico pelo hidróxido de magnésio, quando se ingere o antiácido leite de magnésia. __Mg(OH)2 + __HCℓ __MgCℓ2 + __H2O Quantos mols de ácido clorídrico (HCℓ) podem ser neutralizados por 2,9 g de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2)? Resposta: 0,1 mol 26 – Quantos átomos de enxofre (S) devem ser queimados, a fim de se obterem 11,35 L de dióxido de enxofre (SO2), medidos nas CNTP? Resposta: 3,01 x 1023 átomos __S + __O2 __SO2 27 – Considere a equação química: __HCℓ + __Ca(OH)2 __CaCℓ2 + __H2O Foram utilizados 44,4 g de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2). Determine: a) a massa, em gramas, de ácido clorídrico (HCℓ) que reage; Resposta: 43,8 g b) a massa, em gramas, de cloreto de cálcio (CaCℓ2) que se forma; Resposta: 66,6 g c) o número de moléculas de água (H2O) que se formam. Resposta: 7,224 x 1023 moléculas Reações Consecutivas Exemplo 1 – Através da seqüência de reações: __C + __O2 __CO2 __CO2 + __KOH __KHCO3 Determine a massa de hidrogeno carbonato de potássio que podemos obter a partir de 6 g de carbono. Resposta: 50 g 2 – Através da seqüência de reações: __Fe + __H2SO4 __FeSO4 + __H2 __H2 + __N2 __NH3 Determine a massa de H2SO4 necessária para a produção de 68,1 L de NH3, nas CNTP. Resposta:441 g Exercícios 1 – No processo: __H2 +__ O2 __H2O __CaO + __H2O __Ca(OH)2 Calcule a massa de H2 necessária para se obterem 6 mol de Ca(OH)2. Resposta:12 g 2 – Através da seqüência de reações: __N2 + __H2 __NH3 __NH3 + __HCℓ __NH4Cℓ Determine o volume de N2, nas CNTP, necessário para se obterem 5 mol de cloreto de amônio. Resposta:56,75 L 3 – Através da seqüência de reações: __CaCO3 __CaO + __CO2 __CaO + __C __CaC2 + __CO __CaC2 + __H2O __Ca(OH)2 + __C2H2 Determine o volume de gás acetileno (C2H2), nas CNTP, obtido a partir de 75 g de carbonato de cálcio (CaCO3). Resposta:17,025 L 4 – Dados os processos: __S + __O2 __SO2 __SO2 + __O2 __SO3 __SO3 + __H2O __H2SO4Calcule a massa de enxofre necessária à produção de 294 toneladas de H2SO4. Resposta:96 toneladas 5 – Uma das técnicas de produção de KMnO4 requer duas reações características. Na primeira, o MnO2 é convertido a K2MnO4 por reação com KOH fundido na presença de O2: __MnO2 + __KOH + __O2 __K2MnO4 + __H2O Na segunda, K2MnO4 é convertido a KMnO4 por reação com Cℓ2: __K2MnO4 + __Cℓ2 __KMnO4 +__ KCℓ Que massa de Cℓ2 é necessária para produzir KMnO4, partindo-se de 10,0 g de MnO2? Resposta:4,08 g 6 – As equações abaixo mostram a obtenção de clorato de sódio (NaCℓO3), a partir do dióxido de manganês (MnO2): __MnO2 + __HCℓ __MnCℓ2 + __H2O + __Cℓ2 __Cℓ2 + __NaOH __NaCℓO3 + __NaCℓ + __H2O Determine a massa de MnO2, necessária à obtenção de 42,6 g de clorato de sódio. Resposta:104,4 g 7 – Deseja-se obter 15 toneladas de ferro metálico a partir de carvão, utilizando a seqüência de reações abaixo: __C + __O2 __CO __CO +__ Fe2O3 __Fe + __CO2 Qual a massa, em toneladas, de carvão consumida na produção de ferro? Resposta:4,82 toneladas 8 – A cebola ao ser cortada, desprende SO2, que, em contato com o ar, se transforma em SO3. Este gás, em contato com a água dos olhos, transforma-se em ácido sulfúrico, causando grande ardor e, conseqüentemente, as lágrimas. Estas reações estão representadasa seguir: __SO2 + __O2 __SO3 __SO3 + __H2O __H2SO4 Supondo que a cebola possua 0,1 mol de SO2 e o sistema esteja nas CNTP, determine a massa de ácido sulfúrico produzido. Resposta:9,8 g Reações com Reagentes com Impurezas Exemplo 1 – Considere 40 g de uma amostra de blenda com 90% de pureza de sulfeto de zinco. Determine a massa de sulfeto nessa amostra. Resposta: 36 g 2 – Deseja-se obter 113,5 L de gás carbônico, medidos nas CNTP, pela calcinação de calcário com 80% de pureza. Qual a massa de calcário necessária? Resposta: 625 g __CaCO3 __CaO + __CO2 3 – Uma amostra de 160 g de magnésio com 60 % de pureza reage com oxigênio, produzindo óxido de magnésio. Determine a massa de óxido de magnésio produzida. Resposta: 160 g __Mg + __O2 __MgO Exercícios 1 – Determine a massa de carbonato de carbonato de cálcio (CaCO3) presente em 60 g de uma amostra de calcário com 85 % de pureza em CaCO3. Resposta: 51 g 2 – Considere 145 g de uma amostra de pirita com 75 % de pureza em dissulfeto de ferro (FeS2). Calcule a massa de FeS2 presente nessa amostra. Resposta:108,75 g 3 – Uma amostra de galena apresenta 80 % de pureza em sulfeto de chumbo (PbS). Ache a massa de PbS contida em 320 g dessa amostra. Resposta: 256 g 4 – Qual a massa de fluoreto de cálcio (CaF2) presente em 780 g de uma amostra de fluorita com 92 % de pureza em CaF2. Resposta:717,6 g 5 – 480 g de uma amostra de NaCℓ revelam, por análise, 70 % de pureza. Calcule a massa de NaCℓ na amostra. Resposta:336 g 6 – 600 g de soda cáustica revelaram, por análise, 54 g de impurezas. Calcule o grau de pureza da amostra. Resposta:91 % 7 – Um químico submeteu 80 g de uma amostra de calcário à decomposição térmica e obteve 20 g de óxido de cálcio. Descubra o grau de pureza em carbonato de cálcio dessa amostra: Resposta:44,6 % __CaCO3 __ CaO + __CO2 8 – Foram submetidos 50 g de uma amostra de hematita a uma redução com carvão, obtendo-se 28 g de ferro. Determine o grau de pureza, em óxido de ferro, dessa hematita: Resposta: 80 % __Fe2O3 + __C __Fe + __CO2 9 – O sódio metálico reage com água, produzindo hidróxido de sódio. Calcule a massa de NaOH obtida a partir de 300 g de sódio com 80 % de pureza. Resposta: 417,4 g __Na + __H2O __NaOH + __H2 10 – Qual a massa de carbonato de cálcio, com 70 % de pureza, que deverá ser utilizada para a produção de 320 toneladas de óxido de cálcio? Resposta:815 toneladas __CaCO3 __ CaO + __CO2 11 – 144 g de alumínio impuro foram atacados com ácido sulfúrico, de acordo com a equação, não balanceada, __Aℓ + __H2SO4 __Aℓ2(SO4)3 + __H2 Sendo obtidos 12 g de hidrogênio. Calcule a porcentagem de pureza do alumínio analisado. Resposta: 75 % 12 – Uma amostra de óxido de cromo III contaminada com impureza inerte é reduzida com hidrogênio, de acordo com a seguinte equação: __Cr2O3 + __H2 __Cr + __H2O Qual o volume de H2, medido nas CNTP, necessário para reduzir 5,0 g de óxido de cromo III contendo 15 % de impurezas inertes? Resposta:1,89 L Reações com Rendimento Exemplo 1 – Calcule a massa, em gramas, de água que se obtém na combustão de 42,5 g de amoníaco, sabendo que a reação apresenta um rendimento de 95 %. Resposta: 64,125 g __NH3 + __O2 __N2 + __H2O 2 – Determinar a massa, em gramas, de etanol necessária para obtermos 9,08 L de gás carbônico nas CNTP, através de uma combustão cujo rendimento é de 98 %. Resposta:9,39 g __C2H6O +__O2 __CO2 + __H2O Exercícios 1 – Foram submetidos 104 g de hidróxido de sódio à ação de ácido sulfúrico, obtendo-se 169,832 g de sulfato de sódio. Descubra qual foi o rendimento do processo. Resposta: 92 % __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O 2 – Calcule a massa de óxido de cálcio produzida a partir da decomposição térmica de 300 g de carbonato de cálcio, com rendimento de 70 %: Resposta:117,6 g __CaCO3 __CaO + __CO2 3 – 98,1 g de zinco reagem com uma solução concentrada de hidróxido de sódio, produzindo 193,59 g de zincato de sódio (Na2ZnO2). Qual é o rendimento dessa reação? Resposta: 90 % __Zn + __NaOH __Na2ZnO2 + __H2 4 – No processo: __C(s) + __H2O(ℓ) __CO(g) + __H2(g), qual o volume da mistura gasosa, gás-d´água (CO + H2), nas CNTP, obtido a partir de 50 mol de carvão com 80 % de rendimento? Resposta: 1816 ℓ 5 – O aquecimento de 250 g de CaCO3 produziu 98 g de CaO. Calcule o rendimento da reação. Resposta: 70 % __CaCO3 __CaO + __CO2 6 – Qual o número de toneladas de ácido sulfúrico que pode ser produzido por dia, através de um processo que usa 6,4 toneladas por dia de SO2, com uma eficiência de conversão de 70 %? Resposta:6,86 toneladas __SO2 + __O2 + __H2O __H2SO4 7 – Suponha que você possua uma amostra de 58 g de pirolusita com 90 % de pureza em dióxido de manganês (MnO2). Que volume de cloro, nas CNTP, você obteria ao submeter essa amostra à ação de ácido clorídrico em excesso, com um rendimento de 95 %? Resposta:12,939 L __MnO2 + __HCℓ __MnCℓ2 + __H2O + __Cℓ2 8 – Uma amostra de magnesita com 70 % de pureza em MgCO3 foi submetida à decomposição térmica, obtendo-se 5,39125 L de CO2 nas CNTP, com um rendimento de 95 %. Calcule a massa da amostra de magnesita utilizada: Resposta: 30 g __MgCO3 __MgO + __CO2 9 – Um químico possui 156,25 g de um calcário. Submetendo-se à ação de ácido sulfúrico em excesso, obteve 27,8075 L de gás carbônico nas CNTP, com um rendimento de 98 %. Qual é o grau de pureza desse calcário? Resposta: 80 % __CaCO3 __CaO + __CO2 10 – Considere a síntese do dióxido de enxofre (SO2), descrita de acordo com a equação a seguir: __S(s) + __O2(g) __SO2(g) Se tivermos uma amostra de 64 g de enxofre (S), reagindo com quantidade suficiente de oxigênio, qual a massa de dióxido de enxofre formada, considerando-se um rendimento de 75 %? Resposta: 96 g 11 – A reação de análise do óxido de mercúrio II (HgO) produz mercúrio líquido (Hg) e oxigênio gasoso (O2), de acordo com a equação não balanceada: __HgO(s) __Hg(ℓ) + __O2(g) a) a massa aproximada de mercúrio, produzida quando usamos 43,4 g de óxido de mercúrio II com um rendimento de 87 %; Resposta: 34,97 g b) o número de mols, aproximado, de oxigênio, produzido quando usamos 43,4 g de óxido de mercúrio II com rendimento de 87 %. Resposta: 0,087 mol 12 – Se utilizarmos 4,8 kg de hematita (Fe2O3), quanto obteremos de ferro (Fe), em gramas, admitindo que a reação tenha um rendimento de 80 %? Desconsidere as impurezas do carbono. Resposta: 2688 g __Fe2O3 + __CO __Fe + __CO2 13 – Qual a quantidade de água (H2O) formada a partir de 10 g de hidrogênio (H2), sabendo-se que o rendimento da reação é de 80 %? Resposta: 72 g __H2(g) + __O2(g) __H2O(ℓ) 14 – 30 g de hidrogênio (H2) reagem com quantidade suficiente de nitrogênio (N2) de modo a fornecer 51 g de gás amônia (NH3). Determine o rendimento dessa reação. Resposta: 30 % __H2(g) + __N2(g) __NH3(g) 15 – A combustão de 24 g de grafite (C) ocorre com rendimento de 90 %. Calcule a massa de gás carbônico (CO2) produzida. Resposta: 79,2 g __C + __O2 __CO2 16 – A grafita pura é constituída essencialmente de carbono. Sua queima ocorre de acordo com a equação: __C + __O2 __CO2 a) Qual é o rendimento da reação, sabendo que a queima de 66 g de grafita pura produz 230 g de dióxido de carbono (CO2)? Resposta: 95 % b) Se o rendimento da reação fosse 80 %, quantos gramas de carbono seriam necessários para se obter 30 g de dióxido de carbono? Resposta: 10,23 g 17 – Reagindo-se hidrogênio (H2) com 40 g de oxigênio (O2), obtém-se água (H2O). Uma vez que o rendimento da reação é igual a 95 %, quantos gramas de água serão produzidos? Resposta: 42,75 g __H2(g) + __O2(g) __H2O(ℓ) 18 – Gás carbônico (CO2) é obtido pela decomposição de carbonato de cálcio (CaCO3) segundo a equação: __CaCO3(s) __CaO(s) + __CO2(g) Partindo-se de 4 mol de carbonato de cálcio obteve-se 158,4 g de gás carbônico. Qual o rendimento desta reação? Resposta: 90 % 19 – Considere a reação de salificação entre ácido nítrico (HNO3) e soda cáustica (NaOH): __HNO3(aq) + __NaOH(aq) __NaNO3(aq) + __H2O Admitindo que tenham sido empregados 64 g de soda cáustica e que a quantidade recolhida de nitrato de sódio (NaNO3) seja de 130 g, calcule o rendimento do processo. Resposta: 95 % 20 – Tratando o cloreto de cálcio (CaCℓ2) com ácido sulfúrico (H2SO4), obtemos: __CaCℓ2 + __H2SO4 __CaSO4 + __HCℓ Admitindo que o rendimento dessa reação seja de 90 %, calcule:- a) a quantidade de sulfato de cálcio (CaSO4), em gramas, que é recolhida a partir de11,1 g de cloreto de cálcio; Resposta: 12,24 g b) a quantidade de cloreto de cálcio que deve ser empregada para que sejam recolhidos 18 g de sulfato de cálcio. Resposta: 16,3 g 21 – Na reação de 5,85 g de cloreto de sódio (NaCℓ) com nitrato de prata (AgNO3) suficiente foram recolhidos 13 g de precipitado: __NaCℓ(aq) + __AgNO3(aq) __AgCℓ(s) + __NaNO3(aq) Qual o rendimento da reação? Resposta: 90,6 % Reações com Reagente em Excesso Exemplo 1 – Em uma reação entre ácido sulfúrico e hidróxido de sódio, foram utilizados 294 g do ácido e 250 g da base. Determine: a) Qual a massa do reagente em excesso? Resposta:10 g de NaOH b) Qual a massa de sulfato de sódio (Na2SO4) produzida? Resposta:426 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O 2 – Juntam-se em um recipiente, 3 mol de hidrogênio e 4 mol de cloro. Provocada a reação, obtêm-se gás clorídrico. Pergunta-se: a) Qual o reagente em excesso? Resposta: 1 mol de Cℓ2 b) Qual o volume de gás clorídrico obtido nas CNTP? Resposta: 136,2 L __H2 + __Cℓ2 __HCℓ Exercícios 1 – Misturam-se 16 g de hidróxido de sódio com 20 g de ácido sulfúrico. Calcule a massa de sulfato de sódio que se obtém ao ocorrer a reação: Resposta: 28,4 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O 2 – Misturam-se 530 g de carbonato de sódio (Na2CO3) com 189,8 g de ácido clorídrico (HCℓ). Calcule a massa de água formada e o volume de gás carbônico que se forma nas CNTP: __Na2CO3 + __HCℓ __NaCℓ + __H2O + __CO2 Resposta:254,4 g e 59,02 L 3 – Em uma reação, utilizam-se 5 mol de N2 e 17 mol de H2. Em relação a esta reação, determine: a) O número de mol do reagente em excesso; Resposta:2 mol b) O número de mols do produto da reação. Resposta: 10 mol __N2 + __H2 __ NH3 4 – Na reação: __C3H8 + __O2 __CO2 + __H2O foram misturados 4 mol de C3H8 e 15 mol de O2. Após a reação pede- se: a) o número de mols do reagente em excesso; Resposta:1 mol b) o volume de CO2, nas CNTP. Resposta:204,3 L 5 – Qual a massa de água que se pode produzir a partir de 2 g de H2 e 4 g de O2? Resposta: 4,5 g 6 – Juntam-se 11,7 g de cloreto de sódio (NaCℓ) e 27,2 g de nitrato de prata (AgNO3), ambos em solução aquosa. Pede-se: a) o reagente em excesso; Resposta: NaCℓ b) a massa do reagente em excesso; Resposta: 2,34 g c) a massa do precipitado (AgCℓ) obtido. Resposta: 22,96 g __NaCℓ + __AgNO3 __AgCℓ + __NaNO3 7 – Em um recipiente, foram colocados 15,0 g de ferro e 4,8 g de oxigênio. Qual a massa de Fe2O3 formada, após um deles ter sido completamente consumido? Resposta:16 g __Fe +__ O2 __ Fe2O3 8 – Qual a massa de sulfato de sódio formada, quando se colocam para reagir 20 g de ácido sulfúrico e 16 g de hidróxido de sódio? Resposta:28,4 g __H2SO4 + __NaOH __Na2SO4 + __H2O Soluções Também chamada de mistura homogênea, trata-se da mistura de duas ou mais substâncias originando um sistema monofásico (uma só fase). ►Componentes das soluções Soluto – aquele que é dissolvido, normalmente sólido. Solvente – aquele que dissolve normalmente líquido. H2O – solvente universal. ►Coeficiente de solubilidade Quantidade máxima de soluto que se tem dissolvido em uma quantidade determinada de solvente a uma determinada temperatura. Esquema de um coeficiente de solubilidade: _____g de soluto/ 100 g de solvente a ___ ºC ►Classificação das soluções de acordo com o coeficiente de solubilidade Saturada – quando a massa do soluto é igual ao coeficiente de solubilidade Insaturada – quando a massa de soluto é menor que o coeficiente de solubilidade Supersaturada – Quando a massa de soluto é maior que o coeficiente de solubilidade. Uma solução supersaturada só é obtida aquecendo-se a solução para dissolver totalmente o soluto e logo em seguida resfriar a solução a temperatura desejada. →Observações sobre o coeficiente de solubilidade: ▬ Quanto maior a temperatura maior a solubilidade. (há exceções) ▬ Um gás é tanto mais solúvel quanto maior for a pressão e menor a temperatura. ▬ Quando for solicitado o coeficiente de solubilidade, está se procurando a massa de soluto que se dissolve em 100 g de solvente. ▬ A massa da substância utilizada como soluto que não se dissolve e vai para o fundo é chamada de precipitado, corpo de chão ou corpo de fundo. ▬ O precipitado nunca é contado como massa do soluto, é dita como mistura heterogênea ou solução saturada com precipitado ou corpo de fundo. ▬ Quando se mistura um soluto com solvente (H2O), a massa do solvente continua a mesma para o cálculo do coeficiente de solubilidade, o que deve ser calculado é a massa de soluto. ►Curvas de solubilidade É um gráfico que mostra a variação da solubilidade de acordo com a temperatura. Observações: 1 – Quando a curva é ascendente quer dizer que a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura (processo endotérmico – absorve o calor). 2 – Quando a curva é descendente quer dizer que a solubilidade diminui com o aumento da temperatura (processo exotérmico – libera calor). 3 – Quando a curva se encontra em linha reta quer dizer que a solubilidade da substância não varia com o aumento ou diminuição da temperatura. 4 – Quando duas ou mais curvas se cruzam no ponto que ocorre o encontro das curvas as solubilidades são iguais para todas as substâncias envolvidas. 5 – Quando se procura uma substância mais solúvel a uma determinada temperatura, traceja-se uma reta de cima para baixo no ponto da referida temperatura, onde a curva que se encontrar mais alta em relação a esta reta é a mais solúvel, já a que se encontrar mais baixo é a menos solúvel. → Exemplos: 1 – A solubilidade de uma determinada substância é de 40,0 g/ 100,0 g de H2O a 25,0ºC. Determine a massa de H2O necessária para se preparar uma solução saturada com 200,0 g de soluto. 2 – Uma substância Y apresenta CS de 25,0 g de Y / 100,0 g de H2O a 25,0ºC. Determine a massa de Y necessária para saturar uma solução que possui 500,0 g de H2O a 25,0ºC. 3 – A substância W apresenta o seguinte CS: 20,0 g de W / 100,0 g de H2O a 25,0ºC Tem-se três soluções da Substância W: 1ª Solução: 60,0 g de W dissolvidos em 200,0 g de H2O. 2ª Solução: 30,0 g de W dissolvidos em 300,0 g de H2O. 3ª Solução: 80,0 g de W dissolvidos em 400,0 g de H2O. Classifique as soluções. 4 – A solubilidade do oxalato de cálcio a 20,0°C é de 33,0 g por 100,0 g de água. Qual a massa, em gramas, de CaC2O4 depositada no fundo do recipiente quando 100,0 g de CaC2O4(s) são adicionados em 200,0 g de água a 20,0°C? 34,0 g 5 – A 10,0°C a solubilidade do nitrato de potássio é de 20,0 g / 100,0 g H2O. Uma solução contendo 18,0 g de nitrato de potássio em 50,0 g de água a 25,0°C é resfriada a 10,0°C. Quantos gramas do sal permanecem dissolvidos na água? 10 g 6 – Tem-se 500,0 g de uma solução aquosa de sacarose (C12H22O11), saturada a 50,0°C. Qual a massa de cristais que se separam da solução, quando ela é resfriada até 30,0°C? Dados: Coeficiente de solubilidade (CS) da sacarose em água: CS a 30,0°C=220,0 g/100,0 g de água CS a 50,0°C=260,0 g/100,0 g de água 7 – O gráfico a seguir mostra as curvas de solubilidadeem água, em função da temperatura, dos sais KNO3 e MnSO4. Ao analisar o gráfico, responda: a) Classifique o tipo de solubilidade de cada sal. b) Qual substância mais solúvel a: → 20,0ºC → 60,0ºC c) Em que temperatura a solubilidade desses sais é a mesma? d) Qual a massa de KNO3 dissolvida em uma solução satura a 95,0ºC sendo que nela existem 400,0 mL de H2O? 8 – O processo Solvay de obtenção do Na2CO3, matéria-prima importante na fabricação do vidro, envolve os reagentes CO2, NH3 e solução saturada de NaCℓ. Analisando o gráfico, responda: a) Qual substância é a mais solúvel a 30,0ºC? b) Qual substância quase não apresenta variação de solubilidade com a variação de temperatura? c) A que temperatura a solubilidade do NaCℓ e do NaHCO3 são iguais? d) Qual substância apresenta solubilidade como processo exotérmico? e) A 20,0ºC que massa de NH4HCO3 aproximadamente é necessária para saturar 400,0 g de H2O? f) Qual substância é mais solúvel a 50,0ºC? → Atividades 1 – Qual a massa de nitrato de potássio que se dissolve em 250,0 g de água a 20,0ºC, sabendo-se que seu coeficiente de solubilidade nessa temperatura é de 31,6 g /100,0 g de H2O? 2 – Qual a quantidade mínima de água necessária para dissolver completamente 180,0 g de cloreto de sódio, NaCℓ, a 20,0ºC, sabendo-se que o coeficiente de solubilidade desse sal nessa temperatura é de 36,0 g / 100,0 g de H2O? 3 – Uma solução aquosa saturada de acetato de chumbo, preparada a 18,0ºC com os cuidados necessários, pesou 45,0 g e por evaporação forneceu um resíduo sólido de 15,0 g. Calcule o coeficiente de solubilidade do sal a 18 ºC. 4 – Para o nitrato de bário, o coeficiente de solubilidade varia com a temperatura de acordo com a tabela: Determine a massa de nitrato de bário necessária para preparar 500,0 g de uma solução aquosa saturada a 40,0ºC. 5 – Considerando o gráfico a seguir responda: a) Qual substância é a mais solúvel a 20,0ºC? b) Qual substância quase não apresenta variação de solubilidade com a variação de temperatura? c) A que temperatura a solubilidade do NaCℓ e do KCℓ são iguais? d) Qual substância apresenta solubilidade como processo exotérmico? e) A 50,0ºC que massa de KNO3 aproximadamente é necessária para saturar 400,0 g de H2O? f) Qual substância é mais solúvel a 70,0ºC? CS(g/100,0 g de H2O) 60,0 70,0 80,0 Temperatura ºC 30,0 40,0 50,0 g) Uma solução saturada de KCℓ a 80,0ºC, continha 100,0 g de soluto dissolvido em 200,0 g de H2O. Ao resfriarmos esta solução para 10,0ºC, qual massa de KCℓ continua dissolvida e qual precipita? h) A 20,0ºC qual a massa de Ce2(SO4)3 necessária para saturar 500,0 g de H2O? i) A 50ºC qual a massa de água necessária para dissolver 550,0 g de NaNO3 a fim de produzir uma solução saturada? j) A 10,0ºC qual sal é mais solúvel, o NaCℓ ou o KCℓ? 6 – Foram agitados 39,0 g de nitrato de cálcio com 25,0 g de água a 18,0ºC. O sistema resultou heterogêneo e por filtração foram obtidos 57,5g de solução saturada. Calcule o coeficiente de solubilidade do sal a 18,0ºC 7 – A uma determinada temperatura, o coeficiente de solubilidade do iodeto de sódio é de 180,0 g / 100,0 g de água. Calcule a massa de água necessária para preparar uma solução saturada que contenha 12,6g desse sal na temperatura considerada. 8 – Foram misturados e agitados 200,0 g de sulfato de amônio com 250,0 g de água, resultando um sistema heterogêneo que por filtração, forneceu 5,0 g de um resíduo sólido. Calcule o coeficiente de solubilidade do sal na temperatura em que a experiência foi realizada. 9 – Sabe-se que a 20,0ºC, 30,0 g de um sal formam com 200,0 g de água uma solução saturada. A 80,0ºC são necessários 50,0 g desse sal, dissolvidos em 200,0 g de água, para dar uma solução saturada. Calcule: a) A massa de água necessária para se preparar uma solução saturada a 80,0ºC onde são utilizados 120,0 g do sal. b) A massa de soluto necessário parta se preparar uma solução saturada a 20,0ºC com 50,0 g de água. 10 – O coeficiente de solubilidade de um sal numa determinada temperatura, é de 68,0 g / 100,0 g de água. Calcule a massa de uma solução saturada que contenha 17,0 g desse sal na temperatura indicada. 11 – Foram misturados e agitados 400,0 g de sulfato de sódio com 750,0 g de água a 18,0ºC, resultando um sistema heterogêneo. Por filtração desse sistema foram obtidos 900,0 g de solução saturada. Calcule o coeficiente de solubilidade do sal a 18,0ºC e a massa do resíduo da filtração. 12 – A solubilidade de um sal em água varia linearmente com a temperatura. A 30,0ºC, 30,0 g desse sal formam com água 180,0 g de uma solução saturada. Tal solução, quando aquecida a 70,0ºC, exige um acréscimo de mais 45,0 g do sal para manter a saturação. Calcule o coeficiente de solubilidade do sal a: a) 30,0ºC b) 70,0ºC 13 – Verifica-se em laboratório que 100,0 g de água a 30,0ºC dissolvem no máximo, 30,0 g de soluto X. a) Como você classificaria uma solução constituída por 15,0 g de X em 50,0 g de água a 30,0ºC? b) Como você classificaria uma mistura constituída por 32,0 g de X em 100,0 g de água, sob temperatura constante de 30,0ºC? c) Suponha que, sob variação de temperatura, se consiga dissolver 35,0 g de X em 100,0 g de água. Deixando-se esta solução em repouso até que a temperatura atinja 30,0ºC e permanecendo os 35,0 g de X dissolvidos, que tipo de solução obteria? 14 – A 10ºC a solubilidade no nitrato de potássio é de 20,0 g / 100,0 g de H2O. Uma solução contendo 18,0g de nitrato de potássio em 50,0g de água a 25,0ºC é resfriada a 10,0ºC. Qual a massa de sal permanece dissolvida em água? 15 – Qual a quantidade de nitrato de potássio que se dissolve em 300,0 g de H2O a 60,0ºC, sabendo-se que o coeficiente de solubilidade desse sal nessa temperatura e de 110,0 g / 100,0 g de água? 16 – Qual a quantidade mínima de água necessária para dissolver completamente 9,0 g de NaCℓ a 20,0ºC? Dado coeficiente de solubilidade do NaCℓ de 36,0 g / 100,0 g de H2O a 20,0ºC. 17 – Em um béquer com 200,0 g de H2O a 50,0 ºC adicionam-se 180,0 g de KNO3 e agita-se a solução obtida. Qual a massa de sal que permanecerá precipitada, tendo como base que o seu coeficiente de solubilidade é 85,5 g / 100,0 g de H2O a 50,0ºC? 18 – Você dispõe no laboratório, de 4 tubos contendo, cada um, 50,0 g de H2O a 30,0ºC. Em cada frasco você deverá colocar as seguintes quantidades de nitrato de potássio, KNO3: Frascos 1 2 3 4 KNO3 15,0g 20,0g 25,0g 30,0g Considerando que o coeficiente de solubilidade desse sal a 30ºC é de 46,0 g / 100,0 g de H2O e que, após a adição de sal aos tubos, promoveu-se a necessária agitação da solução, responda: a) Quais as soluções que ficaram saturadas? b) Quais frascos possuem soluções insaturadas? c) Quais frascos possuem precipitados e qual a massa desse precipitado? 19 – A tabela abaixo apresenta os valores de solubilidade do KCℓ em H2O a diferentes temperaturas. Solubilidade g de KCℓ/100,0 g de H2O Temperatura (ºC) 30,0 10,0 34,0 20,0 38,0 30,0 Com base nesta tabela responda: a) Qual a massa de KCℓ que devemos adicionar a 300,0 g de H2O para preparar uma solução saturada sem precipitado, a 20,0ºC? b) Qual a quantidade mínima de água necessária para dissolver completamente 152,0 g de KCℓ a 30,0ºC? 20 – Responda os itens abaixo com base nos dados disponíveis na tabela de solubilidade do sulfato de potássio, K2SO4. a) Calcule a quantidade máxima de K2SO4 que se dissolve totalmente em 200,0 g de água a 80,0ºC. b) Calcule a quantidade mínima de água, a 50,0ºC, necessária para dissolver totalmente 66,0 g de K2SO4. c) Calcule a massa de K2SO4 existente em 368,4g de solução aquosa saturada a 90,0ºC. Lembre-se que a massa de solução é a soma das massas de soluto e de solvente. d) Calcule a massa de K2SO4 que se precipita ao baixarmos para 0ºCa temperatura de uma solução aquosa desse sal, contendo 90,88g de K2SO4 em 0,7Kg de H2O a 60,0ºC. e) Calcule a quantidade de massa de K2SO4 que ainda é possível dissolver totalmente, se aumentarmos para 100,0ºC a temperatura de uma solução saturada de massa 407,75g a 50,0ºC. Para responder as questões de 21 a 23, utilize os seguintes coeficientes de solubilidade: Temperatura em ºC CS: g de K2SO4/100,0 g de H2O 0 7,35 10 9,22 20 11,11 30 12,97 40 14,76 50 16,50 60 18,17 70 19,75 80 21,4 90 22,8 100 24,1 204,0 g de C12H22O11/100,0 g de H2O a 20,0ºC 220,0 g de C12H22O11/100,0 g de H2O a 30,0ºC 21 – Qual a massa de sacarose que deve ser dissolvida em 50,0 g de H2O para se obter uma solução saturada a 30,0 ºC? 22 – Quais as massas de sacarose e de água contidas em 640,0 g de solução saturada a 30,0ºC? 23 – Resfriando-se 160,0 g de uma solução saturada de sacarose, inicialmente a 30,0ºC, até a temperatura atingir 20,0ºC, qual é a massa de sacarose que se cristaliza, constituindo um corpo de fundo? 24 – Evaporam-se completamente a água de 40,0 g de solução de nitrato de prata, saturada, sem corpo de fundo, e obtêm-se 15,0 g de resíduo sólido. Qual o coeficiente de solubilidade do nitrato de prata na temperatura da solução inicial? 25 – A tabela a seguir mostra a solubilidade de vários sais, à temperatura ambiente, em g/100,0 mL: Substância Solubilidade AgNO3 – nitrato de prata 260,0 Aℓ2(SO4)3 – sulfato de alumínio 160,0 NaCℓ - cloreto de sódio 36,0 KNO3 – nitrato de potássio 52,0 KBr – brometo de potássio 64,0 Se 25,0 mL de uma solução saturada de um destes sais foram completamente evaporados, e o resíduo sólido pesar 13,0 g qual sal seria produzido? 26 – Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3) constituída além do sal, por 100,0 g de água, está à temperatura de 70,0ºC. Essa solução é resfriada a 40,0ºC, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido. Calcule: A seguir, o gráfico da solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura. a) A massa do sal que precipitou. b) A massa do sal que permaneceu em solução. 27 – Observe o gráfico a seguir e responda as questões que se seguem: a) Qual a menor quantidade de água necessária para dissolver completamente, a 60,0ºC, 120,0 g de B? b) Qual a massa de A necessária para preparar, a 0ºC, com 100,0 g de água, uma solução saturada (1) e outra solução insaturada (2)? 