QUÍMICA LIVRO 4 Resoluções das atividades Sumário Capítulo 12 – Polaridade molecular e forças intermoleculares ................................................................................................................................................................ 1 Capítulo 13 – Oxidação e redução............................................................................................................................................................................................................ 2 Capítulo 14 – Teorias ácido-base .............................................................................................................................................................................................................. 4 05 a) Entre as moléculas de água e a de glicerina, existem as interações denominadas ligações de hidrogênio, conforme dado a seguir: Polaridade molecular e Capítulo 12 forças intermoleculares Atividades para sala d d d d d d 01 C Após a análise dos itens, pode-se concluir que: a) (F) HI (polar), NH3 (polar), CO2 (apolar), SO2 (polar), CH4 (apolar). b) (F) HC (polar), SiF4 (apolar), BF3 (apolar), I2 (apolar), CO b) Aquecendo-se o panetone ressecado, rompem-se as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água e a de glicerina, umedecendo a massa novamente. (polar) c) (V) HC (polar), NH3 (apolar), H2O (polar), SO2 (polar), Atividades propostas CO (polar) d) (F) O2 (apolar), SiF4 (apolar), H2O (polar), CS2 (apolar), CO (polar) e) (F) HI (polar), CH4 (apolar), H2O (polar), I2 (apolar), CS2 (apolar) 02 D Após relacionar a molécula com sua geometria e polaridade, conclui-se que: 01 D I. II. III. IV. (V) (V) (F) (V) CH4: molécula apolar (µ = 0). CS2: molécula apolar (µ = 0). HBr: molécula polar (µ ≠ 0). N2: molécula apolar (µ = 0). Portanto, somente as moléculas I, II e IV apresentam momento dipolar igual a zero. 02 C a) (F) CO2 – Linear e apolar. No SO2 , todas as ligações são covalentes polares e a geometria da molécula é angular, sendo portanto, polar. No CO2 ,todas as ligações são covalentes polares e a geometria da molécula é linear, sendo, portanto, apolar. b) (F) CC4 – Tetraédrica e apolar. c) (F) NH3 – Piramidal e polar. d) (V) 03 C 03 C No hidrogênio líquido, as moléculas são apolares. Dessa forma, as interações entre suas moléculas são do tipo dipolo induzido-dipolo induzido (forças de Van der Waals) 04 a) As ligações existentes no composto SiH4 são covalentes polares. b) A molécula de SiH4 (Tetraédrica) é apolar porque, nessa molécula, os momentos dipolares (µ) se anulam (µ = 0). H2O: molécula polar (µ ≠ 0). HC: molécula polar (µ ≠ 0). CC4: molécula apolar (µ = 0). CO2: molécula apolar (µ = 0). 04 C As ligações de hidrogênio são forças de dipolo permanente muito intensas e que exigem muita energia para serem rompidas, o que justiica os altos pontos de ebulição do HF, NH3 e H2O. 1ª Série – Ensino Médio 1 QUÍMICA LIVRO 4 05 D 1. N2: moléculas apolares, cujos átomos estão ligados por meio de ligação covalente apolar. 