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1 Lista de Exercícios 2 – CQ108-Química Geral Universidade Federal do Paraná Departamento de Química Professora: Elisa S. Orth Ano/Semestre: ______________ Curso: Engenharia Florestal Disciplina: Química Geral (CQ 108) Lista de Exercícios 2- Equações químicas; Estequiometria; Eletrólitos; Reações em solução aquosa. 1-) Identifique cada uma das substâncias como eletrólito ou não-eletrólito: (a) NaOH; (b) Br2; (c) etanol CH3CH2OH; (d) Pb(NO3)2. 2-) Prediga os produtos das seguintes reações de precipitação e dê a equação química balanceada: a-) Ba(NO3)2 (aq) + NH4IO3 (aq) � ? b-) Na3PO4 (aq) + Pb(NO3)2 (aq)� ? 3-) Pediram-lhe que identificasse o composto X, extraído de uma planta apreendida por um guarda alfândegário. Após alguns testes, você obteve os seguintes resultados. O composto X é um sólido branco cristalino. Uma solução de X em água muda para vermelho o tornassol e conduz mal eletricidade, mesmo em altas concentrações de X. A adição de hidróxido de sódio (NaOH) provoca uma reação química e a solução passa a conduzir bem eletricidade. A análise elementar de X fornece a porcentagem de massa que é 26,68% C e 2,239% H, e o restante sendo oxigênio. A massa molar do composto X foi determinada como 90,0 g/mol. (a) Escreva a fórmula empírica de X; (b) Escreva a fórmula molecular de X; (c) Escreva a equação química balanceada da reação de X com hidróxido de sódio (Imagine que X tem dois átomos de hidrogênio ácidos). 4-) Uma mistura de 50,0 g de Cr(NO3)2 e 60,0 g de CuSO4 é dissolvida em água para a preparação de 250 mL de solução na qual os cátions reagem. Na reação forma-se o metal cobre (Cu) e cada íon crômio (Cr) perde um elétron. Escreva a equação química simplificada com os números de oxidação das espécies; 5-) A combustão de um hidrocarboneto produz água e dióxido de carbono CO2 (por essa razão, nuvens de gotas de água condensada são frequentemente vistas saindo do escapamento de automóveis, especialmente em dias frios). A densidade da gasolina é 0,79 g/mL. Imagine que a gasolina está representada pelo octano, C8H18, para a qual a reação de combustão (com O2) forma H2O e CO2. Dê a equação química balanceada. Calcule a massa de água produzida na combustão de 3,81L de gasolina. 6-) Fez-se a análise por combustão de 1,621 g de um composto recém sintetizado, do qual se sabia que continha somente C, H e O. As massas de água e dióxido de carbono (CO2) produzidas foram 1,902 g e 3,095 g, respectivamente. Qual é a fórmula empírica do composto? 7-) A vitamina B12, também conhecida como cobalamina, tem fórmula molecular C63H88N14O14PCo. Que massa de CO2 e H2O seria produzida na análise por combustão de 0,1674 g de cobalamina. 8-) Considere a reação a seguir. 2Sb (s) + 3I2 � 2SbI3 Determine o reagente limitante e o rendimento teórico quando: (a) 1,20 mol de Sb e 2,40 mol de I2 são misturados. Suponha um rendimento percentual de 78,2%, quantas gramas de SbI3 serão formadas? (b) 1,20 g de Sb e 2,40 g de I2 são misturados. Que massa do reagente em excesso restará após a reação se completar? 