28 – Na curva de solubilidade da substância XY, no gráfico abaixo, estão assinaladas as soluções A, B, C, D, E, F, G e H dessa substância. Indique: a) As soluções que são insaturadas. b) As soluções que são saturadas em presença de corpo de fundo. c) As soluções que são saturadas com presença de corpo de fundo. d) A solução mais concentrada. e) A solução mais diluída. 29 – Responda com base na tabela abaixo: Solubilidade g de soluto / 100g de H2O 0ºC 10ºC 20ºC 30ºC 40ºC AgNO3 122,0 170,0 222,0 300,0 376,0 Li2CO3 1,54 1,52 1,33 1,25 1,17 KNO3 13,3 20,9 31,6 45,8 63,9 O2 0,007 0,005 0,004 0,003 0,002 a) Quais as substâncias que se tornam menos solúveis em água à medida que a temperatura aumenta? b) Quais os compostos cuja a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura? Respostas 1) 79,0 g 14) 10,0 g 2) 500,0 g 15) 330,0 g 3) 50,0 g/100,0 g de H2O a 18ºC 16) 25,0 g 4) 205,88 g 17) 9,0 g 5) a) NaNO3 18) a) 3 e 4 b) NaCℓ b) 1 e 2 c) 40,0ºC c) 3 (2 g) e 4 (7 g) d) Ce2(SO4)3 19) a) 102,0 g e) 320,0 g b) 400,0 g f) KNO3 20) a) 42,8 g g) 60,0 g e 40,0 g b) 400,0 g h) 50,0 g c) 68,4 g i) 500,0 g d) 39,43 g j) NaCℓ e) 26,6 g 6) 130,0 g/100,0 g de H2O a 18ºC 21) 110,0 g 7) 7,0 g 22) 440 g e 200 g 8) 78,0 g/100,0 g de H2O 23) 8,0 g 9) a) 480,0 g 24) 60 g/100 g de H2O b) 7,5 g 25) KNO3 10) 42,0 g 26) a) 80,0 g 11) 20 g/100 g de H2O a 18ºC, 250 g b) 60,0 g 12) a) 20,0 g/100,0 g de H2O a 30ºC b) 50,0 g/100,0 g de H2O a 70ºC 13) a) Saturada b) Saturada com corpo de fundo c) Supersaturada Título em massa e Porcentagem em massa → Exemplos: 1 – Determine a porcentagem em massa (título percentual) de uma solução que possui título de 0,55 em cloreto de sódio. 2 – Qual o título de uma solução que apresenta 30,0 % em massa de sacarose? 3 – Dissolveu-se 40,0 g de cloreto de sódio em 160,0 g de água. Calcule: a) a massa da solução; b) a porcentagem em massa de cloreto de sódio; c) o título do cloreto de sódio nessa solução; d) a porcentagem em massa de água nessa solução. 4 – Uma solução aquosa pesando 500,0 g apresenta 60,0 % em massa de glicose. Calcule a massa de glicose e de água nessa solução. 5 – Uma solução aquosa apresenta 20,0 % em iodeto de potássio. Sabendo que essa solução possui 240,0 g de água, calcule a massa de iodeto de potássio e da solução. 6 – Uma solução aquosa apresenta título de 0,3 em permanganato de potássio. Sabendo que a massa da solução é de 0,6 kg, determine: a) a porcentagem em massa de permanganato de potássio; b) a massa de água; c) a massa da solução. → Atividades 1 – Uma solução é preparada dissolvendo-se 50,0 g de açúcar em 0,450 kg de água. Qual o título dessa solução e qual a porcentagem em massa do soluto? 2 – Uma solução contém 15,0 g de sal dissolvido em certa quantidade de água. Calcular a massa da solução, sabendo que ela contém 80,0 % em massa de solvente. 3 – Qual o título de uma solução que foi preparada misturando- se 3,0 g de açúcar com 7,0 g de água? 4 – Qual o título de uma solução que foi preparada misturando- se 20,0 g de KOH em 30,0 g de H2O? 5 – O título de uma solução é 0,2. Qual a massa de soluto existente em 50,0 g dessa solução? 6 – Qual o título e a porcentagem em massa de soluto numa solução que foi preparada misturando-se 6,0 g de soluto em 9,0 g de água? 7 – Uma solução possui título igual a 0,15. Qual o título percentual dessa solução? 8 – Ao comprar uma solução de ácido clorídrico, um técnico de laboratório químico verificou que no seu rótulo estava registrado: HCℓ 37,0 %. Qual a massa dessa solução que o laboratorista deverá medir para colocar num balão volumétrico de 500,0 mL 50,0 g de HCℓ? 9 – Uma solução contém 30,0 % em massa, de soluto. Sabendo que a quantidade de solvente é de 56,0 g, determine a massa da solução. 10 – São dissolvidos 45,0 g de hidróxido de sódio em água. Calcule a massa de água, sabendo que o soluto corresponde a 15,0 %, em massa, da solução. 11 – Prepara-se uma solução dissolvendo-se 8,0 g de sacarose em 192,0 g de água. Qual é o título dessa solução? 12 – Determine a porcentagem, em massa, do soluto em uma solução que contém 75,0 g de nitrato de prata dissolvidos em 0,425 kg de água. 13 – O título de uma solução é 0,25. Calcule a massa de soluto, sabendo que a do solvente é de 60,0 g. 14 – O título de uma solução é 0,35. Determine a massa de solvente, sabendo que a do soluto é de 11,2 g. 15 – Uma solução a 17,0 %, em massa, de NH4Cℓ possui 50,0 g de soluto. Qual a massa de água nessa solução? 16 – Qual a porcentagem, em massa, de soluto numa solução preparada pela dissolução de 8 g de NaOH em 92,0 g de água? 17 – Calcule a massa de água que deve evaporar de 320,0 g de uma solução aquosa salina a 5,0 % em massa, a fim de que a solução resultante contenha 8,0 % de soluto em massa. 18 – No rótulo de um vidro que contém ácido clorídrico, HCℓ, comercial está registrado que se trata de uma solução cuja concentração de HCℓ é 37,0 %. Qual a massa desse ácido puro contido em 1000,0 g de solução? 19 – O ácido fosfórico, H3PO4, é encontrado no comércio sob forma de um líquido bastante denso que possui título percentual igual a 90,0 %. Qual a massa dessa solução que contém 22,5 g de H3PO4? 20 – Uma solução foi preparada usando: 10,0 g de NaOH e 180,0g de água. Calcule o título e a porcentagem em massa do soluto. 21 – Calcule a massa de soluto presente em 800,0 g de solução cuja % em massa é de 0,2 %. 22 – Calcule a massa de soluto presente em 600,0 g de solução cujo título é de 0,4 e a porcentagem em massa. 23 – Uma solução foi obtida dissolvendo-se 50,0 g de açúcar em 950,0 g de água. Determine: a) O título desta solução; b) A porcentagem em massa desta solução. 24 – O cloreto de sódio (NaCℓ) está presente na água do mar com 2,5 % em massa. Qual a massa de água do mar deve ser transferida para uma salina para que, por evaporação da água, restem 250,0 g de sal? 25 – Um estudante necessita preparar uma solução aquosa de KOH a 30,0 % em massa. Este estudante utilizou 80,0 g da base dissolvida em 320,0 g de água. Justifique através de cálculos, se o estudante agiu de maneira correta. 26 – Calcule as massas de NaOH e de água contidas em 320,0 g de uma solução cujo o título em massa é igual a 20,0 % 27 – Tendo como base as informações contidas no rótulo do frasco a seguir, resolva: a) Qual a massa de ácido sulfúrico (H2SO4) existente em 100,0 g da solução? b) Qual é a massa de água existente em 100,0 g da solução? c) Determine as massas de água e ácido sulfúrico presentes em 400,0 g desta solução. d) Qual é o título desta solução? Respostas 1) 0,1 e 10,0 % 17) 120,0 g 2) 75,0 g 18) 370,0 g 3) 0,3 19) 25,0 g 4) 0,4 20) 0,0526 e 5,26 % 5) 10,0 g 21) 1,6 g 6) 0,4 e 40,0 % 22) 240,0 g e 40,0 % 7) 15,0 % 23) a) 0,05 8) 135,13 g b) 5,0 % 9) 80,0 g 24) 10,0 kg 10) 255,0 g 25) 11) 0,04 26) 64,0 g e 256,0 g 12) 15,0 % 27) a) 98,0 g 13) 20,0 g b) 2,0 g 14) 20,8 g c) 8,0 g 15) 244,1176 g d) 0,98 16) 8,0 % Densidade → Exemplos: 1 – Dissolveu-se 40,0 g de sal em 100,0 g de água obtendo-se 100,0 mL de solução. Calcule: a) a massa da solução; b) a densidade em g/mL da solução; c) a densidade em g/L da solução. 2 – Uma solução aquosa ocupando 600,0 mL possui densidade de 1,2 g/mL. Sabendo que essa solução apresenta 40,0 % de soluto, determine: a) a massa da solução; b) a massa do soluto; c) a massa de água. 3 – Uma solução aquosa pesando 1,2 kg, possui densidade de 1,4 g/mL. Sabendo que essa solução apresenta 40,0 % em massa de água, determine: a) o volume da solução; b) a massa de soluto; c) a massa de água. → Atividades 1 – Calcule a densidade em g/cm3 e em g/L de uma solução que apresenta massa de 50,0 g e volume de 200,0 cm3. 2 – Uma solução apresenta massa de 30,0 g e ocupa um volume de 40,0 cm3. Qual é sua densidade em g/L? 3 – A densidade de uma solução é de 1,2 g/cm3. Calcule o volume ocupado, sabendo que a massa da solução é de 48,0 g. 4 – A massa de uma solução é de 86,4 g. Calcule o volume, em litros, dessa solução, que apresenta uma densidade de 2,7 g/cm3. 5 – A densidade de uma solução é de 0,8 g/L. Determine a massa dessa solução, que apresenta um volume de 700,0 cm3. 6 – Calcule a massa de 500,0 cm3 de uma solução cuja densidade absoluta é de 200,0 g/L. 7 – A densidade de uma solução é 1,3 g/cm3. Qual a massa correspondente a 1,0 L desta solução? 8 – 100,0 g de NaOH dissolvidos em 400,0 mL de água (d = 1,0 g/mL) forneceram 420,0 mL de solução. Calcule o valor aproximado da densidade da solução: a) em gramas por litro; b) em gramas por centímetros cúbicos. 9 – 630,0 cm3 de uma solução aquosa foram preparados pela adição de certa massa de NaOH a 600,0 cm3 de água. Qual a massa de soluto presente nesta solução? Dados: Densidade da solução: 1,2 g/cm3 Densidade da água: 1,0 g/cm3 10 – Calcule em que volume de H2O devem ser dissolvidos 20,0 g de H2SO4 para se obter 100,0 mL de solução de densidade igual a 1,1 g/mL. 11 – Um laboratorista deseja verificar a densidade de certa solução. Com auxílio de uma pipeta, ele retira 30,0 mL desta solução e verifica que a amostra tem massa igual a 45,0 g. Pergunta-se: a) Qual a densidade da solução? b) Qual a massa de solução contida num volume de 5,0 mL? c) Qual o volume de solução cuja massa é igual a 90,0 g? 12 – Uma solução de ácido nítrico tem 32,0 % em massa de HNO3 e densidade 1,19 g/mL. Calcule o volume de solução necessário para que se tenha 6,4 g de HNO3. 13 – Uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) tem densidade de 1,18 g/mL e porcentagem em massa de 25,0 %. Considere 500,0 mL da solução e calcule: a) a massa da solução; b) a massa de ácido sulfúrico; c) a massa de água. Considere agora 1,0 L de solução e calcule: d) quantos gramas de H2SO4 há por litro de solução; e) quantos gramas de H2O há por litro de solução. Respostas 1) 0,25 g/cm3 7) 1300,0 g c) 60,0 mL 250,0 g/L 8) a) 1190,0 g/L 12) 16,8 mL 2) 750,0 g/L b) 1,19 g/cm3 13) a) 590,0 g 3) 40,0 cm3 9) 156,0 g b) 147,5 g 4) 0,032 L 10) 90,0 mL c) 442,5 g 5) 0,56 g 11) a) 1,5 g/mL d) 295,0 g 6) 100,0 g b) 7,5 g e) 885,0 g Título em volume e Porcentagem em volume → Exemplos: 1 – Uma solução foi produzida pela mistura de 400,0 mL de água com 200,0 mL de álcool. Determine o teor alcóolico dessa solução. 2 – Uma bebida apresenta 40,0 ºGL em álcool. Sabendo-se que uma pessoa ingeriu 400,0 mL dessa bebida, quantos mL de álcool essa pessoa ingeriu? 3 – As bebidas alcóolicas se diferenciam pelo teor alcóolico. Analisando a tabela a seguir responda: Obs.: O teor alcoolico varia entre marcas, por isso, nos cálculos utilize médias. Antônio numa festa bebeu 3,0 L de cerveja, Gustavo bebeu três copos de whisky (200,0 mL cada copo) e Cláudia bebeu 1 copo de absinto (200,0 mL o copo). Qual o volume em mL cada pessoa ingeriu de álcool? → Atividades 1 – O álcool utilizado como combustível possui concentração em volume de 93,3 %. Calcule o volume em mililitros de água existente em 10,0 L desse álcool. 2 – Em 100,0 mL de uma solução aquosa do álcool etanol há 43,0 mL dessa substância. Calcule a concentração percentual em volume dessa solução. 3 – Quantos mL de álcool há em um copo de 200,0 mL de uma bebida a 30,0º GL (30,0 %)? 4 – Têm-se 50,0 cm3 de uma gasolina comercial que consiste numa mistura de gasolina e álcool. Acrescentou-se a ela 50,0 cm3 de água. Observa-se a formação de 2 fases, sendo que a aquosa passa a ter volume de 60,0 cm3, já que o álcool é extraído pela água. Qual o teor (expresso em porcentagem em volume) de álcool nessa gasolina comercial? 5 – O álcool hidratado utilizado como combustível apresenta 93,7 % em volume. Se em cada 1,0 L desse álcool o dono do posto comete o crime de adicionar 100,0 mL de água, a porcentagem- volume do álcool adquirirá que valor? (Despreze a contração de volume). 6 – Um homem pede álcool a um amigo para acender uma churrasqueira. Este lhe entrega dois frascos, sendo que no rótulo de um deles lê-se 96,0 % volume; no outro, 92,0 % volume. Qual dos dois frascos deve, de preferência, ser utilizado pelo churrasqueiro e por quê? 7 – Um uísque apresenta teor alcoólico de 43,0 % em volume; o vinho do Porto, 13,5 % em volume. Já um conhaque tem o teor alcoólico de 40,0 % em volume. Tomadas em doses iguais, quais das três bebidas embriagaria primeiro uma pessoa? 8 – Uma solução excelente para limpar manchas de graxa em tecidos ou couros apresenta a seguinte composição: 80,0 % (volume) de CCℓ4, 16,0 % (volume) de ligroína e 4,0 % (volume) de álcool amílico. Quantos cm3 de cada substância devem ser misturados para preparar 75,0 cm3 de solução? 9 – Calcule a % v/v de uma solução que foi preparada usando 5,0 mℓ de C2H5OH, álcool etílico em 200,0 mL de solução. 10 – Numa solução 5,0 %, qual seria o volume de C2H5OH presente em 800,0 mL dessa solução? 11 – 10,0 L de etanol são adicionados a 32,0 L de água. Calcule a porcentagem em volume de etanol na solução obtida. Admita que o volume da mistura seja igual àsoma dos volumes de etanol e água. (Na realidade, há uma pequena contração de volume.) 12 – O álcool hidratado usado como combustível de automóveis com 93,0 % em volume de etanol. Quando se abastece um carro com 40,0 L de álcool hidratado, quais são os volumes de etanol e de água introduzidos no tanque de combustível? 13 – A análise de um vinho revelou que ele contém 18,0 mL de álcool em cada copo de 120,0 mL. Qual é a porcentagem em volume de álcool nesse vinho? 14 – Cada bebida alcoólica contém um diferente teor de etanol. A graduação alcoólica é expressa em ºGL e indica a porcentagem (em volume) de etanol na bebida. Exemplo: na cerveja, 4,0ºGL significam 4,0 % de etanol. Que volume, em litros, de cerveja (4,0ºGL) uma pessoa deve beber para que esteja ingerindo quantidade de álcool equivalente à quantidade existente em uma dose de 200,0 mL de aguardente (40ºGL)? 15 – Na determinação do teor alcoólico de uma amostra de vinho obteve-se 17,5 mL de álcool etílico. O resíduo aquoso da destilação apresentou um volume de 130,0 mL. Calcule o teor alcoólico desse vinho em ºGL. Respostas 1) 670,0 mL 6) 11) 23,8 % 2) 43,0 % 7) 12) 37,2 L e 2,8 L 3) 60,0 mL 8) 60,0 cm3 13) 15,0 % 4) 20,0 % 9) 2,5 % 14) 2,0 L 5) 85,2 % 10) 40,0 mL 15) 11,86ºGL Porcentagem em massa/volume → Exemplos 1 – Uma solução aquosa de sacarose apresenta 40,0 % p/v. Sabendo-se que a solução ocupa 500,0 mL, qual a massa em gramas de glicose presenta na solução? 200,0 g 2 – Uma solução aquosa de cloreto de sódio apresenta-se em 25 % m/v. Se a massa de cloreto de sódio é de 50,0 g, qual o volume em mililitros ocupado por essa solução? 200,0 mL 3 – Dissolveu-se 60,0 g de frutose em água obtendo uma solução que ocupa 300,0 mL. Determine a porcentagem m/v dessa solução. 20,0 % m/v → Atividades 1 – Uma solução aquosa de H2SO4, a 25 % p/v contém 0,2 Kg deste soluto. Qual o volume desta solução? 2 – Um recipiente contém 15,0 g de bicarbonato de sódio em meio litro de solução. Para esta solução, qual a concentração em % p/v? 3 – Calcule a porcentagem em peso/volume de uma solução de NaCℓ que foi preparada usando 8,0 g de sal em um volume de solução igual a 800,0 cm3? 4 – Que volume de solução de KCℓ 5,0 % p/v podemos obter utilizando uma massa de sal igual a 10,0 g? 5 – Qual a massa de C12H22O11 presente em 600,0 mL de solução 3,0 % p/v? 6 – Qual a porcentagem em massa/volume de uma solução preparada usando 10,0 g de NaOH para 2000,0 mL de solução? 7 – Um soro fisiológico contém 0,9 % de NaCℓ em massa. Quais as massas de NaCℓ e de água contidas em 5,0 L desse soro? (Considere a densidade do soro fisiológico igual à da água.) 8 – A água oxigenada utilizada como antisséptico é uma solução aquosa com 3,0 % de peróxido de hidrogênio (H2O2). Sabendo que a densidade do líquido é de 1,0 g/cm3, qual massa de H2O2 haverá em cada litro de água oxigenada? 9 – No processo de clarificação das águas – eliminação de matéria orgânica suspensa – , utiliza-se o sulfato de alumínio, Aℓ2(SO4)3, como agente clarificante. Em um laboratório, para clarificar uma amostra de águia, necessita-se de 20,0 mL de uma solução 10,0 % (m/v) de sulfato de alumínio. Dispondo-se somene de uma solução 50,0 % (m/v), qual o volume da solução mais concentrada que deve ser utilizado? Respostas 1) 800,0 mL 4) 200,0 mL 7) 45,0 g e 4955,0 g 2) 3,0 % 5) 18,0 g 8) 30,0 g 3) 1,0 % 6) 0,5 % 9) 4,0 mL ppm (partes por milhão) → Exemplos 1 – Ao analisar a água de um lago, consta-se que em 200,0 mL de água existem 0,5 mg de Cr6+. Calcule a concentração em ppm de Cr6+. 2,5 ppm 2 – Uma amostra de 5,0 Kg de um creme dental possui 200,0 mg de flúor. Calcule a concentração em ppm de flúor neste creme dental. 40,0 mg 3 – Na água de um rio, a concentração de Fe3+ é de 60,0 ppm. Qual a massa em gramas de Fe3+ em 400,0 mL desta água. 0,024 g 4 – Uma amostra de leite em pó possui cálcio numa concentração de 120,0 ppm. Qual a massa em mg de cálcio em uma lata de 400,0 g de leite em pó? 48,0 mg 5 – Faça a conversão: a) 4,0 ppm em porcentagem 0,0004 % b) 10,0 % em ppm 100000,0 ppm → Atividades 1 – Um tubo de creme dental apresenta concentração em 1500,0 ppm de Flúor. O tubo de creme dental tem conteúdo de 120,0 g. Calcule a quantidade de flúor, em miligrama, nele contido. 2 – A análise de 1,0 L de bebida alcoólica contatou a presença de 10-6 L de metanol, álcool extremamente nocivo ao ser humano, podendo causar cegueira e até morte. Calcule a concentração de metanol nessa bebida em partes por milhão em volume. 3 – Uma lata de 250,0 g de sardinha tem concentração de 0,52 ppm de mercúrio. Quantos gramas de mercúrio há nessa lata? 4 – Uma xícara de chá preto contém 0,3 mg de flúor. Se o volume de água da xícara é de 200,0 mL, qual a concentração em ppm de flúor nessa solução? 5 – Um corante sintético (composto orgânico) pode ter no máximo permitido de impurezas em chumbo de 20,0 ppm. Em 5,0 toneladas do corante, qual é o máximo de chumbo permitido em gramas? 6 – A acetona é um líquido incolor, volátil, com odor adocicado, sendo o nível de percepção do odor no ar de 1,6 ppm. A análise de uma amostra do ar contido num determinado ambiente revelou que existe 0,00020 % em volume de acetona. Uma pessoa, ao entrar no ambiente, perceberá ou não o odor da acetona? 7 – A análise de uma amostra de água potável revelou a existência de 4,2 ppm de NaCℓ. Qual é a massa de NaCℓ que uma pessoa ingere ao tomar um copo com 200,0 g dessa água? 8 – Uma água contaminada com mercúrio encerra 0,02 % em massa de mercúrio. Qual é a quantidade de mercúrio nessa água, em ppm? 9 – Uma concentração de 0,4 % de CO em volume no ar produz a morte de um indivíduo em um tempo relativamente curto. Qual é o valor dessa concentração em ppm? 10 – Entidades que trabalham com saúde pública, como a Organização Mundial da Saúde (OMS), estabelecem que o ar de boa qualidade pode conter até 4,5 ppm em volume de monóxido de carbono (CO). O que significa esse índice em termos de porcentagem em volume? Respostas 1) 180,0 mg 5) 100,0 g 8) 200,0 ppm 2) 1,0 ppm 6) Sim 9) 4.103 ppm 3) 1,3.10-4 g 7) 0,84 mg 10) 4,5.10-4 % 4) 1,5 ppm Cg/L ou concentração comum → Exemplos 1 – Dissolveu-se 50 g de sacarose em água originando 500 mL de solução. Calcule a concentração g/L da solução. 100 g L-1 2 – Tem-se 4 L de uma solução aquosa 10 g L-1 de KOH. Calcule a massa do soluto. 40 g 3 – Uma solução aquosa 40 g L-1 de NaCℓ possui 120 g de NaCℓ. Calcule o volume da solução em mL. 3000 mL → Atividades 1 – São dissolvidos 8g de sacarose em H2O suficiente para 500,0 mL de solução. Qual e a sua Cg/L? 2 – Uma solução de Na2CO3 apresenta densidade igual 1,15 g/mL. Sabendo que 150,0 g dessa solução contém 60,0 g de Na2CO3, qual sua Cg/L? 3 – Calcule a concentração, em g/L, uma solução de nitrato de potássio, sabendo que ela encerra 60,0 g do em 300,0 cm³ de solução. 4 – 160,0 g de NaCℓ dissolvidos em 760,0 cm3 de água dão uma solução com densidade igual a 1,15 g/cm3. Calcule a concentração dessa solução em g/L. 5 – Calcule a concentração em g/L de uma solução obtida dissolvendo-se 20,0 g de NaCℓ em 500,0 mL de água. 6 – 10,0 g de KOH são dissolvidos em 160,0 g de álcool etílico. Calcule a concentração da solução em g/L, sabendo que a densidade do álcool é igual a 0,800 g/cm3. 7 – Uma solução aquosa contém 40,0 % em massa de salitre e tem densidade igual a 1,25 g/mL. Calcule sua concentração em g/L. 8 – Uma solução aquosa de H2SO4 tem concentração igual a 490,0 g/L e densidade igual a 1,4 kg/L. Calcule a porcentagem em massa de H2SO4 nessa solução. 9 – Calcule a massa de acido nítrico necessária para a preparação de 150,0 mL de uma solução de concentração 50,0 g/L. 10 – A concentração comum de uma solução é de 20,0 g/L. Determineo volume dessa solução, sabendo que ela contém 75,0 g de soluto. 11 – 80g de glicose dissolvidos em 380,0 cm3 de água dão uma solução com densidade igual a 1,15 g/cm3. Calcule a concentração dessa solução em g/dm3. (Lembre-se: 1,0 dm3 = 1,0 L) 12 – 10,0 g de CaCℓ2 são dissolvidos em 400,0 mL de água. Calcule a concentração da solução em g/dm3. 13 – 15,0 g de iodo são dissolvidos em 200,0 cm3 de clorofórmio. Qual é a concentração da solução obtida em g/L? (Dado: densidade do clorofórmio = 1,5 g/cm3) 14 – Um vinagre contém 3,0 % de ácido acético. Calcule a concentração desse ácido em g/L. (A densidade do vinagre é aproximadamente igual a da água). 15 – Uma solução aquosa de NaF com 20 % em massa desse sal tem densidade igual a 1,15 Kg/L. Calcule a concentração dessa solução em g/ℓ. 16 – Uma solução aquosa contendo 400,0 g/L de HNO3 tem densidade igual a 1,2 g/cm3. Calcule a porcentagem em massa de HNO3 nessa solução. 17 – Calcule a concentração comum, em g/L, de uma solução de nitrato de potássio, sabendo que ela encerra 120,0 g do sal em 600,0 cm3 de solução. 18 – Calcule a massa de ácido sulfúrico necessária para preparar 350,0 mL de uma solução cuja concentração é igual a 40,0 g/L. 19 – Calcule a concentração em g/L, de uma solução obtida dissolvendo-se 20,0 g de cloreto de sódio em 500,0 cm3 de água. 20 – Evapora-se totalmente o solvente de 250,0 mL de uma solução aquosa de MgCℓ2 de concentração comum 8,0 g/L. Quantos gramas de MgCℓ2 são obtidos? 21 – 80,0 g de cloreto de sódio dissolvidos em 380,0 mL de água dão uma solução cuja densidade é igual a 1,15 g/mL. Determine a concentração da solução em g/L? 22 – Determine a massa de NaOH dissolvido em água suficiente para 600,0 cm³ de solução , cuja concentração comum é de 0,7 g/cm³. 23 – Qual a massa de cloreto de sódio, NaCℓ, contida em 100,0 mL de solução desse sal, cuja concentração e de 40,0 g/L ? 24 – Qual a concentração em gramas por litro de uma solução de H2SO4 que possui 60,0 g desse ácido em 300,0 mL de solução? 25 – Qual a massa de soluto em 200,0 mL de uma solução cuja C (g/L) é 30,0 g/L? 26 – Foi solicitado a um técnico de laboratório que preparasse 1,0 litro de uma solução cuja concentração devia ser de 20,0 g/L de NaCℓ. Sabendo que ele tem, sua disposição, 30,0 gramas de NaCℓ e 5,0 litros de água , descreva o procedimento para preparar a solução desejada. 27 – Considere o texto: ``Uma solução que apresenta concentração 60,0 g/L apresenta ...... gramas de solução, por ......litro de solução. Portanto, em 10,0 litros dessa solução devem existir ..... gramas de soluto”. Identifique as palavras que preencha as lacunas corretamente. 28 – Uma solução foi preparada adicionando-se 40,0 g de NaOH em água suficiente para preparar 400,0 mL de solução. Calcule a concentração da solução em g/mL e g/L. 29 – Por evaporação, 20,0 mL de uma solução aquosa de NaCℓ a 15,0 % em peso dão 3,6 g de resíduo. Calcule a densidade dessa solução em g/mL. 30 – São dissolvidos 50,0 g de um sal em 200,0 g de água, originando uma solução cuja densidade e de 1,2 g/cm³. Determine a concentração comum dessa solução. 31 – Calcule a concentração comum de uma solução de 1,5 g/mL de densidade, sabendo que ela contém 25,0 g de sulfato de amônio dissolvidos em 275,0 g de água. 32 – Calcule a concentração comum de uma solução que apresenta volume de 800,0 cm³ e contém 20,0 g de soluto. 33 – São dissolvidos 400,0 g de cloreto de sódio em água suficiente para 2,0 L de solução. Qual e concentração comum dessa solução? 34 – 50,0 g de NaOH dissolvidos em 200,0 mL de água forneceram 210,0 mL de solução. Calcule: a) A densidade da solução em g/cm3; b) A concentração da solução em g/L. 35 – Uma solução de densidade 0,8 g/cm3 foi obtida graças à dissolução de 50,0 g de um líquido A em 350,0 g de um outro líquido B. Calcule: a) o título da solução; b) a porcentagem em massa da solução; c) o volume da solução obtida; d) a concentração em g/L da solução. 36 – 10,0 g de NaOH dissolvidos em 400,0 mL de água forneceram 420,0 mL de solução. Calcule a: a) Concentração em g/L; b) Concentração em gramas/cm3; c) Densidade da solução em g/L; d) Densidade da solução em g/cm3. 37 – Uma solução tem concentração igual a 20,0 g/L. Calcule a concentração dessa solução em: a) g/mL b) g/cm3 c) mg/mL d) kg/L 38 – Uma indústria prepara uma amostra de solução de soda cáustica que será utilizada na fabricação de um produto vendido no comércio como limpa fornos. O químico responsável pelo preparo da solução utilizou 100,0 g de NaOH dissolvidos em 400,0 mL de água que forneceram 420,0 mL de solução. Com base nas informações descritas, calcule: a) A concentração em g/L; b) A concentração em g/cm3; c) A densidade em g/L; d) A densidade em g/cm3. 39 - Considere o esquema a seguir do qual foram retiradas três alíquotas A, B, C, a partir de uma mesma solução aquosa. Responda às seguintes questões: a) Qual é a massa de soluto existente no recipiente A? b) Qual é a concentração em g/mL da solução contida no recipiente B? c) Qual é a concentração em mg/cm³ da solução contida no recipiente C ? d) Se toda água apresenta na solução original, após a retirada de três amostras, fosse evaporada, qual seria a massa desse soluto batida? 40 – Um balão volumétrico contém 6,0 litros de uma determinada solução aquosa. Deste balão, foram retiradas três alíquotas, de acordo com o esquema: Tendo como base as informações acima, responda às seguintes questões: a) Qual a massa de soluto contida nos recipientes A, B e C? b) Qual é a concentração, em g/cm3, da solução contida no recipiente A? c) Qual é a concentração, em g/L, da solução contida no recipiente B? d) Evaporando-se toda água da solução que restou no balão volumétrico, qual será a massa de soluto obtida? Respostas 1) 16,0 g/L 22) 420,0 g c) 976,19 g/L 2) 460,0 g/L 23) 4,0 g d) 0,976 g/cm3 3) 200,0 g/L 24) 200,0 g/L 37) a) 0,02 g/mL 4) 200,0 g/L 25) 6,0 g b) 0,02 g/cm3 5) 40,0 g/L 26) c) 20,0 mg/mL 6) 50,0 g/L 27) d) 0,02 kg/L 7) 500,0 g/L 28) 0,1 g/mL 38) a) 238 g/L 8) 35,0 % 100,0 g/L b) 0,238 g/mL 9) 7,5 g 29) 1,2 g/mL c) 1190,5 g/cm3 10) 3,75 L 30) 240,0 g/L d) 1,19 g/cm3 11) 200,0 g/dm3 31) 125,0 g/L 39) a) 5,0 g 12) 25,0 g/dm3 32) 25,0 g/L b) 0,01 g/mL 13) 75,0 g/L 33) 200,0 g/L c) 10,0 mg/cm3 14) 30,0 g/L 34) a) 1,19 g/cm3 d) 15,0 g 15) 230,0 g/L b) 238,0 g/L 40) a) A=7,5 g 16) 33,3% 35) a) 0,125 B=30,0 g 17) 200,0 g/L b) 12,5 % C=15,0 g 18) 14,0 g c) 500,0 cm3 b) 0,015 g/cm3 19) 40,0 g/L d) 100 g/L c) 15,0 g/L 20) 2,0 g 36) a) 23,8 g/L d) 37,5 g 21) 200,0 g/L b) 0,0238 g/cm3 Concentração Molar, Cmoℓ/L ou Molaridade → Exemplos 1 – Dissolveu-se 34,0 g de NH3 em H2O originando 100,0 mL de solução. Calcule a: a) C g/L 340,0 g L-1 b) C mol/L 20,0 mol L-1 2 – Dissolveu-se 90,0 g de C6H12O6 em H2O ocupando 500,0 mL. Calcule a: a) C g/L 180,0 g L-1 b) C mol/L 1,0 mol L-1 3 – Tem-se 2,0 L de uma solução aquosa 2,0 mol L-1 de HF. Calcule: a) a massa do soluto em gramas 80,0 g b) a C g/L40,0 g L-1 4 – Tem-se 2,0 L de uma solução aquosa 0,1 mol L-1 de HCℓ. Calcule a massa do soluto em gramas. 7,3 g 5 – Tem-se 10,0 L de uma solução aquosa 160,0 g L-1 de NaOH. Calcule: a) a massa do soluto em gramas 1600,0 g b) C mol/L 4,0 mol L-1 6 – Tem-se 400 mL de uma solução aquosa 0,6 mol L-1 de HNO3. Calcule: a) a massa do soluto em gramas 15,12 g b) a C g/L 37,8 g L-1 7 – Uma solução aquosa 0,2 mol L-1 de KOH possui 112,0 g de KOH dissolvido em água. Calcule o volume da solução em mL. 1000,0 mL → Atividades 1 – São dissolvidos 19,6g de H2SO4 em H2O suficiente para 800,0 cm3 de solução. Qual é a Cmol/L? 2 – Temos 400,0 mL de uma solução 0,15 Mde NaOH. Determinar a massa de NaOH e a Cg/L. 3 – Qual a quantidade de matéria contida em 100,0 mL de uma solução de HCℓ 0,5 mol/L? 4 – Qual o volume de solução 10,0 mol/L de acido acético, H3CCOOH, que contém 660,0 g de soluto? 