2. H2O: moléculas polares, que, na fase sólida, estão unidas por ligações de hidrogênio. 3. Ne: na fase sólida, seus átomos estão unidos por forças do tipo dipolo induzido (força de Van der Waals). 4. HF: moléculas polares que, mesmo na fase gasosa, estão unidas por ligações de hidrogênio. 5. Na3PO4: composto iônico sólido nas condições ambiente. Portanto, a associação correta é: 1-E; 2-A; 3-C; 4-A. 06 C Após análise das ligações entre os átomos de cada molécula, tem-se: CO2: ligações covalentes polares e molécula apolar; SO2: ligações covalentes polares e molécula polar; N2: ligações covalentes apolares e molécula apolar. Capítulo 13 Oxidação e redução Atividades para sala 01 E 1. CrC3: x + 3 (–1) = 0 ⇒ x = +3 2. CrO3: x + 3 (–2) = 0 ⇒ x = +6 3. Cr2O3: 2x + 3 (–2) = 0 ⇒ x = +3 4. K2CrO4: 2(+1) + x + 4(–2) = 0 ⇒ x = +6 5. K2Cr2O7: 2 (+1) + 2x + 7(–2) = 0 ⇒ x = +6 Pelo enunciado da questão, um composto potencialmente cancerígeno deve ser hexavalente, ou seja, possuir Nox igual a +6, o que acontece nas substâncias 2, 4 e 5. 02 B Após a análise das airmativas, conclui-se que: I. (V) +1 x –2 +2 + 2x – 14 = 0 2x – 12 = 0 2x = +12 x = +6 H2Cr2O7 +6 07 D Na molécula do CO2, as ligações entre seus átomos são do tipo covalentes polares, e, entre suas moléculas na fase sólida, as interações são do tipo forças de Van der Waals. 08 Em I, são rompidas as ligações de hidrogênio existentes na água líquida, permitindo sua passagem para fase gasosa. Em II, são rompidas as ligações covalentes entre o hidrogênio e o oxigênio, quebrando as moléculas de água, produzindo hidrogênio e oxigênio. II. (F) O Cr2(SO4)3, reação A, é a forma menos tóxica do cromo, cujo Nox é +3. III. (V) H2Cr2O7 + 3 H2SO3 → Cr2(SO4)2 + 4 H2O +4 Nox↑ +6 (oxidação) IV. (F) A equação não é de uma reação de oxirredução, pois não há variação do Nox dos átomos dos elementos. +3 +6 –2 +2 –2 +1 +3 –2 +1 +2 +6 –2 Cr2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 → 2 Cr(OH)3 + 3 CaSO4 03 D I. II. III. IV. V. 09 NH3: geometria piramidal e molécula polar. CH4: geometria tetraédrica e molécula apolar. HC: geometria linear e molécula polar. N2: geometria linear e molécula apolar. H2O: geometria angular e molécula polar. Portanto, conforme solicitações, tem-se: a) CH4: geometria tetraédrica e molécula apolar. b) H2O: geometria angular e molécula polar. 10 As moléculas 1 e 4 são apolares, portanto, a interação entre suas moléculas são do tipo dipolo induzido (forças de Van der Waals). As moléculas 3 e 6 são polares, portanto, a interação entre suas moléculas são do tipo dipolo-dipolo. As moléculas 2 e 5 apresentam o H ligado ao O e, devido a isso, estabelecem ligações de hidrogênio intermoleculares. 