9-) As máscaras de oxigênio utilizadas em situações de emergência contém superóxido de potássio, KO2. Ele reage com CO2 e H2O no ar exalado para produzir oxigênio: 4KO2(s) + 2H2O (g) + 4CO2(g) � 4KHCO3(s) + 3O2(g) Se uma pessoa usando uma máscara como estas exala 0,702 g de CO2/min (massa de CO2 por minuto), qual a massa em gramas de KO2 que será consumido em 25 min? 10-) Considere a reação entre o bário e o enxofre: Ba(s) + S(s) � BaS (s) Bário e enxofre também se combinam com o oxigênio (O2-) para formar óxidos de bário e dióxido de enxofre. Quando 95 g de bário reagem com 50,0 g de enxofre, somente 65,15 g de BaS são formados. Admitindo rendimento de 100% para os óxidos, quais as massas, em gramas, de BaO e SO2 que são formadas? 11-) Que massa do ácido estomacal (HCl) é neutralizado por um tablete de antiácido que pesa 330 mg e contém 41,0% de Mg(OH)2, 36,2% de NaHCO3 e 22,8% de NaCl? As reações envolvidas são: Mg(OH)2(s) + 2H+(aq) � Mg2+(aq) +2 H2O HCO3-(aq) + H+(aq) � CO2(g) + H2O 12-) O ferro metálico (Fe) reage com o oxigênio (O2) para formar o óxido de ferro (III), Fe2O3. (a) Escreva a equação balanceada para essa reação. (b) Se um prego de ferro comum (considere que seja de ferro puro) tem uma massa de 2,8 g, qual é a massa de Fe2O3 2 Lista de Exercícios 2 – CQ108-Química Geral produzida se o prego for totalmente convertido em óxido. 13-) O hexano (C6H14) queima ao ar (O2) para formar CO2 e H2O. (a) Escreva a equação balanceada para esta reação; (b) Se 215 g de hexano são misturados com 215 g de O2, que massas de CO2 e H2O são produzidas na reação; (c) Que massa do reagente em excesso resta quando hexano for queimado? 14-) O composto azul intenso Cu(NH3)4SO4 é formado pela reação do sulfato de cobre (II) com amônia: CuSO4(aq) + 4NH3(aq) � Cu(NH3)4SO4 (aq) (a) Se você usar 10,0 g de CuSO4 e NH3 em excesso, qual será o rendimento teórico de Cu(NH3)4SO4? (b) Se você obtiver 12,6 g de Cu(NH3)4SO4, qual é o rendimento percentual? 15-) Uma mistura de CuSO4 e de CuSO4 . 5H2O tem massa de 1,245 g, mas após aquecimento para eliminar toda a água, a massa é de somente 0,832 g. Qual é a porcentagem em massa de CuSO4 . 5H2O? 16-) O ciclopentano é um hidrocarboneto simples. Se 0,0956 g do composto for queimado em oxigênio, 0,300 g de CO2 e 0,123 g de H2O são isolados. (a) Qual é a fórmula empírica do ciclopentano? (b) Se um experimento separado determinar que a massa molar do composto é 70,1 g/mol, qual é a sua fórmula molecular? 17-) A azida de sódio, substância química explosiva utilizada em airbags de automóveis é obtida pela seguinte reação: NaNO3 + 3NaNH2 � NaN3 + 3NaOH + NH3 Se você combinar 15,5 g de NaNO3 com 15,0 g de NaNH2, que massa de NaN3 é produzida? 18-) Em um experimento, 1,056 g de um carbonato de metal, contendo um metal desconhecido M, é aquecido para formar o óxido do metal e 0,376 g de CO2. MCO3(s) + calor � MO(s) + CO2 Qual é a identidade do metal M? a-) M=Ni b-) M=Cu c-) M=Zn d-) M=Ba 19-) O hidrogenocarbonato de sódio NaHCO3 pode ser decomposto quantitativamente por aquecimento. 2NaHCO3(s) � Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O (g) Uma amostra de 0,682 g de NaHCO3 impuro resultou em um resíduo sólido (consistindo de Na2CO3 e outros sólidos) com uma massa de 0,467 g. Qual é a porcentagem em massa de NaHCO3 na amostra? 20-) Preveja os produtos de cada reação de precipitação e balanceie a equação completa. 