Prévia do material em texto
Metodologia científica 1. Classifique cada enunciado como observação, lei ou teoria. a. Toda matéria é constituída de minúsculas partículas indestrutíveis chamadas de átomos. b. Quando o ferro enferruja em um recipiente fechado, a massa do recipiente e seu conteúdo não variam. c. Nas reações químicas, a matéria nem é criada nem destruída. d. Quando um palito de fósforo queima, é liberado calor Unidades de medidas 2. Efetue as seguintes conversões de unidades. a. 28,9 nm para μm b. 1432 cm3 para L c. 1211 Tm para Gm d. 1,4 in para mm e. 3,14 kg para g 3. Uma suspensão de acetaminofeno para crianças contém 80 mg/0,80 mL de suspensão. A dose recomendada é de 15 mg kg-1 de peso corporal. Quantos mL dessa suspensão deverão ser dados a uma criança que pesa 14 lb? (Suponha dois algarismos significativos.) 4. Um penny (moeda americana de 1 cent) novo tem uma massa de 2,49 g e um volume de 0,349 cm3. O penny é feito de cobre puro? Explique. 5. O etilenoglicol (um anticongelante) tem uma massa específica de 1,11 g cm-3. a. Qual é a massa, em g, de 417 mL desse líquido? b. Qual é o volume, em L, de 4,1 kg desse líquido? 6. Um avião pequeno transporta 254 L de combustível. Se a massa específica do combustível é 0,821 g mL-1, qual a massa de combustível que o avião transporta? 7. O próton tem um raio de aproximadamente 1,0 × 10–13 cm e uma massa de 1,7 × 10–34 g. Determine a massa específica de um próton para uma esfera com V = (4/3) πr3 8. O chumbo metálico pode ser extraído de um mineral chamado galena, que contém 86,6% de chumbo por massa. Um minério particular contém 68,5% em massa de galena. Se o chumbo pode ser extraído com 92,5% de eficiência, que massa de minério é necessária para produzir uma esfera de chumbo com um raio de 5,00 cm? Medidas e algarismos significativos 9. Para cada número a seguir, sublinhe os zeros que são significativos e faça um x sobre os zeros que não são. a. 1.050.501 km b. 0,0020 m c. 0,000000000000002 s d. 0,001090 cm 10. Arredonde cada número visto a seguir para quatro algarismos significativos. a. 156,852 b. 156,842 c. 156,849 d. 156,899 e. 79.845,82 f. 1,548937 × 107 g. 2,3499999995 h. 0,000045389 11. Realize as seguintes operações como se fossem cálculos de resultados experimentais e represente cada resposta nas unidades adequadas e com o número correto de algarismos significativos: a. 5,6792 m + 0,6 m + 4,33 m b. 3,70 g – 2,9133 g c. 4,51 cm x 3,6666 cm d. (3 x 104 g + 6,827 g) / (0,043 cm3 – 0,021 cm3) 12. Indique as temperaturas de acordo com as medições realizadas pelos dois termômetros apresentados na figura abaixo: Classificação da matéria 13. Classifique cada uma das propriedades listadas a seguir do álcool isopropílico (também conhecido como álcool para assepsia) como física ou química. a. incolor b. inflamável c. líquido à temperatura ambiente d. massa específica = 0,79 g mL-1 e. mistura-se com água 14. Classifique cada transformação vista a seguir como física ou química: Química Geral para Engenharia 2019 1a LISTA DE EXERCÍCIOS Unidade 1 – Conceitos fundamentais Unidade 2 – Estequiometria a. O gás natural queima em um fogão. b. O propano líquido em uma grelha a gás evapora porque a válvula foi deixada aberta. c. O propano líquido em uma grelha a gás queima em uma chama. d. Um aro de bicicleta enferruja mediante exposição repetida ao ar e à água. Métodos clássicos de separação 15. Identifique cada uma das etapas da figura abaixo e explique a cristalização fracionada. 