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1ª LISTA DE EXERCICIOS DO 3º ANO Questão 1 Julgue os itens: (1) Soluções saturadas podem ou não apresentar corpo de fundo. (2) Curva de solubilidade com ponto de inflexão é característica de sais hidratados. (3) Se a massa do soluto dissolvida em uma solução é inferior ao coeficiente de solubilidade do soluto na temperatura analisada, a solução é insaturada. (4) Solução insaturada é instável. (5) Toda solução saturada é heterogênea. Questão 2 É possível separar substâncias utilizando–se a diferença de solubilidade existente entre elas e a variação desta propriedade física com a temperatura. Esta operação denomina–se recristalização ou, às vezes, simplesmente cristalização. Trata–se, em geral, de dissolver a substância ou mistura de substância em um solvente adequado, a uma temperatura elevada que não ultrapasse a temperatura de ebulição do solvente. Em seguida, por resfriamento, a substância menos solúvel recristaliza–se, isto é, volta a ser insolúvel. Com base nisso, julgue os itens abaixo. (1) A solubilidade é uma propriedade diretamente proporcional à temperatura. (2) A obtenção do açúcar cristal ou do açúcar refinado a partir do açúcar mascavo é feita por recristalização. (3) A temperatura de ebulição de um solvente é uma constante física que independe do local onde se realiza o processo de recristalização. (4) A água, considerada como solvente universal, sofre diminuição de volume ao ser congelado. Questão 3 Examine a tabela seguinte, com dados sobre a solubilidade da sacarose, C12H22O11, do sulfato de sódio, Na2SO4, e do clorato de potássio, KClO3, e julgue as afirmações abaixo em verdadeiras ou falsas. Justifique sua resposta. Substância Solubilidade em água (g/L) 40 0C 60 0C C12H22O11 2381 2673 Na2SO4 488 453 KClO3 12 22 (1) A solubilidade de uma substância em determinado solvente independe da temperatura. (2) Uma solução aquosa de sulfato de sódio, de concentração 488 g/L, deixa de ser saturada quando aquecida a 60 0C. (3) A uma dada temperatura, a quantidade limite de um soluto que se dissolve em determinado volume de solvente é conhecida como solubilidade. (4) Nem todas as substâncias são mais solúveis a quente. Questão 4 O alcoolismo é um dos grandes problemas da sociedade. Os alcoolistas expõem ao perigo, além da própria saúde, a vida da população em geral, devido ao hábito que parte deles tem de dirigir sob efeito do álcool. Para combater esse problema, o Brasil adotou a lei seca: concentração superior a 0,2 g/L de etanol no sangue caracteriza estado de embriaguez, podendo ser decretada a prisão de motoristas cujo sangue apresente concentração acima de 0,6 g/L e sejam flagrados dirigindo.Tendo como referência as informações acima, considerando que o etanol tem densidade igual a 0,8 g/mL e que, nos rótulos de bebidas alcoólicas, geralmente, é utilizado a unidade ºGL (grau Gay-Lussac) para expressar a concentração de etanol, que representa o volume de etanol, em mL, presente em 100 mL de bebida, faça o que se pede a seguir.Considere que uma pessoa, cujo volume total de sangue seja igual a 5 L, tenha ingerido 600 mL de cerveja com concentração de etanol igual a 5 ºGL. Considere, ainda, que, do total de álcool ingerido, 90% tenham sido metabolizados pelo organismo, e os 10% restantes estejam dissolvidos, homogeneamente, no sangue. Com base nesses dados, calcule a concentração, em mg/L, de etanol no sangue da referida pessoa. Questão 5 Obteve-se uma solução insaturada pela adição de 2 g de KNO3 em 10 g de água. Quantos gramas deste sal devem ser adicionados à solução para obter uma solução saturada com 5 g de corpo de fundo, na temperatura de 60ºC, sabendo-se que o coeficiente de solubilidade do sal na temperatura indicada é de 110g/100g de água. Questão 6 Uma solução saturada de nitrato de potássio, KNO3, constituída, além do sal, por 100g de água, está à temperatura de 70 ºC. Essa solução é resfriada a 40 ºC, ocorrendo uma precipitação de parte do sal dissolvido. Pergunta-se: Qual foi a massa de sal que precipitou? E qual a massa do sal que permaneceu em solução? Abaixo, o gráfico da solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura. Questão 7 O gráfico a seguir mostra a solubilidade de K2Cr2O7 sólido em água, em função da temperatura. Uma mistura constituída de 30 g de K2Cr2O7, e de 50 