21-) Complete e balanceie as seguintes reações ácido-base. (Obs: H2C2O4 é capaz de doar 2 prótons H+) 22-) Balanceie as seguintes reações e depois classifique cada uma delas como precipitação, ácido-base ou formadora de gás. 23-) Duas das seguintes reações são reações de oxirredução. Quais são? Explique sua resposta em cada caso. Classifique a reação restante. 24-) Considere a seguinte reação: Que massa de NaOH pode ser produzida a partir de 5,25 mol de NaCl? Que massa de cloro (Cl2) pode ser obtida? 25-) O bicarbonato de sódio e ácido acético reagem de acordo com a equação: Suponha que você adicione 15,0 g de NaHCO3 a 18,8 mmol de ácido acético. Qual é o reagente limitante? 26-) Você coloca 2,56 g de CaCO3 em um béquer que contém 31,3 mmol de HCl. Quando a reação cessa, sobra algum carbonato de cálcio? Que massa de CaCl2 pode ser produzida? 27-) Suponha que o máximo valor permitido de álcool no sangue de um motorista seja de 100 mg por decilitro (dL).Se o nível em um motorista é 0,033 mol de etanol (C2H5OH) por litro de sangue, ele receberá uma multapor dirigir embriagado? 3 Lista de Exercícios 2 – CQ108-Química Geral Referências Bibliográficas: (i) Kotz, J.C.; Treichel, P.M.; Weaver, G.C. Química geral e reações químicas, Volume 1 e 2. 6 ed. Cengage Learning: São Paulo, 2010. (ii) Masterton, W.L. Slowinski, E. J., Stanitski, C.L. Princípios de química. 6 ed. LTC: Rio de Janeiro, 1990. (iii) Atkins, P.; Jones, L. Princípios de química. 3 ed. Bookman: Porto Alegre, 2006. (iv) Brady, J.E.; Senese, F. Química: a matéria e suas transformações, Vol.1 e 2. 5 ed. LTC: Rio de Janeiro, 2009. Informações adicionais: 1� Lista de íons: Na+; NO3-; IO3-; NH4+; CrO42-; SO42-; Cl- 2� Tabela periódica disponível no site para download. Lista de Exercícios 2 - RESPOSTAS 1-) R: a-) eletrólito; b-) não-eletrólito; c-) não- eletrólito; d- eletrólito. 2-) R:a-) Ba(NO3)2 (aq) + 2NH4IO3 ���� Ba(IO3)2 (aq) + 2NH4 NO3 b-) 2Na3PO4 (aq) + 3Pb(NO3)2 (aq)���� 6NaNO3 (aq) + Pb3(PO4)2 (aq) 3-) R: a-) CHO2; b-) C2H2O4; c-) C2H2O4 (aq) + 2NaOH(aq) ����Na2C2O4(aq) +2H2O 4-) R: 2Cr2+ + Cu2+ -> 2Cr3+ + Cu (s); 5-) R: 2C8H18 + 25O2 ���� 16CO2 + 18H2O ; 4,2 kg 6-) R: C2H6O 7-) R:0,3424 g CO2; 0,097 g H2O 8-) R:a- Sb é o reagente limitante, 472 g de SbI3; b- I2 é o reagente limitante; 0,43 g 9-) R:28 g 10-) R:46,9 g BaO; 75,6g de SO2 11-) R: 0,211g 12-) R: a- 4 Fe(s) + 3 O2(g) ���� 2 Fe2O3(s) b- 4,0 g de Fe2O3; Resolução: (a)4 Fe(s) + 3 O2(g) → 2 Fe2O3(s) (b) 2.68 g Fe x 1 mol Fe 55.85 g x· 2 mol Fe2O3 4 mol Fe x· 159.7 g 1 mol Fe2O3 = 3.83 g Fe2O3 (c) 3.83 g Fe2O3 – 2.68 g Fe = 1.15 g O2 13-) R: a- 2 C6H14 (ℓ) + 19 O2 (g) ���� 12 CO2 (g) + 14 H2O (g) b- O2 é o reagente limitante. Os produtos são 187 g de CO2 e 89,2 g de H2O. ; c- Restam 154 g de hexano Resolução: (a)2 C6H14(l) + 19 O2(g) → 2 CO2(g) + 14 H2O(g) (b) 215 g C6H14 x· 1 mol C6H14 86.18 g = 2.49 mol C6H1 215 g O2 x· 1 mol O2 32.00 g = 6.72 mol O2 6.72 mol O2 2.49 mol C6H14 = 2.70 mol O2 1 mol C6H14 < 19 mol O2 2 mol C6H14 O2 is the limiting reactant 6.72 mol O2 x 12 mol CO2 19 mol O2 x 44.01 g 1 mol CO2 = 187 g CO2 6.72 mol O2 x 14 mol H2O 19 mol O2 x 18.02 g 1 mol H2O =89.2 g H2O (c) 6.72 mol O2x 2 mol C6H14 19 mol O2 