5 – Qual a concentração, em mol/ℓ, de uma solução de ácido nítrico, HNO3, cuja C(g/L) = 15,75 g/L? 6 – Qual a C(g/ℓ) de uma solução cuja concentração em quantidade de matéria de ácido fosfórico, H3PO4, e de 0,05 mol/L? 7 – Qual a massa de sulfato de sódio, Na2SO4, que deve ser pesada para que se prepare 600,0 mL de solução 0,4 mol/L desse sal? 8 – Calcule o volume de uma solução aquosa de hidróxido de sódio 0,8 M, sabendo que ela contem 32,0 g de NaOH. 9 – Preparando-se duas soluções, X e Y as seguintes concentrações: Solução X = 0,05 mol de soluto 500 cm3 de solução; Solução Y = 0,10 mol de soluto em 100 cm3 de solução. Qual das duas de solução está mais concentrada? 10 – Qual é o volume máximo de Nal de concentração 0,4 mol/L que pode ser obtida a partir de 300,0 g de Nal? 11 – Para adoçar seu cafezinho, uma pessoa usou 34,2 g de sacarose (C12H22O11). Sabendo que o volume do cafezinho é igual a 50,0 mL. Calcule a concentração de sacarose em mol/L. 12 – Qual é a concentração molar de uma solução, num volume de 600,0 cm3, contém 0,15 mol de moléculas do soluto? 13 – São dissolvidos 23,4 g de NaCℓ em água suficiente para 200,0 cm3 de solução. Descubra a molaridade dessa solução? 14 – Calcule uma molaridade de uma solução aquosa de ácido clorídrico que,num volume de 150,0 mL, contem 21,9 g de HCℓ. 15 – Calcule a massa de HCN que deve ser dissolvido em água para obter 300,0 cm3 de solução 0,6 M. 16 – Determine a massa de H3PO4 que deve ser dissolvido em água pra obter 1,2 L de solução 2,0 M. 17 – Preparam-se 1500,0 mL de solução de 0,8 mol/L de sulfato de cobre II, CuSO4. Divide-se a solução, em quantidades iguais em três frascos. Com base nestes dados responda: a) Qual a concentração em mol/L da solução de cada frasco? b) Quantos gramas de soluto encontramos em cada frasco? c) Qual a quantidade de matéria de CuSO4 contida em cada frasco? 18 – O frasco que contém uma solução aquosa de ácido Sulfúrico (H2SO4) traz os seguintes dizeres: [H2SO4 - 0,1 M]. Essa solução é utilizada em laboratório. Em relação a solução citada acima, responda as questões a seguir, sabendo que o volume da solução contida no frasco é 2,0 L. a) Qual é o número de mols do soluto presente nessa solução? b) Qual é a massa de soluto presente nessa solução? c) Qual é o volume dessa solução que contem 0,01 mol de H2SO4? d) Qual é a massa de soluto presente em 500,0 mL dessa solução? 19 – O metal mercúrio tóxico, pode ser absorvido, via gastro- intestinal, pelos animais e sua excreção molar igual a 5,0 . 10-5 M de mercúrio. Qual é a massa aproximada, em mg de mercúrio ingerida por um garimpeiro, ao beber um copo contendo 250,0 mL dessa água? 20 – Qual o número de gramas de cloreto de hidrogênio presentes em 5,0 L de uma solução 6,0 M de ácido clorídrico? 21 – Quantas gramas de CuSO4.5H2O são necessárias para preparar 1,0 litro de solução 0,2 molar de CuSO4? 22 – Têm-se uma solução aquosa 1.0 x 10-2 molar de uréia [CO(NH2)2] (composto não-dissociado). Calcule para 2,0 x102 mL de solução a massa de uréia dissolvida. 23 – Em 5,0 litros de uma solução de H2SO4, existem 49,0 g de H2SO4. Calcule a concentração (g/L) e a molaridade da solução. 24 – Uma solução aquosa de ácido sulfúrico de densidade 1,2 g/mL foi formada pela reunião do 24,5 g de ácido sulfúrico e 275,5 g de água. Pede-se: a) a massa e o número de mols do soluto. b) a massa e o número de mols do solvente. c) a massa total e o número total de mols na solução. d) o volume da solução. e) a concentração comum da solução. f) a molaridade da solução. g) o título da solução. h) a fração molar do soluto. i) a fração molar do solvente. j) a molalidade da solução. 25 – O que significa dizer que uma solução é 0,5 molar? Calcule a concentração g/L dessa solução, se o soluto for Na2CO3. 26 – Numa ração química teremos que usar 1,48 g de hidróxido de cálcio. Que volume de solução aquosa de Ca(OH)2 0,01 M deveremos empregar? Nota: A solução aquosa de Ca(OH)2 é chamada água de cal. 27 – Qual a molaridade de uma solução de iodeto de sódio que encerra 45,0 g do sal em 400,0 mL de solução? 28 – O soro caseiro recomendado para evitar a desidratação infantil consiste em uma solução de NaCℓ (3,5 g/L) e de sacarose (11,0 g/L). Calcule a concentração em moI/L do cloreto de sódio e da sacarose desse soro. 29 – Qual é o volume máximo de solução de NaOH de concentração igual a 2,5 mo/L que pode ser obtido dissolvendo- se 20,0 kg de NaOH de 96,0 % de pureza em água suficiente? 30 – Calcule a massa de hidróxido de sódio necessária para preparar meio litro de solução 0,2 molar. 31 – Uma solução aquosa de HNO3 encerra 63,0 % em massa de HNO3 e tem densidade igual a 1,4 kg/L. Calcule a concentração dessa solução em: a) moI/L; b) g/L. 32 – O limite máximo de “ingestão diária aceitável” (IDA) de ácido fosfórico, usado como aditivo em alimentos é de 5,0 mg/kg de peso corporal. Calcule o volume de refrigerante contendo ácido fosfórico na concentração 6.10-3 moI/L que uma pessoa de 70,0 kg pode ingerir para atingir o limite máximo de IDA. (Considere a massa molar do ácido fosfórico igual a 100,0 g/moI.) 33 – Qual é a massa de sulfato de cobre-II pentaidratado (CuSO4. 5H2O) necessária para a obtenção de 400,0 mL de solução de CuSO4 de concentração igual a 0.25 mol/L)? Respostas 1) 0,25 moI/L 14) 4,0 moI/L 23) 9,8 g/L j) 0,907moIal 2) 2,4 g 15) 4,86 g 0,1 moI/L 25) 53,0 g/L 6,0 g/L 16) 235,2 g 24) a)24,56 g 26) 2,0 L 3) 0,05 mol 17) a) 0,8 moI/L 0,25 moI 27) 0,75 moI/L 4) 1,1 L b) 64,0 g b) 275,5 g 28) 0,06 moI/L 5) 0,25 moI/L c) 0,4 moI 15,3 moI 0,03 M 6) 4,9 g/L 18) a) 0,2 moI c) 300,0 g 29) 192,0 L 7) 34,08 g b) 19,6 g 15,55 moI 30) 4,0 g 8) 1,0 L c) 0,1 L d) 250,0 mL 31) a) 14 moI/L 9) y d) 4,9 g e) 98,0 g/L b) 882,0 g/L 10) 5,0 L 19) 2,5 mg f) 1,0 moI/L 32) 0,58 L 11) 2,0 moI/L 20) 1095,0 g g) 0,0816 33) 25g 12) 0,25 moI/L 21) 50,0 g h) 0,016 13) 2,0 moI/L 22) 0,12 g i) 0,984 Concentração Molal, Cmoℓ/kg ou Molalidade → Exemplos 1 – Dissolveu-se 4,0 mol de soluto em 200,0 g de H2O. Calcule a C mol/Kg. 20,0 mol Kg-1 2 – Dissolveu-se 120,0 g de NaOH em 500,0 g de H2O. Calcule a C mol/Kg da solução de NaOH. 6,0 mol Kg-1 3 – Uma solução aquosa de concentração 20,0 mol Kg-1 de HF foi produzida utilizando-se 200,0 g de H2O. Calcule: a) o número de mol de HF presente na solução. 4,0 mol b) a massa em gramas de HF presente na solução 80,0 g 4 – Uma solução aquosa de concentração 5,0 mol Kg-1 de C6H12O6 possui 90,0 g de soluto. Calcule a massa de H2O em Kg. 0,1 Kg → Atividades 1 – Prepara-se uma solução dissolvendo-se 60,6 g de KNO3 em 2000,0 g de água. Qual é a concentração molal dessa solução? 2 – Em 1400,0 g de água são dissolvidos X gramas de sulfito de sódio (Na2SO3), de modo a obter uma solução 0,45 molal. Descubra o valor de X. 3 – Calcule a concentração molal de uma solução preparada pela dissolução de 1,7 g de H2S em 800,0 g de água. 4 – São dissolvidos 2,14 g de cloreto de amônio (NH4Cℓ) em 1,64 kg de água. Qual é a molalidade dessa solução? 5 – Uma solução 0,8 molal apresenta 850,0 g de água. Descubra o número de mols de soluto contidos nessa solução. 6 – Dissolvem-se 39,0 g de sulfeto de sódio (Na2S) em X gramas de água, obtendo-se uma solução 0,8 molal. Qual é o valor de X? 7 – Prepara-se uma solução dissolvendo-se 34,0 g de nitrato de prata (AgNO3) em 250,0 g de água. Qual é a molalidade dessa solução? 8 – Qual a massa de H2SO4 que deve ser pesada para preparar,com 200,0 g de água, uma solução 0,2 molal desse ácido? 9 – Adiciona-se 0,2 mol de KCℓ em 500,0 g de água destilada. Qual a molalidade da solução formada? 10 – Um cozinheiro que tem conhecimento das propriedades de uma solução sabe que uma solução 0,25 molal de NaCℓ ferve a 100,25ºC, cozinhando os ovos mais rapidamente. Se na panela houver 29,25 g de sal, qual a massa de água que deve ser adicionada a essa quantidade de água para que a mistura fique com a concentração de 0,25 molal? 11 – Qual a molalidade de solução preparada com a adição de 20,0 g de KI a 0,1 kg de água? 12 – Uma solução de frutose (C6H12O6) tem concentração de 0,5 mol/kg. Qual é a massa de frutose presente junto a 500,0 g de solvente? 13 – Dê a concentração em mol/kg de uma solução de ácido fosfórico (H3PO4) na qual há 10,0 g de ácido numa solução de 100,0 g. 14 – Uma solução aquosa é obtida a partir da dissolução de 5,0 mL de HCℓ concentrado, de densidade 1,19 g/cm3, em 100,0 mL de água. Calcule a concentração molal dessa solução. 15 – Calcule a molalidade de uma solução feita pela adição de 15,24 g de iodo (I2), em 500,0 mL de álcool etílico (CH3CH2OH), sabendo-se que a densidade dó álcool etílico é aproximadamente 0,8 g/mL. 16 – Quais as massas de Na2CO3 e de água necessárias para preparar 2,0 kg de uma solução aquosa de carbonato de sódio de concentração igual a 0,5 molal? 17 – Para preparar uma solução 5,0 molal, usamos 1,0 kg de água. Obtemos 1100,0 L de solução de densidade igual 1,300 kg/L, calcule o peso molecular do soluto. 18 – Prepara-se uma solução dissolvendo-se 34,0 g de nitrato de prata (AgNO3) em 250,0 g de água. Qual a concentração molal dessa solução? 19 – São dissolvidos 6,0 g de uréia (CO(NH2)2) em 90,0 g de água. Determine o título da solução, as frações molares do soluto e do solvente e a molalidade da solução. 20 – Calcular a molalidade das seguintes soluções: a) 6,00 g de metanol (CH3OH) dissolvidos em 1,00 kg de água; b) 6,00 de CH3OH dissolvidos em 1,00 kg de tetracloreto de carbono (CCℓ4). 21 – Suponha que 144,0 g de etanol (C2H5OH) e 96,0 g de água sejam misturados para formar uma solução tendo uma densidade de 0,891 g/mL. Avalie: a) a percentagem em massa; b) a fração molar; c) a molaridade; d) a molalidade, do etanol na solução. 22 – Calcular a molalidade da solução formada utilizando-se 171,0 g de sacarose (C12H22O11) dissolvidos em 400,0 g de água. 23 – Determinar a massa de água, em gramas, que deve ser utilizada para dissolver 0,2 mol de cloreto de sódio e originar uma solução 0,4 molal. 24 – Qual a molalidade de uma solução que contém 100,0 g de brometo de cálcio – CaBr2 – em 250,0 g de água? 25 – Uma solução 0,2 molal de glicose foi preparada utilizando- se 500,0 g de água. Qual a massa de glicose presente nessa solução? 26 – (PUC-MG) Quando 39,2g de ácido sulfúrico são dissolvidos em 200,0 mL de água, obtém-se uma solução de volume igual a 220,0 mL. Qual a molalidade e a molaridade dessa solução? 27 – Um estudante misturou 24,0 g de etanol em 150,0 g de água. a) Qual é a fração molar do etanol nesta solução? b) Qual é a molalidade do etanol em solução? 28 – Prepara-se uma solução dissolvendo-se 60,6 g de KNO3 em 2000,0 g de água. Qual é a concentração molal dessa solução? 29 – Calcule a massa de I2 que deve ser dissolvida em 500,0 mL de benzeno para se obter uma solução 0,25 molal. Dados: Densidade do benzeno: 800,0 g/L Respostas 1) 0,3 molal 15) 0,15 molal c) 11,621 mol/ℓ 2) 79,38 g 16) m1 = 100,67 g d) 3,26 molal 3) 0,0625 molal m2 = 1899,33 g 22) 1,25 molal 4) 0,025 molal 17) 86,0 g/mol 23) 500,0 g 5) 0,68 mol 18) 0,8 molal 24) 2,0 molal 6) 625,0 g 19) T = 0,066; 25) 18,0 g 7) 0,8 mol/kg X1 = 0,019, 26) 2,0 W e 1,8 M 8) 3,92 g X2 = 0,980; 27) a) X1 = 0,058 9) 0,4 molal 1,11 molal X2 = 0,941 10) 2,0 kg 20) a) 0,1875 molal b) 3,478 molal 11) 1,2 mol/kg b) 0,1875 molal 28) 0,3 molal. 12) 45,0 g 21) a) 60,0 % 29) 25,4 g 13) 1,13 molal b) X1 = 0,369, 14) 1,63 molal X2 = 0,630 Fração Molar → Exemplos 1 – Misturou-se 4,0 mol de glicose com 6,0 mol de H2O. Calcule as frações molares. H2O: 0,6 Glicose: 0,4 2 – Misturou-se 32,0 g de CH4 com 256,0 g de O2. Calcule as frações molares. CH4: 0,2 O2: 0,8 3 – Uma solução aquosa apresenta 28,0 % de KOH. Calcule as frações molares. KOH: 0,11 H2O: 0,88 → Atividades 1 – São dissolvidos 12,6 g de HNO3 em 23,4 g de água. Calcule as frações molares do soluto e do solvente dessa solução. 2 – Uma solução contém 5,0 mol de soluto dissolvidos em 20,0 mol de solvente. Determinar as frações molares. 3 – Uma solução aquosa de NaCℓ apresenta 11,70 % em peso de soluto. Determine as frações molares do soluto e do solvente da solução. 4 – Em 356,4 g de água são dissolvidos 68,4 g de sacarose (C12H22O11). Determine as frações molares da sacarose e da água. 5 – Uma solução contém 6,0 g de NaOH dissolvidos em 51,3 g de água. Determine as frações molares do NaOH e da água. 6 – São dissolvidos 64,0 g de (NH4)2S em 342,0 g de água. Descubra as frações molares do soluto e do solvente dessa solução. 7 – Uma solução foi preparada ao se dissolverem 38,0 g de CaCℓ2 em 36,0 g de água. Qual a fração molar do soluto? 8 – Uma solução contém 1,0 g de NaCℓO para 25,0 g de água. Calcule a fração molar do soluto. 9 – A porcentagem em massa do etanol (C2H6O) em uma solução aquosa dessa substância é 46,0 %. Calcule as frações molares do soluto e do solvente nessa solução. 10 – Calcule a fração molar do NaOH numa solução aquosa contendo 28,0 % em massa de NaOH. 11 – Numa solução aquosa de uréia [CO(NH2)2], a massa de uréia é igual a 1/3 da massa de água. Calcule a fração molar da uréia. 12 – Tem-se uma solução aquosa de glicose (C6H12O6) que foi obtida pela adição de 3,6 g de glicose a 90,0 g de água. Calcule: a) A fração molar da glicose; b) A fração molar da água; c) A porcentagem em massa dessa solução. 13 – Uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) tem densidade de 1,857 g/mL. Se a porcentagem em massa dessa solução é 95,0 %, calcule: a) sua concentração em g/L; b) sua concentração molar; c) as frações molares de seus componentes. 14 – Em 356,4g água são dissolvidos 68,4g de sacarose (C12H22O11). Determine as frações molares da sacarose e da água. 15 – Numa determinada solução, o número de mols de soluto é a terça parte do número de mols do solvente. Descubra as frações molares do soluto e do solvente. 16 – Uma solução contém 6g de NaOH dissolvidos em 51,3g de água. Determine as frações molares do NaOH e da água. 17 – Uma solução contém 29,4g de H2SO4 dissolvidos numa certa massa de água. Calcule a massa de água dessa solução, sabendo que a fração molar do soluto é 0,1. 18 – Uma solução contém 5,0 mol de moléculas de soluto dissolvidas em 20,0 mol de moléculas do solvente. Determine as frações molares do soluto e do solvente. 19 – São dissolvidos 12,6 g de ácido nítrico (HNO3) em 23,4 g de água. Calcule as frações molares do soluto e do solvente dessa solução. 20 – Em 356,4 g de água são dissolvidos 68,4g de sacarose (C12H22O11). Determine as frações molares da sacarose e da água. 21 – Qual a % em mols de uma solução aquosa 20,0 % em massa de NaOH? Quais as frações molares? 22 – Calcule a massa de H2SO4 e a massa de água que devem ser misturadas para preparar 340,0 g de solução com fração molar do H2SO4 igual a 0,2. 23 – Determinar a fração molar do benzeno (C6H6) nas seguintes soluções: a) 1,00 g de benzeno + 1,00 g de CCℓ4; b) 4,00 g de benzeno + 4,00 g de CCℓ4 + 4,00 g de CS2. 24 – Uma solução contém 90 g de iodeto de sódio (NaI), 36,0 g de hidróxido de sódio e 1,053 kg de água. Calcular as frações molares dos componentes da solução. 25 – Calcular as frações molares do soluto e do solvente em uma soluçãoque contém 117,0 g de cloreto de sódio dissolvidos em 324,0 g de água. 26 – (FURRN adaptado) Qual a fração molar do soluto e do solvente de uma solução preparada tomando-se 3,0 mols de glicose e 97,0 mols de água? 27 – Qual a fração molar do componente B numa mistura contendo 4,0 g de A (PM = 20,0 g/mol) e 8,4g de B (PM = 28,0 g/mol)? 28 – (U.F.Fluminense-RJ) Uma solução contém 18,0 g de glicose (C6H12O6), 24,0 g de ácido acético (C2H4O2) e 81,0 g de água. Qual a fração molar do ácido acético na solução? 29 – (Faap-SP) Uma solução aquosa de NaCℓ apresenta 11,7 % em peso de soluto. Determine as frações molares do soluto e do solvente nessa solução. 30 – Determine as frações molares do soluto e do solvente numa solução que foi preparada dissolvendo-se 98,0 g de ácido sulfúrico em 162,0 g de água. Respostas 1) X1 = 0,13 X2 = 0,75 X2 = 0,95 24) X1 = 0,01 X2 = 0,87 10) 0,149 17) 48,6 g X2 = 0,015 2) X1 = 0,2 11) 0,091 18) X1 = 0,2 X3 = 0,975 X2 = 0,8 12) a) 0,004 X2 = 0,8 25) X1 = 0,1 3) X1=0,0392 b) 0,996 19) X1 = 0,133 X2 = 0,9 X2=0,9608 c) 3,85 % X2 = 0,866 26) X1 = 0,03 4) X1 = 0,01 13) a) 1764 g/L 20) X1 = 0,01 X2 = 0,97 X2 = 0,99 b) 18 molar X2 = 0,999 27) 0,6 5) X1 = 0,05 c) X1 = 0,78 21) 10,12 % 28) 0,08 X2 = 0,95 X2 = 0,22 X1 =0,1012 29) X1 =0,0392 6) X1 = 0,05 14) X1 = 0,0063 X2 =0,8988 X2 =0,9608 X2 = 0,95 X2 = 0,9936 22) m1 = 196 g 30) X1 = 0,1 7) X1 = 0,21 15) X1 = 0,25 m2 = 144 g X2 = 0,9 8) X1=0,0093 X2 = 0,75 23) X1 = 0,666 9) X1 = 0,25 16) X1 = 0,05 X2 = 0,333 Diluição → Exemplos 1 – Tem-se 200,0 mL de uma solução aquosa 2,0 M de KOH. Adicionou-se a essa solução 300,0 mL de H2O. Calcule: a) o volume final em mL. 500,0 mL b) a concentração final em mol L-1 0,8 M 2 – Que volume em mL de solução aquosa 5,0 M é necessária para preparação de 2,0 L de uma solução aquosa 1,0 M do mesmo soluto? Que volume em mL de H2O deverá ser adicionado a essa solução para torna-la 1,0 M? 400,0 mL e 1600,0 mL 3 – Tem-se 400,0 mL de uma solução aquosa 20,0 g L-1 de glicose. Qual o volume em mL de água evaporado para que a concentração quadruplique? 300,0 mL 4 – Que volume em mL de H2O deve ser adicionado a 200,0 mL de solução aquosa 1,5 M de glicose para que a sua concentração reduza a quinta parte? 300,0 mL → Atividades 1 – Para preparar 1,2 litros de solução 0,4 M de HCℓ, a partir do ácido concentrado (16,0M), o volume de água, em litros, a ser utilizado será de: a) 0,03. b) 0,47. c) 0,74. d) 1,03. e) 1,17. 2 – Na preparação de 500,0 mL de uma solução aquosa de H2SO4 de concentração 3,0 mol/L, a partir de uma solução de concentração 15,0 mol/L do ácido, deve-se diluir o seguinte volume da solução concentrada: a) 10,0 mL b) 100,0 mL c) 150,0 mL d) 300,0 mL e) 450,0 mL 3 – Uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4), para ser utilizada em baterias de chumbo de veículos automotivos, deve apresentar concentração igual a 4,0 mol/L.O volume total de uma solução adequada para se utilizar nestas baterias, que pode ser obtido a partir de 500,0 mL de solução de H2SO4 de concentração 18,0 mol/L, é igual a a) 0,50 L b) 2,00 L c) 2,25 L d) 4,50 L e) 9,00 L 4 – Em um frasco contendo 600,0 mL de solução 0,2 moI/L de NaOH, adicionam-se 400,0 mL de água destilada. Qual a concentração da solução diluída? 5 – Quanto devemos acrescentar de água a um frasco de 600,0 cm3 de solução 0,8 moI/L de HCℓ para que a solução fique com uma concentração de 0,6 moI/L? 6 – Adicionam-se 200,0 mL de água a um frasco contendo 400,0 mL de solução de KOH de concentração 20,0 g/L. Qual a concentração da solução após a adição da água? 7 – Que volume de água devemos adicionar a 200,0 mL de uma solução de concentração 20,0 g/L de NaCℓ para que a solução seja diluída a 5,0 g/L? 8 – Sobre a bancada do laboratório de química repousa um frasco aberto contendo 2,0 L de solução de NaCℓ 0,4 moI/L Após vários dias, verifica-se que o volume da solução reduziu-se a ¼ do volume inicial. Qual a concentração, em moI/L, da solução que restou no frasco? 9 – Calcule a concentração molar de uma solução a partir de 1,0 L de solução de KNO3 0,3 M, à qual são acrescentados 500,0 mL de água pura. 10 – Quando adicionarmos 100,0 cm3 de água a uma solução de NaCℓ, obtemos 1,0 L de solução 0,09 M. Determine a molaridade da solução antes de acréscimo de água. 11 – Diluindo-se 200,0 mL de solução 5,0 molar de ácido sulfúrico a 250,0 mL, qual a moralidade final? 12 – 24,5 gramas de ácido ortofosfórico foram dissolvidos em água, até completar 200,0 mL de solução. A seguir esta solução foi diluída a 500,0 mL. Qual a molaridade da solução final? 13 – 200,0 mL de solução 5,0 molar de ácido nítrico foram diluídos com água destilada, até a obtenção de uma solução 2,0 molar. Qual o volume da solução final? 14 – Qual o volume de água que se deve adicionar a 250,0 mL de solução 2,0 M de hidróxido de sódio, a fim de torná-la 0,5 M? 15 – Covest – PE – Que volume, em mililitros, em água destilada devemos adicionar a um litro de solução 0,105 M, para torná-la exatamente 0,0100 M? 16 – Fuvest- SP – Se adicionarmos 80,0 mL de água a 20,0 mL de uma solução 0,20 M de hidróxido de potássio, obteremos uma solução de concentração molar igual a: a) 0,010 b) 0,020 c) 0,025 d) 0,040 e) 0,050 17 – Que volume de água deve ser adicionada a 10,0 cm3 de ácido clorídrico de concentração 0,5 moI/L para se obter ácido clorídrico de concentração 0,2 moI/L? 18 – 800,0 mL de solução de NaOH de concentração igual a 210,0 g/L, por evaporação perdem 100,0 mL de água. Calcule a concentração dessa quantidade de água. 19 – Calcule a concentração da solução obtida quando a adicionam 300,0 mL de água a 200,0 mL da solução de glicose de concentração igual a 10,0 g/L. 20 – Calcule o volume de água que deve ser adicionado a 500,0 mL de solução a fim de que a sua concentração em moI/L seja reduzida a 1/5 da inicial. 21 – Que volume de água deve ser adicionada a 400,0 mL de solução de concentração 5,0 g/L para que sua concentração fique igual a 2,0 g/L? 22 – (UFRJ) Um aluno deseja preparar 1500,0 mL de solução 1,4 M de ácido clorídrico diluindo uma solução 2,8 M do mesmo ácido. a) Que volume da solução mais concentrada deve ser usado? b) Que volume de água é necessário para esta diluição? 23 – (UFPI) A uma amostra de 100,0 mL de NaOH de concentração 20,0 g/L foi adicionada água suficiente para completar 500,0 mL. A concentração, em g/L, dessa nova solução é igual a: a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 8 24 – (UFRN) O volume de água, em mL, que deve ser adicionado a 80,0 mL de solução aquosa 0,1 M de uréia, para que a solução resultante seja 0,08 M, deve ser igual a: a) 0,8 b) 1 c) 20 d) 80 e) 100 25 – (Cesgranrio – RJ) Um químico precisa preparar 80,0 mL de uma solução ácida 0,5 M e dispõe de uma solução ácida 2,0 M. Qual o volume da solução que deve ser utilizado e o volume de água que deverá ser adicionado. 26 – Qual é a molar idade final resultante da adição de 200,0 mL de água pura a 200,0 mL da solução de KOH 0,8 M? 27 – (UFPI) Uma solução contendo 5mℓ de NaCℓ 1 moI/L é diluída com água suficiente para atingir o volume de 500,0 mL. A concentração desta nova solução é: a) 0,002 M b) 0,01 M c) 0,05 M d) 0,50 M e) 10 M 28 – (Fafeod-MG) Quantos cm3 de H2O temos que adicionar a 0,50 L de solução 0,50 M a fim de torná-la 0,20 M? a) 1500 b) 1250 c) 1000 d) 750 e) 500 Respostas 1) e 11) 4,0 mol/L 21) 600,0 mL 2) b 12) 0,5 mol/L 22) a) 750,0 mL 3) c 13) 500,0 mL b) 750,0 mL 4) 0,12 mol/L 14) 750,0 mL 23) c 5) 200,0 cm3 15) 50,0 mL 24) c 6) 13,33 g/L 16) d 25) 20,0 mL; 7) 600,0mL 17) 15,0 mL 𝑉𝐻2𝑂 = 60,0 mL 8) 1,6 mol 18) 240,0 g/L 26) 0,4 mol/L 9) 0,2 mol/L 19) 4,0 g/L 27) b 10) 0,1 mol/L 20) 2,0 L 28) b Mistura de soluções de mesmo soluto que não reagem entre si → Exemplos 1 – Misturou-se 400,0 mL de solução aquosa de KOH 2,0 M com 600,0 mL de outra solução aquosa da mesma base 4,0 M. Calcule a concentração final em mol L-1. 3,2 M 2 – Misturou-se 100,0 mL de solução aquosa de HNO3 40,0 g L-1 com outra solução aquosa do mesmo ácido 100,0 g L-1 obtendo uma solução aquosa 80,0 g L-1. Calcule o volume em mL da solução de concentração 100,0 g L-1. 200,0 mL → Atividades 1 – 450,0 mL de uma solução de NaOH 0,5 mol/L foram adicionados a 150,0 mL de uma mesma solução de 0,25 mol/L. Qual a concentração molar da solução resultante? 2 – À temperatura ambiente, misturam-se 100,0 mL de uma solução aquosa de MgSO4 de concentração 0,20 mol/L com 50,0 mL de uma solução aquosa do mesmo sal, porém, de concentração 0,40 mol/L. A concentração (em relação ao MgSO4) da solução resultante será de: a) 0,15 M b) 0,27 M c) 0,38 M d) 0,40 M e) 0,56 M 3 – Misturando-se 20,0 mL de solução de NaCℓ, de concentração 6,0 mol/L, com 80,0 mL de solução de NaCℓ, de concentração 2,0 mol/L, são obtidos 100,0 mL de solução de NaCℓ, de concentração, em mol/L, igual a: a) 1,4 b) 2,8 c) 4,2 d) 5,6 e) 4,0 4 – Misturam-se 40,0 mL de solução de H2SO4 0,75 moI/L com 60,0 mL de solução 0,4 moI/L do mesmo ácido. Qual a concentração da solução obtida pela mistura? 5 – Misturam-se 2X mL de solução 0,1 moI/L de H3PO4 com 3X mL de solução do mesmo ácido com concentração 4,0 moI/L. Qual a concentração da solução obtida? 6 – Colocam-se num béquer 50,0 mL de solução de KOH cuja concentração é de 10,0 g/L. A essa solução adiciona-se mais solução de KOH de concentração 15,0 g/L até completar 500,0 mL. Qual a concentração da mistura formada? 7 – Uma solução aquosa 2,0 molar de NaCℓ de volume 50,0 mL foi misturada a 100,0 mL de uma solução aquosa de NaCℓ 0,5 molar. Calcule a molaridade da solução resultante. 8 – 30,0 cm3 da solução 0,1 M de HNO3 foram adicionados a 20,0 cm3 de solução 0,2 M do mesmo ácido. Calcule a molaridade da solução resultante. 9 – Duas soluções de volumes iguais e de concentração 0,5 M e 0,1 M foram misturadas. Determine a concentração molar da solução resultante. 10 – 100,0 mL de uma solução de CaCℓ2 de 0,03 g/mL de concentração são misturados com 200,0 mL de outra solução de CaCℓ2, resultando uma solução de 0,04 g/mL de concentração. Calcule a concentração da solução de 200,0 mL. 11 – São misturadas duas soluções, A e B, de um mesmo ácido, resultando 500,0 cm3 de solução 0,5 M. Calcule a concentração molar da solução B, sabendo que a solução A apresenta volume de 200,0 cm3 e concentração 1,0 M. 12 – (CESGRANRIO) 500,0 mL de uma solução 1,0 M de H2SO4 e 150,0 mL de uma outra solução 2,0 M de H2SO4 foram misturados e o volume final completado a 2500,0 mL pela adição de H2O. Determine a molaridade (M) da solução resultante. 13 – 500,0 mL de solução 0,2 M de ácido clorídrico são misturados a 100,0 mL de solução 0,8 M do mesmo ácido. Calcule a molaridade da solução resultante. 14 – Vest.Assoc. – RJ – Dois frascos, A e B, contém, respectivamente, soluções 0,5 M e 3,0 M de ácido nítrico. Usando apenas estas soluções, calcule que o volume de cada solução você deve usar para preparar 150,0 mL de uma solução 1,0 M de ácido nítrico. 15 – Cesgranrio – RJ - Um químico precisa preparar 80,0 mL de uma solução ácida 3,0 M, misturam-se duas soluções de um ácido forte HX: uma com concentração 5,0 M e outra, 2,5 M. a) 8,0 mL b) 10,0 mL c) 16,0 mL d) 20,0 mL e) 32,0 mL 16 – Volumes iguais de duas soluções aquosas de NaOH de molaridades iguais a 0,4 M e 0,8 M, respectivamente, foram misturados e deram origem a uma nova solução. Determine a molaridade e a concentração, em g/L, da nova solução. Respostas 1) 0,44 mol/L 9) 0,3 mol/L 2) b 10) 0,045 g/mL 3) b 11) 0,16 mol/L 4) 0,54 mol/L 12) 0,32 mol/L 5) 2,44 mol/L 13) 0,3 mol/L 6) 14,5 g/L 14) 30,0 mL e 120,0 mL 7) 1,0 mol/L 15) c 8) 0,14 mol/L 16) 0,6 M Mistura de soluções de solutos diferentes que não reagem entre si → Exemplos 1 – Dadas as seguintes soluções, verifique se ocorre semelhança e, caso ocorre, diga se é quanto ao cátion ou quanto ao ânion: a) HNO3 e HCℓ b) Ba(OH)2 e KOH c) KCℓ e BaCℓ2 d) HNO3 e Fe(NO3)2 2 – Calcule a concentração molar dos íons presentes em cada solução aquosa: a) 0,2 M de KOH b) 0,6 M de Mg(OH)2 c) 1,2 M de HBr d) 0,4 M de HNO3 e) 1,5 M de H2SO4 f) 0,5 M de NaI g) 1.5 M de Ba(NO3)2 h) 0,8 M de PbF4 3 – Misturou-se 60,0 mL de uma solução aquosa de HNO3 2,0 M com 40,0 mL de solução aquosa 1,0 M de H2SO4. Calcule a concentração molar dos íons presentes na solução após a mistura. [H+] = 2,0 M, [NO − 3 ] = 1,2 M e [SO 2 − 4 ] = 0,4 M 4 – Misturou-se 20,0 mL de uma solução aquosa de KCℓ 1 M com 80,0 mL de uma solução aquosa 2,0 M de AℓCℓ3. Calcule a concentração molar dos íons presentes na solução após a mistura. [K+] = 0,2 M, [Aℓ3+] = 1,6 M e [Cℓ-] = 5,0 M → Atividades 1 – Misturam-se 500,0 mL de solução de cloreto de potássio, KCℓ, 0,2 moI/L com 500,0 mL de solução de cloreto de bário, BaCℓ2, 0,1 moI/L. Qual a concentração de cada íon presente na solução obtida pela mistura? 2 – Misturam-se 50,0 mL de solução de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, 0,1 moI/L com 200,0 mL de solução de hidróxido de sódio, NaOH, 0,5 moI/L. Qual a concentração de íons hidroxila, OH-, na solução obtida? 3 – A 1,0 litro de solução 0,5 moI/L de cloreto de bário, BaCℓ2, são adicionados 4,0 L de solução 0,1 moI/L de cloreto de potássio, KCℓ. Quais as concentrações dos íons presentes na mistura obtida? 4 – 500,0 mL de uma solução 0,4 M de NaCℓ são misturados com 300,0 mL de uma solução 0,8 M de KCℓ. Calcule a concentração molar da solução resultante em relação a cada um dos sais e em relação aos respectivos íons. 5 – Temos 750,0 mL de uma solução 1,0 M de Na2SO4 e 250,0 mL de uma solução 1,0 M de NaCℓ. Calcule as concentrações molares em relação aos sais e em relação aos íons da solução resultante da mistura dessas soluções. 