g de água, a uma temperatura inicial de 90ºC, foi deixada esfriar lentamente e com agitação. A que temperatura aproximadamente deve começar a cristalizar o K2Cr2O7? a) 25ºC b) 45ºC c) 60ºC d) 70ºC e) 80ºC Questão 8 O coeficiente de solubilidade de um sal, numa determinada temperatura, é de 68g/100g. Calcule a massa de uma solução saturada que contenha 17 g desse sal na temperatura considerada. Questão 9 Calcule a concentração, em g/L, de uma solução de KNO3 que contém 30g do sal em 400 mL de solução. Questão 10 O ácido ascórbico é uma importante vitamina hidrossolúvel que, devido às suas características, não é armazenada pelo organismo. Por isso, é fundamental que sejam ingeridas, regularmente, quantidades suficientes dessa vitamina. Nessa perspectiva, considere que determinado medicamento líquido, cujo princípio ativo é o ácido ascórbico, apresente em sua composição 200 mg de vitamina C por mL de medicamento, e que 4 gotas desse medicamento – quantidade recomendada para crianças recém – nascidas – tenham sido dissolvidas em 2 mL de água fervida e filtrada. Considere, ainda, a fórmula molecular da vitamina C é C6H8O6, e sabendo que M(C) = 12,0 g/mol, M(O) = 16,0 g/mol, M(H) = 1 g/mol e que 1 gota equivale a 0,05 mL, calcule, em mols/L, a concentração de vitamina C na solução resultante (medicamento + água). Multiplique o valor calculado por 102 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista. Questão 11 Frutose, glicose e sacarose são alguns exemplos de compostos que apresentam a capacidade de tornar os alimentos doces ao paladar humano. Entretanto, a sociedade moderna, quer pela estética, quer por motivos de saúde, buscar compostos alternativos, que apresentem o mesmo poder de adoçar, porém com menor produção de energia para o organismo; são os chamados adoçantes.O aspartame é um exemplo de adoçante e sua estrutura é mostrada na figura acima. O poder adoçante do aspartame é muito superior ao da sacarose (açúcar comum, C12H22O11), de tal forma que a mesma massa de aspartame necessária para se adoçar uma determinada quantidade de um material corresponde a 1% da massa de sacarose requerida para se produzir o mesmo efeito. Com base nessas informações e sabendo que M(H) = 1,0 g/mol.M(C) = 12 g/mol, M(N) = 14 g/mol e M(O) = 16 g/mol, calcule uma das seguintes quantidades, desprezando, para marcação na Folha de Resposta, a parte fracionária do resultado final obtido após efetuar todos os cálculos solicitados. a) A concentração de aspartame, em mol/L, em 300 mL de um suco adoçado com 3 g desse composto, multiplicando a quantidade obtida por 1000. b) A massa de sacarose, em gramas, para se adoçar 100mL de um suco, sabendo que se obtém o mesmo efeito adoçante com uma concentração de aspartame igual a 0,005 mol/L. c) A concentração de sacarose, em mol/L,para se adoçar um determinado volume de um suco, sabendo que se obtém o mesmo efeito adoçante com uma concentração de aspartame igual a 0,005 mol/L.Multiplique a quantidade obtida por 1000. Questão 12 O mercúrio (Hg) é um metal tóxico que pode ser absorvido pelos animais por via gastrointestinal e cuja excreção é lenta. A análise da água de um rio contaminado revelou uma concentração de 5.10-5 mol/L de mercúrio. Qual a massa, aproximada, em miligramas, de mercúrio ingerida por um garimpeiro ao beber um copo contendo 250 mL dessa água? (dados: M(Hg) = 200,6g/mol) Questão 13 O conteúdo de ácido acético no vinagre é de aproximadamente3% em massa. Sabendo-se que a massa molar do ácido acético é 60g/mol e que a densidade do vinagre é 1,0g/mL. Calcule a concentração, em mol/L, do ácido acético no vinagre. Questão 14 Evapora-se completamente a água de 40g de solução saturada de nitrato de prata, sem corpo de fundo, e obtém-se 15g de resíduo sólido. Calcule o coeficiente de solubilidade do nitrato de prata para 100g de água na temperatura da solução inicial. Questão 15 Após a evaporação de toda água de 25 g de uma solução saturada (sem corpo de fundo) da substância X, pesou-se o resíduo sólido, obtendo-se 5 g. Se, na mesma temperatura do experimento anterior, adicionarmos 80 g da substância X em 300 g de água, teremos uma solução: a) insaturada. b) saturada sem corpo de fundo. c) saturada com 5 g de corpo de fundo. d) saturada com 20 g de corpo de fundo. e) supersaturada. Questão 16 O consumo de água com mais de 10 ppm (partes por milhão) de nitratos não é recomendável, segundo a Organização Mundial de Saúde. Sabendo-se que a densidade da água é de aproximadamente 1,0 grama por mililitro, em 1,0 metro cúbico de água a quantidade máxima de nitratos, aceitável pela OMS, seria de: a) 10 microgramas. b)10 miligramas. c) 10 centigramas. d) 10 gramas. e) 10 quilogramas. Questão 17 Precisamos preparar 500 mL de uma solução 0,30 mol/L de Fe2(SO4)3. O sal disponível é o Fe2(SO4)3. 