2 Li3N: 3(+1) + x = 0 ⇒ x = –3 NO3–: x + 3(–2) = –1 ⇒ x = +5 NC3: x + 3(–1) ⇒ x = +3 N2: Nox de substância simples é igual a zero. N2H4: 2x + 4(+1) = 0 ⇒ x = –2 04 Utilizando as regras para a determinação dos Nox, tem-se: +2 +3 x –2 x –2 +2 x –2 Mn (NO3)2 Fe (CO4)3 Ca3 (PO4)2 +2 + 2x – 12 = 0 +2x – 10 = 0 2x = +10 +3 + 3x – 24 = 0 3x – 21 = 0 3x = +21 +6 + 2x – 16 = 0 2x – 10 = 0 2x = +10 x= +10 ∴ = +5 2 + – H—C 1ª Série – Ensino Médio + + + – – – x= +21 ∴ = +7 3 N Nox = –1 + 3 = +2 x= +10 ∴ = +5 2 QUÍMICA LIVRO 4 Portanto: 05 B Mn(NO3)2, Fe(CO4)3, Ca3(PO4)2, HCN +5 +7 +5 +2 Após análise da equação, conclui-se que: Nox ↓ Redução +4 05 “Redutores são substâncias que fazem acontecer redução e, ao mesmo tempo, sofrem oxidação. Visto que redutores sofrem oxidação, no redutor, há uma espécie química cujo Nox aumenta, pois perde elétrons. Oxidantes são substâncias que fazem acontecer oxidação e, ao mesmo tempo, sofrem redução. Visto que oxidantes sofrem redução, no oxidante, há uma espécie química cujo Nox diminui, pois ganha elétrons. Do que se disse, pode-se concluir que, nas reações de oxirredução, ocorre transferência de elétrons do redutor para o oxidante.” Atividades propostas 01 C 0 0 SiC4(s) + 2 H2(g) Si(s) + 4 HC(g) Nox ↑ 0 Agente oxidante +1 Oxidação Agente redutor a) (F) O SiC4(s) é o agente oxidante, pois seu Nox varia de +4 para zero. b) (V) c) (F) O H2(g) é o agente redutor, pois seu Nox varia de zero para +1. d) (F) O SiC4(g) é o agente oxidante, pois seu Nox varia de +4 para zero. e) (F) O H2(g) é o agente redutor, pois seu Nox varia de zero para +1. +1 –1 2 HC H2 + C2 O Nox do átomo de hidrogênio está aumentando (de zero para +1), logo, ele está sofrendo oxidação. O Nox do átomo de cloro está diminuindo (de zero para –1), logo, ele está se reduzindo. O H2 é agente redutor, e o C2 é agente oxidante. 06 B 0 Nox ↓ Redução –2 2 Cu(s) + O2(g) + 2 H2O() → 2 Cu(OH)2(s) Equação I: Agente redutor 02 D Nox ↑ Oxidação 0 Rutilo (TiO2): x + 2(–2) = 0 ⇒ x = +4 26 0 Fe2 + : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 +2 –2 +1 +2 +4 –2 +2 +4 –2 +1 –2 Equação II: Cu(OH)2(s) + CO2(g) → CuCO3(s) + H2O() camada de valência 03 D [Fe(CN)6]4 –: x + 6(–1) = –4 ⇒ x = +2 [Fe(CN)6]3 –: x + 6(–1) = –3 ⇒ x = +3 A soma dos valores do Nox do ferro nos ânions ferrocianeto ferricianeto é igual a +5. Após análise das equações, conclui-se que, na equação II, não há variação do Nox de nenhum átomo e, portanto, a reação não é de redox. Logo, somente a reação da equação I é de redox, sendo o Cu(s) o agente redutor. 04 D Utilizando as regras para determinação do Nox, tem-se: +1 +1 x NaC x –2 +1x Kl NaCO3 –1 –1 +5 +1 + x – 6 = 0 x–5=0 x = +5 +1 + x = 0 x = –1 +1 x x 2 +1 + x = 0 x = –1 07 D +4 Nox ↓ (redução) MnO2 Agente oxidante + 4HC –1 +2 –1 MnC2 + 2H2O + Nox ↑ (oxidação) 0 Agente redutor –2 KCO3 0 +5 2x = 0 x=0 +1 + x – 6 = 0 x–5=0 x = +5 Após análise da equação, conclui-se que: I. (V) II. (V) III. (F) No C2 , o Nox do C é zero. IV. (V) V. (F) O Nox do manganês variou de +4 para +2. 