6 – Misturando-se 75,0 mL de solução 0,2 molar de NaCℓ com 25,0 mL de solução 0,4 molar de CaCℓ2, quais as molaridades da solução restante: a) em relação a cada um dos sais? b) em relação aos íons presentes em solução? 7 – 200,0 mℓ de NaCℓ 2,0 M são misturados com 300,0 mℓ de Na2SO4 2,5 M. Qual a molaridade da solução final, em relação aos íons Na+, Cℓ- e SO 2 4 ? 8 – Misturando-se 150,0 mL de solução 2,0 molar de NaCℓ com 250,0 mL de solução molar de KCℓ, pergunta-se quais as molaridades da solução resultante em relação: a) ao NaCℓ b) ao KCℓ c) aos íons presentes em solução 9 – 200,0 mL de solução de NaCℓ de concentração 0,3 moI/L são adicionados a 300,0 mL de solução de CaCℓ2 de concentração 0,4 moI/L. Calcule as concentrações em moI/L dos íons Na+,Ca2+ e Cℓ – na mistura. 10 – 30,0 mL de solução de Fe2(SO4)3 de concentração 0,2 moI/L são adicionados a 70,0 mL de solução de Fe(NO3)3 de concentração 0,3 moI/L. Calcule as concentrações em moI/L dos íons Fe3+, SO 2 4 e NO 1 3 na mistura. 11 – Misturam-se 50,0 mL de solução de NaCℓ 0,2 moI/L com 150,0 mL de solução de CaCℓ2 0,4 moI/L. Com base nesses dados calcule as concentrações dos íons, Na1+, Ca2+e Cℓ1- na mistura. Respostas 1) [Cℓ 1-] = 0,2 M; [K1+] = 0,1 M e [Ba2+] = 0,05 M 2) 0,44 moI/L 3) [Ba 2+] = 0,1 M; [ Cℓ 1-] = 0,28 M e [ K+] = 0,08 M 4) [Na +]=0,25 M; [K+]=0,30 M e [Cℓ1-] = 0,55 M 5) [SO 2 4 ] = 0,75 M; [ Cℓ 1-] = 0,25 M e [Na1+] = 1,75 M 6) a) 0,15 M de NaCℓ; 0,1 M de CaCℓ2 b) [ Na1+] = 0,15 M; [Ca2+] = 0,1 M e [Cℓ-] = 0,35 M 7) [ Na1+] = 3,8 M; [Cℓ1-] = 0,8M e [SO2 4 ] =1,5 M 8) a) 0,75 M b) 0,625 M c) [ Na1+] = 0,75 M; [K1+] = 0,625 M e [Cℓ-] = 1,375 M 9) [Na +] = 0,12 M; [Cℓ1-] = 0,6 M e [Ca2+] = 0,24 M 10) [Fe3+] = 0,33 M; [SO 2 4 ] = 0,18 M e [NO 1 3 ] = 0,63 M 11) Mistura de soluções de solutos diferentes que reagem entre si → Exemplos 1 – 100,0 mL de solução de NaOH reagem completamente com 30,0 mL de HCℓ 2,0 molar. Determine: a) a massa de NaOH presente na solução. 2,4 g b) a concentração molar da solução de NaOH. 0,6 mol/L 2 – Uma amostra impura de KOH, com massa igual a 16,8 g, foi dissolvida em água até obter-se 300,0 mL de solução. Uma amostra de 250,0 mL desta solução foi neutralizada totalmente por 50,0 mL de solução de H2SO4 2,0 molar. Admitindo que as impurezas não reagem com ácido, determine a molaridade da solução de KOH e o teor de pureza do KOH. 0,8 M e 80,0 % 3 – Um sistema é formado pela mistura de 0,15 L de uma solução aquosa 1,0 molar de HCℓ e 250,0 mL de uma solução aquosa 2,0 molar de NaOH. Responda às questões a respeito deste sistema. a) A solução final tem caráter ácido, básico ou neutro? Básico b) Qual a molaridade do reagente em excesso, caso exista, na solução final? 0,875 M c) Qual a molaridade do sal produzido na solução final? 0,375 M → Atividades 1 – 200,0 mL de solução aquosa de Ca(OH)2 1,6 molar são utilizados para neutralizar completamente 100,0 mL de HNO3(aq). Qual a molaridade da solução ácida? 2 – Para realizar a titulação de 20,0 mL de NaOH(aq) de molaridade desconhecida, foram utilizados 50,0 mL de H2SO4(aq) 0,2 molar. Qual a molaridade do NaOH(aq)? 3 – Um estudante verifica que 20,0 mL de KOH(aq) 0,3 molar são necessários para neutralizar uma amostra de 30,0 mL de HCℓ(aq). Determine a molaridade do HCℓ(aq). 4 – 20,0 mL de uma solução de hidróxido de sódio são neutralizados por 50,0 mL de uma solução 0,1 molar de ácido clorídrico. Calcule: a) a molaridade da solução de hidróxido de sódio; b) a concentração da solução de hidróxido de sódio em g/L. 5 – Qual o volume de Mg(OH)2 0,4 molar em mililitros, necessário para neutralizar 80,0 mL de HCℓ 1,5 molar? 6 – Que massa de carbonato de cálcio é necessária para neutralizar 20,0 mL de H2SO4(aq) de concentração 490 g/L? 7 – Qual a massa de ácido fórmico, HCOOH, que, dissolvida em 500,0 mL de água, resulta em uma solução que é completamente neutralizada por 500,0 mL de uma solução 1,0 molar de NaOH? HCOOH + NaOH HCOONa + H2O 8 – O fenômeno da chuva ácida acontece quando existem poluentes, derivados de óxidos de nitrogênio e de enxofre, misturados nas gotículas de água que formam as nuvens. Dentre os sérios problemas que podem acontecer em decorrência desta poluição, está a ação dos ácidos sobre as estruturas de ferro, cimento, mármore, etc. Uma das reações que representam esta ação é: CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2O + CO2 Qual o volume em litros, de ácido sulfúrico 0,50 molar que pode reagir com 25,0 g de carbonato de cálcio, nesta reação? 9 – Um tablete do antiácido leite de magnésia contém 0,583 g de hidróxido de magnésio. Determine em litros, o volume de solução de HCℓ 0,010 M que neutraliza esse tablete. 10 – O eletrólito empregado em baterias de automóvel é uma solução aquosa de ácido sulfúrico. Uma amostra de 7,50 mL de solução de uma bateria requer 40,0 mL de hidróxido de sódio 0,75 molar para sua neutralização completa. Calcule a concentração molar do ácido na solução da bateria. 11 – Calcular a molaridade de uma solução de ácido sulfúrico, sabendo que 30,0 mL desta solução, quando tratadas por uma solução de cloreto de bário, produzem um precipitado branco que, lavado, seco e pesado, acusa 0,466 g. 12 – Coloca-se num erlenmeyer 0,3 g de KOH com impurezas e dissolve-se em água. Para titular a solução formada, foram consumidos 25,0 mL de solução de HCℓ 0,2 M. Qual o grau de pureza do KOH? 13 – Alguns produtos de limpeza doméstica consistem basicamente de solução aquosa de amônia. Para reagir completamente com a amônia presente em 5,00 mL de amostra de um determinado produto de limpeza, foram necessários 31,20 mL de ácido clorídrico 1,00 molar. A reação que ocorre é: NH3(aq) + HCℓ(aq) NH4Cℓ(aq) a) Calcule a concentração molar de amônia na amostra. b) Supondo a densidade da solução de amônia igual a 1,0 g/mL, calcule a porcentagem em massa de amônia presente na amostra. 14 – Para determina a porcentagem de prata em uma liga, um analista dissolve uma amostra de 0,800 g da liga em ácido nítrico. Isto causa a dissolução da prata como íons Ag+. A solução é diluída com água e titulada com uma solução 0,150 mol/L de tiocianato de potássio, KSCN. É formado, então, um precipitado: Ag+ + SCN- AgSCN(s) E o analista descobre que são necessários 42,0 mL de solução de KSCN para a titulação. Qual é a porcentagem em massa de prata na liga? 15 – Uma indústria comprou hidróxido de sódio como matéria- prima, sabendo que o material apresentava impurezas inertes ao HCℓ. Certa amostra de 3,0 g daquele álcali foi neutralizada por 20 mL de HCℓ 3,0 molar. Pede-se: a) a porcentagem de pureza do NaOH; b) a massa do material necessária para a preparação de 1 L de solução 1 molar. 16 – Por lei, o vinagre (solução aquosa de ácido acético) pode conter no máximo, 4,0 % em massa de ácido acético (C = 0,67 mol/L). Suponha que você queira verificar se o vinagre utilizado em sua casa atende as especificações legais. Para isto, você verifica que 40,0 mL de vinagre são completamente neutralizados por 15,0 mL de uma solução aquosa de NaOH 2,0 molar. A que conclusão você chega? 17 – Misturam-se 50,0 mL de solução aquosa 0,1 molar de ácido sulfúrico com 50,0 mL de solução aquosa 0,40 molar de hidróxido de sódio. Completada a reação: a) o meio estará ácido ou básico? Justifique. b) qual a concentração, em mol/L do ácido ou da base remanescente? c) Qual a concentração em relação ao sal formado? 18 – Juntando-se 300,0 mL de HCℓ 0,4 M com 200,0 mL de NaOH 0,6 M, pergunta-se: a) o meio estará ácido ou básico? Justifique. b) qual a concentração, em mol/L do ácido ou da base remanescente? c) Qual a concentração em relação ao sal formado? 19 – Resolva as questões a seguir: a) calcule a massa em gramas de hidróxido de sódio (NaOH) necessárias para preparar 50,0 mL de solução 0,1 mol/L. b) misturando a solução preparada no item a com 50,0 mL de solução HCl 0,3 mol/L, qual será a concentração, mol/L, do sal formado e do reagente em excesso? 20 – O hidróxido de sódio (NaOH) neutraliza completamente o ácido sulfúrico (H2SO4). Determine o volume, em litros, de uma solução de ácido sulfúrico, 1,0 mol/L, que reage com 0,5 mol de NaOH. 21 – Um sistema é formado pela mistura de 0,15 L de uma solução aquosa 1,0 mol/L de HCℓ e 250 mL de uma solução aquosa 2,0 mol/L de NaOH. Responda: a) A solução final (sistema) tem caráter ácido, básico ou neutro? Justifique. b) Qual a concentração (em mol/L) do reagente em excesso, caso exista, na solução final? Respostas 1) 6,4 mol/L 12) 93,33 % 18) 2) 1,0 M 13) a) Neutro 3) 0,2 M a) 6,24 M b) Zero 4) b) 10,608 % c) 0,24 M a) 0,25 molar 14) 85,05 % 19) b) 10,0 g/L 15) a) 0,20 g 5) 150,0 mL a) 80,0 % b) 0,05 mol/L e 0,1 mol/L 6) 10,0 g b) 50,0 g 20) 0,25 L 7) 23,0 g 16) 21) 8) 0,5 L 17) a) básica 9) 2,0 L a) Básico b) 0,875 mol/L 10) 2,0 M b) 0,1 M 11) 0,066 M c) 0,05 M Propriedades Coligativas Definição: São aquelas propriedades que dependem da concentração das partículas em solução e não da natureza delas. Pressão de vapor (PV): chamamos de pressão de vapor à pressão exercida pelo vapor emanado do líquido. Pressão máxima de vapor (PMV): é quando o número de moléculas de vapor é máximo (número de moléculas que passa para o estado de vapor é exatamente igual ao número de moléculas de vapor que se condensam) e, pelo fato de se colidirem contraas paredes internas do recipiente e contra a superfície livre do líquido, exercem pressão. Observação: Um líquido só evapora quando a energia cinética de suas moléculas excede o trabalho de coesão aplicado pela tensão superficial à superfície do líquido Fatores que alteram a PMV: Altitude Quanto maior a altitude, menor a PA sendo assim, menor a força exercida sobre a superfície do líquido sendo assim, os líquidos apresentam maior PMV. Quanto menor a altitude, maior a PA sendo assim, maior a força exercida sobre a superfície do líquido sendo assim, os líquidos apresentam menor PMV. Temperatura Quanto maior a temperatura do líquido, maior a energia cinética fornecida às moléculas sendo assim, mais facilmente elas excedem o trabalho de coesão aplicado pela tensão superficial à superfície do líquido, apresentando assim maior PMV. Quanto menor a temperatura do líquido, menor a energia cinética fornecida às moléculas sendo assim, mais dificilmente elas excedem o trabalho de coesão aplicado pela tensão superficial à superfície do líquido, apresentando assim menor PMV. Natureza das partículas Quanto mais forte a interação intermolecular, mais difícil é a evaporação do líquido sendo assim, menor a PMV. Quanto mais fraca a interação intermolecular, mais fácil é a evaporação do líquido sendo assim, maior a PMV. Exemplos 1) Coloque os líquidos em ordem crescente de PMV e justifique. Gasolina (C8H18), Água (H2O) e Ácido clorídrico (HCℓ) 2) Por que um frasco de álcool aberto na cidade X (1800 m de altitude) seca mais rápido que na cidade Y (600 m de altitude)? Justifique. 3) Duas salas encontram-se climatizadas nas seguintes temperaturas: Sala 1: 18 ºC Sala 2: 30 ºC Em ambas as salas, derramou-se 50 mℓ de álcool etílico (álcool comum). Em qual sala o álcool secará primeiro? 4) Analise o gráfico e responda: a) Qual o líquido mais volátil? b) Qual o líquido menos volátil? c) A 90 ºC, qual a pressão de vapor da água? d) A 300 mmHg, qual a temperatura de ebulição do éter dietílico? e) A 200 mmHg, quais as temperaturas de ebulição aproximada dos líquidos? f) Qual líquido apresenta maior temperatura de ebulição? g) Qual líquido apresenta menor temperatura de ebulição? Tonoscopia É o estudo do abaixamento da pressão de vapor de um líquido causado pela adição de um soluto não volátil. Quanto maior o número de partículas em solução, maior será o abaixamento, e portanto menor será a pressão de vapor do solvente. Ebulioscopia É o estudo da elevação da temperatura de ebulição de um líquido causada pela adição de um soluto não volátil. Quanto maior o número de partículas do soluto em solução, maior será a temperatura de ebulição. Observações: 1 – Quando ocorre a ebulição de um líquido? Um líquido entra em ebulição quando sua pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica local. 2 – A altitude altera a temperatura de ebulição de um líquido? Quanto maior a altitude onde o líquido se encontra, menor será a temperatura necessária para igualar sua pressão de vapor com a pressão atmosférica e, consequentemente, menor será a temperatura de ebulição do líquido. Crioscopia É o estudo do abaixamento da temperatura de solidificação (congelamento) de um solvente causado por adição de um soluto não volátil. Quanto maior o número de partículas do soluto em solução, menor será a temperatura de congelação. Osmoscopia É o estudo da osmose. O que é membrana semipermeável? Membrana que só permite passagem de moléculas do solvente e impede a passagem do soluto. O que é difusão? É o movimento espontâneo entre partículas de substâncias diferentes, que se misturam, dando origem a uma solução. O que é osmose? Passagem de solvente através de uma membrana semipermeável do meio menos concentrado para o meio mais concentrado. Quando ocorre a osmose? Quando as concentrações dos meios são diferentes Qual o objetivo da osmose? Igualar as concentrações dos meios O que é pressão osmótica? É a pressão mínima que devemos exercer sobre uma solução para impedir que a solução seja diluída por osmose. Quanto maior o número de partículas do soluto em solução, maior será a pressão osmótica. Como se classificam as soluções de acordo com a pressão osmótica? Hipotônica: Solução de menor pressão osmótica Hipertônica: Solução de maior pressão osmótica Isotônicas: Duas soluções de mesma pressão osmótica O que é osmose reversa? Passagem de solvente através de uma membrana semipermeável do meio mais concentrado para o meio menos concentrado. Quando ocorre a osmose reversa? Quando se exerce uma pressão sobre a solução mais concentrada maior do que a pressão osmótica. Exercícios 1 – O que é pressão máxima de vapor de um líquido e quando ela ocorre? 2 – O que é um líquido volátil? 3 – Quais os fatores influem na pressão de vapor de um líquido? 4 – Quando que um líquido evapora? 5 – Explique a relação existente entre pressão de vapor e: a) temperatura b) interações intermoleculares c) presença de soluto não volátil d) número de partículas de soluto não volátil em solução 6 – “As propriedades coligativas dependem da natureza do soluto”. Esta afirmativa é verdadeira ou falsa? Justifique. 7 – Em Belo Horizonte a água pura entra em ebulição a uma temperatura menor do que 100°C. Justifique. 8 – Num hospital de dez andares em meio uma capital, ocorreu derramamento de álcool absoluto em dois andares climatizados. O terceiro andar encontrava-se a 15°C e o quinto andar a 25°C. Em qual andar o álcool irá evaporar mais rápido? Justifique. 9 – Explique por qual motivo os alimentos cozinham mais rápido em panela de pressão. 10 – Um perfume no corpo de uma mesma pessoa tem maior durabilidade no inverno ou no verão? Justifique. 11 – Uma cozinheira moradora do pico de uma montanha ao mudar-se para o sopé da montanha percebeu que os alimentos cozinhavam mais rápido. Explique a observação da cozinheira. 12 – O que são propriedades coligativas? De que fator elas dependem? 13 – O que ocorre com a pressão de vapor e com os pontos de ebulição e de congelação de um líquido quando este dissolve quantidade de um soluto não volátil? 14 – Considere a seguinte tabela, que mostra a pressão de vapor de A, B, C e D à mesma temperatura: Substância Pressão de vapor A 78,25 mmHg B 12,03 mmHg C 28,34 mmHg D 148,12 mmHg a) Qual das substâncias é mais volátil? b) Qual é menos volátil? c) Qual apresenta o maior ponto de ebulição? d) Qual apresenta o menor ponto de ebulição? e) Coloque as substâncias em ordem crescente de ponto de ebulição. 15 – O que é: a) Tonoscopia b) Ebulioscopia c) Crioscopia d) Osmoscopia 16 – Quando que um perfume apresenta maior durabilidade? 17 – Comente a frase: “Este perfume é álccol puro”. 18 – Por que o álcool em gel (70 %) é mais recomendado para o uso doméstico do que o álcool 96 %? 19 – Por que as águas de rios e lagos evaporam mais do que a água do mar? 20 – Explique: Café (preparado) não ferve em banho-maria. 21 – Por que um ovo cozinha mais rápido em água com sal dissolvido? 22 – Por que uma queimadura com leite fervendo é bem pior do que com água fervendo? 23 – Em países que nevam, costuma-se jogar sal na estrada para derreter a neve. Explique. 24 – Em países árticos, a temperatura das águas fica abaixo de 0°C, mas, não congela. Explique. 25 – Colocando-se no congelador de uma geladeira 2 copos com o mesmo volume de suco de frutas e água, qual congela primeiro? Justifique. 26 – Explique como funciona uma salmoura. 27 – Em países que possuem baixa temperatura em determinada época do ano, coloca-se etileno-glicol na água do radiador. Explique. 28 – Quando que ocorre osmose? 29 – Qual o objetivo da osmose? 30 – O queé uma membrana semipermeável? 31 – Explique os termos: a) hipertônico b) isotônico c) hipotônico 32 – O que é pressão osmótica? 33 – Como ocorre a osmose reversa? Cite uma aplicação. 34 – Explique por que: a) Ao temperarmos uma salada de alface com sal, a mesma murcha. b) Uma pessoa que fica muito tempo se banhando ao mar, sente uma sede intensa. c) Um peixe de água doce não sobrevive em água do mar. d) No nordeste do Brasil, costumam salgar a carne a fim de produzir carne de sol. e) Um náufrago ao beber água do mar desidrata com mais rapidamente. f) Uma donzela ao receber um buquê de rosas, coloca-o num jarro com água. 35 – Dadas as soluções: I 0,5 molar de KI II 0,5 mol/L de BaBr2 III 0,5 M de AℓI3 IV 90 g/L de glicose (C6H12O6) V 0,5 molar de Aℓ2(SO4)3 Coloque-as em ordem crescente de: a) Pressão de vapor. b) Temperatura de ebulição. c) Temperatura de congelação. d) Pressão osmótica. 36 – Dadas as soluções: I 0,2 mol/L de NaBr II 0,5 mol/L de In(OH)3 III 0,3 mol/L de FeF2 IV 273,6 g/L de glicose (C12H22O11) V 1,0 mol/L de Fe3(PO4)2 Qual solução apresenta: a) Maior pressão de vapor? b) Menor pressão de vapor? c) Maior temperatura de ebulição? d) Menor temperatura de ebulição? e) Maior temperatura de congelação? f) Menor temperatura de congelação? g) Maior pressão osmótica? h) Menor pressão osmótica? 37 – Certas propriedades físicas de um solvente, tais como temperatura de ebulição e de solidificação, são alteradas quando nele dissolvemos um soluto não-volátil. Para se verificar esse fato, quatro sais distintos foram dissolvidos em frascos contendo a mesma quantidade de água, formando as soluções I, II, III e IV, como indica o esquema a seguir: Assinale a alternativa que apresenta soluções em ordem CRESCENTE de abaixamento da temperatura de solidificação. a) IV < I < II < III b) III < I < II < IV c) IV < II < I < III d) III < II < I < IV 38 – Adicionando 0,1 mol de KNO3 em 5 litros de água e 0,1 mol de Na2SO4 também em 5 litros de água, qual solução apresentará maior temperatura de ebulição? Justifique. 39 – Dadas as soluções: A 0,1 mol/L de KNO3 B 0,1 mol/L de MgCℓ2 C 0,3 mol/L de glicose (C6H12O6) D 0,15 mol/L de K2SO4 a) Qual apresenta, a uma mesma temperatura, a maior pressão osmótica? Justifique. b) Quais soluções apresentam a mesma pressão de vapor, a mesma temperatura de ebulição, a mesma temperatura de solidificação e a mesma pressão osmótica? Justifique. 40 – Considere as soluções aquosas indicadas abaixo: Solução A: Solução 0,1 M de sacarose (C12H22O11) Solução B: Solução 0,02 M de glicose (C6H12O6) Solução C: Solução de concentração 1,8 g/L de glicose. a) Qual tem maior pressão osmótica? b) Qual tem menor temperatura de inicio de ebulição? c) Em qual a água tem maior pressão de vapor? d) Qual tem menor temperatura de solidificação? 41 – Considere os sistemas: A: Água pura B: Solução 0,1 M de glicose (C6H12O6) C: Solução 0,1 M de Ca(NO3)2 D: Solução de KBr de concentração 23,8g/L a) Qual tem a maior pressão de vapor? b) Qual tem a menor pressão de vapor? c) Qual tem a temperatura de congelação mais baixa? d) Qual tem a menor temperatura de ebulição? 42 – “Soluções aquosas de mesma concentração molar (de solutos diferentes) terão temperaturas de início de ebulição iguais”. Tal afirmação é correta? Justifique. 43 – A panela de pressão permite que alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar a não ser através de um orifício sobre o qual assenta um peso (válvula) que controla a pressão. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fases da água são apresentados abaixo. A pressão exercida pelo peso da válvula é de 0,4 atm e a pressão atmosférica local é de 1,0 atm. De acordo com as informações do enunciado e do gráfico acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) A água, dentro da panela de pressão, entrará em ebulição a 110°C. (02) Reduzindo o peso da válvula pela metade, a água entrará em ebulição a 100°C. (04) Aumentando a intensidade da chama sob a panela, a pressão interna do sistema aumenta. (08) Se, após iniciar a saída de vapor pela válvula, a temperatura for reduzida para 60°C, haverá condensação de vapor d'água até que a pressão caia para 0,5 atm. (16) Na vaporização da água o principal tipo de interação que está sendo rompida entre as moléculas são ligações de hidrogênio. Termoquímica Estudo da variação de calor em processos químicos. Definições: Hr – entalpia de reagentes Hp – entalpia de produtos ∆H – variação de entalpia ∆H = Hp – Hr Reação endotérmica Reação exotérmica ∆H > 0 ou ∆H + Hp > Hr ∆H < 0 ou ∆H – Hp < Hr Reações A + B → C ∆H = + ___ cal A + B + ___ cal → C A + B → C - ___ cal X + Y → Z ∆H = -___ cal X + Y → Z + ___ cal X + Y - ___ cal → Z Gráficos Observações: ►Mudança de Estado Físico x ∆H ►Ligações x ∆H . Quebra de ligações → endotérmica . Formação de ligação → exotérmica ►Unidades de medida cal: calorias j: joule ►Relação entre medidas 1 cal ___________ 4,2 j Equações Termoquímicas ►Entalpia de formação Ou entalpia “0” é a entalpia atribuída às substâncias simples em sua forma alotrópica mais estável. Substância Forma alotrópica Hidrogênio H2(g) Oxigênio O2(g) Cloro Cℓ2(g) Flúor F2(g) Nitrogênio N2(g) Ferro Fe(s) Carbono C(grafite) Enxofre S(rômbico) Fósforo P(vermelho) ►Entalpia de combustão Ou de queima, trata-se da reação da substância (combustível) com O2(g) (comburente) onde: Se tiver Forma C CO2(g) H H2O(ℓ) S SO2(g) Exemplos 1 – Classifique os processos quanto a variação de calor: a) Derretimento de chocolate b) Congelamento de sorvete c) Evaporação de perfume d) Embaçamento do espelho durante o banho 2 – Classifique as reações quanto a variação de calor: a) M + N → O ∆H = 40 cal b) S + T + 130 cal → Z c) X + P – 200 kcal → W d) E + F → G ∆H = - 120 cal e) K + L → N + 20 cal f) T + U → Y – 50 cal g) 2N → N2 h) NH3 → N + 3H i) I2 (s) → I2(g) 3 – Faça as conversões: a) 2000 cal em kcal b) 4000 cal em kcal c) 2000 kj em J d) 100000 J em kj e) 2000 cal em J f) 3400 J em cal g) 126000 kj em kcal h) 21000 J em kcal i) 105000 kj em cal j) 4000 cal em kj 4 – Em relação a cada gráfico forneça: ● Hr ● Hp ● ∆H ● Classificação ● Reação a) b) 5 – Faça a reação de formação das seguintes substâncias: a) H2O(ℓ) b) CO(g) c) HNO2(ℓ) d) H2SO3(ℓ) e) C8H18(g) f) HF(g) g) PH3(g) h) C4H6O4(ℓ) i) C5H12(g) j) H4P2O7(ℓ) 6 – Faça a reação de combustão das seguintes substâncias: a) C4H10(g) f) C7H12(g) b) C3H6(g) g) C3H6O(g) c) C2H6(g) h) C3H8O(g) d) C5H12(g) i) C4H8O(g) e) C10H22(g) j) C7H6O(g) 7 – Analise a equação termoquímica representada abaixo para responder ao que se pede: 2H2(g) + O2(g) 2H2O(ℓ) ∆H = - 285,8 kJ a) Qual a quantidade de calor liberada na formação de 1 mol de H2O(ℓ)? b) Qual a quantidade de calor liberado na formação de 36 g de H2O(ℓ)? c) Qual a quantidade de calor liberado na formação de 90 g de H2O(ℓ)? 8 – Analise a equação termoquímica representada abaixo para responder ao que se pede: C6H12O6(s) + 6O2(g) 6CO2(g) + 6H2O(ℓ) ∆H = - 2820 kJ a) Qual a quantidade de calor liberada na queima de 5 mol de C6H12O6(s)? b) Qual a quantidade de calor liberado na queima de 90 g de C6H12O6(s)? c) Qual a quantidade de calor liberado na queima de 720 g de C6H12O6(s)? 9 – Analise os esquemas mostrados a seguir para responder às questões: Tempo necessário, em média, para um adulto gastar a energia de alguns alimentos Hambúrguer com queijo 470kcal Em repouso 6 horas e 30 minutos Andando 82 minutos Jogando tênis 61 minutos Nadando 43 minutos Pedalando 39 minutos Correndo 32 minutos Sorvete 255 kcal Em repouso 3 horas e 30 minutos Andando 45 minutos Jogando tênis 33 minutos Nadando 23 minutos Pedalando 21 minutos Correndo 37 minutos Fatia de pizza 185 kcal Em repouso 2 horas e 32 minutos Andando 32 minutos Jogando tênis 24 minutos Nadando 17 minutos Pedalando 15 minutos Correndo 12 minutos Maçã 70 kcal Em repouso 52 minutos Andando 12 minutos Jogando tênis 9 minutos Nadando 7 minutos Pedalando 6 minutos Correndo 5 minutos a) Qual dos alimentos mostrados fornece mais energia? b) Qual dos alimentos mostrados fornece menos energia? c) Se uma pessoa tomar dois sorvetes, quanto tempo em repouso ela levará para gastar a energia que eles fornecem? E se estiver pedalando? d) Se uma pessoa come três maçãs, ela consegue energia para nadar quanto tempo? E para caminhar? e) O que fornece mais energia: um hambúrguer com queijo ou quatro maçãs? f) Realizando uma mesma atividade, leva-se mais tempo para gastar a energia de três fatias de pizza ou de dois sorvetes? g) Qual dos alimentos mostrados pode engordar mais facilmente uma pessoa? h) Admitindo que uma pessoa vá correr por 34 minutos e que a energia necessária para isso seja obtida exclusivamente por meio da ingestão de sorvete, quantos sorvetes iguais ao mostrado no esquema ela deve ingerir? i) Converta o conteúdo calórico de cada um dos quatro alimentos para kJ. 10 – O eteno (etileno) é utilizado na fabricação de polietileno, um tipo de plástico muitíssimo importante na atualidade, pois serve para confecção de sacos para embalagem, toalhas de mesa, cortina de banheiro etc. Calcule o calor de combustão do eteno, com base nos dados da tabela a seguir: Substância 𝑯𝒇 𝟎 (kcal/mol a 25 ºC) C2H4(g) +12,5 CO2(g) -94,1 H2O(ℓ) -68,3 C2H4(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(ℓ) 11 – De acordo com a equação abaixo e os dados fornecidos, C2H2(g) + 𝟓 𝟐 O2(g) 2CO2(g) + H2O(ℓ) Dados: 𝐻𝑓 0 do C2H2(g) = +226,5 kJ/mol 𝐻𝑓 0 do CO2(g) = -393,3 kJ/mol 𝐻𝑓 0 do H2O(ℓ) = -285,5 kJ/mol Determine o valor da entalpia de combustão do acetileno (C2H2(g)). 12 – Dada a reação de combustão: CH3OH(g) + 𝟑 𝟐 O2(g) CO2(g) + 2H2O(ℓ) ∆H = -240 kJ Substância 𝑯𝒇 𝟎 (kJ/mol a 25 ºC) CO2(g) -394 H2O(ℓ) -286 Com base nessas informações, determine a entalpia de formação do CH3OH(g). 13 – Com base nos dados da tabela: Ligação Energia de ligação (kJ/mol) H—H 436 Cℓ—Cℓ 243 H—Cℓ 432 Determine o ∆H da reação representada, em kJ por mol de HCℓ(g). H2(g) + Cℓ2(g) 2HCℓ(g) 14 – O gás cloro (Cℓ2), amarelo-esverdeado, é altamente tóxico. Ao ser inalado, reage com a água existente nos pulmões, formando ácido clorídrico (HCℓ) – um ácido forte, capaz de causar grandes lesões internas, conforme a seguinte equação: Cℓ2(g) + H2O(g) HCℓ(g) + HCℓO(g) Ligação Energia de ligação (kJ/mol) H—O 464 Cℓ—Cℓ 243 H—Cℓ 431 Cℓ—O 205 Utilizando os dados constantes na tabela, determine a variação de entalpia da reação. 15 – Utilizando os dados contidos na tabela, determine a variação de entalpia da reação: 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) Ligação Energia de ligação (kJ/mol) H—H 432 N≡N 942 H—N 386 16 – Determine a variação de entalpia da seguinte reação: )(3)(2)(42 2 ggl NHHHN A partir das estapas: )(42)(2)(2 2 lgg HNHN ∆H = + 51 kJ/mol )(3)(2)(2 23 ggg NHHN ∆H = - 92 kJ/mol 17 – Calcule o ∆H da reação: )()(4)(2)(42 426 gggg HFCFFHC Dados: )()(2)(2 422 ggg HFFH ∆H = -1.092 kJ/mol )(4)(2.)( 242 gggraf CFFC ∆H = -1.360 kJ/mol )(42)(2.)( 22 gggraf HCHC ∆H = -52 kJ/mol Exercícios 1 – Em alguns dias a umidade relativa do ar está tão alta que nós nos sentimos como se estivéssemos dentro de uma sauna. As pessoas reclamam o tempo todo que está muito “abafado”. Explique, usando termos termoquímicos, por que isso acontece. 2 – Complete as frases abaixo, colocando as palavras: endotérmico,exotérmico, libera ou absorve: "A fusão do gelo é um fenômeno que _____________ energia, portanto trata-se de um processo ___________________. Já a combustão do etanol ______________ energia e é classificado como um processo __________________." "Quando a água do mar evapora podemos dizer que suas moléculas _____________ a energia proveniente do sol." 3 – Ao derramar álcool em seu braço, você sente um resfriamento na pele. Este fenômeno físico é exotérmico ou endotérmico? Justifique. 