Lista 6 Química

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Soluções 
1. Suponha que você tenha duas soluções aquosas separadas por uma membrana semipermeável. Uma das soluções contém 5,85 g 
de NaCl dissolvidos em 100 mL de solução e a outra contém 8,88 g de KNO3 dissolvidos em 100 mL de solução. Em que direção fluirá o 
solvente: da solução de NaCl para a solução de KNO3, ou de KNO3 para NaCl? Justifique sua resposta e apresente os cálculos. 
 
2. A água a 25 °C tem uma densidade de 0,997 g cm-3. Calcule: 
a) A molalidade da água pura a esta temperatura; (R. 55,55 mol kg-1 ) 
b) A molaridade da água nestas condições. (R. 55,39 mol L-1) 
 
3. Um composto desconhecido contém apenas carbono, hidrogênio e oxigênio. A análise de combustão forneceu a seguinte 
composição: 31,57% de C e 5,30% de H. A massa molar foi determinada por crioscopia. Registrou-se um ponto de congelação de -5,20 
°C para a solução constituída pela dissolução de 10,56 g do composto em 25,00 g de água. Admitindo-se que o composto é um não 
eletrólito, determine: 
a) A fórmula empírica do composto; (R. C2H4O3) 
b) Sua massa molar; (R. 151,09 g mol-1) 
c) Sua fórmula molecular. 
 
4. Prepara-se uma solução aquosa a partir da dissolução de 20,0 g de uma mistura de sacarose (C12H22O11) e etilenoglicol (C2H6O2), 
utilizando-se 1,00 kg de água. Verifica-se que o ponto de congelamento desta solução é de -0,426 °C. Admitindo-se um 
comportamento ideal, determine a composição percentual em massa de sacarose nesta mistura. (R. 45,4% sacarose) 
 
5. Determine a concentração, em mol L-1 de uma solução aquosa de H3PO4 resultante da mistura de 400 mL de solução aquosa de 
H3PO4 2,0 mol L-1 com 1500 mL de solução do mesmo ácido com concentração 9,8 g L-1. (R. 0,49 mol L-1) 
 
6. Uma proteína foi isolada como um sal de fórmula Na20P (P representa a molécula de proteína). A pressão osmótica de uma solução 
contendo 0,225 g desse sal em um volume de 10,0 mL é 0,257 atm a 25,0 °C. 
a) calcule a massa molar do sal Na20P de proteína; 
b) calcule a massa molar da proteína. 
 
7. Uma solução aquosa rotulada como 35,0% de HClO4 tem densidade 1,251 gcm-3. Quais são a) a concentração molar (R. 4,36 mol L-
1) e b) a molalidade da solução? (R. 5,35 mol kg-1) 
8. Um determinado vinho apresenta etanol com concentração de 9,00% em volume, o que corresponde a uma concentração de 7,23% 
em massa. Sua densidade é 0,9877 g mL-1, Expresse a concentração de etanol no vinho em: a) fração molar; (R. 0,0296) b) molaridade 
(R. 1,93 mol L-1) e c) molalidade; (R. 1,57 mol kg-1) d) gramas de etanol por 100 mL de vinho. (R. 8,9 g 100 mL-1) 
9. Admite-se, normalmente, que sais como o KCl se dissociam completamente quando dissolvidos em água. Se uma solução foi 
preparada pela dissolução de 0,373 g de KCl em 50 g de água congela a -0,345°C qual o percentual real de dissociação do KCl nessa 
solução? (Kc = 1,853 °C mol-1 kg) (R. 93,09%) 
 
10. Para determinar o conteúdo em sulfato em água potável, uma amostra de 6,00 litros foi concentrada até um pequeno volume. O 
tratamento desta amostra com solução de cloreto de bário resultou na precipitação de 0,0965 g de BaSO4. Expresse a concentração 
de íon sulfato na água em ppm. (R. 9,5 ppm) 
11. No laboratório misturou-se 5,0x10-3 mol de Na2SO4 com 0,52g de BaCl2 em 75mL de água. O resultado da mistura foi um precipitado 
de BaSO4 que foi filtrado. Baseado nessas informações, encontre a temperatura de congelamento do líquido oriundo da filtração 
considerando que durante a filtração 5mL de água ficaram absorvidos no precipitado. (R. -0,50 oC) 
12. A pressão osmótica do sangue a 37 oC é de 7,7 atm. Uma solução medicamentosa para ser administrada por via intravenosa deve 
apresentar a mesma pressão osmótica do sangue. Qual deve ser a concentração molar adequada de uma solução de glicose a ser 
administrada a um paciente? (R. 0,3 mol L-1) 
 
