Questão 20
Na indústria, um dos processos de obtenção
do ácido sulfúrico consiste no tratamento térmico vigoroso da pirita (FeS2 ) na presença de
corrente de ar (reação de ustulação). Os produtos obtidos são óxido férrico (Fe2O 3 ) e dióxido de enxofre (SO2 ). O dióxido de enxofre é
oxidado a anidrido sulfúrico (SO 3 ), também
pela reação com oxigênio, e, finalmente, por
hidrólise do anidrido sulfúrico, obtém-se o
ácido sulfúrico.
a) Escreva as reações de obtenção do ácido
sulfúrico a partir da ustulação da pirita.
b) Calcule a massa de ácido sulfúrico produzido a partir de 24 kg de pirita.
Dados: massas molares: FeS2 = 120 g/mol,
H2 SO4 = 98 g/mol
Resposta
a) As equações químicas são:
4 FeS 2(s) + 11 O 2(g) → 2 Fe 2 O3(s) + 8 SO 2(g)
2 SO 2(g) + O 2(g) → 2 SO3(g)
SO3(g) + H 2 O( l) → H 2 SO4(aq)
b) Considerando que todo o enxofre da pirita estará no ácido sulfúrico produzido, temos:
1 mol FeS 2
2 mols H 2 SO4
⋅
24 ⋅ 10 3 g FeS 2 ⋅
⋅
1 mol FeS 2
120 g FeS 2
42444
3
144244
3 144
relação entre
m. molar
fórmulas
98 g H 2 SO4
⋅
= 39 200 g = 39,2 kg H 2 SO4
1 mol H 2 SO4
1442443
m. molar
Comentário: a questão não segue as recomendações de nomenclatura da IUPAC.
Questão 21
O dióxido de carbono (CO2 ), conhecido também por gás carbônico, é um óxido formado
por átomos com diferentes eletronegatividades. Com base nessas informações,
a) explique por que a molécula de CO2 é classificada como apolar.
b) monte a fórmula estrutural do CO2 , indicando os momentos dipolares de cada uma
das ligações, e calcule o momento dipolar resultante (µR ).
Resposta
a) A molécula de CO 2 é classificada como apolar
por ter momento dipolar resultante (µR ) nulo.
b) A estrutura molecular do CO 2 é linear:
Nota-se que os momentos dipolares se anulam.
Portanto, como já afirmado anteriormente, o momento dipolar resultante é nulo.
Questão 22
O ácido sulfúrico (H2 SO4 ) é um líquido viscoso, muito corrosivo, oxidante e higroscópico.
Além da sua utilização em baterias de automóveis, preparação de corantes, tintas e explosivos, este ácido pode ser utilizado, quando diluído adequadamente, na remoção de camadas de óxidos depositados nas superfícies
de ferro e aço (decapante). A solução aquosa
concentrada deste ácido apresenta densidade
igual a 1,80 g/mL, sendo 98% m/m (massa
percentual) em H2 SO4 .
a) Calcule a concentração, em quantidade de
matéria (mol/L), da solução concentrada de
ácido sulfúrico.
Massa molar H2 SO4 = 98 g/mol.
b) Para se preparar a solução aquosa de ácido
sulfúrico utilizada como decapante, dilui-se
50 mL da solução concentrada para um volume final de 250 mL. Qual a concentração, em
mol/L, que apresenta esta solução?
Resposta
a) Cálculo da concentração da solução concentrada:
1 800 g solução
98 g H 2 SO4 1 mol H 2 SO4
⋅
⋅
=
100 g solução 98 g H 2 SO4
1 l solução
14
4244
3
14243
1442443
m. molar
porcentagem
densidade
= 18 mol/l
química 2
x 2 = 10 −12
x = [OH − ] = 10 −6 mol/l
pOH = −log [OH − ] ⇒ pOH = 6
Como KW = 10 −14 , temos que
pH + pOH = 14 ∴ pH = 8.