4 – Ao observarmos o nível do mercúrio de um termômetro que está em um recipiente no qual está ocorrendo uma reação exotérmica notamos: a) Que o nível do mercúrio na escala do termômetro aumenta, pois a reação libera energia para o bulbo do termômetro. b) Que o nível do mercúrio na escala do termômetro diminui, pois a reação libera energia para o bulbo do termômetro. c) Que o nível do mercúrio na escala do termômetro aumenta porque o sistema ganha energia. d) Que o nível do mercúrio na escala do termômetro diminui porque o sistema ganha energia. e) Que o nível do mercúrio na escala do termômetro diminui porque o sistema perde energia. 5 – Classifique os processos em endotérmicos ou exotérmicos: a) Queima da gasolina b) Fusão do gelo c) Solidificação do álcool d) Fotossíntese e) Fusão nuclear f) evaporação da água g) Cozimento de um ovo h) Explosão de dinamite i) iodo(sólido) iodo(vapor) j) condensação do vapor de água k) Escurecimento do açúcar quando aquecido 6 – Classifique as equações termoquímicas a seguir em endotérmicas e exotérmicas. a) H2(g) + 1 2 O2(g) H2O(ℓ) + 285,8 kJ b) 1 2 H2(g) + 1 2 Cℓ2(g) HCℓ(g) ∆H = -92,5 kJ/mol c) 1 2 H2(g) + 1 2 F2(g) HF(g) + 268,6 kJ d) H2(g) + 2C(s) + 226,8 kJ C2H2(g) e) 2H2(g) + 2C(s) C2H4(g) ∆H = +52,3 kJ/mol f) C(s) + O2(g) CO2(g) + 393 kJ g) 242 kJ + H2O(g) H2(g) + 1 2 O2(g) h) 285 kJ + H2O(ℓ) H2(g) + 1 2 O2(g) i) Fe(S) + 1 2 O2(g) FeO(s) + 64,04 Kcal j) H2O(ℓ) H2(g) + 1 2 O2(g) ∆H = + 68,3 Kcal k) 2C(graf) + 3H2(g) C2H6(g) ∆H = ─20,5 Kcal l) CO2(g) C(graf) + O2(g) ∆H = + 94,14 Kcal m) CaO(S) + 151,9 Kcal Ca(s) + 1 2 O2(g) n) 6CO2(g) + 6H2O(ℓ) + calor C6H12O6(aq) +6O2(g) o) C2H4(g) 2C(g) + 4H(g) p) 2H(g) + 2S(g) + 4O(g) H2SO4(ℓ) q) Fe(s) Fe(ℓ) r) H2O(g) H2O(s) 7 – Escreva as equações correspondentes à entalpia de formação de: a) C3H8(g) b) C2H6O(ℓ) c) Na2SO4(s) d) HNO3(ℓ) e) H2SO4(ℓ) f) C3H6O(g) g) H2O(ℓ) h) CO2(g) i) H3PO4(ℓ) j) NH3(g) 8 – Escreva as equações termoquímicas correspondentes à entalpia de combustão de: a) H2(g) b) Cgraf c) CH4(g) d) C3H8(g) e) C6H6(g) f) C8H18(ℓ) g) C3H4O2(g) h) C4H6O(g) i) C2H6O(ℓ) j) C4H8O2(ℓ) 9 – A partir das informações monte as equações químicas. a) Um mol de enxofre líquido reage com um mol de oxigênio gasoso, produzindo um mol de dióxido de enxofre gasoso liberando 71 Kcal nas (CNTP). b) Um mol de carbono grafite reage com meio mol de oxigênio gasoso produzindo um mol de monóxido de carbono gasoso. A variação de entalpia é de 26,5 Kcal e o processo é exotérmico. 10 – Coloque as energias absorvidas ou liberadas dentro da equação reescrevendo-as. a) 2C(graf) + 3H2(g) C2H6(s) ∆H= + 68,3 Kcal b) Fe(S) + ½O2(g) FeO(s) ∆H= ─ 20,5 Kcal 11 – Em relação a cada gráfico forneça: ● Hr ● Hp ● ∆H ● Classificação ● Reação a) b) c) d) e) 12 – Na combustão completa de 1 mol de C4H10 são liberados 2658 kJ. Calcule o calor liberado na queima de 5 mol de C4H10. - 13290 kJ 13 – Utilizando os dados do exercício 12, calcule a energia liberada na queima de 29 g deC4H10. - 1329 kj Utilize essa informação para responder as questões de número 14 a 16. 1C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O + 1373 kJ 14 – Qual é a quantidade de calor liberada ou absorvida na queima de 5 mol de C2H5OH? -6865 kj 15 – Se ocorresse a formação de 1 mol de CO2 na reação, qual seria a quantidade de calor liberada ou absorvida? -686,5 kj 16 – Calcule a quantidade de calor liberada ou absorvida na queima de 460 g de C2H5OH. - 13730 kj 17 – A reação do alumínio com o oxigênio é altamente exotérmica e pode ser representada como segue: 2Aℓ(s) + 𝟑 𝟐 O2(g) Aℓ2O3(s) ∆H = -1670 kJ Determine a quantidade de calor, em kJ, liberada na combustão de 1 g de alumínio. -30,93 kj 18 – Considere a equação a seguir: C(graf) + O2(g) CO2(g) H – 393,5 kJ/mol Determine a energia liberada na queima de 120 g de carbono. - 3935 kj 19 – O calor de combustão do butano gasoso C4H10 vale - 2878 kJ. a) Escreva a equação termoquímica desse processo. b) Calcule a energia liberada na queima de 5,8 gramas de butano. - 287,8 kj As tabelas a seguir devem ser utilizadas para a resolução dos exercícios de 20 a 23. 20 – Considere que durante um almoço você ingeriu: 100 g de verduras verdes 50 g de batatas fritas 50 g de frango grelhado 2 fatias de abacaxi (com 20 g cada um) Calcule o valor energético (calórico), em Kj e em kcal, fornecido por esse almoço. + 1660 kj ; + 395,23 kcal 21 – Em relação ao exercício 20, determine quantos minutos você iria de caminhar para consumir a mesma quantidade de energia fornecida pelo almoço. 91 min 22 – Uma pessoa, logo ao acordar, foi correr durante meia hora, consumindo certa quantidade de energia. No café da manhã, ela resolve repor a mesma quantidade de energia consumida na corrida, comendo pão com manteiga (1 pão de 50 g + 5,0 g de manteiga). Calcule a quantidade de pão com manteiga que ele deverá ingerir. 2 pães com manteiga 23 – Uma dieta alimentar de 6.000 kJ estava sendo seguida por uma pessoa. Durante uma refeição, ela ingeriu alimentos cujo valor energético era de 9.000 kJ. Para consumir o excesso, ela resolveu jogar futebol. Determine quantos minutos ela deverá jogar. 82 min Comentário sobre as questões 24, 25 e 26. VALOR ENERGÉTICO APROXIMADO DE ALGUNS ALIMENTOS COMUNS Alimento kJ/g vegetais verdes 1,0 cerveja 1,3 frutas cítricas 1,5 leite integral 2,2 iogurte 3,0 frango grelhado 6,0 pão 10,0 sorvete 11,0 bife grelhado 14,0 arroz 15,0 açúcar comum 17,0 batata frita 24,0 manteiga 30,0 ENERGIA CONSUMIDA APROXIMADA Tipo de exercício kJ/h caminhada 1.100 voleibol 1.400 tênis 1.900 futebol 2.200 corrida 2.600 Dados termoquímicos permitem comparar diferentes combustíveis quanto à energia que fornecem. A comparação pode ser feita, por exemplo, envolvendo igual quantidade em mol, em massa ou em volume. Substância Entalpia – padrão de combustão, a 25 °C (kJ/mol) Hidrogênio, H2(g) -286 Metano, CH4(g) -891 Octano, C8H18(ℓ) -5.471 Metanol, CH4O(ℓ) -726 Etanol, C2H6O(ℓ) -1.367 Substância Densidade, a 25 °C (g/mL) Hidrogênio, H2(g) 8 . 10-5 Metano, CH4(g) 7 . 10-4 Octano, C8H18(ℓ) 0,7 Metanol, CH4O(ℓ) 0,8 Etanol, C2H6O(ℓ) 0,8 24 – Usando os valores de entalpia-padrão de combustão do gráfico acima, compare os combustíveis apresentados e conclua: qual deles libera maior quantidade de energia por mol queimado?Justifique. Octano 25 – Consultando as massas atômicas na tabela periódica, calcule a energia liberada na combustão de 1,0 g de cada um dos combustíveis mencionados e conclua: qual deles libera maior quantidade de energia por unidade de massa? H2(g) 26 – Com base nos dados de densidade também apresentados no gráfico anterior, calcule a energia liberada na combustão de 1,0 mL de cada um dos combustíveis em questão e conclua: qual deles libera maior quantidade de energia por unidade de volume? Octano 27 – Denomina-se dimerização ao processo no qual duas moléculas iguais reúnem-se para formar uma única estrutura. Exemplo: 2NO2(g) N2O4(g) Determine o valor de ∆H da dimerização acima, sendo dadas: - 58 kj 𝐻𝑓 0 do NO2(g) = +34 kJ/mol 𝐻𝑓 0 do N2O4(g) = +10 kJ/mol 28 – Determine a entalpia de combustão do etanol (C2H6O(ℓ)), em kcal/mol, sendo dados -326 kj 𝐻𝑓 0 de C2H6O(ℓ) = –66 kcal/mol 𝐻𝑓 0 de CO2(g) = –94 kcal/mol 𝐻𝑓 0 de H2O(ℓ) = –68 kcal/mol 29 – É comum o cozinheiro utilizar-se do bicarbonato de sódio (NaHCO3) para apagar chamas causadas pela combustão da gordura. Quando lançado sobre as chamas, o sal decompõe-se, originando gás carbônico, que abafa ainda mais a chama. A equação de decomposição do bicarbonato de sódio e as entalpias-padrão de formação (H º f ) das substâncias envolvidas estão representadas a seguir: 2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(ℓ) + CO2(g) H º f (CO2(g)) = -393,5 kJ H º f (H2O(ℓ)) = -285,9 kJ H º f (NaHCO3(s)) = -947,7 kJ H º f (Na2CO3(s)) = -1131,0 kJ Sob condição padrão, determine a variação de entalpia da decomposição do bicarbonato de sódio: + 85 kj 30 – Calcule o ∆H em kcal/mol, a 25 °C, para: Fe2O3(s) + CO(g) 2FeO(s) + CO2(g) Dados os calores de formação em kcal/mol: H º f Fe2O3(s) = –196,50 H º f CO(g) = –26,41 H º f FeO(s) = –63,80 H º f CO2(g) = –94,05 a) 12,60 b) 6,30 c) 37,50 d) 1,26 e) 9,80 31 – Dadas as energias de ligação em kcal/mol: H—F = 135 H—H = 104 F—F = 37 Determine o valor de ∆H do processo: + 129 kcal 2HF H2 + F2 32 – Considerando os dados de entalpia de ligação abaixo, o calor associado (kJ/mol) à reação: CH4(g) + 4Cℓ2(g) CCℓ4(g) + 4HCℓ(g) - 420 kj à pressão constante, deverá ser: C—H = 414 kJ/mol H—Cℓ = 431 kJ/mol Cℓ—Cℓ = 243 kJ/mol C—Cℓ = 331 kJ/mol 33 – Na reação: H2(g) +Cℓ2(g) 2HCℓ(g) ∆H = –42kcal/mol Sendo dadas as energias de ligação em kcal/mol: H—H = 104 Cℓ—Cℓ = 60 Determine o valor da energia da ligação H—Cℓ. +103 kcal 34 – A variação de entalpia para a reação dada pela equação: 4HCℓ(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cℓ2(g) é: Dados: (Energia de ligação em kcal/mol) H−Cℓ → 103,1 O=O → 119,1 H−O → 110,6 Cℓ−Cℓ → 57,9 a) +1 089,2 kcal c) - 26,7 kcal e) −114,8 kcal b) −467,4 kcal d) +911,8 kcal 35 – Dados: Cgraf + O2(g) CO2(g) ∆H = –94 kcal/mol Cdiam + O2(g) CO2(g) ∆H = –94,5 kcal/mol Calcule o ∆H da transformação de Cgraf em Cdiam. + 0,5 kj 36 – Dados: 2H2(g) +O2(g) 2H2O(ℓ) ∆H = –136 kcal 2H2(g) +O2(g) 2H2O(v) ∆H = –116 kcal Calcule o ∆H de vaporização da água em kcal/mol. +10 kcal 37 – A partir dos valores de ∆H determine a variação de entalpia do processo: N2(g) + O2(g) 2NO(g) ∆H = ? I) N2(g) + 2O2 (g) 2NO2(g) ∆H = + 66 kJ.mol-1 II) 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ∆H = –113 kJ.mol-1 + 179 kj 38 – Calcule o ∆H da reação abaixo: -1775 kj P4(s) + 10Cℓ2(g) 4PCℓ5(s)∆H = ? etapas: P4(s) + 6Cℓ2(g) 4PCℓ3(ℓ) ∆H = –1.279 kJ.mol-1 4PCℓ3(ℓ) + 4Cℓ2(g) 4PCℓ5(s) ∆H = – 496 kJ.mol-1 39 – Dadas as equações termoquímicas: C (Graf.) C (diam.) ∆H = ? I) C (Graf.) + O2 (g) CO2 (g) ∆H = - 94,10 kcal II) C (diam.) + O2 (g) CO2 (g) ∆H = - 94,55 kcal A variação de entalpia será: a) - 188,65 kcal b) + 0,45 kcal c) + 188,65 kcal d) – 0,45 kcal e) – 94,32 kcal 40 – A combustão completa do butano pode ser representada por: 1C4H10(g) + 𝟏𝟑 𝟐 O2(g) 4CO2(g) + 5H2O(g) Considerando-se o butano, C4H10, como componente majoritário do gás de cozinha, GLP, e utilizando-se os seguintes dados para entalpias padrão de formação: 4C + 5H2(g) 1C4H10(g) ∆H0 = – 125 kJ 1C + 1O2(g) 1CO2(g) ∆H0 = – 394 kJ 1H2(g) + 1 2 O2(g) 1H2O(g) ∆H0 = – 242 kJ Obtêm-se, para o calor de combustão do butano, em kJ/mol: a) – 2911 b) – 2661 c) – 1693 d) – 1479 e) – 761 41 – O valor de ∆H de uma reação química pode ser previsto através de diferentes caminhos. Determine o ∆H do processo utilizando a Lei de Hess: CH4 + F2 CH3F + HF Dados: -484 kj (Equação I) C + 2H2 CH4 ∆H = – 75 kJ (Equação II) C + 3 2 H2 + 1 2 F2 CH3F ∆H = – 288 kJ (Equação III) 1 2 H2 + 1 2 F2 HF ∆H = – 271 kJ 42 – O metanol, um combustível líquido, tem sido utilizado como substitui da gasolina, e pode ser produzido a partir do metano, conforme a reação representada a seguir: I) 2CH4(g) + O2(g) 2CH3OH(ℓ) Dado que: II) CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) H = + 206 kJ III) 2H2(g) + CO(g) CH3OH(ℓ) H = - 128 kJ IV) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)) H = - 483 kJ a) Calcule a variação de entalpia da reação I. -327 kj b) Determine o calor liberado na reação III, quando 280 gramas de monóxido de carbono (CO) são consumidos. -1280 kj 43 – Determine a entalpia de formação do ácido clorídrico gasoso, segundo a reação representada pela equação: -183 kj H2(g) + Cℓ2(g) 2 HCℓ (g) Dados: I: H2(g) 2H(g) ∆H = 436 kJ/mol II: Cℓ2(g) 2Cℓ (g) ∆H = 243 kJ/mol III: HCℓ (g) H(g) + Cℓ (g) ∆H = 431 kJ/mol 44 – Calcule o ΔH da reação de formação do metano, dadas as reações abaixo em condições-padrão? C(grafite) + O2(g) CO2(g) ΔH= -94 Kcal H2(g) + ½ O2(g) H2O(ℓ) ΔH= -68,3 Kcal CH4(g)+ 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(ℓ) ΔH=-212,8 Kcal a) –15,8 Kcal b) 31,3 Kcal c) 35,6 Kcal d) –35,6 Kcal e) –17,8 Kcal 45 – Dadas as equações: C + O2 CO2 H = – 94,1 kcal/mol H2 + ½O2 H2O H = – 68,3 kcal/mol 2C + 3H2 + ½O2 C2H5OH H = – 66,2 kcal/mol Calcule a quantidade de calor desenvolvida na combustão completa de 46 kg de álcool etílico (C2H5OH). -326.9 kcal 46 – Determine o calor de formação do H2SO4, sabendo que: S + O2 SO2 H = – 71 kcal SO2 + ½O2 SO3 H = – 23 kcal SO3 + H2O H2SO4 H = – 31 kcal H2 + ½O2 H2O H = – 68 kcal – 193 kcal 47 – Quanto vale o calor da reação: SO2 + NO2 SO3 + NO Sabe-se que: ½ N2 + O2 NO2 H = + 8091 cal ½ N2 + ½ O2 NO H = + 21600 cal S + 3/2 O2 SO3 H = – 94450 cal S + O2 SO2 H = – 70960 cal 48 – Dadas as reações: C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O H=– 327,6 kcal CH3CHO + 5/2O2 2CO2 + 2H2O H = – 279 kcal Qual o H da reação: -48.6 kcal C2H5OH + ½O2 CH3CHO + H2O 49 – Considerando as seguintes equações abaixo, calcule o calor de formação do CS2: CS2(ℓ) + 3O2(g) CO2(g) + 2SO2(g) ΔH = -265 kcal C(grafite) + O2(g) CO2(g) ΔH = -94,1 kcal S(rômbico) + O2(g) SO2(g) ΔH = -70,2 kcal Cinética Química “Cinética química é o estudo da velocidade das reações, de como a velocidade varia em função das diferentes condições e quais os mecanismos de desenvolvimento de uma reação”. → Teoria das colisões Quando as substâncias reagentes estão em contato, irão ocorrer colisões entre suas moléculas, e parte destas colisões, dependendo de sua orientação e energia, poderão originar produtos. Se as colisões entre as moléculas reagentes formarem novas substâncias, serão COLISÕES EFETIVAS ou EFICAZES. Se as colisões entre as moléculas reagentes não formarem novas substâncias, serão COLISÕES NÃO-EFETIVA ou NÃO- EFICAZES. De acordo com a teoria das colisões pode-se afirmar que a ocorrência de uma reação depende: Da afinidade entre as moléculas. Do contato entre as moléculas. Da energia dos choques efetivos e bem orientados entre as moléculas. → Definições: HR – Entalpia dos reagentes HP – Entalpia dos produtos ΔH – Variação de entalpia CA – Complexo ativado: Ponto de maior energia da reação, estado intermediário da reação. EA – Energia de ativação: Energia mínima, porém necessária para que a reação ocorra. → Fórmulas: EA = CA – HR ΔH = HP - HR → Observações: 1 – A energia de ativação determina a velocidade da reação, quanto: • maior a energia de ativação, mais lenta a reação. • menor a energia de ativação, mais rápida a reação. 2 – Reação instantânea é aquela que apresenta energia de ativação muito pequena. 3 – Classificação da reação quanto à variação de calor: ΔH > 0 reação endotérmica, absorve calor. ΔH < 0 reação exotérmica, libera calor. →Fatores que alteram a velocidade da reação • Concentração Quanto maior a concentração, maior a quantidade de moléculas, sendo assim, maior a probabilidade de ocorrência de choques efetivos e bem orientados, aumentando-se assim, a velocidade da reação. • Temperatura Aumentando-se a temperatura, aumenta-se a energia cinética das moléculas, fazendo com que as mesmas se movimentem mais, sendo assim, maior a probabilidade de ocorrência de choques efetivos e bem orientados, aumentando-se assim, a velocidade da reação. • Pressão Aumentando-se a pressão, diminui-se o volume do sistema, fazendo que as moléculas fiquem mais próximas uma das outras, sendo assim, maior a probabilidade de ocorrência de choques efetivos e bem orientados, aumentando-se assim, a velocidade da reação. • Superfície de contato Quanto maior a superfície de contato (área exposta para que ocorra a reação) maior o número de moléculas disponíveis para que ocorra a reação, sendo assim, maior a probabilidade de ocorrência de choques efetivos e bem orientados, aumentando- se assim, a velocidade da reação. • Catalisador Substância adicionada a reação com o objetivo de diminuir a energia de ativação, tornando-a assim mais rápida. Obs.: Os catalisadores reagem (se encontram no reagente da primeira reação) e são regenerados no final do processo (se encontram da mesma foram no produto da última reação). →Lei da Velocidade • Reações elementares aA + bB → cC + dD V = K.[A]a. [B]b Onde: V – Velocidade da reação K – constante da velocidade, que depende exclusivamente da temperatura [ ] – Concentração em mol/L a e b – na reação são coeficientes já, na expressão, são as ordens. Observações: 1 – A expressão da velocidade é escrita em função dos reagentes. 2 – Só participa da expressão da velocidade substâncias no estado gasoso(g) ou aquoso (aq). 3 – Reação elementar é aquela cujos coeficientes da reação correspondem às ordens da reação. 4 – Quando uma reação se processarem mais de uma etapa, a expressão da velocidade é feita em função da etapa lenta. → Exemplos: 1 – Em relação a cada gráfico, responda: Gráfico 1 a) Qual a energia dos reagentes e dos produtos? b) Qual reação está acontecendo? c) Qual o ΔH da reação? d) Qual é o tipo de reação? e) Qual a energia do complexo ativado? f) Qual a energia de ativação? Gráfico 2 a) Qual a energia dos reagentes e dos produtos? b) Qual reação está acontecendo? c) Qual o ΔH da reação? d) Qual é o tipo de reação? e) Qual a energia do complexo ativado sem catalisador? f) Qual a energia do complexo ativado com catalisador? g) Qual a energia de ativação sem catalisador? h) Qual a energia de ativação com catalisador? i) Qual a variação da energia do complexo ativado provocada pela presença do catalisador? j) Qual a variação da energia de ativação provocada pela presença do catalisador? k) Qual a variação da energia absorvida ou liberada pela reação com a presença do catalisador? 2 – Identifique o fator que altera a velocidade da reação: a) Um comprimido efervescente reage mais rapidamente com a água se for moído. b) Queimadas se alastrando rapidamente quando está ventando. c) Efervescência da água oxigenada na higiene de ferimentos. d) Conservação dos alimentos no refrigerador. 3 – A produção de trióxido de enxofre durante a combustão de carvão em usinas termoelétricas (sistema aberto ao ar) causa problemas ambientais relacionados com a chuva ácida. Esta reação para a produção de trióxido de enxofre, na presença de óxido de nitrogênio é descrita pelo mecanismo a seguir: 1ª Etapa 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) 2ª Etapa 2NO2(g) + 2SO2(g) → 2SO3(g) +2NO(g) Reação Global 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) Qual espécie é o catalisador da reação? Justifique. 4 – Escreva a expressão de velocidade das seguintes reações elementares e indique suas ordens: a) 2HCℓ(g) → H2(g) + Cℓ2(g) b) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) c) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(ℓ) d) H2O2(aq) → H2O(ℓ) + ½O2(g) e) 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s) f) CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 5 – O óxido nítrico reage com hidrogênio, produzindo nitrogênio e vapor de água de acordo com a reação: 2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g) Acredita-se que essa reação ocorra em duas etapas: 2NO(g) + H2(g) → N2O(g) + H2O(g) (lenta) N2O(g) + H2(g) → N2(g) + H2O(g) (rápida) De acordo com esse mecanismo, escreva a expressão da velocidade da reação. 6 – Dada a reação elementar: 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) a) Escreva a expressão da velocidade. • O que ocorrerá com a velocidade da reação quando: b) Duplica-se a concentração de NO? c) Triplica-se a concentração de O2? d) Reduz a metade a concentração de NO? e) Reduz a terça parte a concentração de O2? f) Duplica-se a concentração de NO e de O2? g) Reduz a metade a concentração de NO e de O2? h) Duplica-se a concentração de NO e reduz a quarta parte a concentração de O2? 7 – A equação X + 2Y → XY2 representa uma reação, cuja equação da velocidade é: V = K.[X].[Y] a) A reação é elementar ou não elementar? Justifique. b) Determine o valor da constante de velocidade, para a reação dada, sabendo que, quando a concentração de X é 1 mol/L e a de Y é 2 mol/L, a velocidade da reação é de 3 mol/L.min. 8 – A decomposição do pentóxido de dinitrogênio é representada pela equação: 2 N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g) Foram realizados três experimentos, apresentados na tabela: Experiência [N2O5] mol/L Veloc (mol.L-1.s-1) 1 X 4Z 2 X/2 2Z 3 X/4 Z Determine: a) A equação da velocidade para essa reação. b) Se a reação é elementar ou não. c) A ordem global da reação. d) A ordem da reação em relação ao N2O5. e) O valor da constante de velocidade. 9 – Num laboratório, foram efetuadas diversas experiências para a reação: 2H2 + 2NO N2 + 2H2O Experiência [H2] mol/L [NO] mol/L Veloc (mol.L-1.s-1) 1 0,10 0,10 0,10 2 0,20 0,10 0,20 3 0,10 0,20 0,40 4 0,30 0,10 0,30 5 0,10 0,30 0,90 Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a tabela acima. Determine: a) A equação da velocidade para essa reação. b) Se a reação é elementar ou não. c) A ordem global da reação. d) A ordem da reação em relação ao H2. e) A ordem da reação em relação ao NO. f) O valor da constante de velocidade. 10 – Os dados abaixo referem-se à reação: 3A + B + C A2B + AC Realizada a 25 oC e as concentrações molares são dadas em mol/L. [A] [B] [C] V (mol.L.s-1) 0,5 0,5 0,5 0,02 0,5 0,5 1,0 0,02 0,5 1,0 0,5 0,04 1,0 0,5 0,5 0,08 Responda: a) Qual a equação da velocidade dessa reação? b) O processo é elementar? Justifique. c) Calcule o valor da constante de velocidade. d) Qual a ordem global da reação? e) Qual a ordem da reação em relação à C? → Atividades 1 – Responda às seguintes perguntas: a) O que acontece com a concentração dos reagentes em uma reação química, à medida que vai se formando os produtos? b) Quais são as principais condições para que uma reação química ocorra? c) O que é complexo ativado? d) O que é energia de ativação? e) Por que o aumento da energia de ativação retarda a velocidade da reação química? f) Por que uma palha de aço enferrujará mais rápido do que um pedaço de prego com mesma massa? g) Por que um cigarro aceso é consumido mais rapidamente quando se dá uma “tragada”? h) Por que os incêndios nas matas se propagam com maior rapidez quando está ventando? i) Quando se abana carvão em brasa, que está na churrasqueira, ele se torna mais incandescente. Por quê? j) Um comprimido efervescente dissolve-se mais rápido se estiver em pó. Por quê? 2 – Os itens 1, 2 e 3, abaixo, relacionam-se com a reação química: Fe(s) + 2H 1 )(aq Fe 2 )(aq + H2(g) Em cada um dos casos descritos nos itens de 1 a 3, esta reação se processa em duas condições diferentes. Descreva, explicando, o que acontece com a velocidade desta reação nas duas condições expressas em cada item. 1. 200 mL de solução de HCℓ 1,0 mol/L reagem com: a) um prego de ferro de 10 g; b) 10 g de palha de aço. 2. Uma lâmina de 10 g de ferro reage com: a) 200 mℓ de uma solução de HCℓ 1,0 mol/L; b) 200 mℓ de uma solução de HCℓ 0,10 mol/L. 3. Uma lâmina de 10 g de ferro reage com um determinado volume de solução de HCℓ 1,0 mol/L. a) na temperatura de 25°C; b) na temperatura de 35°C. 3 – Um químico dispunha de dois frascos idênticos, A e B, contendo cada um a mesma quantidade de ácido sulfúrico de concentrações iguais. No frasco A colocou uma lâmina de zinco de 100 gramas de massa e no frasco B, 100 gramas de zinco em pó. Em qual frasco a reação entre o zinco e ácido sulfúrico terminou primeiro? Por quê? 4 – Explique, cientificamente, as seguintes observações experimentais. a) Uma barra de ferro aquecida em uma chama branda não altera muito o seu aspecto visual. Contudo, se sobre esta mesma chama se atira limalha de ferro, verifica-se que as partículas da limalha se tornam incandescentes. b) A adição de níquel metálico, finamente dividido, aumenta a velocidade da reação entre C2H4(g) e H2(g) para produzir C2H6(g). 5 – Explique os seguintes fatos experimentais: a) Limalha de ferro dissolve mais rápido em ácido clorídrico se a mistura for submetida à agitação. b) A hidrólise alcalina de acetato de etila é mais rápida a 90 ºC do que à temperatura ambiente. 6 – Para remover uma mancha de um prato de porcelana fez-se o seguinte: cobriu-se a mancha com meio copo de água fria, adicionaram-se algumas gotas de vinagre e deixou-se por uma noite. No dia seguinte a mancha havia clareado levemente. Usando apenas água e vinagre, sugira duas alterações no procedimento, de tal modo que a remoção da mancha possa ocorrer em menor tempo. Justifique cada uma das alterações propostas. 7 – Um prego em contato com o ar e a umidade se enferruja,numa reação de oxidação que tem uma velocidade v1. Uma palha de aço usada para limpeza contém ferro e também se oxida, porém, com uma velocidade v2. Qual reação mais rápida e por quê? 8 – Colocam-se sobre a bancada do laboratório dois copos contendo respectivamente, água gelada e água quente. Adiciona- se em cada copo, um comprimido de Sonrisal. Em qual dos dois a reação será mais rápida? Justifique sua resposta. 9 – De que maneira a temperatura e a pressão alteram a velocidade de uma reação? 10 – Observe o gráfico e responda: a) Qual a energia dos reagentes e dos produtos? b) Qual reação está acontecendo? c) Qual o ΔH da reação? d) Qual é o tipo de reação? e) Qual a energia do complexo ativado? f) Qual a energia de ativação? 11 – Considere o gráfico e responda: a) Qual a energia dos reagentes e dos produtos? b) Qual reação está acontecendo? c) Qual o ΔH da reação? d) Qual é o tipo de reação? e) Qual a energia do complexo ativado? f) Qual a energia de ativação? 12 – Considere o gráfico e responda: a) Qual a energia dos reagentes e dos produtos? b) Qual reação está acontecendo? c) Qual o ΔH da reação? d) Qual é o tipo de reação? e) Qual a energia do complexo ativado? f) Qual a energia de ativação? 13 – Considere o gráfico e responda: a) Qual a energia dos reagentes e dos produtos? b) Qual reação está acontecendo? c) Qual o ΔH da reação? d) Qual é o tipo de reação? e) Qual a energia do complexo ativado sem catalisador? f) Qual a energia do complexo ativado com catalisador? g) Qual a energia de ativação sem catalisador? h) Qual a energia de ativação com catalisador? i) Qual a variação da energia do complexo ativado provocada pela presença do catalisador? j) Qual a variação da energia de ativação provocada pela presença do catalisador? k) Qual a variação da energia absorvida ou liberada pela reação com a presença do catalisador? 14 – Considere o gráfico e responda: a) Qual a energia dos reagentes e dos produtos? b) Qual reação está acontecendo? c) Qual o ΔH da reação? d) Qual é o tipo de reação? e) Qual a energia do complexo ativado sem catalisador? f) Qual a energia do complexo ativado com catalisador? g) Qual a energia de ativação sem catalisador? h) Qual a energia de ativação com catalisador? i) Qual a variação da energia do complexo ativado provocada pela presença do catalisador? j) Qual a variação da energia de ativação provocada pela presença do catalisador? k) Qual a variação da energia absorvida ou liberada pela reação com a presença do catalisador? 15 – Escreva a expressão da velocidade em função das concentrações dos reagentes para cada uma das seguintes reações e indique sua ordem: a) 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) g) 2NO2(g) + O2(g) → 2NO2(g) b) 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) h) H2(g) + Cℓ2(g) → 2HCℓ(g) c) Cℓ2(g) + 2NO(g) → 2NOCℓ(g) i) C(s) + 2S(s) → CS2(ℓ) d) 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) j) S(ℓ) + O2(g) → SO2(g) e) NH3(g) + HCℓ(g) → NH4Cℓ(s) k) C(s) + O2(g) → CO2(g) f) 2NO(g) + Cℓ2(g) 2NOCℓ(g) l) C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) m) NO2(g) + SO2(g) NO(g) + SO3(g) n) C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) o) C2H6O(ℓ) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g) p) NaF(aq) + H2O(ℓ) → HF(aq) + NaOH(aq) 16 – São mostradas a seguir três equações e suas respectivas leis de velocidade: 2NO(g) + 2H2(g) 1N2(g) + 2H2O(g) V1 = K1 . [NO]2 . [H2] 1SO2(g) + 2H2(g) 1S(g) + 2H2O(g) V2 = K2 . [SO2] . [H2] 1NO(g) + 1O3(g) 1O2(g) + 2NO2(g) V3 = K3 . [NO] . [O3] Qual(is) da(s) reação(ões) é(são) elementar(es)? 17 – Considere o processo AB + C → AC + B, que se desenvolve em duas etapas: 1ª Etapa (lenta): AB → A + B 2ª Etapa (rápida): A + C → AC Escreva a expressão da velocidade da reação 18 – Dado o mecanismo: 1ª etapa: O3 + NO2 O2 + NO3 (etapa lenta) 2ª etapa: NO3 + NO2 N2O5 (etapa rápida) a) Qual das duas etapas é a “etapa determinante da velocidade” do processo global? b) Escreva a equação de velocidade (lei cinética) da reação global. 19 – Experimentalmente foi determinado que, para a reação entre os gases hidrogênio e monóxido de nitrogênio, a lei de velocidade é: V = k . [H2] . [NO]2 a) Qual a ordem da reação, com relação ao H2? b) Qual a ordem da reação, com relação ao NO? c) Qual a ordem global da reação? 