 
Química Geral para Engenharia - 2017 
 
6ª Lista de Exercícios 
 
Unidades IX e X - Soluções | Estrutura e ligações em sólidos 
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13. Um composto é constituído dos elementos manganês, carbono e oxigênio. Sua composição percentual é: 28,17% de Mn e 30,80% 
de C. Quando se dissolve 0,125g desse composto em 5,38g de ciclohexano, cujo ponto de fusão é 6,5 oC, a solução apresenta 
temperatura de congelamento de 5,28 oC. Qual a fórmula molecular deste composto? (R. MnC5O5) 
 
14. O diagrama ao lado () mostra curvas de pressão de vapor do benzeno puro e de uma 
solução de um soluto não volátil em benzeno. Estime a molalidade da solução de benzeno. (R. 
1,38 mol kg-1) 
15. A fração molar de O2 no ar é de 0,209. A partir desta informação, calcule a solubilidade de 
oxigênio na água, em mol por litro, a pressão de 1,0 atm e 20 oC. (R. 2,7 x 10-4 mol L-1) 
16. A pressão osmótica de uma solução contendo 27,55 mg de uma proteína desconhecida 
por 25 mL de solução 3,22 torr a 25 oC. Determine a massa molar dessa proteína. (R. 6.370 
g mol-1) 
17. O resultado da análise elementar de uma amostra de -caroteno indicou a presença de 10,51% de H e 89,49% de C. Ao se dissolver 
25,0 mg de -caroteno em uma amostra de 1,50 g de cânfora (Kc = 37,7 oC kg mol-1), observa-se que o ponto de fusão desta cai em 
1,17 oC. A partir destas informações, determine: a) a massa molar deste composto (R. 537 g mol-1) e b) sua fórmula molecular. (R. 
C40H56). Obs. considere as seguintes massas atômicas: C = 12,011u; H = 1,008u. 
18. O ácido tricloroacético (CCl3CO2H) é um ácido fraco e em meio aquoso se dissocia parcialmente. Qual a porcentagem de moléculas 
do ácido dissociadas se o ponto de congelamento de uma solução 1,00 mol kg-1 de ácido tricloroacético em meio aquoso apresenta 
ponto de congelamento de -2,53 oC? (R. 68%) 
19. Uma amostra de 25 mL de uma solução aquosa contendo 2 mg de iodo é agitada com 5 mL de CCl4. Em seguida, ela é deixada em 
repouso objetivando a separação de fases (o CCl4 e a água são imiscíveis). A solubilidade do iodo (massa iodo/volume solvente) é 85 
vezes maior em CCl4 que em água, na temperatura em que este procedimento foi realizado, e as duas soluções saturadas podem ser 
consideradas como sendo diluídas. a) Calcule a quantidade de iodo remanescente na camada aquosa. (R. 0,11 mg) b) Se uma segunda 
extração for realizada na água usando outro volume de 5 mL de CCl4, qual a quantidade de iodo que ainda ficará contida na água? (R. 
0,0061 mg) 
20. Em um laboratório há um frasco contendo um composto orgânico, identificado apenas como “substância X”, e se deseja saber 
qual sua composição. Sabe-que o composto é um dos três listados a seguir: 
 
COMPOSTO FÓRMULA MOLECULAR 
Ácido Láurico C12H22O2 
Ácido Esteárico C18H36O2 
Ácido Benzóico C7H6O2 
 
Para fazer a identificação deste composto, você transferiu 10,0 g de naftaleno (Kc = 6,9 oC kg mol-1) para um tubo de ensaio o qual foi 
acoplado um termômetro e um arame para agitação, como mostrado na ilustração abaixo. Em seguida, o sistema foi aquecido até 
próximo de 100 oC, sendo então retirado do aquecimento e deixado sob repouso. Em outro experimento, você adicionou 1,0 g da 
substância X ao naftaleno, neste mesmo sistema o qual foi novamente aquecido e deixado em repouso. As temperaturas dos sistemas 
foram monitoradas a cada 30 s e são apresentadas no gráfico abaixo. 
 