16. Quais as propriedades físicas são usadas para separar os componentes de uma mistura por: a. filtração b. cromatografia c. destilação simples e fracionada d. extração por solvente Estequiometria 17. Três amostras de diferentes compostos são constituídos dos mesmos elementos: sódio (Na), cloro (Cl) e oxigênio(O). Utiliza a Lei das proporções múltiplas para determinar a Fórmula do composto presente na amostra 2 sabendo que a fórmula do composto da amostra 1 é NaClO. Amostra/Elemento Na/g Cl/g O/g Amostra 1 1,000 1,541 0,696 Amostra 2 2,000 3,082 4,174 Amostra 3 3,00 4,624 8,348 18. Magnésio (massa atômica media = 24,305 u) consiste de três isótopos com massas 23,99 u, 24,99 u e 25,98 u. A abundância do isótopo do meio é 10%. Estime a abundância dos outros dois isótopos. 19. Qual a massa atômica do elemento A sabendo que o íon A3+ apresenta no espectro de massa os picos 186, 188, 190 e 192 nas intensidades relativas de 8:4:6:2, respectivamente? 20. Tanto o cloro como o lítio são misturas de dois isótopos: 35Cl (75,77%, 34,97 u) e 37Cl (M = 36,97 u); 7Li (92,58%, 7,016 u) e 5Li (6,015 u). a. Calcule a massa atômica dos dois elementos. b. Esquematize o espectro de massa do cloreto de lítio, indicando os picos existentes, bem como suas posições e intensidades relativas. 21. Uma amostra de 1,000 g de uma mistura de Na2SO4 e Na2SO3 foi analisada para determinar o teor de enxofre (S). A massa de enxofre encontrada foi de 0,234 g. Qual a composição percentual da mistura? 22. O espectro de massas de um elemento químico é apresentado na figura a seguir. Com base nessas informações, determine: a. A massa atômica do elemento. b. A identidade do elemento. 23. O íon MF3+ foi analisado por espectroscopia de massa e resultou na presença de 4 picos m/e. A tabela abaixo mostra os picos m/e com suas respectivas abundâncias (produto das abundâncias dos isótopos ). m/e para MCl3+ Produto da abundâncias 261 0,013 263 0,273 264 0,200 265 0,514 a. Identifique o elemento M. b. Qual a massa molar de M, sabendo que o flúor não tem isótopos? 24. Calcule o número de mols de cada composto nas amostras vistas a seguir. a. 4,29 g de H2O2 b. 4,65 mg de NaAuCl4 c. 9,36 g de hidróxido de cálcio d. 38,2 kg de sulfato de chumbo(II) 25. Qual é a massa em gramas das substâncias a seguir? a. 0,322 mmol de POCl3 b. 4,31 × 10–3 mol de (NH4)2HPO4 c. 0,754 mol de cloreto de zinco d. 0,194 mmol de clorato de potássio 26. Um experimento de nanotecnologia requer 2 × 1012 átomos de potássio. Qual é a massa dessa amostra? 27. Quantos mols de átomos de vanádio, V, são necessários para combinar com 0,565 mol de átomos de O para produzir o pentóxido de vanádio, V2O5? 28. O sulfato de alumínio, Al2(SO4)3, é um composto usado em estações de tratamento de esgoto para remover poluentes, causando sua precipitação. Quantos mols de Al existem em uma amostra desse composto, se a amostra também contém 0,900 mol de S? 29. Considere a seguinte reação: 2 CH3OH(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 4 H2O(g) Cada um dos seguintes diagramas moleculares representa uma mistura inicial dos reagentes. Quantas moléculas de CO2 seriam formadas a partir da mistura de reação que dá a maior quantidade de produtos? 30. Muitos chips de computador são feitos de silício, que ocorre na natureza na forma de SiO2. Quando o SiO2 é aquecido até fundir, ele reage com o carbono sólido formando silício líquido e monóxido de carbono gasoso. Em um preparo industrial de silício, 155,8 kg de SiO2 reagem com 78,3 kg de carbono produzindo 66,1 kg silício. Para essa reação, determine: a. O reagente limitante. b. O rendimento teórico. c. O rendimento percentual. 