20 – Experimentalmente, observou-se que a velocidade de formação da substância C, através da reação 2A(g) + B(g) C(g), é independente da concentração de B e quadruplica quando a concentração de A é dobrada. Determine a expressão de velocidade (V) da reação. 21 – A reação genérica e elementar: A + B AB, que se processa em uma única etapa. Dado: k = 0,4 L/mol . min. a) Calcule a velocidade da reação em mol/L . min, quando as concentrações de A e B forem, respectivamente, 3,0 e 4,0 mol/L. 4,8 mol L-1 min-1 b) Cite quatro fatores que afetam a velocidade de uma reação. 22 – A reação genérica: A + 2 B → Produtos, se processa em uma única etapa. Sua constante de velocidade vale 0,3 L/mol.min. Qual a velocidade da reação em mol/L.min quando as concentrações de A e B forem, respectivamente, 2,0 e 3,0 mol/L? 5,4 mol L-1 min-1 23 – O que acontece com a velocidade da reação elementar: CaO(s) + CO2(g) → CaCO3(s) quando a concentração de CO2 é triplicada? Aumenta 3 vezes 24 – Determine o que ocorre com a velocidade da reação elementar: 2NO2 → N2O4 a) quando a concentração molar do NO2 é duplicada; Quadruplica b) quando a concentração molar do NO2 é reduzida a metade. Reduz 4 vezes 25 – O que ocorre com a velocidade da reação elementar: 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) se reduzirmos a metade a concentração de H2 e duplicarmos a do O2? Reduz a metade 26 – Considere a reação elementar de síntese da amônia, dada pela equação: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) O que ocorrerá com a velocidade se a concentração do H2(g) for reduzida a terça parte e a do N2(g) for triplicada? Reduz 9 vezes 27 – Considere a reação elementar: 2NO(g) + 2H2(g) → 2H2O(g) + N2(g) O que ocorre com a velocidade da reação quando a concentração do NO é duplicada e a do H2 reduzida a metade? Não altera 28 – Considere a reação elementar: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) O que ocorrerá com a velocidade se reduzirmos à metade a concentração de H2? Reduz 8 vezes 29 – Admita o seguinte processo elementar: 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) Reduzindo a metade a concentração de CO e quadruplicando a concentração de O2, o que ocorrerá com a velocidade desse processo? Não altera 30 – Admita a reação elementar: 3O2 → 2O3 Qual o aumento da velocidade quando duplicamos a concentração de O2? Aumenta 8 vezes 31 – Considere a seguinte reação elementar: Br2 + 2NO 2NOBr a) Escreva a equação de velocidade (lei cinética) para ela. b) O que acontecerá com a velocidade da reação se duplicarmos a concentração molar deBr2? Aumenta 2 vezes c) O que acontecerá com a velocidade da reação se duplicarmos a concentração de NO? Aumenta 4 vezes d) O que acontecerá com a velocidade da reação se duplicarmos as concentrações molares de Br2 e NO? Aumenta 8 vezes 32 – A lei de velocidade para a reação elementar: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) é V = k[NO]2[O2]. Se triplicarmos as concentrações de NO e O2 ao mesmo tempo, quantas vezes mais rápida será a reação? Aumenta 27 vezes 33 – Os dados da tabela abaixo referem-se à reação: 2A + 3B C. Experimentos [A] mol/L [B] mol/L Veloc (mol.L- 1.min-1) 1 1 1 2 2 2 1 4 3 2 2 16 Determine: a) a expressão da velocidade dessa reação química. V=k[A][B]2 b) o valor da constante k. k = 2 mol-2 L2 min-1 34 – (Unesp) A cinética da reação: 2HgCℓ2 + C2O4− → 2Cℓ− + 2CO2(g) + Hg2Cℓ2(s) Foi estudada em solução aquosa, seguindo o número de mols de Hg2Cℓ2 que precipita por litro de soluçãopor minuto. Os dados obtidos estão na tabela. Pede-se: a) Determinar a equação de velocidade da reação. V = k [HgCl2] . [C2O42−]2 b) Calcular o valor da constante de velocidade da reação. k = 8,0.10−3 mol-2 L2 min-1 c) Qual será a velocidade da reação quando [HgCl2]=0,010M e [C2O42−] = 0,010M? V = 8,0.10−9 mol. L−1. min−1 35 – Os dados experimentais para a velocidade de reação, v, indicados no quadro a seguir, foram obtidos a partir dos resultados em diferentes concentrações de reagentes iniciais para a combustão do monóxido de carbono, em temperatura constante. A equação de velocidade para essa reação pode ser escrita como v = k [CO]a[O2]b, onde a e b são, respectivamente, as ordens de reação em relação aos componentes CO e O2. De acordo com os dados experimentais, é correto afirmar que respectivamente os valores de a e b são: a) 1 e 2 b) 2 e 1 c) 3 e 2 d) 0 e 1 e) 1 e 1 36 – (Fuvest) Em solução aquosa ocorre a transformação: H2O2 + 2I− + 2H+ → 2H2O + I2 Em quatro experimentos, mediu-se o tempo decorrido para a formação de mesma concentração de I2, tendo-se na mistura de reação as seguintes concentrações iniciais de reagentes: Esses dados indicam que a velocidade da reação considerada depende apenas da concentração de: a) H2O2 e I−. b) H2O2 e H+. c) H2O2. d) H+. e) I−. 37 – (Pucsp 2007) A reação redox que ocorre entre os íons brometo (Br−) e bromato (BrO3−) em meio ácido, formando o bromo (Br2) é representada pela equação: BrO3− (aq) + 5 Br − (aq) + 6 H+(aq) → 3 Br2(aq) + 3 H2O(l) Um estudo cinético dessa reação em função das concentrações dos reagentes foi efetuado, e os dados obtidos estão listados na tabela a seguir. Considerando as observações experimentais, pode-se concluir que a lei de velocidade para a reação é: a) v = k [BrO3−] [Br −] [H+] b) v = k [BrO3−] [Br −] 5[H+]6 c) v = k [BrO3−]2 [Br −]6 [H+]4 d) v = k [BrO3−] [Br −]3 [H+]2 e) v = k [BrO3−] [Br −] [H+]2 38 – (Uel) No estudo cinético de uma reação representada por: 2A(g) + B2(g) → 2AB(g) colocou-se os seguintes dados: A velocidade da reação pode ser expressa pela reação: a) v = k 2[A] b) v = k [B2]2 c) v = k [A] [B2] d) v = k [A]2 [B2] e) V = K [A] [B2]2 39 – Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio, NO2, com o ozônio, O3: NO2(g) + O3(g) NO3(g) + O2(g) Os seguintes dados foram coletados nessa reação, a 25 oC: [NO2] (mol/l) [O3] (mol/l) Velocidade (mol/l.s) 5,0 . 10-5 1,0 . 10-5 2,2 . 10-2 5,0 . 10-5 2,0 . 10-5 4,4 . 10-2 2,5 . 10-5 2,0 . 10-5 2,2 . 10-2 a) Qual a expressão da lei da velocidade? V = k[O3][NO2] b) Qual o valor da constante de velocidade para essa reação? K = 0,44.108 L/mol.s c) A reação é elementar ou não elementar? A reação é elementar. d) Qual a ordem global da reação? 2a ordem 40 – Dado o processo: 2A + B + 3C Produtos, foi obtida experimentalmente a seguinte tabela : Exp. [A] (mol/l) [B] (mol/l) [C] (mol/l) Velocidade inicial (mol/l-1 s-1) I 0,1 0,2 0,3 0,1 II 0,1 0,4 0,3 0,4 III 0,1 0,4 0,6 0,4 IV 0,2 0,4 0,6 3,2 Com base nessas informações, determine: a) A lei da velocidade da reação. V = k[A]3[B]2[C]0 b) A constante de velocidade (k). K = 025.102 L4/mol4.s c) Trata-se de uma reação elementar ou não elementar? A reação é não elementar. d) Qual a ordem global da reação? 5a ordem e) Qual a ordem da reação para cada um dos reagentes? A = 3ª ordem ; B = 2ª ordem e C ordem zero 41 – Foram obtidos os seguintes dados experimentais para a reação: X + Y → Z a) Qual é a equação da velocidade para a formação de Z? V = k[X][Y] b) Qual é a ordem global da reação? segunda ordem c) Qual o valor da constante de velocidade (k) dessa reação? K = 0,2 L/mol.s [X] mol/L [Y] mol/L Velocidade de formação de Z (mol/L.s) 0,30 0,15 9,00 . 10-3 0,60 0,30 3,60 . 10-2 0,30 0,30 1,80 . 10-2 Equilíbrio químico Equilíbrio Molecular Reação reversível: é aquela reação que ocorre em dois sentidos, o sentido direto e o sentido inverso. A(g) + B(g) 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒂 ← 𝒅𝒊𝒓𝒆𝒕𝒂 → C(g) + D(g) Reação direta: ____ + ____ → ____ + ____ Reação inversa: ____ + ____ → ____ + ____ Uma reação se encontra em equilíbrio quando: A velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. As concentrações dos participantes não variam mais. Expressão de equilíbrio: Ke = 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 Ke Kc Constante de equilíbrio em função das concentrações. Estados físicos participantes: gasoso(g) e aquoso(aq). Kp Constante de equilíbrio em função das pressões. Estados físicos participantes: gasoso(g) Obs.: Δn é a diferença entre a soma dos coeficientes estequiométricos dos produtos e a soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes, que participam da expressão. Interpretação do valor de Kc Kc > 1 O produto das concentrações dos produtos elevado aos seus coeficientes é maior que o produto das concentrações dos reagentes elevado aos seus coeficientes. Kc = 1 O produto das concentrações dos produtos elevado aos seus coeficientes é igual ao produto das concentrações dos reagentes elevado aos seus coeficientes. Kc < 1 O produto das concentrações dos produtos elevado aos seus coeficientes é menor que o produto das concentrações dos reagentes elevado aos seus coeficientes. Relações entre Kp e Kc Kp = Kc.(RT)Δn Obs.: Quando Δn = 0, Kp = Kc Onde: Kp: constante em função das pressões Kc: constante em função das concentrações R: constante dos gases = 0,082 atm.L.mol−1.K−1 T: temperatura em Kelvin TK = TºC + 273 Δn: é a diferença entre a soma dos coeficientes estequiométricos dos produtos e a soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes, que se encontram no estado gasoso. Exemplos: 1 – Em relação às reações em equilíbrio, forneça: → Expressão de Kc → Expressão de Kp → Relação entre Kp e Kc. → Classifique o equilíbrio em homogêneo ou heterogêneo. a) N2(g) + 3H2(g) ← → 2NH3(g) b) H2(g) + Cℓ2(g) ← → 2HCℓ(g) c) Na2CO3(s) ← → Na2O(s) + CO2(g) d) 2H2(g) + O2(g) ← → 2H2O(g) e) 4Fe(s) + 3O2(g) ← → 2Fe2O3(s) f) AgCℓ(s) + 2NH3(aq) ← → Ag(NH3) + 2(𝑎𝑞) + Cℓ − 𝑎𝑞 2 – Dadas as seguintes expressões de equilíbrio, forneça a possível reação que está acontecendo considerando que todos os integrantes da reação participam da expressão, e que o equilíbrio seja homogêneo: a) Kc = [HI]2 [H2] [I2] b) Kc = [NO2] 2 [N2O4] c) Kp = (PSO3) 2 (PSO2) 2 PO2 d) Kp = (PHNO3) 2 (PNO) 4(PH 2O ) 8 (PNH3) 6 (PO2) 9 3 – A reação reversível N2(g) + 3H2(g) ← → 2NH3(g), atinge o equilíbrio a uma dada temperatura, verificando que as concentrações das espécies H2, N2 e NH3 são respectivamente, iguais a 2 M, 3M e 4M. Calcule a constante de desse equilíbrio em termos de concentração. 4 – A reação para a formação do NOCℓ foi estudada a 25ºC. 2NO(g) + Cℓ2(g) ← → 2NOCℓ(g). Nessa temperatura, e a partir de determinadas condições iniciais, as pressões encontradas no equilíbrio foram: PNOCℓ = 1,2 atm; P NO = 0,05 atm e P 2Cl = 0,3 atm. Calcule o valor de Kp para esta reação a 25ºC. 5 – Em um recipiente de 2 L, há 4 mol de H2, 3 mol de O2 e 2 mol de H2O, todos em estado gasoso, perfazendo o seguinte equilíbrio:2H2(g) + O2(g) ← → 2H2O(g). Calcule Kc. 6 – Considere o seguinte equilíbrio químico: 2H2(g) + CO(g) ← → CH3OH(g). Sabendo que Kc vale 300 (mol/L) -2, a 425ºC, determine o valor de Kp a essa mesma temperatura: (Dado: R = 0,082 atm . L . K-1 . mol-1). a) 9,8 . 105 b) 2,5 . 10-1 c) 9,2 . 10-2 d) 3,64 . 105 e) 9,8 . 10-5 7 – Temos representado no gráfico abaixo as concentrações dos reagentes e dos produtos de uma mesma reação do tipo: A + B ← → C + D Ocorrendo no sentido à direita a partir do zero. Tem-se sempre [A] = [B] e [C] = [D], estando estes valores representados no gráfico. Qual o valor da constante de equilíbrio da reação? Exercícios 1 – Escreva para os seguintes equilíbrios: → a expressão de Kc; → a expressão de Kp; → a relação entre Kc e Kp. → Classifique o equilíbrio em homogêneo ou heterogêneo. a) CO(g) + Cℓ2(g) COCℓ2(g) h) 2BaO2(s) 2BaO(s) + O2(g) b) 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) i) AB(s) A(s) + B(g) c) AB(s) + C(g) AC(s) + B(s) j) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) d) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) k) H2(g) + S(ℓ) H2S(g) e) C(s) + O2(g) CO2(g) l) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(s) f) 2NO2(g) N2O4(g) m) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) g) H2(g) + I2(g) 2HI(g) n) H2(g) + Cℓ2(g) 2HCℓ(g) o) 2Fe(s) + 3H2O(g) Fe2O3(s) + 3H2(g) p) 2N2H4(g) + 2NO2(g) 3N2(g) + 4H2O(g) q) 3Fe(s) + 4H2O(ℓ) Fe3O4(s) + 4H2(g) 2 – Calcule o valor da constante de equilíbrio, Kc, para a reação: SO2Cℓ2(g) ← → SO2(g) + Cℓ2(g) Sabendo que as concentrações dos componentes no equilíbrio são: [SO2Cℓ2] = 0,1 mol/L ; [SO2] = 0,5 mol/L e [Cℓ2] = 0,5 mol/L. Resposta: 2,5 3 – No equilíbrio, as concentrações em mol/L dos participantes são iguais a: [A2] = 1 mol/L; [B2] = 2 mol/L; [AB3] = 2 mol/L a 20°C. Calcule o valor da sua constante de equilíbrio (KC) na mesma temperatura. A2 + 3B2 ← → 2AB3 Resposta: 0,5 4 – Calcule a constante de equilíbrio em termo de concentração e depois converta para a constante de equilíbrio em termos de pressão e temperatura de 5000C, para a reação representada pela equação abaixo. Sabendo–se que nas condições de temperatura e pressão em que se encontra o sistema existem as seguintes concentrações dos compostos presentes no equilíbrio: [SO3] = 0,1 mol/L; [O2] = 1,5 mol/L e [SO2] = 1,0 mol/L. 2SO2 + O2 ← → 2SO3 Resposta: 0,0066 5 – Na reação de esterificação: H3CCOOH + C2H5OH ← → H2O + H3CCOO–C2H5 verifica-se que, a 25ºC, as concentrações das substâncias em equilíbrio são:[H3CCOOH] = 0,33 mol/L;[H2O] = 0,66 mol/L;[C2H5OH] = 0,33 mol/L;[H3CCOO- C2H5] = 0,66 mol/L. A constante de equilíbrio (Keq), a 25ºC, vale: a) 5 b) 4 c) 0,66 d) 0,33 e) 0,11 6 – (PUC) – Em determinadas condições de temperatura e pressão, existe 0,5 mol/L de N2O4 em equilíbrio com 2 mol/L de NO2, segundo a equação N2O4(g) ← → 2NO2(g). Qual o valor da constante (KC) desse equilíbrio, nas condições da experiência? Resposta: 8 7 – Para a reação representada pela equação N2O4(g) ← → 2NO2(g) verifica-se que no equilíbrio , a 100 ºC, encontram- se em equilíbrio 0,040 mol/L de N2O4(g) e 0,120 mol/L de NO2(g). Qual o valor da constante de equilíbrio, Kc?Resposta: 0,36 8 – Para a reação N2(g) + 3H2(g) ← → 2NH3(g), as pressões parciais de H2(g), N2(g) e NH3(g) no equilíbrio, são respectivamente, 0,400; 0,800 e 1,600 atm. Qual o valor de Kp? Resposta: 50 9 – Os óxidos de nitrogênio desempenham um papel chave na formação de "smog fotoquímico". A queima de combustíveis a alta temperatura é a principal fonte de óxidos de nitrogênio. Quantidades detectáveis de óxido nítrico são produzidas pela reação em equilíbrio: N2(g) + O2(g) ← → 2NO(g) Supondo o sistema em equilíbrio e que numa determinada temperatura as pressões parciais dos gases em equilíbrio são iguais a: P NO =0,1atm; P 2N = 0,2atm; P 2O = 0,01atm, indique o valor correto da constante de equilíbrio (Kp). Resposta: 5 10 – Considere o seguinte sistema em equilíbrio: H2(g) + Cℓ2(g) ← → 2HCℓ(g) Verifica-se que, para esse equilíbrio, a certa temperatura, as pressões parciais dos compostos são P 2H = 0,5 atm, P 2Cl = 0,4 atm e P HCl = 0,6 atm. Determinar o valor da constante Kp. Resposta: Kp = 1,8 11 – Calcule o valor da constante Kp do sistema em equilíbrio: N2(g) + 3H2(g) ← → 2NH3(g) Sabendo que, nesse equilíbrio, a determinada temperatura, as pressões parciais dos componentes são P 2N = 0,5 atm, P 2H = 1,5 atm e P 3NH = 2 atm. Resposta: 2,37 12 – A certa temperatura as pressões parciais dos componentes, no equilíbrio: 2H2(g) + O2(g) ← → 2H2O(g) São P 2H = 0,6atm, P 2O = 0,2 atm e P OH2 = 0,8 atm. Determine o valor da constante Kp. Resposta: 8,88 13 – Sabendo-se que no equilíbrio: H2(g) + I2(g) ← → 2HI(g) A pressão parcial do Hidrogênio (H2) é 0,22 atm, a do Iodo (I2) é 0,22 atm e a do ácido Iodídrico (HI) é 1,56 atm, calcule o valor do Kp. Resposta: 50,28 14 – Um balão contém uma mistura gasosa cujas substâncias estão em equilíbrio, que pode ser representado pela equação abaixo. CO2(g) + H2(g) ← → CO(g) + H2O(g) Sabendo que as pressões parciais são: P 2CO = 1,2 atm; P CO = 0,4 atm ; P 2H = 1,2 atm e P OH2 = 0,06 atm, calcule o valor da constante de equilíbrio que relaciona as pressões parciais, Kp.Resposta: 0,01 15 – A constante de equilíbrio Kp para a reação: 2NO2(g) ← → 2NO(g) + O2(g) é 158 a 1000 K. Qual é a pressão de equilíbrio do O2 se PNO2= 0.400 atm e PNO= 0.270 atm? Respostas: 347 16 – A decomposição em fase gasosa, a 250°C, representada pela equação: PCℓ5(g) ← → PCℓ3(g) + Cℓ2(g), apresenta uma constante de equilíbrio Kc = 0,04. A respeito da reação foram levantados os seguintes dados de concentrações molares no equilíbrio: [PCℓ5] = 1,5 mol/L, [Cℓ2] = 0,3 mol/L. A concentração molar de PCℓ3 no equilíbrio é : a) 125 mol/L b) 37,2 mol/L c) 1,2 mol/L d) 0,3 mol/L e) 0,2 mol/L 17 – No equilíbrio 2SO2(g) + O2(g) ← → 2SO3(g) , encontramos, a uma certa temperatura, a [SO3] = 0,2 mol/L e a [O2] = 0,1 mol/L. Sabendo que Kc = 40, calcule a [SO2]?Resposta: 0,1 18 – A 40 ºC, a constante de equilíbrio indicado abaixo é igual a 1,0 atm-1. 2NO2(g) ← → N2O4(g) Se a pressão parcial do NO2(g) no equilíbrio for 1,0 . 10-1atm, qual será a pressão parcial do N2O4(g)? Resposta: 1,0 . 10-2 19 – Num recipiente de 2 litros de capacidade encontram-se 0,1 mol de H2O, 1,0 mol de H2 e 0,05 mol de O2, em equilíbrio, a 427ºC. Calcule o valor da constante Kp para o equilíbrio: 2H2O(g) ← → 2H2(g) + O2(g) Resposta: 2,5 20 – Atualmente, o processo industrial utilizado para a fabricação de H2SO4 é chamado "processo de contacto". Nesse processo, o enxofre é queimado originando SO2(g). Este gás, juntamente com O2(g), é introduzido num conversor catalítico, quando ocorre a reação:2SO2(g) + O2(g) ← → 2SO3(g) Supondo que o espaço livre do conversor seja de 400 litros e nele estejam confinados 80 mol de SO2, 120 mol de O2 e 200 mol de SO3 sob dadas condições de pressão e temperatura, o valor de Kc para a reação acima representada, é: a) 20,8 b) 4,8 x 10-2 c) 8,33 d) 2,4 e) 10,6 21 – Em um balão volumétrico de 2 litros encontram-se em equilíbrio 0,2 mol de CO(g); 0,6 mol de O2(g) e 0,06 mol de CO2(g). Considerando que a equação que representa esse equilíbrio é 2CO(g) + O2(g) ← → 2CO2(g), calcule o valor de Kc.Resposta: 0,3 22 – Um recipiente de 0,5 L possui em equilíbrio, 0,05 mol de NOBr(g), 0,05 mol de NO(g) e 10-3 mol de Br2(g). A equação que representa esse equilíbrio é: 2NOBr(g) ← → 2NO(g) + Br2(g) Com base nestes dados, calcule o valor de Kc. Resposta: 10-3 23 – Para a dissociação do trióxido de enxofre 2SO3(g) ← → 2SO2(g) + O2(g) o valor de Keq é igual a 5, a uma certa temperatura. Num recipiente de 10 L, a essa mesma temperatura, verifica-se que estão presentes no equilíbrio 40 mol de SO2 e 50 mol de O2. Portanto, o número de mols de SO3 não-dissociados é igual a: a) 4 b) 5 c) 16 d) 20 e) 40 24 – As concentrações de equilíbrio para a reação entre o monóxido de carbono e cloro molecular para formar COCℓ2(g) a 74°C são [CO] = 0.012 M, [Cℓ2] = 0.054 M, e [COCℓ2] = 0.14 M. Calcule as constantes de equilíbrio Kc e Kp. Respostas: Kc = 220 e Kp = 7,7 CO(g) + Cℓ2(g) ← → COCℓ2(g) 25 – Considere o seguinte equilíbrio a 295 K: NH4HS(s) ← → NH3(g) + H2S(g) A pressão parcial de cada gás é 0.265 atm. Calcule Kp e Kc para a reação. Respostas: Kc = 1.20 x 10-4 e Kp = 0.0702 26 – Dada a reação em equilíbrio: 2H2(g) + O2(g) ← → 2H2O(g) Sabendo que a 25°C o valor da constante de equilíbrio Kc é de 3,3 . 1081 calcule Kp. Resp: 1,4.1080 27 – No equilíbrio 2CO(g) + O2(g) ← → 2CO2(g) , Kc vale 2,24 . 10 22, a 727ºC. Qual o valor de Kp, na mesma temperatura? 28 – A constante de equilíbrio, Kc, da reação H2(g) + I2(g) ← → 2HI(g) a 25º C, é igual a 870. Qual o valor da Kp desse equilíbrio? Resposta: Kp = 870 29 – A 427ºC, a constante de Kc do equilíbrio PCℓ5(g) ← → PCℓ3(g) + Cℓ2(g) vale 60 mol/ℓ. Determine o valor de Kp, nas mesmas condições físicas? Resposta: 3444 30 – Calcule o valor de Kc para o equilíbrio 2CO(g) + O2(g) ← → 2CO2(g) a 750ºC, sabendo que, nesta temperatura, Kp = 2,73 . 1020. Resposta: 2,29 . 1022 31 – No equilíbrio químico: N2(g) + 3H2(g) ← → 2NH3(g) Verifica-se que Kc = 2,4.10-3 a 727ºC. Qual o valor de Kp, nas mesmas condições físicas? Resposta: 3,57.10-7 32 – A 150 C, o equilíbrio N2O4(g) ← → 2NO2(g) apresenta Kc = 3,2. Nessa temperatura, foram feitas misturas de N2O4 e NO2, cada qual colocada em um frasco numerado. No exato momento em que essas misturas foram feitas, as concentrações de cada gás são as mostradas na tabela: Frasco [N2O4] [NO2] 1 1,00 1,00 2 4,00 4,00 3 0,31 1,00 4 1,00 1,80 Em qual(is) dessas quatro misturas, no momento em que foram feitas, pode-se afirmar que já existe o equilíbrio químico N2O4(g) ← → 2NO2(g)? Justifique. 33 – A respeito da reação A + B ← → C + 2D, foram levantados os seguintes dados: Concentração (mol/ℓ) Experimento A B C D I 0,50 4,00 1,00 1,00 II 4,00 2,00 1,00 2,00 III 4,00 3,00 2,00 2,00 IV 9,00 2,00 1,00 3,00 IV 16,00 8,00 4,00 4,00 Dos cinco experimentos realizados, quatro já atingiram o equilíbrio. Em qual dos experimentos o equilíbrio ainda não foi atingido? 34 – Analise o gráfico e calcule o valor da constante de equilíbrio da reação que se encontra representada pela equação: X2(g) + Y2(g) ← → 2XY(g) Resposta: 8 35 – Estudou-se a reação reversível I2(g) + Br2(g) ← → 2IBr(g) do início até o equilíbrio, a 400 ºC, obtendo-se dados a partir dos quais montou-se o gráfico que retrata as variações de concentração das substâncias em função do tempo, registrado abaixo. Calcule a constante de equilíbrio, Kc, dessa reação.Resposta: 32 36 – Numa das etapas da obtenção industrial do ácido sulfúrico ocorre a transformação do dióxido em trióxido de enxofre, de acordo com: 2SO2(g) + O2(g) ← → 2SO3(g) H = – 198 kJ Medindo-se as concentrações dos componentes da reação à temperatura constante em função do tempo, obtém-se o seguinte gráfico: Pergunta-se: As curvas A, B e C pertencem a qual componente da reação e qual o valor de Kc para a reação? Justifique. 37 – A reação de íons ferro III com íons tiocianato pode ser representada pela equação: Fe 𝟑 + (𝒂𝒒) + SCN 𝟏 − (𝒂𝒒) ← → FeSCN 𝟐 + (𝒂𝒒) Nesta reação a concentração dos íons varia segundo o gráfico a seguir sendo a curva I correspondente ao íon Fe 3 + (𝑎𝑞) . a) A partir de que instante podemos afirmar que o sistema entrou em equilíbrio? Explique. b) Calcule a constante de equilíbrio para a reação. 38 – Considere o gráfico abaixo, representando o estabelecimento de um equilíbrio químico: O equilíbrio foi alcançado aos _____ minutos e o valor da constante, em termos de concentração, é _______ mol/L. Deslocamento de equilíbrio Princípio de Le Chatelier: “Quando se aplica uma força em um sistema em equilíbrio, ele tende a se reajustar no sentido de diminuir os efeitos dessa força. Fatores que afetam o equilíbrio 1 – Concentração Adição: desloca o equilíbrio para o lado oposto. Retirada: desloca o equilíbrio para o mesmo lado. 2 – Pressão Aumento: Desloca o equilíbrio para o lado de menor volume. Diminuição: Desloca o equilíbrio para o lado de maior volume. Obs.: Se os volumes forem iguais, a pressão não interfere no equilíbrio. 3 – Temperatura Aumento: Desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica. Diminuição: Desloca o equilíbrio no sentido da reação exotérmica. 4 – Catalisador Não deslocam o equilíbrio, apenas aumenta as velocidades. Observações: 1 – O deslocamento acontece para retomar o equilíbrio. 2 – Para o lado o qual o equilíbrio é deslocado, as concentrações aumentam (pois passam a ser produto, são formados, produzidos), o lado oposto as concentrações diminuem (pois passam a ser reagentes, são gastos, consumidos). Exemplos: 7 6 5 4 3 2 1 10 12 20 AB B2 A2 ABA2 B2(g) + (g) 2 (g) mols/l minutos 1 – Dada a reação: 2F2(g) + O2(g) + 11,0 kcal ← → 2OF2(g) Para que lado o equilíbrio será deslocado quando: a) adiciona-se F2(g). b) adiciona-se O2(g). c) adiciona-se OF2(g). d) retira-se OF2(g). e) retira-se O2(g). f) retira-se F2(g). g) aumenta-se a pressão sobre o sistema. h) diminui-se a pressão sobre o sistema. i) aumenta-se a temperatura do sistema. j) diminui-se a temperatura do sistema. k) adiciona-se catalisador. 2 – Dada a reação em equilíbrio: 2NO(g)+ O2(g) ← → 2NO2(g) + 27 kcal O que ocorre com a concentração de NO2(g), quando: a) adiciona-se NO(g). b) adiciona-se O2(g). c) retira-se NO(g). d) retira-se O2(g). e) aumenta-sea pressão sobre o sistema. f) diminui-se a pressão sobre o sistema. g) aumenta-se a temperatura do sistema. h) diminui-se a temperatura do sistema. i) adiciona-se catalisador. Exercícios 1 – O que é deslocamento de um equilíbrio químico? 2 – Quais são os fatores capazes de deslocar um equilíbrio químico? 3 – Em um equilíbrio homogêneo, qual é a conseqüência da adição de um reagente? E a da retirada de um reagente? 4 – Como o aumento da pressão influi o equilíbrio químico, com todos os participantes gasosos? E no caso de um equilíbrio heterogêneo? 5 – De que modo a variação da temperatura influi em um equilíbrio químico? 6 – Qual é a influência dos catalisadores nos equilíbrios químicos? 7 – A reação da fotossíntese é: 6CO2(g) + 6H2O(ℓ) ← → C6H12O6(aq) + 6O2(g) ΔH° = +2.802 kj Suponha que a reação está em equilíbrio. Para que lado o equilíbrio será deslocado quando: a) Adiciona-se O2(g); b) Comprimi-se do sistema; c) Aumenta-se a quantidade de CO2(g) d) Aumenta-se a temperatura; e) Retira-se parte do C6H12O6(aq); f) Adiciona-se água; g) Retira-se CO2(g). 8 – O trióxido de dinitrogênio decompõe-se em NO e NO2 em um processo endotérmico: N2O3(g) ← → NO(g) + NO2(g) ΔH = 40,5 kj/mol Preveja o efeito das seguintes alterações na posição no equilíbrio; defina de que modo o equilíbrio se deslocará (esquerda, direita ou sem deslocamento) quando cada uma das mudanças a seguir ocorrer: a) Adição de N2O3(g) b) Adição de NO2(g) c) Diminuição da pressão d) Diminuição da temperatura 9 – Ao aquecer um carbonato de metal, ocorre sua decomposição. Considerando a reação: BaCO3(s) ← → BaO(s) + CO2(g) Preveja o efeito das seguintes alterações na posição no equilíbrio; defina de que modo o equilíbrio se deslocará (esquerda, direita ou sem deslocamento) quando cada uma das mudanças a seguir ocorrer: a) Adicionando BaCO3 b) Adicionando CO2 c) Adicionando BaO d) Aumentando a temperatura e) Diminuir a pressão 10 – Determine se o equilíbrio é deslocado para direita ou esquerda pela compressão em cada um dos seguintes equilibro. Se nenhuma mudança ocorre, então explique por quê. a) 2O3(g) ← → 3O2(g) b) H2O(g) + C(s) ← → H2(g) + CO(g) c) 4NH3(g) + 5O2(g) ← → 4NO(g) + 6H2O(g) d) 2HD(g) ← → H2(g) + D2(g) e) Cℓ2(g) ← → 2Cℓ(g) 11 – Preveja em cada um dos seguintes equilíbrios se haverá deslocamento para o lado esquerdo ou para o lado direito com o aumento de temperatura. a) N2O4(g) ← → 2NO2(g) ΔH° = +57 kj b) Ni(s) + 4CO(g) ← → Ni(CO)4(g) ΔH° = -161kj c) CO2(g) + 2NH3(g) ← → CO(NH2)2(s) + H2O(g) ΔH° =-90kj d) CH4(g) + H2O(g) ← → CO(g) + 3H2(g) ΔH° = +206 kj e) CO(g) + H2O(g) ← → CO2(g) + H2(g) ΔH°= -41 kj f) 2SO2(g) + O2(g) ← → 2SO3(g) ΔH° = -198 kj 12 – Determine o que acontece à concentração da substância indicadas quando cada um dos seguintes sistemas é comprimido. a) NO2(g) em 2Pb(NO3)2(s) ← → 2PbO(s) + 4NO2(g) + O2(g) b) NO(g) em 3NO2(g) + H2O(ℓ) ← → 2HNO3(aq) + NO(g) c) HI(g) em 2HCℓ(g) + I2(s) ← → 2HI(g) + Cℓ2(g) d) SO2(g) em 2SO2(g) + O2(g) ← → 2SO3(g) e) NO2(g) em 2NO(g) + O2(g) ← → 2NO2(g) 13 – Considere o equilíbrio: CO(g) + H2O(g) ← → CO2(g) + H2(g) a) Se a concentração do CO2 é aumentada, o que acontece a concentração do H2? b) Se a concentração do CO diminui o que acontece com a concentração do CO2? c) Se a concentração de CO aumenta o que acontece com a concentração do H2? d) Se a concentração de H2O diminui o que acontece com a concentração de H2? 14 – Considere o equilíbrio: CH4(g) + 2O2(g) ← → CO2(g) + 2H2O(g) a) Se a concentração do CO2 aumentar, o que acontece à concentração do CH4? b) Se a concentração do CH4 diminui o que acontece com a concentração do CO2? c) Se a concentração do CH4 aumenta o que acontece à concentração de O2? d) Se a concentração de H2O diminui o que acontece com a concentração de CO2? 