9 H2O. Esta solução é preparada colocando a quantidade correta do sal sólido num balão volumétrico de 500 mL e acrescentando água, aos poucos, até que todo o sal esteja dissolvido. Após isso, continua–se a colocar água até atingir a marca existente no balão. Pergunta–se: a) Qual a quantidade, em mol, de Fe2(SO4)3. 9 H2O utilizado? b) Qual a massa em gramas de Fe2(SO4)3. 9 H2O utilizado? c) Qual a concentração em mol/L de íons sulfato em solução? Questão 18 O rótulo de uma água mineral distribuída para o consumo informa que ela contém principalmente 696,35 mg/L de bicarbonato de sódio, NaHCO3, além de outros componentes. Considerando que a massa molar do NaHCO3 é 84 g/mol, a concentração de bicarbonato de sódio, nessa água, expressa em mol/L será aproximadamente: a) 0,080 b) 0,008 c) 8,000 d) 1,200 e) 0,120 Questão 19 O “soro caseiro” recomendado para evitar a desidratação infantil consiste em uma solução aquosa de cloreto de sódio, NaCl, 3,5 g/L, e de sacarose, C12H22O11, 11,0 g/L. Qual a concentração, em mol/L, de cloreto de sódio na solução? Dados: M(Na) = 23 g/mol; M(Cl) – 35,5 g/mol. Questão 20 O processo de produção da gelatina a partir dos ossos pode ser descrito pelas etapas seguintes. I - Os ossos, matéria-prima, devem ser desengordurados, o que pode ser feito pela extração com uma nafta de petróleo de baixo ponto de ebulição. II - Em seguida, os ossos são quebrados e tratados com ácido clorídrico a frio, para dissolver o fosfato de cálcio, o carbonato de cálcio e outros minerais. O resíduo é matéria orgânica: colágeno com restos de ossos. Esse material é chamado osseína. III - A osseína é tratada com leite de cal (hidróxido de cálcio), com objetivo de intumescer o material e remover as proteínas solúveis (mucina e albumina). Quando a molhagem com cal está completa, a osseína é lavada com água pura. IV - Segue-se uma adição de HCl diluído para ajustar o pH para 3,0 que é o pH ótimo para a hidratação do colágeno. A solução ácida fica em contato com a osseína durante 8 h... Considerando o processo de produção de gelatina descrito no texto e supondo que, na etapa III desse processo, a quantidade de leite de cal adicionada ainda resta 0,05 mol de hidróxido de cálcio em solução a ser neutralizada na etapa IV, escolha apenas uma das opções a seguir e faça o que se pede, desprezando, para a marcação na folha de resposta, a parte fracionária do resultado final obtido, após efetuar todos os cálculos solicitados. Desconsidere qualquer efeito que não tenha sido explicitamente mencionado e supondo que, para a neutralização, será utilizada uma solução de HCl a 0,05 mol/L. Considere ainda M(HCl) = 36,5 g/mol. (a) Determine a soma dos menores coeficientes inteiros da equação química balanceada representativa do processo de neutralização descrito na etapa IV. Multiplique a quantidade encontrada por 20. (b) Calcule o volume, em litros, da solução de HCl necessário na etapa IV para neutralizar a base remanescente da etapa III. Multiplique a quantidade calcula por 100. (c) Calcule o volume, em mL, de solução concentrada de HCl, com densidade de 1,25 g/mL de 36,5% em massa, que deve ser medido para preparar o volume da solução de HCl 0,05 mol/L utilizado na opção (b). Questão 21 A análise do teor de hidróxido de alumínio em um desodorante foi feita titulando-se (reagindo) uma massa de 3,9 g de desodorante com uma solução de ácido clorídrico 0,1 mol/L, gastando-se para tanto 30,0 mL do ácido. Diante dessa situação e considerando M(ácido clorídrico) = 36,5 g/mol e M(hidróxido de alumínio) = 78,0 g/mol, escolha apenas uma das opções a seguir e faça o que se pede, desprezando, para a marcação na folha de respostas, a parte fracionária do resultado final obrido, após efetuar todos os cálculos necessários. (a) Calcule, em milimols, a quantidade de matéria de hidróxido de alumínio presente nessa amostra de desodorante (b) Calcule, em miligramas, a massa de hidróxido de alumínio na amostra de desodorante. Multiplique o valor calculado por 10 (c) Calcule o teor (porcentagem em massa) de hidróxido de alumínio no desodorante. Multiplique o valor calculado por 10 Questão 22 Os gambás, quando ameaçados, exalam um líquido que se vaporiza imediatamente a 27 ºC, extremamente malcheiroso para os humanos. No entanto, para os gambás, ele pode ser considerado um perfume. Na tentativa de identificar a substância responsável pelo perfume dos gambás, um estudante de Química vaporizou em um frasco 0,45 g dessa substância a 27 ºC e 1,0 atm (101.325 Pa). Pelas medidas feitas, o gás ocupou um volume de 123 mL. Sabendo que a constante universal dos gases é R = 0,082 atm x L x mol-1 x K-1 = 8,13 J x K-1 x mol-1 e considerando que a substância se comporta como um gás ideal, escolha apenas uma das opções a seguir e faça o que se pede, desprezando, para a marcação na folha de respostas, a parte fracionária do resultado final obtido, após efetuar todos os cálculos necessários. (a) Calcule, em milimols, a quantidade de matéria da substância vaporizada. (b) Calcule, em g/mol, a massa molar da substância vaporizada. Questão 23 A obtenção industrial do ácido nítrico por oxidação é feita em várias etapas. Nas etapas iniciais, ocorrem os seguintes processos: I – a amônia é vaporizada e superaquecida a cerca de 120oC; II – o vapor quente é misturado com ar filtrado, comprimido e aquecido, obtendo–se um produto com 10,5% de NH3 (em volume); III – a mistura de gás é preaquecida a cerca de 230oC e passa através de um sanduíche de malhas de fios – o catalisador –, onde a amônia é oxidada; IV – a mistura flui, então, para um condensador, onde a água obtida na etapa anterior é condensada, produzindo a solução ácida diluída (20 a 23%). Acerca desses processos, julgue os itens abaixo. (1) A amônia, que a industria utiliza para iniciar o processo I, não se apresenta no estado líquido. (2) A concentração em volume de NH3, no final do processo II, indica que a solução tem 10,5% de solvente. (3) No processo III, há um aumento de energia cinética das moléculas de amônia e de oxigênio, aumentado a probabilidade de colisões efetivas entre elas. (4) Quando se adiciona água à solução ácida obtida em IV, a quantidade de matéria total de moléculas de ácido nítrico diminui. Questão 24 Dos produtos da destilação fracionada do petróleo, obtêm – se derivados, como o benzeno, que abastecem, com matérias – primas, variados ramos industriais. As reaçõesrepresentadas pelas equações I e II abaixo ilustram a produção industrial da anilina (fenilamina), a partir do benzeno, usada na fabricação e na síntese de medicamentos. I – C6H6(L) + Cl2(g) C6H5Cl(L) + HCl(g) II – C6H5Cl(L) + 2NH3(g) C6H5NH2(L) + NH4Cl(S) Anilina Na dissolução de anilina em água, cuja solubilidade é 3,7g por 100g de água, é estabelecido um equilíbrio que pode ser representado pela equação III, a seguir, cuja constante de equilíbrio é Kb = 4,2 x 10-10. No processo de obtenção de anilina, descrito no texto, deseja – se, geralmente, separar qualquer resíduo inorgânico que possam estar presentes contaminando a anilina obtida. No processo de separação desses resíduos, faz – se necessário realizar uma solubilização prévia da anilina em água até a completa saturação da solução. Utilizando as informações contidas no texto II, calcule, em mol/L, a concentração de anilina nessa solução saturada, considerando a densidade dessa solução igual à da água pura e sabendo que M(C) = 12,0 g/mol, M(H) = 1,0 g/mol e M(N) = 14,0 g/mol. Multiplique o valor calculado por 200 e despreze, caso exista, a parte fracionária do resultado obtido. Questão 25 A cana-de-açúcar, o engenho, o açúcar e a aguardente estão profundamente vinculados à história do Brasil. A produção de açúcar era feita, originariamente, pela evaporação da água contida na garapa, submetendo-a a aquecimento. A solubilidade do açúcar em água é de 660 g/litros de solução a 20ºC. A garapa contém, aproximadamente, 165 g de açúcar por litro e sua densidade é 1,08 g/cm3. Considere a garapa como sendo solução de açúcar em água. a) Qual é a porcentagem, em massa, de açúcar na garapa? b) A que fração deve ser reduzido um volume de garapa a fim de que, ao ser esfriado a 20ºC, haja condições para a formação dos primeiros cristais de açúcar?