Capítulo 7 - Exercícios adicionais Equações químicas e fórmulas 1. O elemento magnésio, número atômico 12, ocorre na natureza como uma mistura de três isótopos. As massas atômicas desses isótopos, expressas em unidades de massa atômica (u), e suas respectivas abundâncias num dado lote do elemento são: Número de massa do isótopo 24 25 26 Massa atômica 23,98504 24,98584 25,98259 % de abundância 10 10 80 Qual é a massa atômica do magnésio neste lote? 2. Considerando que um grão de arroz tem uma massa de 2 mg, qual é a massa de 1 mol de grãos de arroz? 3. Quantas moléculas de água existem em um copo contendo 180 g (180 mL)? (Dados: número de Avogadro = 6,022 × 1023; H = 1 g mol–1; O = 16 g mol–1.) 4. Ligas constituídas de platina e de ródio, com diferentes composições, são utilizadas como sensores de temperatura. Para 1 g de uma liga contendo apenas platina e ródio, na proporção de 10% em massa de ródio, calcule a massa e o número de átomos de platina. (Dados: Massas atômicas: Rh = 103 e Pt = 195; número de Avogadro = 6,022 ×1023.) 5. A adrenalina é um estimulante produzido pela glândula supra-renal, cuja fórmula molecular é C9H13O3N. Qual a porcentagem em massa de cada um dos elementos formadores dessa substância? 6. A análise elementar de um composto mostrou que ele apresenta 82,35%, em massa, de nitrogênio e 17,65% de hidrogênio. Qual a fórmula mínima desse composto? 7. Sabendo que a fórmula mínima do benzeno é CH e que a sua massa molar é de 78 g mol-1, determine a fórmula molar do benzeno. 8. A adenina é uma das bases que formam o ATP. Sabendo que a sua massa molar vale 135,1 g mol-1 e contém 44,45% de C, 3,73% de H e 51,82% de N, em massa, determine sua fórmula molecular. 9. Faça o balanceamento das seguintes equações: a) NCℓ3 + H2O → NH3 + HCℓO b) FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 c) NO + NH3 → N2 + H2O 10. Considere a equação química não ajustada: xMnO2 + yH+ + zCℓ- → rMn2+ + sH2O + tCℓ2 2007 Pearson Education do Brasil — Química geral Determine valores para ‘x’, ‘y’, ‘z’, ‘r’, ‘s’ e ‘t’, de modo que a equação se torne ajustada em relação aos átomos e às cargas. Lei de Lavoisier e lei de Proust 11. Sabendo que 108 g de alumínio reagem exatamente com 96 g de oxigênio, qual a massa de óxido de alumínio que será obtida nessa reação? 12. Uma mistura de 160 g de metano com 640 g de oxigênio reagiu produzindo gás carbônico e água. Sabendo que a massa de água obtida foi de 360 g, qual a massa de gás carbônico produzida nessa reação? Cálculos estequiométricos 13. Qual é a massa de gás oxigênio consumida na combustão completa de 1 mol de cada um dos álcoois: metanol (CH3OH), etanol (CH3CH2OH) e propanol (CH3CH2CH2OH)? 14. Considere a queima completa de vapores dos seguintes hidrocarbonetos: metano (CH4), etano (C2H6) propano (C3H8) e butano(C4H10). Qual a massa de oxigênio necessária para queimar 20 g de cada uma dessas substâncias? 15. Uma determinada reação química gera um produto gasoso, do qual foi coletada uma amostra para análise. Verificou-se que a amostra, pesando 0,32 g e ocupando 492 mL a 27 ºC e a 1 atm de pressão, obedece à lei dos gases ideais (P × V = n × R × T). Qual é a massa de 1 mol desse gás (massa molar)? 16. Uma das maneiras de impedir que o SO2, um dos responsáveis pela ‘chuva ácida’, seja liberado na atmosfera é tratá-lo previamente com óxido de magnésio, em presença de ar, como na equação MgO + SO2 + ½O2 → MgSO4. Quantas toneladas de óxido de magnésio são consumidas no tratamento de 9,6 × 103 t de SO2? (Massas molares: SO2 = 64 g mol; MgO = 40 g mol.) 17. Explosivos são eficientes quando produzem um grande número de moléculas gasosas na explosão. A nitroglicerina, por exemplo, detona de acordo com a seguinte equação química 2C3H5N3O9 → 6CO2(g) + 3N2(g) + 