1ª Série – Ensino Médio C2 3 QUÍMICA LIVRO 4 08 Nas substâncias compostas, o somatório dos Nox de todos os átomos dos elementos é igual a zero. Assim, tem-se: 10 Nox= –1 PbC4 3 Nox do Pb = ? Nox = –1 Nox do Pb + 4 · (Nox do C) = zero Nox do Pb + 4 · (–1) = 0 Nox do Pb – 4 = 0 Nox do Pb = +4 Logo, x = 4. Nox= +2 – – Nox = +3 – + 1 + + Nox = –2 + 1 = –1 – + Hib. sp3 – + – 2 – + + – Hib. sp2 4 Nox = +1 FM = C7H7CO3 Após análise da estrutura do composto, conclui-se que: PbC2 Nox do C = ? Nox do Pb + 2 · (Nox do C) = zero +2 + 2Nox do C = 0 2Nox do C = – 2 2 Nox do C = − ∴ Nox do C = –1 2 Logo, y = –1. 09 1. Cálculo do Nox dos carbonos 1 e 2 de cada composto: a) Os números de oxidação dos carbonos 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente, +3, –1, –1 e +1. b) A fórmula molecular do composto é C8H7CO3. c) A hibridização do carbono 2 e a do carbono 4, são, respectivamente, sp3 e sp2. Capítulo 14 Teorias ácido-base ++ – – – + + Nox = –3 – + + Nox = –2 + 1 = –1 + + – Nox = –3 2 – – – Atividades para sala 01 D Observando as reações, tem-se: – H+ + – + + 1 – – Nox = +2 – 1 = +1 + HCN + H2O I. H3O+ + CN– ácido H+ + + – Nox = –3 – NH2– + HCO–3 II. NH3 + CO32– – base – + + – + –OH Nox = +3 + H+ III. C2H5O– + NH3 C2H5OH + NH–2 ácido 2. Cálculo do Nox médio do carbono em cada composto: 02 D Após analisar as proposições dadas, conclui-se que: 2 −3 − 1 Nox médio= = −2 2 1 Nox = –3 Nox = –1 2 Nox = –3 Nox médio= 1 Nox = +1 −3 + 1 = −1 2 H+ H+ I. (F) H CO + H2O() 2 3(aq) ácido de Arrhenius e Brönsted-Lowry base de Brönsted-Lowry Nox = –3 4 Nox = +3 H3O(+aq ) + HCO3−( aq ) ácido de Brönsted-Lowry base de Brönsted-Lowry Na equação A, não há base de Arrhenius e, como não há variação do Nox, não há reação de redox. H+ H+ +3 − 3 Nox médio= =0 2 II. (V) NH4+( aq ) + CO32(−aq ) NH3( aq ) + HCO3−( aq ) ácido de Brönsted-Lowry 1ª Série – Ensino Médio base de Brönsted-Lowry base de ácido de Brönsted- Brönsted-Lowry -Lowry QUÍMICA LIVRO 4 III. (F) Pares conjugados: Atividades propostas Da equação A: H2CO3(aq) / HCO3(− aq ) e H2O() / H3O(+aq ) 2− + Da equação B: NH4( aq ) / NH3(aq) e CO3( aq ) / HCO3(− aq ) IV. (V) O íon HCO é a base de Brönsted-Lowry na – 3 01 B I. equação A. H+ (F) HNO2 + H2O H3O+ + NO2– base H+ V. (V) Na equação A, o equilíbrio está descolado para a esquerda, enquanto, na equação B, encontra-se deslocado para a direita. OH– + H2 (V) H + H2O ácido H+ III. 03 E 1. II. – – (V) NH2 + H2O NH3 + OH– ácido H | H—N—H H+ IV. (F) CO32– + H3O+ HCO3 + H2O – base (Base de Lewis) 02 C 2. HC + H2O+ Após analise das opções, conclui-se que: H3O+ + C – H+ (Ácido de Arrhenius) H2O + OH– a) (F) OH– + H2O base F | 3. B — F | F H+ b) (F) O + H2O 2– base OH– + OH– H+ (Ácido de Lewis) c) (V) HCO3– + H2O ácido 4. CH3COO– + H2O H3O+ + CO2–3 H+ CH3COOH + OH– d) (F) SO2– + H2O 4 (Base de Brönsted-Lowry) base HSO4– + OH– H+ H H 04 I. H2O + HC base ácido e) (F) H + H2O base H3O+ + C– II. H2O + NH3 base H2 + OH– 03 C Os ácidos de Lewis são espécies químicas deicientes em elétrons, podendo receber pares eletrônicos, como nos casos das espécies H+, BF3 e A3+. H+ H+ ácido – + + NH4+ + OH– 04 A Após analisar as equações e com base no conceito ácido-base de Brönsted-Lowry, conclui-se que a água se comporta como uma