31. Uma mistura contém somente carbonato de estrôncio (SrCO3) e carbonato de bário (BaCO3). Quando 1,60 g dessa mistura é tratada com ácido clorídrico, 0,421 g de dióxido de carbono (CO2) é produzida. Calcule o percentual em massa de SrCO3 nesta mistura. 32. O ácido H2A (em que A representaum grupo desconhecido de átomos) tem massa molar igual a 168 g mol-1. H2A reage com a base XOH (massa molar 125 g mol-1) para produzir H2O e o sal X2A. Em um experimento, 1,20 g de H2A reagiu com 1,00 g de XOH para formar 0,985 g de X2A. Qual é o rendimento percentual da reação? 33. A concentração de íons chumbo (Pb2+) em uma amostra de água poluída é determinada pela adição de sulfato de sódio sólido (Na2SO4). Calcule a concentração molar de Pb2+ na água, sabendo que foram adicionados 0,00450 g de Na2SO4 para a completa precipitação dos íons Pb2+ sob a forma de PbSO4, em 500 mL da amostra. 34. A análise de elementos revelou que um composto apresenta C, H, N, e O como únicos constituintes. Uma amostra desse composto pesando 1,279 g sofreu combustão total, gerando 1,60 g de CO2 e 0,77 g de H2O. Outra amostra desse mesmo composto, pesando 1,625 g continha 0,216 g de nitrogênio. Qual a sua fórmula empírica? 35. Zinco e Magnésio metálicos reagem com HCl para formar os cloretos dos respectivos metais (ZnCl2 e MgCl2) e o gás hidrogênio. Uma mistura de 10,0 g contendo zinco e magnésio produz 0,5171 g de hidrogênio quando misturados com excesso de HCl. Determine a porcentagem de magnésio na mistura. 36. Uma amostra de 10,00 g de açúcar foi queimada ao ar obtendo-se como produtos obtidos 14,7 g de CO2 e 6,0 g de H2O. Sabendo que o açúcar é constituído de Carbono, Hidrogênio e Oxigênio, Determine a fórmula empírica e molecular sabendo que a massa molar do composto é 180 g/mol. 37. Para a ração 2Cu2+(aq) + 5I-(aq) → 2CuI(s) + I3-(aq) determine quanto de iodeto de cobre (CuI) é formado quando 100 mL de uma solução 0,1 mol L-1 de Cu2+ e 50 mL de uma solução 0,8 mol L-1 de I-(aq) reagem, sabendo que o rendimento da reação é de 75%. 38. Um forno elétrico produz fósforo pela seguinte reação: Ca3(PO4)2(s) + 5 C(s) + 3 SiO2(s) → 3 CaSiO3 (s) + 5 CO(g) + 2P(l) Uma mistura de reação contém 1500 kg de fosfato de cálcio, 250 kg de carbono e 1,0 x 103 kg de SiO2. a. Qual o reagente limitante? b. Qual o rendimento teórico do fósforo? c. Após a reação o resíduo sólido foi analisado. Ele contém 3,8% de C, 5,8% de P e 26,6% de Ca em massa. Qual o rendimento real do P em Kg? Qual o rendimento percentual? 39. Uma substância polimérica, o tetrafluoroacetileno, pode ser representada pela fórmula (C2F4)n, em que n é um número grande. O material foi preparado por polimerização de C2F4 na presença de um catalisador contendo enxofre que atuou como núcleo de formação do polímero. O produto final obtido continha 0,012% de S. Qual o valor de n se cada molécula do polímero contiver: a. 1 átomo de S? b. 2 átomos de S? 40. Tetrodotoxina é uma substância letal encontrada no baiacu. Esse composto apresenta dose letal (LD50) de 10 µg por kg de massa corpórea humana. Tetrodotoxina é composta de 41,38% de C, 13,16% de N, e 5,37% de H. A massa remanescente é de oxigênio. a. Qual a fórmula empírica da tetrodotoxina? Se três moléculas dessa substância têm massa de 1,59 x 10-21 g, qual é a fórmula molecular? b. Qual o número de moléculas de tetrodotoxicina necessário para atingir a LD50 de uma pessoa pesando 75 kg? 41. O composto As2I4 é sintetizado pela reação do As com AsI3. Se um bloco cúbico de arsênio (d=5,72 g cm-3) que tem 3,00 cm de aresta reage com 1,01 x 1024 moléculas de AsI3, que massa de As2I4 pode ser preparada se o rendimento dessa reação é de 75,6%? 