5H2O(g) + ½O2(g) Qual é o volume de gás gerado na queima de 227 g de nitroglicerina? (Considerar todos os gases formados como ideais e nas seguintes condições: P = 1 atm; R = 0,082 atm L mol K; T = 47 ºC. Massas molares em g mol–1: C = 12; H = 1; N = 14; O = 16.) Reagente limitante 18. Calcule o máximo de massa de água que se pode obter partindo de 8 g de hidrogênio e 32 g de oxigênio. Indique qual o reagente em excesso e quanto sobra dele. 19. Etileno gasoso (CH2 = CH2) e hidrogênio (H2) puros reagem quantitativamente um com o outro, na presença de um catalisador de platina, para formar etano (CH3CH3) 2007 Pearson Education do Brasil — Química geral como único produto. Um volume de 600 mL de uma mistura desses reagentes, contendo excesso de hidrogênio, tem uma pressão de 52 mmHg a uma temperatura de 50 ºC. Completada a reação, a pressão cai para 33,8 mmHg no mesmo volume e à mesma temperatura. Calcule, em número de mols, o excesso de hidrogênio. 20. São colocadas para reagir uma com a outra as massas de 1 g de sódio metálico (Na) e 1 g de cloro gasoso (Cℓ2): 2Na + Cℓ2 → 2NaCℓ. Considerando que o rendimento da reação é de 100%, qual a massa de NaCℓ? 21. Determine a massa de CuSO4 que pode ser obtida a partir da reação de 7,83 mg de óxido de cobre e um excesso de ácido sulfúrico. CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O Impurezas 22. Uma amostra de óxido de crômio III contaminada com impureza inerte é reduzida com hidrogênio de acordo com equação abaixo: Cr2O3 + 3H2 → 2Cr + 3H2O Qual volume de H2, medido nas CNTP (V = 22,7 L mol–1), será necessário para purificar 5 g de óxido de crômio III contendo 15% de impurezas? 23. O minério usado na fabricação de ferro em algumas siderúrgicas brasileiras contém cerca de 80% de óxido de ferro (III). Quantas toneladas de ferro podem ser obtidas pela redução de 20 t desse minério? 24. O gás hilariante (N2O) pode ser obtido pela decomposição térmica do nitrato de amônio (NH4NO3). Se de 4 g do sal obtivermos 2 g do gás hilariante, podemos prever qual é a porcentagem de pureza do sal? 25. A determinação da porcentagem de hidróxido de sódio (NaOH) na soda cáustica pode ser feita pela reação de neutralização com ácido clorídrico, conforme a seguinte reação: NaOH + HCℓ → NaCℓ + H2O Partindo de 200 g de soda cáustica, foram obtidos 234 g de NaCℓ. Qual a porcentagem de pureza dessa soda cáustica? 26. O acetilino (C2H2), gás utilizado em maçaricos, pode ser obtido a partir do carbeto de cálcio (carbureto) de acordo com a seguinte equação: CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 Utilizando-se 1 kg de carbureto com 36% de impurezas, qual o volume de acetileno obtido? (Considere que o gás foi recolhido nas CNTP.) 2007 Pearson Education do Brasil — Química geral Rendimento 27. O rendimento do processo de obtenção do formaldeído (que na proporção de 40% em água é o formol) a partir do metanol, por reação com O2 em presença de prata como catalisador, é da ordem de 9%, em massa. Sendo assim, qual a massa de formaldeído obtida pela reação de 3,2 kg de metanol? (H = 1 u; C = 12 u; O = 16 u.) 2CH3OH + O2 → 2CH2O + 2H2O 28. A reação entre amônia e metano, catalisada por platina, produzindo cianeto de hidrogênio e hidrogênio, pode ser representada pela seguinte equação: NH3 + CH4 → HCN + 3H2 Calcule as massas dos reagentes para a obtenção de 1 kg de cianeto de hidrogênio, supondo que o rendimento dessa reação seja de 80%. 29. Qual o rendimento máximo que poderia ser obtido a partir de 260 kg de SO2 e 75 kg de O2, considerando a reação SO2 + ½O2 → SO3? 30. Quando se aquece 1,6 g de uma mistura sólida de MgO e MgCO3, há liberação de CO2 e resta 1,294 g de MgO somente. Qual a porcentagem de MgCO3 existente na amostra? 2007 Pearson Education do Brasil — Química geral