espécie química anfótera porque, na reação 1, atua como base e, na reação 2, atua como ácido. Um ácido de Brönsted-Lowry é uma espécie química capaz de doar um próton H+. H+ H+ NH3(g) + H2O() 05 A equação é uma reação ácido-base segundo o conceito de Lewis. De acordo com a teoria de Lewis, a espécie química que recebe o par de elétrons é ácido e a espécie química que H+ _ H + NH3 base porque é a espécie química que recebe o par de elétrons do íon sulito, SO2− 3 , que atua como base de Lewis. ácido 05 D doa o par eletrônico é base. Na equação dada, o ácido é o átomo de NH+4(aq) + OH–(aq) ácido ácido H+ – NH2 + H2 base ácido – – Após análise da equação, conclui-se que H e NH2 são bases de Brönsted-Lowry. 1ª Série – Ensino Médio 5 QUÍMICA LIVRO 4 06 C Coluna 2 (C) Em solução aquosa, libera íons H3O+. (F) Doa par eletrônico por meio de uma reação. (A) Doa prótons H+ por meio de uma reação. (D) Recebe prótons H+ por meio de uma reação. (E) Em solução aquosa, libera íons OH–. (B) Recebe par eletrônico por meio de uma reação. 07 B Segundo a Teoria de Brönsted-Lowry, quanto mais forte for um ácido, mais fraca será sua base conjugada e vice-versa. 08 Sendo a equação da reação: HCN( g ) + H2O( ℓ ) ⇌ H3O(+aq ) + CN(−aq ) , tem-se: HCN(g) e H3O+(aq) como ácidos de Brönsted-Lowry; – como bases de Brönsted-Lowry. H2O() + CN(aq) 09 a) Equação IV. Porque o HBr, em meio aquoso, libera, H3O+, comportando-se com o ácido de Arrhenius. b) Equações I, II e IV. Nessas equações, há espécies químicas doadoras e receptoras de prótons H+. H+ H+ I. HC + NH3 ácido base NH4+ + C– ácido base H + H + II.HNO3 + HF ácido base H2NO3+ + F– ácido IV. HBr + H2O ácido base H+ H+ base H3O + Br – ácido base c) Equação III. Porque não há transferência de prótons H+ (Teoria de Brönsted-Lowry) nem a presença de água (Teoria de Arrhenius). III. AuC3 + C– ácido base AuC4– H+ H+ 10 a) HCN + H2O ácido base H3O+ + CN– base ácido conjugado conjugada H+ H+ b) HSO4– + HC base ácido H2SO4 + C– base ácido conjugado conjugada Portanto, os pares conjugados são: – a) HCN / CN e H2O / H3O+ ácido base base conjugada b) HSO4– / base 6 ácido conjugado H2SO4 e HC – / C base ácido ácido conjugada conjugado 1ª Série – Ensino Médio QUÍMICA LIVRO 4 Resoluções de ENEM e vestibulares 01 B Após analisar as moléculas dadas, conclui-se que: a) (F) BeH2 (apolar) e NH3 (polar) b) (V) BC3 (apolar) e CC4 (apolar) c) (F) H2O (polar) e H2 (apolar) d) (F) HBr (polar) e CO2 (apolar) e) (F) H2S (polar) e SiH4 (apolar) 02 D Para que o CO2 passe da fase sólida para fase gasosa (processo físico chamado de sublimação), devem ser rompidas as interações de Van der Waals Para que a H2O, na fase sólida, passe para fase líquida e desta para a gasosa (processos físicos chamados, respectivamente, de fusão e vaporização), devem ser rompidas as pontes de hidrogênio. 