42. O bissulfeto de carbono, CS2, pode ser obtido a partir do dióxido de enxofre, SO2, um subproduto de muitos processos industriais. Quanto CS2 é produzido com 450 kg de SO2 em excesso de coque, se a eficiência de conversão do SO2 é 82%? A reação global é: 5 C +2 SO2 → CS2 + 4 CO 43. Peróxido de hidrogênio é usado como higienizador no tratamento de ferimentos. É um agente oxidante que quando se decompõe em contato com o sangue libera gás oxigênio, o qual inibe o crescimento de microorganismos anaeróbicos. No laboratório pequenas quantidades de peróxidos podem ser obtidas pela reação abaixo: BaO2(s) + 2HCl (aq) → H2O2(aq) + BaCl2(aq) a. Que massa de peróxido de hidrogênio é obtida quando 1,50 g de BaO2 reage com 25 mL de HCl 0,745 mol L-1? b. Qual a quantidade de reagente que não reagiu? 44. A análise por combustão de 1,00 g do hormônio sexual masculino, testosterona, produz 2,90 g de CO2 e 0,875 g de H2O. Qual a fórmula empírica desse composto? 45. Anilina, um composto utilizado na produção de espuma de plástico consiste de C, H e N. A combustão de 9,71 mg de anilina produz 6,63 mg de H2O, e 1,46 mg de N2. a. Qual é sua a fórmula empírica? b. A massa molecular da anilina é 93 u.m.a.. Qual a sua fórmula molecular? 46. Uma mistura de Fe2O3 e FeO contem 72,0% de Fe em massa. Qual a massa de Fe2O3 em 0,500 g dessa mistura? 47. Os foguetes impulsionadores de combustível sólido do ônibus espacial são baseados na seguinte reação entre o perclorato de amônio e o alumínio: 3 NH4ClO4(s) + 3 Al(s) → Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3 NO(g) + 6 H2O(g) Se um dos reagentes estiver em excesso será adicionada massa desnecessária ao ônibus, logo deseja-se uma mistura estequiométrica. Qual massa de cada reagente deve ser usada para cada quilograma da mistura combustível inicial? 48. As substâncias indicadas a seguir são usadas como fertilizantes por serem fonte de nitrogênio para o solo. Qual delas contêm a maior porcentagem em massa de nitrogênio? a. Ureia, (NH2)2CO b. Nitrato de amônio, NH4NO3 c. Guanidina, HNC(NH2)2 d. Amônia, NH3 Concentração molar e estequiometria de soluções 49. Calcule a molaridade de cada solução. a. 3,25 mol de LiCl em 2,78 L de solução. b. 28,33 g de C6H12O6 em 1,28 L de solução. c. 32,4 mg de NaCl em 122,4 mL de solução. 50. Um procedimento de laboratório exige a fabricação de 400,0 mL de uma solução de NaNO3 1,1 mol L-1. Que massa de NaNO3 é necessária? 51. Se 3,5 L de uma solução de SrCl2 4,8 mol L-1 são diluídos até 45 L, qual é a molaridade da solução diluída? 52. Considere a reação de precipitação: 2 Na3PO4(aq) + 3 CuCl2(aq) → Cu3(PO4)2)(s) + 6 NaCl(aq) Que volume de solução de Na3PO4 0,175 mol L-1 é necessário para reagir completamente com 95,4 mL de CuCl2 0,102 mol L-1? 53. Uma solução é preparada a partir da dissolução de 1,4583 g de sulfato de alumínio hexadecahidratado [Al2(SO4)3·16H2O] para um volume total de 250 mL em meio aquoso. Determine: a. A concentração molar da solução. b. A concentração de íons SO42-, em mol L-1. c. O volume da solução que contém 5 mg de Al3+. 54. Qual é a molaridade do ZnCl2 que se forma quando 25,0 g de zinco reagem completamente com o CuCl2 de acordo com a reação a seguir? Suponha um volume final de 275 mL. Zn(s) + CuCl2(aq) → ZnCl2(aq) + Cu(s)