15 – Use o principio de Le Chatelier para prever a consequência que a mudança dada na primeira coluna da tabela a seguir tem sobre a quantidade na segunda coluna para o seguinte sistema em equilíbrio: 5CO(g) + I2O5(s) ← → I2(g) + 5CO2(g) ΔH° = -1.175 kj Considere que cada mudança seja aplicada separadamente ao sistema. Mudança O que ocorre com: a) Aumento da pressão Quantidade de CO2 b) Diminuição da pressão Quantidade de CO c) Aumento da temperatura Quantidade de CO d) Adição de I2 Quantidade de CO2 e) Adição de I2O5 Quantidade de I2 f) Remoção de CO2 Quantidade de I2 g) Compressão Quantidade de CO h) Redução da temperatura Quantidade de CO2 i) Adição de CO2 Quantidade de I2O5 j) Adição de CO2 Quantidade de CO 16 – Os quatros gases NH3, O2, NO e H2 são misturados em um recipiente de reação e deixados para atingir o equilíbrio na reação: 4NH3(g) + 5O2(g) ← → 4NO(g) + 6H2O(g) Certas mudanças são então feitas nessa mistura, conforme tabela abaixo. Considerando cada mudança separadamente, explique o efeito (aumento, diminuição ou nenhum) que a mudança tem sobre os valores originais no equilíbrio, na quantidade da segunda coluna. Considere que a temperatura e o volume são constantes. Mudança O que ocorre com: a) Adição de NO Quantidade de H2O b) Adição de NH3 Quantidade de NO c) Adição de NO Quantidade de O2 d) Remoção de NO Quantidade de NH3 e) Remoção de H2O Quantidade de NO f) Adição de NH3 Quantidade de O2 g) Remoção de O2 Quantidade de NH3 17 – As quatros substancias HCℓ, I2, HI e Cℓ2 são misturadas em um recipiente de reação e deixadas para atingir o equilíbrio na reação: 2HCℓ(g) + l2(g) ← → 2Hl(g) + Cℓ2(g) Certas mudanças (as quais são especificadas na primeira coluna da tabela seguinte) são então feitas nessa mistura. Considerando cada mudança separadamente explique o efeito (aumento, diminuição ou nenhum) que a mudança tem sobre os valores originas no equilíbrio na quantidade da segunda coluna. A temperatura e o volume devem ser considerados constantes. Mudança O que ocorre com: a) Adição de HCℓ Quantidade de HI b) Adição de Cℓ2 Kc c) Remoção de Hl Quantidade de Cℓ2 d) Remoção de Cℓ2 Quantidade de HCℓ e) Adição de HCℓ Kc f) Remoção de HCℓ Quantidade de l2 g) Adição de I2 Kc 18 – Caracterize cada uma das reações a seguir como sendo produto-favorecida ou reagente-favorecida: a) CO(g) + ½O2(g) ← → CO2(g) Kp = 1,2 x 10 -5 b) H2O(g) ← → H2(g) + ½O2(g) Kp = 9,1 x 10 -41 c) CO(g) + Cℓ2(g) ← → COCℓ2(g) Kp = 6,5 x 10 11 19 – Na alta atmosfera ou em laboratório, sob ação de radiações eletromagnéticas, o ozônio é formado por meio da reação endotérmica: 3O2(g) ← → 2O3(g) a) O aumento da temperaturafavorece ou dificulta a formação do ozônio? b) E o aumento da pressão? 20 – A reação de transformação do dióxido de carbono em monóxido de carbono, representada pela equação a seguir, é muito importante para alguns processos metalúrgicos. C(s) + CO2(g) ← → 2CO(g) ∆H= +174 kJ/mol Qual é o efeito sobre este equilíbrio quando: a) adiciona-se carbono sólido? b) aumenta-se a temperatura? c) introduz-se um catalisador? 21 – Na fabricação de cerveja adiciona-se gás carbônico durante o processo de engarrafamento (parte do CO2 já é produzido durante a fermentação). Isto faz com que o produto final apresente uma acidez maior. Por outro lado, o CO2 em solução fica em equilíbrio com o CO2 não solubilizado, como representado a seguir: CO2(g) ← → CO2(aq) ∆H = -14,8 kJ/mol Suponha que a geração de espuma esteja relacionada à quantidade de gás liberado durante a abertura da garrafa de cerveja. Se duas cervejas são abertas no mesmo bar, uma a 6°C e outra a 25°C, qual apresentará a maior quantidade de espuma? Justifique sua resposta. 22 – A reação: N2O4(g) ← → 2NO2(g) é endotérmica, com ∆H = +56,9 kJ. a) Explique de que modo, no equilíbrio estabelecido, a quantidade de NO2 pode ser afetada pelas seguintes variações: I) adição de N2O4(g) II) abaixamento da pressão por aumento do volume do recipiente III) aumento da temperatura IV) adição de um catalisador ao sistema b) Indique, dentre as variações apresentadas no item anterior, a que altera o valor de Kc. Justifique a resposta 23 – No corpo humano, o transporte de oxigênio é feito por uma proteína chamada hemoglobina. Cada molécula de hemoglobina contém 4 átomos de ferro. O transporte de oxigênio, dos pulmões para os tecidos, envolve o equilíbrio reversível: Hemoglobina + O2 𝒕𝒆𝒄𝒊𝒅𝒐 ← 𝒑𝒖𝒍𝒎ã𝒐 → Oxi-hemoglobina Mesmo um atleta bem treinado tem seu rendimento físico muito diminuído quando vai competir em localidades de altitude muito mais elevada do que a que está habituado. Após cerca de duas semanas de treinamento na nova altitude, o rendimento do atleta retorna ao normal. a) Explique, em termos químicos, por que o rendimento físico inicial do atleta diminui na altitude mais elevada. b) Explique por que, após o período de adaptação, o rendimento do atleta retorna ao normal. c) O que ocorre com as reservas originais de ferro do organismo em conseqüência da adaptação 24 – O processo de dissolução do oxigênio do ar na água é fundamental para a existência de vida no planeta. Ele pode ser representado ela seguinte equação química: O2(g) + H2O(ℓ) ← → O2(aq) ∆H = -11,7 kJ.mol -1 Observação: o símbolo significa grande quantidade de substância. a) Considerando que a altitude seja a mesma em que lago há mais oxigênio dissolvido: em um de águas a 10°C ou em outro de águas a 25°C? Justifique. b) Considerando uma mesma temperatura, onde há mais oxigênio dissolvido, em um lago no alto da cordilheira dos Andes ou em outro em sua base? Justifique. 25 – Considere o equilíbrio que ocorre em fase gasosa a certa temperatura: SO3 + NO ← → SO2 + NO2 Explique: a) o efeito no equilíbrio provocado pela remoção de NO2. b) por que um aumento de pressão sobre o sistema não influi no equilíbrio. 26 – Em recipiente fechado, à temperatura constante, ocorre o seguinte equilíbrio em fase gasosa: 4NH3(g) + 3O2(g) ← → 2N2(g) + 6H2O(g) Explique os efeitos que provocam nesse equilíbrio: a) a adição de N2 gasoso ao recipiente. b) o aumento da pressão sobre o sistema. 27 – O processo industrial Haber-Bosch de obtenção da amônia se baseia no equilíbrio químico expresso pela equação: N2(g) + 3H2(g) ← → 2NH3(g) Nas temperaturas de 25°C e de 450°C, as constantes de equilíbrio Kp são 3,5×108 e 0,16, respectivamente. a) Com base em seus conhecimentos sobre equilíbrio e nos dados fornecidos, quais seriam, teoricamente, as condições de pressão e temperatura que favoreceriam a formação de NH3? Justifique sua resposta. b) Na prática, a reação é efetuada nas seguintes condições: pressão entre 300 e 400 atmosferas, temperatura de 450°C e emprego de ferro metálico como catalisador. Justifique por que estas condições são utilizadas industrialmente para a síntese de NH3. 28 – O CoCℓ2 é um sal de cor azul que se hidrata facilmente, passando a CoCℓ2.2H2O, de cor rosa. Enfeites como "gatinhos", "galinhos" e outros bibelôs são recobertos com esse sal e mudam de cor em função da umidade do ar. A reação química que representa o equilíbrio entre o sal anidro e o hidratado é a seguinte: CoCℓ2(s) + 2H2O(g) ← → CoCℓ2.2H2O(s) Indique qual a cor dos bibelôs em função do tempo úmido ou seco. Justifique. 29 – Para a reação em equilíbrio: PCℓ3(g) + Cℓ2(g) ← → PCℓ5(g) Diga qual é o efeito de cada um dos seguintes fatores sobre o equilíbrio inicial: a) adição de PCℓ3; b) remoção de Cℓ2; c) adição de catalisador. 30 – Uma forma de obter ferro metálico a partir do óxido de ferro (II) é a redução deste óxido com monóxido de carbono, reação representada na equação: FeO(s)+ CO(g) ← → Fe(s)+ CO2(g) ΔH > 0 a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio (Kc) da reação apresentada. Como varia essa constante em função da temperatura? Justifique. b) De que forma a adição de FeO e o aumento de pressão interferem no equilíbrio representado? Justifique. 31 – Considerando a reação expressa a seguir em meio aquoso, exotérmica no sentido da reação direta, e os dados de constante de equilíbrio (KC) determinados em diferentes temperaturas. A + 2B ← → C + 3D Kc (40°C) = 0,1 rosa azul Kc ( 25°C) = 1,0 Kc (10°C) = 10 Responda: a) Ao abaixarmos a temperatura: → o sistema ficará de que cor? → haverá maior formação de quais substâncias? b) Ao aumentarmos a temperatura: → o sistema ficará de que cor? → haverá maior formação de quais substâncias? c) O que acontecerá com o equilíbrio se aumentarmos a pressão sobre o sistema? 32 – À temperatura ambiente, o NO2(g), gás castanho- avermelhado, está sempre em equilíbrio com o seu dímero, o N2O4(g), gás incolor. Preparam-se dois tubos fechados com a mesma coloração inicial. Um deles foi mergulhado em banho de gelo + água e o outro em água a 80 ºC. O tubo frio se tornou incolor e o quente assumiu uma coloração castanho- avermelhada mais intensa. N2O4(g) ← → 2NO2(g) a) Com base nas observações descritas, explique se a reação de dimerização é endotérmica ou exotérmica. b) Em qual das duas temperaturas o valor numérico da constante de equilíbrio é maior? Explique. Equilíbrio Iônico Ki – Constante de ionização Ki = 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 Ki Ka Constante de acidez Estado físico participante: aquoso(aq). HxA ← → xH + + Ax- Unidade de medida: (mol/L)Δn Kb Constante de equilíbrio em função das pressões. Estado físico participante: aquoso(aq). B(OH)x ← → B x+ + x(OH)1- Unidade de medida: (mol/L)Δn Obs.: Δn é a diferença entre a soma dos coeficientes estequiométricos dos produtos e a soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes, que participam da expressão. Comparando força de substâncias que pertencem a mesma função Quanto maior o valor da constante mais forte a substância será. Lei da Diluição de Ostwald Para α ≤ 5 % Para α >5 % Ki = C. α2 Ki = 𝐂.𝛂𝟐 𝟏− 𝛂 Onde: Ki: Constante de ionização C: Concentração em mol/L, molar ou M. α: Grau de ionização em %. Obs.: Na fórmula, retira-se a % do grau de ionização, dividindo-o por 100. → Fórmulas complementares [H+] = C . α [OH-] = C . α Exemplos: 1 – Escreva as expressões das constantes de ionização para as ionizações das substâncias abaixo: 2 – Analise a tabela fornecida abaixo para responder ao que se pede: a) Qual é o ácido mais forte? b) Qual é o ácido mais fraco? c) Coloque os ácidos em ordem crescente de acidez. 3 – Prepara-se uma solução de ácido nitroso (HNO2) e, após atingido o equilíbrio iônico, verifica-se que as concentrações das a) HI(aq) b) HNO3(aq) c) H2SO4(aq) d) KOH(aq) e) Ca(OH)2(aq) f) In(OH)3(aq) Ácido HNO2 HCℓO HBrO HIO Ka 4,5x10-4 3,2x10-8 2,0x10-9 2,0x10-11 espécies envolvidas são: [H+] = 6,5x10-3 mol/L; [NO 2 ] = 6,5x10 -3 mol/L; [HNO2] = 0,1 mol/L. Escreva a equação química que representa o equilíbrio e a expressão da sua constante de ionização e calcule o valor da equação. Resposta: 4,2x10-6 4 – Calcule o valor da constante de ionização, a 25ºC, do ácido acético (CH3COOH) sabendo que em solução de 2x10-2 mol/L o seu grau de ionização é de 3 %. Resposta: 1,8x10-5 5 – Calcule o grau de ionização de uma base, BOH, numa solução 0,2 mol/L, sabendo que sua constante de ionização, Kb, vale 8x10-7. Resposta: 0,2 % 6 – Calcule a concentração de H+ numa solução de HCℓO 0,5 mol/L sabendo que o ácido se encontra 2 % ionizado. Resposta: [H+] = 0,01 mol/L Exercícios 1 – A partir dos dados fornecidos na tabela abaixo, coloque os ácidos em ordem crescente de força. Utilize os números. 2 – Calcule o grau de ionização de uma base, BOH, numa solução 0,2 mol/L, sabendo que sua constante de ionização, Kb, vale 8x10-7.Resposta: 0,2 % 3 – Calcule o valor da constante de ionização, a 25ºC, do ácido acético (CH3COOH) sabendo que em solução de 2x10-2 mol/L o seu grau de ionização é de 3 %. Resposta: 1,8x10-5 4 – Calcule o grau de ionização do ácido cianídrico, HCN, numa solução 10-4 mol/L, sabendo que sua constante de ionização é 1,0x10-10. Resposta: 0,1 % 5 – Qual o valor da constante de ionização do ácido nitroso, HNO2, tendo como base que esse ácido se encontra 1 % ionizado numa solução 10-2 mol/L? Resposta: 1,0x10-6 6 – Qual a concentração, em mol/ℓ, de uma solução cujo ácido possui Ka = 4x10-10 e grau de ionização igual a 0,02 %? Resposta: 1,0x10-2 mol/L 7 – O grau de ionização do ácido fórmico numa solução 10-2 mol/L é 1 %. Qual será o valor do seu grau de ionização numa solução 10-4 mol/L? Resposta: 10 % 8– Calcule a concentração de íons H+ numa solução de ácido ciânico, HCNO, 0,04 mol/L, sabendo que a sua constante de ionização vale 4,0x10-4. Resposta: [H+] = 4x10-3 mol/L 9 – Sabendo-se que o grau de ionização de uma solução 0,1 molar de ácido acético, a 25ºC, é 1,35x10-2, calcule a constante de ionização do ácido acético nessa temperatura. Resposta: 1,82x10-5 10 – O grau de dissociação iônica do hidróxido de amônio, em solução 1 molar, é 0,40 %, a 20ºC. Qual a constante de dissociação iônica do hidróxido nessa temperatura? Resposta: 1,6x10-5 11 – Calcule a concentração molar do ácido cianídrico, à temperatura T, cujo grau de dissociação é 0,01 %, e constante de ionização igual a 1,0x10-9. Resposta: 0,1 molar 12 – Um monoácido fraco tem constante de ionização igual a 1,0x10-9 mol/L, à temperatura ambiente. Qual o grau de ionização desse ácido em uma solução aquosa 0,1 molar? Resposta: 1x10- 2 % Ácido Ka 1 - HF 6,7x10-4 2 - CH3COOH 1,8x10-5 3 - HCN 4,0x10-10 4 - H2SO3 (1ª etapa) 1,7x10-2 5 - H2CO3 (1ª etapa) 4,4x10-7 13 – A constante de equilíbrio, para a reação de ionização do ácido cianídrico é 7,2x10-10, a 25ºC. Calcule a concentração molar de H+ em uma solução aquosa de HCN 1,0 molar a 25ºC. Resposta: 2,68x10-5molar 14 – Calcule a concentração de H+ numa solução de HCℓO 0,5 mol/L sabendo que o ácido se encontra 2 % ionizado. Resposta: [H+] = 0,01 mol/L 15 – O grau de dissociação de uma determinada base BOH em solução 0,05 mol/L é de 4 %. Qual a concentração de íons hidroxila (OH-) nessa solução?Resposta: [OH-] = 2x10-3 mol/L 16 – Calcule a concentração dos íons OH- numa solução de uma base BOH 0,3 mol/L que se encontra 3 % dissociada. Resposta: [OH-] = 9x10-3 mol/L 17 – Prepara-se uma solução utilizando uma base do tipo B(OH)2 de forma que ela fique com uma concentração de 0,8 mol/L. Qual a concentração dos íons OH- considerando que o grau de dissociação dessa base é de 10 %? Resposta: [OH-] = 0,16 mol/L Equilíbrio Iônico da água H2O ← → H + + OH- Ki = [𝐻+][𝑂𝐻−] [𝐻 2𝑂 ] Ki.[H2O] = [H+].[OH-], Kw = Ki.[H2O] Kw = [H+].[OH-] A 25°C Kw = 1,0.10-14, logo: [H+].[OH-] = 1,0.10-14 Então: Meio ácido [H+] > [OH-] ou [H+] > 1,0.10-14 Meio básico [H+] < [OH-] ou [OH-] > 1,0.10-14 Meio neutro [H+] = [OH-] = 1,0.10-14 pH → potencial hidrogeniônico pH = -log[H+] pOH → potencial hidroxiliônico pOH = -log[OH-] pH + pOH = 14 → Relações entre [H+], [OH-], pH e pOH [H+] mol/L pH [OH-] mol/L pOH Á C ID O 1 (1 x 100) 0 1 x 10-14 14 1 x 10-1 1 1 x 10-13 13 1 x 10-2 2 1 x 10-12 12 1 x 10-3 3 1 x 10-11 11 1 x 10-4 4 1 x 10-10 10 1 x 10-5 5 1 x 10-9 9 1 x 10-6 6 1 x 10-8 8 NEUTRO 1 x 10-7 7 1 x 10-7 7 B Á S IC O 1 x 10-8 8 1 x 10-6 6 1 x 10-9 9 1 x 10-5 5 1 x 10-10 10 1 x 10-4 4 1 x 10-11 11 1 x 10-3 3 1 x 10-12 12 1 x 10-2 2 1 x 10-13 13 1 x 10-1 1 1 x 10-14 14 1 (1 x 100) 0 Exemplos: 1 – Calcule o pH, pOH e classifique o meio: a) [H+] = 1 x 10-1 mol/L h) [OH-] = 1 x 10-2 mol/L b) [H+] = 1 x 10-3 mol/L i) [OH-] = 1 x 10-4 mol/L c) [H+] = 1 x 10-5 mol/L j) [OH-] = 1 x 10-6 mol/L d) [H+] = 1 x 10-7 mol/L k) [OH-] = 1 x 10-7 mol/L e) [H+] = 1 x 10-13 mol/L l) [OH-] = 1 x 10-14 mol/L f) [H+] = 1 x 10-8 mol/L m) [OH-] = 1 x 10-9 mol/L g) [H+] = 1 x 10-10 mol/L n) [OH-] = 1 x 10-11 mol/L 2 – Determine a [H+], [OH-] e classifique o meio: a) pH = 1 h) pOH = 2 b) pH = 3 i) pOH = 5 c) pH = 5 j) pOH = 7 d) pH = 7 k) pOH = 9 e) pH = 8 l) pOH = 11 f) pH = 11 m) pOH = 14 g) pH = 14 n) pOH = 10 3 – Coloque as substâncias em ordem crescente de acidez: a) Substância pH A 5 B 11 C 7 b) Substância pOH X 9 Y 1 Z 12 d) Substância [OH-] α 1 x 10-13 β 1 x 10-4 γ 1 x 10-8 e) Substância R pH = 5 S [H+] = 1 x 10-4 M T [OH-] = 1 x 10-4 M f) Substância H pOH = 9 I [H+] = 1 x 10-12 M J [OH-] = 1 x 10-3 M 4 – Quantas vezes uma solução de pH = 3 é mais ácida que uma de pH = 6? 5 – Calcule o pH e o pOH de uma solução que apresenta: Dado: log 3,0 = 0,48 log 5,0 = 0,70 a) [H+] = 3,0 x10-5 mol/L b) [OH-] = 5,0 x 10-6 mol/L c) Substância [H+] K 1 x 10-5 L 1 x 10-11 M 1 x 10-7 6 – Qual o pH e o pOH das seguintes soluções: Dado: log 6,0 = 0,78 a) H2SO4(aq) 0,000005 M b) Aℓ(OH)3(aq) 0,000000002 M Exercícios 1 – Qual é o pH de um meio cuja concentração hidrogeniônica é de 0,001 mol/L ? 2 – Determine o pH de uma solução em que: [H+] = 0,0001 mol/L? 3 – Calcule o pH de uma solução que apresenta [OH-] 0,01 mol/L? 4 – Calcule o pOH das seguintes soluções: Solução A: [OH-] = 0, 0001 mol/L Solução B: [OH-] = 0, 000 001 mol/L Solução C: [OH-] = 10-10 mol/L Solução D: [OH-] = 10-6 mol/L 5 – Qual e o pH de um meio cuja concentração hidroxiliônica é de 0,0001 mol/L? 6 – Calcule o pH dos seguintes meios: Meio A: [OH-] = 10-9 mol/L Meio B: [OH-] = 0,01 mol/L 7 – A concentração de íons H+ de uma solução é de 10-12 mol/L. Calcule o seu pOH. 8 – Determine o pOH das soluções: Solução1: [H+] = 0, 0001 mol/LSolução2: [H+] = 10-5 mol/L 9 – Calcule o pH e o pOH de uma solução 0,01 M de HNO3. 10 – Calcule o pH e o pOH de uma solução 3.10-4 M de KOH? 11 – Qual o valor do pH de uma solução aquosa de ácido bromídrico 0,001 mol/L a 25 0C? 12 – Quantas vezes uma solução A tem de pH = 2 é mais ácida que uma solução B de pH = 4? 13 – Complete o quadro: 14 – Classifique em ácidos, básicas ou neutras as seguintes soluções: Solução A: [H+] = 10-8 mol/L Solução C: pH = 12 mol/L Solução B: [OH-] = 10-10 mol/L Solução D: pOH = 7 mol/L 15 – Sabendo que o pH de uma solução e igual a 3, descubra as concentrações de íons H+ e OH- dessa solução. 16 – A [H+] numa solução de pH = 2 é: a) 0,01 M b) 0,1 M c) 2,0 M d) 102 M e) 20 M 17 – Qual o pH e o pOH de uma solução de NaOH 0,0001 M? a) pH = 10 e pOH = 4 d) pH = 13 e pOH = 1 b) pH = 4 e pOH = 10 e) pH = 4 e pOH = 14 c) pH = 1 e pOH = 13 18 – A 25 0C, a comparação entre soluções aquosas I (pH = 7) e II (pH =9) permite concluir que a solução: a) I é mais básica do que a II Solução a 25 0C [H+] [OH-] pH pOH Meio HI a 0,01 mol/L Ácido sulfúrico 10-2 Suco de uva 4 KOH 10-3 NH4OH 5 b) I tem [H+] menor do que na II c) II é mais ácida do que a I d) II contém ácido mais forte do que I e) II tem [OH-] maior do que I 19 – O “leite de magnésia”, constituído por uma suspensão aquosa de Mg(OH)2, apresenta pH igual a 10 . Isto significa que: a) O “leite de magnésia” tem propriedades ácidas b) A concentração de íons OH- é igual a 10-10 mol/L c) A concentração de íons H3O+ é igual a 10-10 mol/L d) A concentração de íons H3O+ é igual a 10-4 mol/L e) A soma das concentrações dos íons H3O+ e OH- é igual a 10-14 mol/L 20 – Vários produtos comerciais (alimentos, bebidas, produtos de limpezas e higiênicos etc.) caráter ácido básico ou neutro. Escreva quantos produtos de caráter ácido (pH<7) e quantos produtos de caráter básicos ou alcalino (pH>7). 21 – Entre os líquidos da tabela: Quais têm caráter ácido? 22 – Em uma solução aquosa de uma base, podemos afirmar que: a) [OH-] > [H+] e pH <7 d) [OH-] > [H+] e pH >7 b) [OH-] < [H+] e pH >7 e) [OH-] = [H+] e pH =7 c) [OH-] < [H+] e pH <7 23 – Após comemorações excessivas dos festejos de final de ano, um individuo foi acometido de azia (acidez estomacal excessiva). O mais aconselhável para ele ingerir com um pouco de água é: a) Vinagre d) Bebida alcoólica b) Limão e) Leite de magnésia (hidróxido de magnésia) c) Suco de laranja 24 – Considere as seguintes amostras: 1) água pura; 2) água de cal; 3) água acidulada. Da comparação de pH das amostras resulta a) pH1 = pH2 > pH3 d) pH2 > pH1 > pH3 b) pH1 > pH2 = pH3 e) pH2 < pH1 < pH3 c) pH1 > pH2 > pH3 25 – A analise de uma determinada amostra de refrigerante detectou pH = 0. A concentração de íons H+ nesse refrigerante é: a) 10-6 M b) 10-12 M c) 10-2 M d) 102 M e) 10-7 M 26 – Dada a afirmação: “A urina é uma solução aquosa que apresenta pH = 5.” Podermos concluir que: a) A solução tem caráter básico b) A concentração hirdrogeniônica é 10-5 mol/L c) A concentração hirdroxiliônica é de 10-7 mol/L d) A constante de ionização da água é 10-5 e) A urina é uma solução não elétrica 27 – Um suco de tomate tem pH = 4. Isto significa que: a) O suco apresenta propriedades alcalinas b) A concentração de íons H+ presentes no suco é 104 mol/L Substância [H+] [OH-] Leite 1,0. 10-7 1,0. 10-7 Água do mar 1,0. 10-8 1,0. 10-6 Coca-cola 1,0. 10-3 1,0. 10-11 Café preparado 1,0. 10-5 1,0. 10-9 Lágrima 1,0. 10-7 1,0. 10-7 Água de lavanderia 1,0. 10-12 1,0. 10-2 c) A concentração de íons H+ presentes no suco é 10-4 mol/L d) A concentração de íons OH- presentes no suco é 104 mol/L e) A concentração de íons OH- presentes no suco é 10-4 mol/L 28 – Uma solução aquosa A tem [H+] = 1,0. 10-6 e a outra, B, tem [OH-] = 1,0. 10-6. A razão entre as concentrações de H+ das soluções A e B é igual a: a) Zero b) 1,0. 1012 c) 1 d) 1,0. 102 e) 10-2 29 – A 25 0C, o pH de uma solução aquosa de certo eletrólito é igual a 14. Qual a concentração de OH- dessa solução? a) 1 mol/L b) 7 mol/L c) 14 mol/L d) 10-7 mol/L e) 10-14 mol/L 30 – Numa solução aquosa ácida, a 25 0C, a soma do pH e pOH vale: a) Zero b) 1 c) 7 d) 14 e) 100 31 – Quando comparamos o pH da chuva ácida (pH = 4) com o pH de chuva “normal” (pH = 6), podemos afirmar que o primeiro é, em relação ao segundo: a) 100 vezes maior d) 1,5 vezes menor b) 200 vezes menor e) 2/3 menor c) 1,5 vezes maior 32 – Considerando as soluções aquosas de um ácido (HA) com os seguintes valores de pH: Solução I, pH = 2; Solução II, pH = 5; Solução III, pH = 6; Responda a seguinte pergunta e justifique sua resposta: qual dessas soluções tem maior acidez? 33 – Determine o pH e a concentração hidrogeniônica de uma solução 0, 001 molar de hidróxido de potássio (KOH). 34 – Calcule o [H+] e a [OH-] de uma solução 0,01 M de ácido clorídrico (HCℓ) e seu pH. 35 – Uma solução 0,005 molar de hidróxido de bário Ba(OH)2, em água à temperatura ambiente, terá pH aproximadamente igual a: a) 0,010 b) 2 c) 5 d) 9 e) 12 36 – O pH e a concentração hidrogeniônica, a 25 0C de uma solução básica 0,001 molar é respectivamente: a) 10-11 e 3 b) 11 e 3 c) 3 e 10-11 d) 1 e 13 e) 10-3 e 10-11 37 – A fenolftaleína é um indicador acido-básico que, em meio ácido, torna-se incolor e, em meio alcalino, rosada. Apresentamos a um aluno tubos de ensaio com amostras diluídas que contém as seguintes substâncias. 1. Suco de limão 4. Refrigerante 2. Amoníaco de uso doméstico 5. Cerveja 3. Água destilada pura Em qual dos tubos de ensaios após adição da fenolftaleína a solução ficou rosada a) 1 b) 3 c) 4 d) 2 e) 5 38 – Comparando-se os valores de pH de alguns líquidos: Suco de limão 2,2 Saliva 6,3 Sangue 7,3 Água da chuva 5,7 Água do mar 8,3 Sabe-se que: a) A água do mar e mais acida que a água da chuva b) O suco de limão e menos ácido de todos c) O sangue e menos ácido que a saliva d) A água do mar e menos básica do que o sangue e) O pOH da saliva e maior que 7 39 – Considerando-se os sistemas: Vinagre (pH =3), cerveja (pH = 5), salmoura (pH = 7), Bicarbonato de sódio (pH = 9) e amoníaco (pH = 12), podemos concluir que os sistemas de caráter básico são: a) Salmoura b) Vinagre, cerveja c) Bicarbonato de sódio, salmoura d) Bicarbonato de sódio, amoníaco e) Cerveja, salmoura 40 – A tabela mostra os pH característicos de alguns sistemas: A respeito deles pode ser afirmado que: Sistema pH Vinagre 3,0 Suco de laranja 4,0 Suco de tomate 5,0 Saliva 6,0 Leite 6,8 Sangue 7,4 Clara de ovo 8,0 a) A clara de ovo e o sistema menos ácido b) O sangue e o liquido mais próximo da neutralidade c) O suco de laranja é 1,5 vezes mais ácido que a saliva d) O suco de tomate e duas vezes menos ácido do que o vinagre e) Todos os líquidos da tabela são ácidos 41 – Um suco de limão apresente-se com pH = 3. A concentração de H+ na solução é, em mol/L, igual a: a) 1,000 b) 0,003 c) 0,001 d) 0,008 e) 0,006 42 – O “leite de magnésia” e constituído por uma suspensão aquosa de Mg(OH)2, e apresenta pH igual a 10. Isto significa que: a) O “leite de magnésia” tem propriedades acidas. b) A concentração de íons OH- é igual a 10-10 mol/L. c) A concentração de íons H3O+ é igual a 10-10 mol/L d) A concentraçãode íons H3O+ é igual a 1010 mol/L e) A soma das concentrações dos íons H3O+ é igual a 10-14 mol/L 43 – Considerando-se os recipientes A, B e C. O recipiente A contém uma solução cuja concentração de íons OH- é 10-4 mol. L- 1. O recipiente B contém uma solução cuja concentração de íons OH- é 10-5 mol. L-1. E o recipiente C contém uma solução cuja concentração de íons OH- é 10-8 mol. L-1. Os valores dos pH das soluções dos recipientes A, B e C são, respectivamente: a) Maior que 7,0, menor que 7,0 e maior que 7,0 b) Menor que 7,0, igual a 7,0 e maior que 7,0. c) Maior que 7,0, maior que 7,0 e menor que 7,0 d) Menor que 7,0, maior que 7,0 e igual a 7,0 e) Menor que 7,0, maior que 7,0 e maior que 7,0 44 – Na tabela abaixo estão relacionados os valores de pH para diversos materiais. Material pH I- Suco de tomate 4,1 II- Urina 6,0 III- Solução saturada de NaOH ~15,0 IV- Água da chuva 6,5 V- Suco de laranja 3,0 VI- Leite 6,9 VII- Sangue 7,4 a) Liste esses materiais de acordo com a ordem crescente de sua acidez. b) A concentração de íons hidróxidos é maior na água ou na chuva ou na água pura a 25 0C? Justifique sua resposta através de cálculos. Hidrólise salina Faz-se a reação com H2O (HOH) onde somente ocorrerá hidrólise, se houver formação de uma substância fraca. Hidrólise do cátion: forma base fraca. Hidrólise do ânion: forma ácido fraco ou instável. Pré requisito: Força das bases: Fortes: bases formados por elementos das famílias 1A e 2A, exceção para Mg(OH)2. Fracas: bases formadas pelos demais elementos. Força dos ácidos: Hidrácidos (ácidos sem O) Fortes: HCℓ, HBr e HI Moderado: HF Fracos: Os demais Oxiácidos (ácidos com O) Força = Número de Oxigênio – Número de Hidrogênio Onde : Força ≥ 2 Forte = 1 Moderado = 0 Fraco O meio será classificado de acordo com os íons que sobram em solução. Meio ácido, pH < 7: sobra H+ Meio básico, pH > 7: sobra OH- Meio neutro, pH = 7: sobra H+ e OH-, ou nenhum deles. Observações: Ácido instável: H2CO3 → H2O + CO2↑ ↑ significa gás Exemplos: 1 – Em relação às substâncias: → faça a reação com água → classifique o meio → indique se houve hidrólise e quanto a que. a) NaCℓ b) NH4Br c) NaHCO3 d) K2SO4 Exercícios 1 – O Fluoreto de Sódio (NaF) é usado na prevenção de cárie dentária. A hidrólise desse sal produz: a) NaOH (forte) e HF (fraco). d) NaOH (fraco) e HF (forte). b) NaOH (fraco) e HF (fraco). e) Uma solução ácida. c) NaOH (forte) e HF (forte). 2 – Em uma determinada solução aquosa de NaCℓ é verificado pH = 7. Isso se deve ao fato de: a) ocorrer apenas hidrólise do cátion Na+. b) ocorrer apenas hidrólise do ânion Cℓ-. c) não ocorrer hidrólise, porque NaOH e HCℓ são eletrólitos fortes. d) ocorrer hidrólise do cátion e do ânion. e) NaOH e HCℓ serem eletrólitos fracos. 3 – Terá pH 7 a solução aquosa de: a) KCN b) Na2S c) NH4Cℓ d) KNO3 e) KF 4 – Na produção de um antiácido, um laboratório farmacêutico poderá utilizar: a) Ca(NO3)2 b) CaCO3 c) CaSO4 d) (NH4)2SO4 e) NaNO3 5 – Dadas as soluções aquosas: I) Na2SO4 II) NaCN III) (NH4)2SO4 Podemos concluir que: a) a ordem crescente de pH será dada por I II III. b) em I, há hidrólise do cátion e do ânion. c) em II, há hidrólise do cátion. d) em III, há hidrólise do ânion. e) II é a única solução básica. 6 – Dados os compostos: NaCN, KCℓ, NH4Cℓ, KOH, H2SO4: a) Coloque esses compostos em ordem crescente de acidez. 7 – (UNISA – SP) O sal que, em solução aquosa, não produz efeito sobre o papel de tornassol é: a) CuSO4 b) Na2CO3 c) NaCℓ d) CH3COONa e) NH4Cℓ 8 – (PUCCAMP – SP) As soluções aquosas e bem diluídas de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e carbonato de sódio são, respectivamente: a) básica e ácida; d) ácida e ácida; b) básica e básica; e) neutra e básica. c) ácida e básica; 9 – Um químico necessita de uma solução aquosa de um sal que apresente um pOH maior que 7. Para isso, poderá usar uma solução de: a) cloreto de sódio – NH4Cℓ b) nitrato de amônio – NH4NO3 c) sulfato de sódio – Na2SO4 d) acetato de potássio – CH3COOK e) qualquer dos sais acima citados 10 – (MACKENZIE – SP) Um sal formado por base forte e ácido fraco hidrolisa, ao se dissolver em água, produzindo uma solução básica. Essa é uma característica do: a) Na2S b) NaCℓ c) (NH4)2SO4 d) KNO3 e) NH4Br 11 – (UNIFOR – CE) Carbonato de sódio, quando dissolvido em água, origina solução básica. Isso porque o ânion do sal interage com água, originando: a) ácido fraco d) sal ácido pouco solúvel b) base fraca e) gás de caráter ácido c) sal básico pouco solúvel 12 – (FESP – UPE) Um determinado “HInd” apresenta uma constante de dissociação, Ki = 1,0 x 10-5. Admitindo-se que a forma não-ionizada tem a coloração “amarela” e o íon- Ind- tem a coloração “roxa”, é de se esperar que as soluções aquosas de hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de potássio (K2CO3), borato de sódio (Na3BO3) e cianeto de potássio (KCN), quando em contato com algumas gotas do indicador, apresentem respectivamente as colorações: a) amarela – roxa – roxa – amarela b) roxa – roxa – amarela – amarela c) amarela – amarela – amarela – amarela d) roxa – roxa – roxa – roxa e) roxa – roxa – roxa – amarela 13 – (FEI – SP) Os compostos cianeto de sódio (NaCN), cloreto de zinco (ZnCℓ2), sulfato de sódio (Na2SO4) e cloreto de amônio (NH4Cℓ), quando dissolvidos em água, tornam o meio respectivamente: a) básico, ácido, ácido, neutro; d) básico, ácido, neutro, ácido; b) ácido, básico, neutro, ácido; e) ácido, neutro, básico, básico. c) básico, neutro, ácido, ácido; Produto de Solubilidade KPS, KS ou PS: Constante do produto de solubilidade KPS = [Produtos]coeficientes Para substâncias com a mesma estequiometria, quanto maior o KPS maior a sua solubilidade. Exemplos: 1 – Escreva a equação que representa o equilíbrio de solubilidade e a expressão da constante do produto de solubilidade (KPS) para as seguintes substâncias: a) NaCℓ(s) b) Mg(OH)2(s) c) AℓBr3(s) d) Fe2(SO4)3 2 – Observe as seguintes substâncias e seus respectivos produtos de solubilidade, e responda: Substâncias KPS a 25 °C? Ba(OH)2 1,3 . 