03 A NH3: Ligação de hidrogênio – interação entre o átomo de hidrogênio e o nitrogênio, que é pequeno e fortemente eletronegativo. CH4: Forças de Van der Waals (dipolo induzido) – a soma dos vetores dipolo é igual a zero, o que torna a molécula apolar. Mg: Ligação metálica – ocorre entre átomos de metais. CO2: Forças de Van der Waals (dipolo induzido) – a soma dos vetores dipolo é igual a zero, o que torna a molécula apolar. Ca2+ e C–: Ligação iônica – ocorre entre um metal e um ametal. HC: Forças de Van der Waals (dipolo-dipolo) – a soma dos vetores dipolo é diferente de zero, o que torna a molécula polar. H2: Força de Van der Waals (dipolo induzido) – a soma dos vetores dipolo é igual a zero, o que torna a molécula apolar. Cgraite: Ligação covalente – ocorre entre átomos que tendem a compartilhar pares de elétrons. 04 E O poliacrilato de sódio possui o grupo carboxilato Por tratar-se de um íon, o tipo de interação com a água se dá por meio da relação íon-dipolo, além de permitir ligações de hidrogênio por meio do oxigênio da carbonila. íon-dipolo Já a celulose possui grupos hidroxilas (—O—H) que permitem as ligações de hidrogênio com a água. O—H H—O O O δ – O—H δ n + δ– O ligação do hidrogênio δ+ H δ+ H 05 C redução +5 +2 Nox ↓ 3 P4 + 20 HNO3 + 8 H2O → 12 H3PO4 + 20 NO agente oxidante agente redutor oxidação 0 Nox ↑ +5 06 D oxidação 0 Variação do Nox do carbono +2 Logo o Nox do Carbono sofrem uma variação de O para +2. 07 D Após analise das airmativas, conclui-se que. I. (F) Redução é o ganho de elétrons, e oxidação é a perda de elétrons. II. (F) O elemento oxidante causa a oxidação de outro e se reduz, tendo uma diminuição no valor de seu Nox. III. (V) Para que se respeite a proporção estequiométrica e o balanceamento das equações químicas, o número de elétrons cedidos deve ser igual ao número de elétrons ganho. IV. (V) O elemento que sofre redução ganha elétrons, e o valor de seu Nox diminui. 1ª Série – Ensino Médio 1 QUÍMICA LIVRO 4 08 E Nox ↓ redução +3 0 Fe2O3 + 3 CO →2 Fe + 3 CO2 agente redutor agente oxidante +2 Nox ↑ oxidação +4 Após análise da equação, conclui-se o seguinte. a) (F) O Fe2O3 é o agente oxidante. b) (F) O CO é o agente redutor. c) (F) A variação do Nox do carbono é de +2 para +4. d) (F) A variação do Nox do ferro é de +3 para 0. e) (V) 09 B H+ H+ HC + NH3 ácido base NH4+ + C– ácido conjugado base conjugada Após analisar a equação, pode-se concluir que: a) (F) NH4+ atua como ácido conjugado da base NH3. b) (V) NH3 atua como base c) (F) HC atua como ácido. d) (F) C– atua como base conjugada do ácido HC. e) (F) NH3 atua como base. 10 C H+ I. NH3 + H2O base NH4+ + OH– H3O+ + Br – ácido H+ II. HBr + H2O ácido base De acordo com as reações, a água atua como ácido na reação I e como base na II. 11 D Após analisar as proposições, conclui-se que: I. (V) II. (V) III. (V) IV. (F) Conforme a Teoria de Brönted-Lowry, uma substância não precisa ter OH– para ser uma base, mas deve ser receptora de próton H+. 12 D H+ H+ CH3COO – + HF base ácido CH3COOH + F – ácido base Após análise da reação, conclui-se que somente CH3COO– e F– podem ser consideradas bases segundo Brönted-Lowry. 2 1ª Série – Ensino Médio