b) Na diluição é válida a expressão:
M i ⋅ Vi = M f ⋅ Vf
mol
18
⋅ 50 ml = M f ⋅ 250 ml
l
M f = 3,6 mol/l
Questão 23
Questão 24
Quando se dissolvem sais em água, nem sempre a solução se apresenta neutra. Alguns
sais podem reagir com a água e, como conseqüência, íons hidrogênio ou íons hidroxila ficam em excesso na solução, tornando-a ácida
ou básica. Essa reação entre a água e pelo
menos um dos íons formados na dissociação
do sal denomina-se hidrólise.
a) Na reação de neutralização do vinagre comercial (solução de ácido acético) com solução
de hidróxido de sódio, obtém-se acetato de sódio (CH 3COONa) aquoso como produto da
reação. Escreva a reação de hidrólise do íon
acetato, indicando se a hidrólise é ácida ou
básica.
b) Considerando que a constante de hidrólise
para o íon acetato KH = 10−10 e a constante
de autoprotólise da água K W = 10−14 , qual
será o valor do pH de uma solução 0,01 mol/L
de acetato de sódio?
O metano (CH4 ), também conhecido como
gás do lixo, ao sofrer combustão, apresenta
entalpia-padrão de combustão (∆H0c ) igual a
−890 kJ/mol.
a) Escreva a reação de combustão do metano,
indicando a entalpia-padrão de combustão
( ∆H0c ) da reação.
b) Sabendo que a massa molar do metano é
16 g/mol, calcule a massa deste gás que ao sofrer combustão apresenta ∆Hc = −222,6 kJ.
Resposta
a) A equação de combustão completa do metano
é:
CH4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2 O( l)
0
∆HC
= −890 kJ/mol CH4
b) Cálculo da massa de metano:
1 mol CH4 16 g CH4
222,6
kJ
1424
3 ⋅ 890 kJ ⋅ 1 mol CH ≅ 4,0 g CH4
4
14243 14243
calor
liberado entalpia de m. molar
combustão
Resposta
a) CH3 COONa(s)
H2O
−
+
CH3 COO(aq)
+ Na(aq)
Questão 25
(dissociação do sal)
−
CH3 COO(aq)
+ H 2 O( l)
−
CH3 COOH(aq) + OH(aq)
(hidrólise básica)
b) Esquematizando a hidrólise do sal:
−
CH3 COO(aq)
+ H 2 O( l)
−
CH3 COOH(aq) + OH(aq)
início
reação
equilíbrio
KH =
0,01 M
−x
0,01 − x
[CH3 COOH] ⋅ [OH − ]
[CH3 COO − ]
x ⋅x
x2
≅
= 10 −10
0,01 − x
0,01
0
+x
x
0
+x
x
O zinco é um metal que, combinando-se com
o cobre, constitui uma liga denominada latão. Derramando-se solução de ácido clorídrico (HCl) sobre o zinco, o metal é oxidado
a zinco(II) e observa-se o desprendimento de
gás hidrogênio (H2 ), o qual pode ser identificado provocando-se sua combustão.
a) Escreva a equação química de formação do
H2 ( g) a partir da reação do zinco com ácido
clorídrico.
b) Se fosse derramada solução de ácido nítrico (HNO 3 ) sobre o zinco, ocorreria o desprendimento de NO (gás incolor) que, depois de
um certo tempo em contato com o oxigênio do
ar, transforma-se em NO2 (gás de cor mar-
química 3
rom). Escreva as equações químicas para a
formação do NO2 a partir da reação do zinco
com o ácido nítrico.
Resposta
a) A equação química é:
Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl 2(aq) + H 2(g)
b) As equações químicas são:
3 Zn(s) + 8 HNO3(aq) →
→ 3 Zn(NO3 ) 2(aq) + 2 NO(g) + 4 H 2 O( l)
2 NO(g) + O 2(ar) → 2 NO 2(g)
Comentário: ao contrário do que afirma o enunciado, a oxidação de NO a NO 2 , quando em contato com o ar, é praticamente instantânea.