x 86.18 g 1 mol C6H14 =60.9 g C6H14 usado 215 g C6H14 available – 60.9 g C6H14 used = 154 g C6H14 remains Eq. 2 C6H14(l) + 19 O2(g) → 12 CO2(g) + 14 H2O(g) Início 2.49 6.72 0 0 Mudança –0.707 –6.72 +4.24 +4.95 Após (mol) 1.78 0 4.24 4.95 14-) R: a- 14,3 g ; b- 88,3% Resolução: (a)10.0 g CuSO4 x 1 mol CuSO4 159.6 g x· 1 mol Cu(NH3)4SO4 1 mol CuSO4 x· 227.7 g 1 mol Cu(NH3)4SO4 = 14.3 g Cu(NH3)4SO4 (b) 12.6 g 14.3 g ·x 100% = 88.3% yield 15-) R: 91,9% de hidrato Resolução: 1.245 g mixture – 0.832 g after heating = 0.413 g H2O lost 4 Lista de Exercícios 2 – CQ108-Química Geral 0.413 g H2O ·x 1 mol H2O 18.02 g ·x 1 mol CuSO4 ⋅5 H2O 5 mol H2O ·x 249.7 g 1 mol CuSO4 ⋅5 H2O = 1.14 g CuSO4·5 H2O 1.14 g CuSO4 ⋅5 H2O 1.245 g mixture x· 100% = 91.9% CuSO4·5 H2O 16-) R: (a) CH2; (b) C5H10 Resolução: (a) 0.300 g CO2 x 1 mol CO2 44.01 g x 1 mol C 1 mol CO2 = 0.00682 mol C 0.123 g H2O x 1 mol H2O 18.02 g x 2 mol H 1 mol H2O = 0.0137 mol H 0.0137 mol H 0.00682 mol C = 2 mol H 1 mol C Empirical formula is CH2 (b) 70.1 g/mol 14.0 g/mol = 5 Molecular formula (CH2)5 or C5H10 17-) R: 8,33 g Resolução: 15.0 g NaNO3 x 1 mol NaNO3 84.99 g x 1 mol NaN3 1 mol NaNO3 ·x 65.01 g 1 mol NaN3 = 11.5 g NaN3 15.0 g NaNH2 x 1 mol NaNH2 39.01 g x 1 mol NaN3 3 mol NaNH2 x 65.01 g 1 mol NaN3 = 8.33 g NaN3 The maximum mass that can be produced is 8.33 g NaN3. 18-) R: letra B, Cu Resolução: 0.376 g CO2 x· 1 mol CO2 44.01 g x· 1 mol MCO3 1 mol CO2 = 0.00854 mol MCO3 1.056 g 0.00854 mol = 124 g/mol 124 g/mol (MCO3) – 60 g/mol (CO3) = 64 g/molThe metal is (b) copper, Cu 19-) R: 85,4% Resolução: 0.682 g sample – 0.467 g residue = 0.215 g gas lost Treating the gas lost as the compound H2CO3, 0.215 g H2CO3 x 1 mol H2CO3 62.03 g x 2 mol NaHCO3 1 mol H2CO3 x 84.01 g 1 mol NaHCO3 = 0.582 g NaHCO3 0.582 g 0.682 g ·x100% = 85.4% NaHCO3 20-) R: (a) NiCl2(aq) + (NH4)2S(aq) ���� NiS(s) + 2 NH4Cl(aq) (b) 3 Mn(NO3)2(aq) + 2 Na3PO4(aq)���� Mn3(PO4)2(s) + 6 NaNO3(aq) 21-) R: a- H3PO4 + 3KOH ���� 3H2O + K3PO4 b – H2C2O4 + Ca(OH)2 ���� CaC2O4 + 2H2O 22-) 23-) R: (a) Oxirredução; Zn é oxidado de 0 a +2, e N em NO3 − é reduzido de +5 a +4 em NO2. (b) Reação ácido-base; (c) Oxirredução Cálcio é oxidado de 0 a +2 em Ca(OH)2 e H é reduzido de +1 a 0 em H2. 24-) R: 210 g de NaOH e 186 g de Cl2 Resolução: 5,25 mol x· 2 mol NaOH 2 mol NaCl x 40.00 g 1 mol NaOH = 210 g NaOH 5,25 mol x· 1 mol Cl2 2 mol NaCl ·x 70.91 g 1 mol Cl2 = 190 g Cl2 25-) R: Ácido acético é o reagente limitante; Resolução: 0,0188 x· 1 mol NaHCO3 1 mol CH3CO2H x 84.01 g 1 mol NaHCO3 = 1.58 g NaHCO3 15.0 g NaHCO3 is available, so CH3CO2H is the limiting reactant 0,0188 x· 1 mol NaCH3CO2 1 mol CH3CO2H x 82.03 g 1 mol NaCH3CO2 = 1.54 g NaCH3CO2 5 Lista de Exercícios 2 – CQ108-Química Geral 26-) R: 1,56 g de CaCO3 são necessários; resta 1,00 g de CaCO3; 1,73 g de CaCl2 são produzidos Resolução: 0,0313 x 1 mol CaCO3 2 mol HCl x 100.1 g 1 mol CaCO3 = 1.56 g CaCO3 required 2.56 g available – 1.56 g required = 1.00 g CaCO3 remains 0,0313 x 1 mol CaCl2 2 mol HCl x 111.0 g 1 mol CaCl2 =1.73 g CaCl2 27-) R: 150 mg/dL. A pessoa está embriagada. Resolução: 0.033 mol C2H5OH 1 L x 46.1 g 1 mol C2H5OH x 103 mg 1 g ·x 1 L 10 dL = 150 mg/dL The person is intoxicated and will be arrested.