10-2 PbCℓ2 2,0 . 10-5 AgBr 4,9 . 10-13 Fe(OH)3 3,0 . 10-39 HgS 4,0 . 10-53 a) Qual a substância mais solúvel a 25 °C? b) Qual a substância menos solúvel a 25 °C? c) Coloque as substâncias em ordem crescente de solubilidade. 3 – Sabendo que a solubilidade do cromato de prata – Ag2CrO4 – é de 7,5x10-5mol/L, a determinada temperatura, calcular o seu produto de solubilidade nessa temperatura. Resposta =1,7x10-12 M 4 – O produto de solubilidade do sulfato de chumbo (PbSO4) é 2,25 . 10-8, a 25°C. Calcule a solubilidade do sal em mol/L nessa temperatura. Resposta: 1,5 . 10-4 M Exercícios 1 – Escreva a equação que representa o equilíbrio de solubilidade e a expressão da constante do produto de solubilidade (KPS) para as seguintes substâncias: a) AgBr b) CaCO3 c) Ag2SO4 d) PbI2 e) Ag2S f) Aℓ(OH)3 g) Mn(OH)2 h) BaSO4 2 – A solubilidade do cloreto de chumbo II - PbCℓ2 – em água é 1,6 . 10-2 mol/L a 25°C. Determine seu KPS nessa temperatura. Resposta: 1,64 . 10-5 3 – A solubilidade de CaCO3 em água, a 20°C, é 0,13 mol/L. Qual o valor da constante de solubilidade (KPS) nessa temperatura, sabendo que a mesma é dada em mol/L? Resposta: 1,69 . 10-8 4 – O sulfato de bário – BaSO4 – é utilizado como contraste em radiografias gastrointestinais. Sabendo que a solubilidade do BaSO4, em certa temperatura, é 1,0 . 10-5 mol/L, determine o seu KPS. Resposta: 1,0 . 10-10 mol/L 5 – Sabendoque o produto de solubilidade do cloreto de prata - AgCℓ – vale 1,80 . 10-10, determine sua solubilidade em água em mol/L. Resposta: 1,34 . 10-5 6 – O hidróxido de ferro III – Fe(OH)3 – é uma base fraca pouco solúvel. Em certa temperatura, a sua KS é 2,7 . 10-25. Determine 7 – Os produtos de solubilidade do Ag2CrO4 e do Hg2CrO4 são, respectivamente, 1,2 . 10-12 e 2,0 . 10-9, ambos a 25°C. a) Qual a solubilidade do Hg2CrO4, a 25°C, em mol/L? Resposta: 8,0 . 10-4 mol/L b) Qual o sal mais solúvel? Justifique 8 – O produto de solubilidade do AgCℓ é 1,8 . 10-10 a 298 K. Qual a concentração de íons Ag+, que se obtém no equilíbrio, quando se adiciona um excesso de AgCℓ em uma solução 0,1 mol/L de NaCℓ? Resposta: 1,8 . 10-9 9 – Uma solução saturada de base, representada por X(OH)2, cuja reação de equilíbrio é: X(OH)2(s) ← → X 2 + (aq) + 2OH − (aq) Tem um pH = 10, a 25°C. Determine o produto de solubilidade do X(OH)2. Resposta: 5 . 10-13 10 – O produto de solubilidade do AgOH é 1,0 . 10-8 a 25°C. Qual o valor de pH da solução saturada de AgOH a 25°C? Resposta: 10 ► EFEITO DO ÍON COMUM A adição de um íon que seja comum ao sistema em equilíbrio sempre vai deslocar esse equilíbrio no sentido de diminuir a concentração em quantidade de matéria do íon em questão. A adição de um íon comum desloca o equilíbrio de ionização ou dissociação. Note que: ● a constante de ionização do ácido ou dissociação da base não se altera, pois ela depende apenas da temperatura; ● o grau de ionização de um ácido ou de dissociação de uma base diminuem; ● a concentração de íons H+ (ácido) ou OH- (base) diminuem. O efeito do íon comum não se faz notar apenas sobre ácidos e bases. Todas as vezes que adicionarmos um íon comum a um equilíbrio que existe em solução, ele será deslocado de acordo com o princípio de Le Chatelier. ► EFEITO DO ÍON NÃO-COMUM É possível deslocar um equilíbrio iônico mesmo sem adicionar um íon comum. Para isso basta que o íon adicionado reaja com um dos participantes do equilíbrio, o que diminui sua concentração e, pelo Princípio de Le Chatelier, acaba por deslocar o equilíbrio na direção da sua formação. Os casos mais comuns são: ● adição de um íon que ao combinar com outro que se encontra no equilíbrio forma um precipitado, logo funciona como uma retirada; ● adição de um íon que ao combinar com outro que se encontra no equilíbrio forma uma substância volátil, gás, logo funciona como uma retirada; ● adição do íon H+ a um equilíbrio que tenha OH-, ou, adição do íon OH- a um equilíbrio que tenha H+, haverá formação de água, logo, funciona como uma retirada. ► Exemplos 1 – Em um frasco contendo solução de ácido nitroso, HNO2, existe o equilíbrio abaixo: HNO2(ℓ) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + NO 1 − 2(aq) Adiciona-se ao conteúdo do frasco pequena quantidade de nitrito de sódio, NaNO2 sólido. Com base nessas informações responda ao que se pede: a) Após dissolução do sal, escreva a equação de dissociação do mesmo. b) Qual o íon, entre os que estão sendo adicionados, comum ao equilíbrio? c) O que ocorre com o equilíbrio em face da adição do NaNO2? d) O que acontece com o valor da constante de equilíbrio? e) O que acontece com o pH da solução em face da adição do NaNO2? 2 – Os íons cromato (CrO 2 − 4 ), amarelo, e dicromato (Cr2O 2 − 4 ), alaranjado, coexistem em equilíbrio numa solução aquosa. A equação que representa esse equilíbrio é: Com base nesses dados responda ao que se pede: a) O que acontece com o equilíbrio quando lhe adicionamos solução de KOH? b) O que acontece com a cor da solução à medida que vamos lhe adicionando solução aquosa de HCℓ? c) O que acontece com a cor da solução à medida que vamos fazendo a sua diluição? 2CrO 2 − 4(aq) + H2O(ℓ) Cr2O 2 − 4(aq) + 2OH 1 − (aq) amarelo alaranjado d) O que acontece com o valor da constante de equilíbrio quando fazemos a diluição da solução? ► Exercícios 1 – Uma solução aquosa de ácido acético (CH3COOH) se encontra em equilíbrio: CH3COOH(ℓ) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + CH3COO 1 − (aq) Ao adicionar-se acetato de sódio (CH3COONa), responda: a) Indique para qual lado o equilíbrio é deslocado; b) O grau de ionização do ácido aumenta, diminui ou não se altera? c) A [H+] aumenta, diminui ou não se altera? d) A constante de ionização (Ka) aumenta, diminui ou não se altera? 2 – Uma solução aquosa de amônia se encontra em equilíbrio de acordo com a reação: NH3(g) + H2O(ℓ) NH 1 + 4(aq) + OH 1 − (aq) Ao adicionar-se acetato de amônio (CH3COONH4), responda: a) Indique para qual lado o equilíbrio é deslocado; b) O grau de ionização da base aumenta, diminui ou não se altera? c) A [OH-] aumenta, diminui ou não se altera? d) A constante de ionização (Kb) aumenta, diminui ou não se altera? e) O cheiro de amônia, NH3(g), aumenta, diminui ou não se altera? 3 – Considere o seguinte equilíbrio iônico: Indique o que ocorre com a coloração da solução nas situações abaixo e justifique: a) Eleva-se o pH da solução. b) Adiciona-se K2Cr2O7. c) Adiciona-se NH4Cℓ. d) Adiciona-se NH3. e) Aumenta-se a temperatura. 4 – Considere o equilíbrio abaixo, que se estabelece quando o indicador ácido-base HIn é acrescentado à água: HIn(aq) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + In 1 − (aq) incolor vermelho O que se observa se a esta solução for adicionado hidróxido de sódio (NaOH) em excesso? 5 – Do repolho roxo pode-se extrair, por fervura com água, uma substância que é responsável pela sua coloração característica. Essa substância é um ânion de um ácido fraco cuja dissociação pode ser escrita como: HR(aq) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + R 1 − (aq) amarelo roxo Cr2O 2 − 7(aq) + OH 1 − (aq) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + 2CrO 2 − 4(aq) ∆H < 0 alaranjado amarelo Utilizando este equilíbrio, explique por que a adição de vinagre ou limão (ácidos) a este extrato faz com que ele mude de cor. 6 – No vinagre ocorre o seguinte equilíbrio: CH3COOH(ℓ) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + CH3COO 1 − (aq) Que efeito provoca nesse equilíbrio a adição de uma substância básica? Justifique sua resposta. 7 – Tendo a equação da reação: Cℓ2(g) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + Cℓ 1 − (aq) Pergunta-se: a) Como deslocar o equilíbrio para o sentido direto da reação? b) Em princípio, como eliminar do sistema os íons Cℓ 1 − (aq) ? 8 – Misturando-se duas soluções aquosas de K2CrO4 e HCℓ, ocorre o equilíbrio: 2CrO 2 − 4(aq) + 2H 1 + (aq) Cr2O 2 − 7(aq) + H2O(ℓ) a) Escrever a expressão da constante de equilíbrio. b) Descrever e justificar o que ocorre no equilíbrio quando se adiciona: I. solução de HCℓ; II. solução de ZnCℓ2 sabendo-se que ZnCr2O7 é um sal solúvel, mas ZnCrO4 é um sal pouco solúvel. 9 – Refrigerantes possuem grandes quantidades de gás carbônico dissolvido. A equação abaixo representa, simplificadamente, o equilíbrio envolvendo esse gás em solução aquosa. CO2(g) + 2H2O(ℓ) HCO 1 − 3(aq) + H3O 1 + (aq) A dissolução de gases em líquidos é favorecida pelo aumento da pressão e diminuição da temperatura. Por outro lado, a concentração de íons hidrogênio no estômago é elevada. À luz desses fatos explique a eructação (arroto) provocada pela ingestão de refrigerante. 10 – Os refrigerantes e outras bebidas gasosas contém CO2 dissolvido em uma mistura líquida, cujo solvente é a água. O equilíbrio de solubilidade do CO2 em água pode ser representado pela equação: CO2(g) H2O CO2(aq) Sabe-se, também, que pequena parte do CO2 aquoso reage coma água, conforme o equilíbrio representado pela equação: CO2(g) + 2H2O(ℓ) HCO 1 − 3(aq) + H3O 1 + (aq) Considerando o exposto e desprezando qualquer outra reação que possa ocorrer, responda se o pH da mistura líquida presente em um refrigerante aumenta, diminui ou não se altera nas duas situações seguintes. Justifique suas respostas. a) Ao se abrir o refrigerante. b) Ao se adicionar bicarbonato de sódio (NaHCO3) ao refrigerante. 11 – Explique o que ocorre com o equilíbrio existente na solução inicial e com o pH da solução quando: a) se adiciona acetato de sódio (CH3COONa) a uma solução de ácido acético (CH3COOH). b) se adiciona cloreto de amônio (NH4Cℓ) em solução de amônia (NH3) em água. 12 – Considere a solução aquosa de uma substância de fórmula HA, na qual existe o equilíbrio: HA(aq) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + A 1 − (aq) vermelha amarela Sabe-se que HA tem cor vermelha e que A- tem cor amarela. Explique por que: a) a adição de suco de limão deixa a solução vermelha; b) a adição de soda cáustica deixa a solução amarela. 13 – Numa solução diluída de ácido acético (CH3COOH) existe o seguinte equilíbrio: CH3COOH(ℓ) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + CH3COO 1 − (aq) a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio em termos de concentração; b) O que acontece com a concentração do íon acetato, quando adicionamos ácido clorídrico (HCℓ) a essa solução? 14 – No vinagre ocorre o seguinte equilíbrio: CH3COOH(ℓ) + H2O(ℓ) H3O 1 + (aq) + CH3COO 1 − (aq) Que efeito provoca nesse equilíbrio a adição de uma substância básica? Justifique sua resposta. 15 – A metilamina, H3C─NH2, proveniente da decomposição de certas proteínas, responsável pelo desagradável “cheiro de peixe”, é uma substância gasosa, solúvel em água. Em soluções aquosas de metilamina ocorre o equilíbrio: H3C─NH2(aq) + H2O(ℓ) H3C─NH 1 + 3(aq) + OH 1 − (aq) a) O pH de uma solução aquosa de metilamina será maior, menor ou igual a 7? b) Por que o limão ou o vinagre diminuem o “cheiro de peixe”? 16 – O ferro é um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre. O íon ferro III em solução aquosa é hidrolisado de acordo com a reação: Fe 3 + (aq) + 3H2O(ℓ) Fe(OH)3(s) + 3H 1 + (aq) a) Com base nessa equação explique por que na água do mar (pH = 8) não á íons Fe 3 + (aq) presentes. b) O que se pode dizer sobre as águas de determinados rios que são ricas em Fe 3 + (aq) ? 17 – Água mineral com gás pode ser fabricada pela introdução de gás carbônico na água, sob pressão um pouco superior a 1 atm. a) Essa água é ácida ou alcalina? Justifique escrevendo a reação. b) Se a garrafa for deixada aberta, o que acontece com o pH da água? Explique. 18 – Adicionando-se hidróxido de sódio (NaOH) a uma solução aquosa de gás amônia (NH3) em equilíbrio, o que acontece: NH3(g) + H2O(ℓ) NH 1 + 4(aq) + OH 1 − (aq) a) com o pH da solução; b) com a concentração de íons NH + 4 ; c) com a liberação de gás amônia. 19 – Tendo a equação da reação: Cℓ2(g) + H2O(ℓ) 2 1 H + (aq) + Cℓ 1 − (aq) + HOCℓ(aq) Pergunta-se: a) Como deslocar o equilíbrio do sistema no sentido 1 da reação? b) Em princípio, como eliminar do sistema os íons Cℓ 1 − (aq) ? 20 – A reação de zinco (Zn) com ácidos é representado pela equação: Zn(s) + 2H3O + (aq) → Zn 2 + (aq) + H2(g) + 2H2O(ℓ) a) A velocidade dessa reação quando se usa zinco em pó ou em barras? b) em pH = 2 ou pH = 4? Justifique suas respostas. 21 – Em uma solução aquosa existe o seguinte equilíbrio químico: Fe 3 + (aq) + nSCN 1 − (aq) [Fe(SCN)n] (3 − n) (aq) com 1 ≤ n ≤ 6 A solução é límpida e vermelha, devido à presença dos íons [Fe(SCN)n] (3 − n) (aq) . Se a esse sistema for adicionado uma das seguintes substâncias, qual(is) delas aumentaria(m) a intensidade da coloração vermelha? Justifique. a) FeCℓ3(aq) b) FeCℓ2(aq) c) NaCℓ(aq) d) NaSCN(aq) e) NaOH(aq) ► SOLUÇÃO-TAMPÃO Denomina-se solução tampão a solução que praticamente não sofre variação considerável (efeito tampão) de pH ou de pOH pela adição de pequenas quantidades de ácidos fortes ou de bases fortes. Há dois tipos de solução-tampão mais comuns: as constituídas por um ácido fraco e um sal solúvel de mesmo ânion que esse ácido, e as constituídas por uma base fraca e um sal solúvel de mesmo cátion que essa base. ● Tampão de ácido e sal Ionização do ácido fraco Dissociação do sal MeX(aq) H2O Me 1 + (aq) + X 1 − (aq) ---- y y No instante da mistura HX(aq) H2O H 1 + (aq) + X 1 − (aq) No instante da mistura n - x x x + y Depois de estabelecido a nova posição do equilíbrio n – x + z x - z x + y – z Ou ainda n – (x – z) x - z (x – z) + y pH do tampão Constante de ionização: Ka = [H+][X−] [HX] Colocando em evidência a concentração hidrogeniônica: [H+] = [HX] [X−] Ka Sendo que [HX] corresponde a concentração do ácido e [X-] corresponde a concentração do sal, temos: [H+] = [ácido] [sal] Ka Tomando o logaritmo da expressão anterior: log [H+] = log [ácido] [sal] + log Ka Multiplicando-se tudo por (-1): - log [H+] = - log [ácido] [sal] - log Ka Onde: HX(aq) H2O H 1 + (aq) + X 1 − (aq) n - x x x - log [H+] = pH, - log Ka = pKa, - log [ácido] [sal] = log [sal] [ácido] , ou seja: pH = pKa + log [𝐬𝐚𝐥] [á𝐜𝐢𝐝𝐨] Observação: Caso as concentrações do ácido e do sal sejam iguais, pH = pKa. ● Tampão de base e sal Dissociação da base fraca Dissociação do sal MeX(aq) H2O Me 1 + (aq) + X 1 − (aq) --- y y No instante da mistura MeOH(aq) H2O Me 1 + (aq) + OH 1 − (aq) No instante da mistura n - x x x + y Depois de estabelecido a nova posição do equilíbrio n – x + z x - z x + y – z Ou ainda n – (x – z) x - z (x – z) + y pH do tampão Constante de ionização: Kb = [Me+][OH−] [MeOH] Colocando em evidência a concentração hidroxiliônica: [OH-] = [MeOH] [Me+] Kb Sendo que [MeOH] corresponde a concentração da base e [Me+] corresponde a concentração do sal, temos: [OH-] = [base] [sal] Kb Tomando o logaritmo da expressão anterior: log [OH-] = log [base] [sal] + log Kb Multiplicando-se tudo por (-1): - log [OH-] = - log [base] [sal] - log Kb Onde: MeOH(aq) H2O Me 1 + (aq) + OH 1 − (aq) n - x x x - log [OH-] = pOH, - log Kb = pKb, - log [base] [sal] = log [sal] [base] , ou seja: pOH = pKb + log [𝐬𝐚𝐥] [𝐛𝐚𝐬𝐞] ou pH = pKw - pKb - log [𝐬𝐚𝐥] [𝐛𝐚𝐬𝐞] Observação: Caso as concentrações da base e do sal sejam iguais, pOH = pKb. ● Capacidade Tamponante Em geral pode-se dizer que a capacidade do tampão mantém-se para misturas compreendidas no intervalo 1 : 10 ([sal]:[ácido] ou [sal]:[base]) e 10 : 1 ([sal]:[ácido] ou [sal]:[base]). Ou melhor, como: pH = pKa + log [sal] [ácido] pOH = pKb + log [sal] [base] a) se [sal] = 1 e [ácido] = 10 a) se [sal] = 1 e [base] = 10 pH = pKa + log 1 10 pH = pKa - 1 pOH = pKb + log 1 10 pOH = pKb - 1 b) se [sal] = 10 e [ácido] = 1 b) se [sal] = 10 e [base] = 1 pH = pKa + log 10 1 pH = pKa + 1 pOH = pKb + log 10 1 pOH = pKb + 1 Logo: pH = pKa ± 1 pOH = pKb ± 1 Para resolver os exemplos e exercícios, utilize os dados contidos nas seguintes tabelas: Ácidos Ka H2CO3 4,4 x 10-7 CH3COOH 1,8 x 10-5 HNO2 4,4 x 10-4 HCOOH 1,8 x 10-4C6H5CO2H 6,3 x 10-5 CH3CH(OH)COOH 1,0 x 10-4 HCN 4,9 x 10-10 Bases Kb AgOH 2,0 x 10-4 NH4OH 1,8 x 10-5 log valor log 1,34 0,13 log 1,8 0,26 log 2 0,3 log 2,86 0,46 log 4 0,6 log 4,4 0,64 log 6,3 log 8 0,9 ► Exemplos 1 – Dadas as substâncias: NaCℓ CH3COONa HBr H2O KBr HCℓ NH4Cℓ KOH H2SO4 Na2SO4 NH3 CH3COOH NaOH Indique com quais dessas substâncias podemos formar uma solução tampão de pH: a) ácido; b) básico. 2 – Considere uma solução aquosa constituída por uma mistura de H2S(aq) e Na2S(aq). a) Represente o equilíbrio de ionização parcial do ácido e o equilíbrio de dissociação do sal, indicando para que lado tende cada equilíbrio. b) Explique como a solução responderia à adição de uma pequena quantidade de HI(aq). c) Explique como a solução responderia à adição de uma pequena quantidade de KOH(aq). 3 – Calcule o pH de uma solução tampão com 0,50 mol/L de CH3COOH e 0,5 mol/L de CH3COONa. pH = 4,74 4 – Adicionaram-se 0,07 mol de nitrito de sódio (NaNO2) a 1000,0 mL de uma solução 0,035 mol/L de ácido nitroso (HNO2). Supondo desprezível a variação no volume da solução com a adição do sal, qual será o valor aproximado do pH da solução final? pH = 3,7 5 – Um tampão H2CO3/HCO − 3 está presente no sangue humano, para o qual o pH vale 7,4. Determine a relação [HCO − 3 ]/[H2CO3] no sangue. 10 6 – Um tampão H2CO3/HCO − 3 foi preparado de tal forma que a relação [HCO − 3 ]/[H2CO3] é igual a 2. Determine o valor do pH desse tampão. 6,7 ► Exercícios 1 – Em estudos ligados à medicina e à biologia é muito importante o conceito de solução-tampão, pois os fluídos biológicos (animais ou vegetais) são, em geral, meios aquosos tamponados. Diga quais dentre os seguintes pares de substâncias, quando em solução aquosa, produzem uma solução-tampão. Explique o critério que uso na escolha. I. HCℓ + NaCℓ II. NaOH + NaCℓ III. NaCN + HCN IV. NH4Cℓ + NH4OH V. CH3COOH + CH3COONa 2 – Qual das soluções abaixo formam uma solução-tampão? Justifique sua resposta. I. HBrO3 + HBr II. HNO2 + NaNO2 III. KCℓ + HCℓ IV. KOH + CH3COOK 3 – O sistema tampão de fosfato representa cerca de 10 % de todos os tampões existentes no sangue e é constituído pelo di- hidrogenofosfato de sódio, NaH2PO4, e pelo mono- hidrogenofosfato de sódio, Na2HPO4, que estabelecem os equilíbrios: H2PO 1 − 4(aq) + OH 1 − (aq) HPO 2 − 4(aq) + H2O(ℓ) HPO 2 − 4(aq) + H3O 1 + (aq) H2PO 1 − 4(aq) + H2O(ℓ) Explique como atua esse sistema de tamponamento ao entrar em contato com uma pequena quantidade de ácido clorídrico (HCℓ(aq)), e de hidróxido de sódio (NaOH(aq)). 4 – Tem-se no laboratório dois frascos, A e B, contendo soluções. Ao frasco A adiciona-se pequena quantidade de hidróxido de sódio (NaOH) e verifica-se que o pH da solução sofre uma sensível variação. A solução contida no frasco B, em face da mesma adição de hidróxido de sódio, não apresenta sensível variação no seu pH. Qual das duas soluções está tamponada? Justifique sua resposta. 5 – Escreva, para cada mistura que forma uma solução-tampão, pH > 7 ou pH < 7, conforme o caso. a) NH4OH + NH4Cℓ b) CH3COOH + CH3COOK c) HCN + NaCN d) HNO2 + NaNO2 6 – Em quais das soluções abaixo a adição de pequenas quantidades de ácido ou base produzirá variação desprezível no seu pH? a) HCℓ b) HCℓ + NaCℓ c) HCN + KCN d) NH4Cℓ + NH4OH e) NH4Cℓ + NaCℓ f) HNO2 + KNO2 7 – Utiliza a tabela de ácidos com as suas respectivas constantes de ionização (valores aproximados) para responder ao que se pede. Ácidos Ka HCℓ ∞ CH3COOH 10-5 HCN 10-10 HNO2 10-4 Registre, para cada sal relacionado abaixo, o ácido com o qual deve ser misturado para que na solução se forme um tampão. a) NH4Br b) KCN c) KCℓ d) NH4Cℓ e) CH3COOH 8 – Qual o pH do plasma se a concentração de HCO 1 − 3 no mesmo é de 2,5 x 10-3 mol/L e a de H2CO3 é 1,25 x 10-4 mol/L? pH = 7,4 9 – Mistura-se em um recipiente 1 litro de solução 0,1 mol/L de AgOH com 0,5 L de outra solução 0,2 mol/L de AgNO3, à temperatura T. A respeito dessa mistura, responda os itens abaixo: Dados: Kb = 2,0 x 10-4 (TºC) Kw = 8,0 x 10-14 (TºC) a) Explique por que o pOH dessa solução praticamente não se altera pela adição de uma quantidade controlada de NaOH. A partir de que massa de NaOH adicionada o efeito tampão cessa? 4,0 g de NaOH b) Explique por que o pOH dessa solução praticamente não se altera pela adição de uma quantidade controlada de HCℓO4. A partir de que massa de HCℓO4 adicionada o efeito tampão cessa? 10,05 g de HCℓO4 c) Calcule o pOH e o pH dessa solução à temperatura T. pH = 9,1; pOH = 4,0 10 – Um tampão é constituído de hidróxido de amônio (NH4OH(aq)) 0,80 mol/L e cloreto de amônio (NH4Cℓ(aq)) 0,20 mol/L. Determine o pOH da solução tampão. pOH = 4,14 11 – Uma solução foi obtida pela dissolução de 0,40 mol de ácido metanoico (HCOOH) e 0,20 mol de metanoato de sódio (HCOONa) em água suficiente para completar 1 litro de solução. Calcule o pH dessa solução tampão. pH = 3,45 12 – Uma solução de pH = 3 apresenta a mesma concentração de ácido lático e de lactato de sódio. Determine: a) o valor de pKa do ácido lático; pKa = 3 b) a constante de ionização do ácido lático. Ka = 1 x 10-3 13 – Determine o pH de uma solução tampão formada pela mistura de solução 0,1 mol/L de ácido acético (CH3COOH) e solução 0,5 mol/L de acetato de sódio (CH3COONa). pH = 5,45 14 – Misturam-se 45,0 mL de uma solução de acido acético (CH3COOH) com 45,0 mL de acetato de sódio (CH3COONa) 0,2 mol/L. Supondo que os volumes são aditivos, qual o pH da solução formada? pH = 4,75 15 – Prepara-se uma solução tampão dissolvendo 0,20 mol de ácido fórmico (HCOOH) e 0,4 mol de formiato de sódio (HCOONa) em água até obter 1,0 litro de solução. Determine o valor do seu pH. pH = 4,05 16 – Determine o pH de um tampão de ácido benzoico (C6H5CO2H) e benzoato de sódio (NaC6H5CO2) de concentrações iguais a 0,1 mol/L e 0,5 mol/L, respectivamente. pH = 4,9 17 – Uma mistura de ácido láctico, CH3CH(OH)COOH, e lactato de sódio, CH3CH(OH)COONa, em solução aquosa funciona como uma solução-tampão, ou seja, praticamente não muda seu pH pela adição de H+ ou OH-. Uma solução contendo 0,12 mol/L de ácido láctico e 0,12 mol/L de lactato de sódio apresenta qual valor de pH? pH = 4 18 – Determine o pH de uma solução tampão formada por ácido acético (CH3COOH) 0,01 mol/L e acetato de sódio (CH3COONa) também 0,01 mol/L. pH = 4,7 19 – Calcula o pH de uma solução tampão formada por hidróxido de amônio (NH4OH) 0,1 mol/L e cloreto de amônio (NH4Cℓ) 0,02 mol/L. pH = 10 20 – Determine o pH de uma solução tampão constituída por ácido acético (CH3COOH) 0,1 mol/L e acetato de sódio (CH3COONa) 0,01 mol/L. pH =3,7 21 – Calcule o pH de uma solução tampão formada por hidróxido de amônio (NH4OH) 0,2 mol/L e cloreto de amônio (NH4Cℓ) 0,02 mol/L. pH = 10,3 22 – Descubra o pH de uma solução tampão formada por ácido carbônico (H2O + CO2 H2CO3) 0,5 mol/L e hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3) 0,05 mol/L. pH = 5,3 23 – Pretende-se preparar uma solução tampão formada por ácido acético (CH3COOH) 0,01 mol/L e acetato de sódio (CH3COONa), que apresenta pH igual a 5. Qual deve ser a concentração do acetato de sódio em mol/L? [CH3COOH] = 0,02 mol/L 24 – Há uma solução tampão que contém ácido acético (CH3COOH) e acetato de sódio (CH3COONa) na proporção de 16:1. Calcule a concentração de íons H+ dessa solução. [H+] = 3,16 x 10-4 mol/L 25 – Um tampão foi preparado com CH3COO-/CH3COOH, de tal forma que o pH resultante é 3,74. Determine a relação entre as concentrações [CH3COO-]/[CH3COOH] nessa solução. 0,1 26 – A fim de preparar um tampão de pH = 10,3 um químico dissolveuum pouco de NH4Cℓ em 1,00 L de uma solução 0,1 mol/L de NH4OH. Considerando desprezível a variação de volume determine a quantidade, em mol, de NH4Cℓ dissolvido na solução. 0,01 mol 27 – Determine o pH de uma mistura de volumes iguais de ácido cianídrico (HCN) e cianeto de sódio (NaCN), sendo 0,01 mol/L a concentração do ácido e também a do sal. 28 – Sabendo que o pH de uma solução 0,25 mol/L de HCN é igual a 5,0, determine: a) o valor da constante de ionização para o HCN; 4 x 10-10 b) o novo valor de pH, se a 1,0 litro da solução acima juntarmos 0,35 mol de NaCN, desprezando a variação de volume. 9,54 29 – Quando o pH do sangue é normal (7,4) os componentes do “tampão bicarbonato” estão presentes no plasma na relação: [HCO 1− 3 ] [𝐻2𝐶𝑂3] = 20 1 Dado o equilíbrio: CO2(g) + 2H2O(ℓ) H2CO3(aq) HCO 1 − 3(𝑎𝑞) + H3O 1 + (aq) Os sistemas respiratório e urinário trabalham juntos a fim de manter essa relação. Qualquer alteração dessa relação resulta em uma mudança do pH. a) O que ocorre com o pH do sangue quando uma pessoa pratica atividade física e fica com respiração acelerada? b) Qual o valor da constante de ionização do ácido carbônico? 30 – Uma solução de um monoácido fraco, cuja constante de ionização, Ka = 2 x 10-5, deve ser misturada a uma outra solução de um sal desse monoácido para preparar uma solução-tampão de pH = 6. Qual a razão entre as concentrações do ácido e do sal? 1 20 31 –Determine a relação entre as concentrações de CH3COOH e de CH3COONa que deve ser usada para preparar uma solução-tampão de pH = 5. 2,87 32 – Um tampão foi preparado com CH3COO-/CH3COOH, de tal forma que o pH resultante é 3,74. Determine a relação entre as concentrações [CH3COO-]/[CH3COOH] nessa solução. 0,1 33 – Um tampão H2CO3/HCO − 3 foi preparado de tal forma que a relação [H2CO3]/[HCO − 3 ] é igual a 2. Determine o valor do pH desse tampão. 6,7 34 – Para o sistema tamponado: H2CO3 e NaHCO3, cujas concentrações são 0,1 mol/L e 0,2 mol/L, respectivamente: a) Equacione as reações desse tampão; b) Calcule a concentração de H+ da solução tampão, sabendo que o Ka = 4,4 x 10-7; [H+] = 2,2 x 10-7 mol/L c) Calcule a concentração de H+ após a adição de HCℓ 0,05 mol/L; [H+] = 4,4 x 10-7 mol/L d) Calcule a concentração de H+ após a adição de NaOH 0,05 mol/L. [H+] = 8,8 x 10-8 mol/L 35 – Qual a razão das concentrações do ácido acético (CH3COOH) e do acetato de sódio (CH3COONa) necessário para preparar um tampão cujo pH seja 5,70? 36 – Um tampão constituído de 0,12 mol de NH4OH e 0,09 mol de NH + 4 foi preparado de modo a obter 500,00 mL de solução. Qual o pH desse tampão? 37 – Calcule o pH de cada um dos seguintes tampões, preparados em 1 L de solução: a) 0,10 mol de NH3 e 0,10 mol de NH4Cℓ; b) 0,20 mol de CH3COOH e 0,40 mol de CH3COONa. 38 – Qual deve ser a razão entre NH3 e NH + 4 para se obter um tampão com pH = 10,0? 39 – Quantos gramas de CH3COONa devem ser adicionados a 1,00 mol de CH3COOH a fim de preparar 1,0 L de um tampão cujo pH seja igual a 5,15? 40 – Admite-se que a sensação de cansaço, após a prática de exercícios físicos, é consequência do acúmulo de ácido láctico nos músculos. Tal substância se dissocia, originando o seguinte equilíbrio químico: Assumindo o valor do pH da corrente sanguínea, pH = 7, qual a razão entre as concentrações do íon lactato e do ácido láctico? 103 41 – O pH do sangue (7,35 – 7,45) é controlado inicialmente pelo sistema tamponante do ácido carbônico/hidrogenocarbonato. A razão [HCO − 3 ]/[H2CO3] normal no sangue é 20/1. Quando essa razão aumenta, o pH do sangue sobe acima da faixa normal e tem- se uma condição de alcalose. De modo contrário, quando a razão diminui, o pH do sangue decresce e tem-se a acidose. As equações a seguir representam a dissolução do CO2 em meio aquoso e a dissociação do ácido carbônico. CO2(g) + 2H2O(ℓ) H2CO3(aq) HCO 1 − 3(𝑎𝑞) + H3O 1 + (aq) De acordo com essas informações, responda: Uma vez que a concentração molar do ácido carbônico, H2CO3, é controlada pela respiração, o que acontece com o pH do sangue – aumenta, diminui ou não se altera – quando expiramos? Explique. CH3CH(OH)COOH(aq) CH3CH(OH)COO 1 − (aq) + H 1 + (aq) Ácido láctico Íon lactato