 
Indique, fazendo a justificativa com base em cálculos, qual a composição da substância X. (R. ácido láurico) 
21. A titulação de Ca2+e Mg2+ em uma amostra de 50 mL de água dura requereu 23,65 mL de EDTA 0,01205 M. Uma segunda alíquota 
de 50 mL foi fortemente alcalinizada com NaOH para precipitar o Mg2+ na forma de Mg(OH)2(s). O líquido sobrenadante foi titulado 
com 14,53 mL da solução de EDTA. Determine: a) A dureza total da amostra de água expressa em ppm de CaCO3. (R. 570 ppm) b) A 
concentração, em ppm, de MgCO3 na amostra. (R. 185 mg) 
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22. A purificação e o abrandamento da água podem ser 
realizados pordiferentes métodos, dependendo da finalidade. 
O gráfico ao lado mostra a eficiência do abrandamento de uma 
amostra de 20 mL de água utilizando uma zeólita, uma peneira 
molecular. A partir das informações contidas neste gráfico, 
responda: 
a) Qual a dureza total da água, expressa em ppm de CaCO3? 
b) Qual a quantidade de zeólita necessária para reduzir a 
dureza de uma amostra de 3 L desta água em 50%? 
 
 
Sólidos 
23. Em cada par de sólidos a seguir, qual deve apresentar o maior ponto de fusão? Justifique. 
a) TiO2(s) ou H2O2(s) b) CCl4(s) ou SiCl4(s) c) Kr(s) ou Xe(s) d) NaCl(s) ou H2S(s) e) Fe(s) ou CCl4(s) 
24. A figura a seguir representa o diagrama de bandas para quatro 
materiais: Cdiamante, Si*, Sn e Si dopado com Al. 
a) Associe cada diagrama a cada material e justifique. 
b) Ordene os quatro materiais em ordem crescente da capacidade de 
condução de eletricidade e explique. 
c) A dopagem do Si com Al gera que tipo de semicondutor? 
 
Obs: * estado excitado 
 
25. Qual o valor de Band Gap necessário para um LED produzir luz azul com comprimento de onda de 470 nm? 
26. Sobre semicondutores, responda: 
a) Que tipo de semicondutor será obtido ao se dopar um cristal de silício com alumínio? 
b) Por que a junção p-n é necessária na construção de um diodo? 
 
 
27. A célula unitária mostrada ao lado () representa a célula unitária do carbeto de cálcio. a) Quantos 
íons de cálcio e quantos átomos de carbono estão presentes em cada célula unitária? b) Qual a fórmula 
química do carbeto de cálcio? 
28. O chumbo cristaliza em uma célula unitária cúbica de face centrada com comprimento de aresta de 
495 pm. a) Qual o raio de um átomo de chumbo, em picômetros? (R. 174 pm) b) Qual a densidade do 
chumbo? (R. 11,35 g cm-3) 
29. No diagrama de fases apresentado ao lado, o carbono elementar apresenta três diferentes 
fases sólidas. 
a) Identifique as regiões que representam as fases sólida, líquida e gasosa. 
b) Quantos pontos triplos tem o carbono? Indique-os. 
c) O grafite é fase sólida mais estável sob condições normais. Identifique no diagrama a região 
que representa esta fase. 
d) Quando o grafite é aquecido a 2500 K a uma pressão de 100.000 atm ele é convertido em 
diamante. Identifique a fase do diamante no gráfico. 
e) Qual fase é a mais densa, o grafite ou o diamante? Explique. 
f) Explique porque o diamante é um isolante elétrico enquanto o grafite é um ótimo condutor de 
eletricidade. 
30. O titânio cristaliza com uma célula unitária do tipo cúbica de corpo centrado que apresenta comprimento de aresta de 3,306 A. A 
densidade do titânio é de 4,401 g cm-3. Utilize estas informações para calcular a constante de Avogadro. 
31. O irídio cristaliza em uma estrutura cúbica de face centrada. O comprimento da aresta de sua célula unitária, determinada por 
difração de raios-x, é de 383,9 pm. A densidade do irídio é de 22,42 g cm-3. a) Calcule a massa de um átomo de irídio. (R. 3,17 x 10-22 
g) b) Qual a massa atômica do irídio? (R. 190,97 g mol-1) 
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32. Ao lado, são apresentadas duas estruturas da célula unitária do 
mineral perovskita. a) Qual a fórmula deste mineral? b) Prove que 
ambas as estruturas indicam a mesma fórmula do composto; c) 
Qual o volume da célula unitária da perovskita? (R. 6,43 x 10-23 cm3) 
 
 
33. O potássio cristaliza em uma célula unitária cúbica cuja aresta apresenta 0,5247 nm de comprimento. A densidade do potássio é 
0,856 g cm-3. Determine se este elemento cristaliza com uma célula unitária cúbica simples, cúbica de corpo centrado ou cúbica de 
face centrada. (R. CCC) 
34. O iodeto de cobre cristaliza na estrutura da blenda de zinco. A separação entre os cátions e ânions mais próximos é de 
aproximadamente 311 pm e o ponto de fusão é de 606 oC. O cloreto de potássio, por outro lado, cristaliza na estrutura do sal de rocha. 
Embora a separação entre os cátions e ânions mais próximos seja maior (319 pm) que o observado no iodeto de cobre, o seu ponto de 
fusão é maior (776 oC). Explique. 
35. A célula unitária da cuprita, um semicondutor, é mostrada ao lado (). Íons óxido encontram-se vértices do 
cubo e no centro. Íons cobre encontram-se no interior da célula. Os raios iônicos Cu+ e do O2- são 0,74 Å e 1,20 Å, 
respectivamente. Determine: a) A fórmula empírica da cuprita? b) O número de oxidação do cobre? c) o 
comprimento da aresta da célula unitária (R. 4,48 Å) e e) A densidade do composto. (R. 5,28 g cm-3) 
 
(questão 13) 
36. A wustita é o mineral composto de óxido de ferro e pode ser encontrado em meteoritos ou em amostras de 
ferro natural. Ela é um típico exemplo de um composto não-estequiométrico. Uma amostra deste mineral 
apresenta composição que pode ser representada por Fe0,930O1,00. Qual a porcentagem de ferro na forma de 
ferro(III)? (R. 15,1%) 
37. Os valores de band gap das soluções sólidas de GaAs1-xPx variam com a concentração de x conforme é mostrado no gráfico abaixo. 
No mesmo gráfico é mostrado também o valor do comprimento da aresta da célula unitária cúbica em função da composição da 
solução sólida de GaAs1-xPx. A célula unitária deste tipo de material é mostrada na figura da direita, e é do tipo “blenda de zinco”. 
Supondo que o comprimento de onda da luz emitida das soluções sólidas é de aproximadamente igual ao da energia de band gap, 
determine: 
a) O valor de x e a composição do composto (isto é, a fórmula mínima do semicondutor) para se obter emissão em 752 nm a 
partir de um LED deste material. 
b) A densidade deste semicondutor. (R. 5,13 g cm-3) 
 
 
38. O mineral wursita é um óxido de ferro não estequiométrico com fórmula empírica FexO, onde x é um número um pouco menor 
que 1. Este mineral pode ser entendido como um FeO no qual alguns sítios de Fe estão vazios. Sabendo-se que sua densidade é 
5,75 g cm-3, que os átomos de oxigênio apresentam um arranjo do tipo cúbico de face centrada e o comprimento da aresta de sua 
célula unitária é de 431 pm, responda: 
a) Qual o valor de x na fórmula do FexO? (R. 0,9545) 
b) Qual o percentual de Fe (III)? (R. 9%) 
c) A wursita é um tipo de óxido de ferro (II), que pode ser entendida como um semicondutor no qual alguns íons Fe2+ foram 
substituídos por íons Fe3+. Este semicondutor poderia ser descrito como sendo tipo-p ou tipo-n? Justifique sua resposta. 
 
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39. As duas figuras ao lado representam diagramas de 
níveis energéticos para dois tipos diferentes de diodos. Um 
deles emite luz vermelha (694 nm) e o outro luz azul 
(488 nm). Qual deles emite luz vermelha e qual emite luz 
azul? Justifique sua resposta. 
 
40. O composto MnO pode apresentar tanto a estrutura do NaCl (sal 
gema) como a estrutura do CsCl. Sabendo-se que o comprimento da 
aresta da célula unitária do MnO é de 447 pm e que sua densidade é 
5,28 g cm-3, responda: 
a) O MnO cristaliza na estrutura do NaCl ou do CsCl? Justifique por 
meio da apresentação de cálculos. 
b) Admitindo-se que o raio iônico do oxigênio é 140 pm, estime o 
raio iônico do manganês. 
 
 
41 A figura ao lado representa a célula unitária de um material supercondutor. O volume desta 
célula é de 2 x 10-22 cm3. Determine: 
a) A fórmula química deste composto; 
b) Sua densidade. (R. 5,32 g cm-1) 
 
 
42. O cálcio metálico cristaliza em uma célula unitária do tipo cúbica de face centrada. A 
densidade do sólido é de 1,54 g cm-3. Determine o raio atômico do cálcio, em pm. (R. 197 pm) 
 
43. A análise química de uma amostra de óxido de níquel revelou que sua fórmula é Ni0,98O1,00. 
Sabendo-se que o Ni apresenta-se, neste caso, como uma mistura de íons Ni2+ e Ni3+, calcule a 
fração de níquel na forma de Ni3+. (R. 4%)