Questão 8
Questão 9
A produção de ácido nítrico, pelo método de
Ostwald, pode ser descrita como se ocorresse
em 3 etapas seqüenciais.
I. Oxidação catalítica da amônia gasosa pelo
oxigênio, formando monóxido de nitrogênio.
II. Oxidação do monóxido de nitrogênio pelo
oxigênio, formando dióxido de nitrogênio.
III. Reação do dióxido de nitrogênio com
água, formando ácido nítrico e monóxido de
nitrogênio, o qual é reciclado para a etapa II.
A fenolftaleína apresenta propriedades catárticas e por isso era usada, em mistura com
α-lactose monoidratada, na proporção de 1:4
em peso, na formulação de um certo laxante.
Algumas das propriedades dessas substâncias
são dadas na tabela.
a) Sabendo-se que para oxidar completamente 1,70 g de amônia são necessários exatamente 4,00 g de oxigênio, deduza os coeficientes estequiométricos dos reagentes envolvidos na etapa I. Escreva a equação, corretamente balanceada, representativa dessa reação.
b) Escreva as equações representativas, corretamente balanceadas, das reações correspondentes às etapas II e III.
Substância
Ponto de
fusão (oC)
Solubilidade
(g/100 mL)
água
etanol
praticafenolftaleína 260 – 265 mente 6,7 a 25oC
insolúvel
α-lactose ⋅
H2O
201 – 202
25 a 25oC
95 a 80oC
praticamente
insolúvel
Deseja-se separar e purificar essas duas
substâncias, em uma amostra de 100 g da
mistura. Com base nas informações da tabela, foi proposto o procedimento representado
no fluxograma.
Resposta
a) Cálculo dos números de mols envolvidos na
reação:
1,70 g NH3 ⋅
1 mol NH3
= 0,100 mol NH3
17 g NH3
14244
3
m. molar
1 mol O 2
= 0,125 mol O 2
32 g O 2
14243
m. molar
Proporção entre os números de mols de NH3 e
O2 :
nNH3
0,100
4
=
=
nO 2
0,125
5
4,00 g O 2 ⋅
Equação da etapa I:
4 NH3(g) + 5 O 2(g) → 4 NO(g) + 6 H 2 O(g)
b) Equação da etapa II:
2 NO(g) + O 2(g) → 2 NO 2(g)
Equação da etapa III:
3 NO 2(g) + H 2 O( l) → 2 HNO3(aq) + NO(g)
a) Supondo que não ocorram perdas nas etapas, calcule a massa de lactose que deve cristalizar no procedimento adotado.
b) Com relação à separação / purificação da
fenolftaleína,
• explique se o volume de etanol proposto é
suficiente para dissolver toda a fenolftaleína
contida na mistura.
• usando seus conhecimentos sobre a solubilidade do etanol em água, explique por que a
adição de água à solução alcoólica provoca a
cristalização da fenolftaleína.
química 2
Resposta
a) Massa de lactose presente na mistura:
4 g lactose
100 g mistura ⋅
= 80 g lactose
5 g mistura
A 25 o C , somente 25 g de lactose estão dissolvidos em 100 mL de água. Portanto, a massa de
lactose cristalizada será:
mcristalizada = 80 − 25 = 55 g
b) • Massa de fenolftaleína presente na mistura:
1 g fenolftaleína
100 g mistura ⋅
= 20 g fenolftaleí5 g mistura
na.
Volume de etanol necessário para dissolver toda
a fenolftaleína a 25 o C :
100 mL etanol
20 g fenolftaleína ⋅
= 298,5 mL
6,7
g fenolftaleína
144424443
solubilidade
Logo, 350 mL de etanol são suficientes para dissolver toda a fenolftaleína existente na amostra.
• A solubilidade de um composto molecular em
um solvente molecular depende das atrações entre as moléculas. Essas interações aumentam
com a semelhança quanto à polaridade entre o
soluto e o solvente. O etanol estabelecerá fortes
interações com a água (pontes de hidrogênio),
causando a precipitação de fenolftaleína devido à
sua menor polaridade.
Questão 10
Têm-se duas soluções aquosas de mesma concentração, uma de ácido fraco e outra de ácido forte, ambos monopróticos. Duas experiências independentes, I e II, foram feitas com
cada uma dessas soluções.
I. Titulação de volumes iguais de cada uma
das soluções com solução padrão de NaOH,
usando-se indicadores adequados a cada
caso.
II. Determinação do calor de neutralização de
cada uma das soluções, usando-se volumes
iguais de cada um dos ácidos e volumes adequados de solução aquosa de NaOH.
Explique, para cada caso, se os resultados obtidos permitem distinguir cada uma das soluções.
solução padrão de NaOH até os pontos de equivalência. Logo, o volume de solução padrão de
NaOH não poderá ser usado para diferenciar as
soluções ácidas. Porém, devido à hidrólise do
ânion do ácido fraco titulado, as concentrações
de íons H + no ponto de equivalência serão diferentes:
• no sistema com ácido forte: pH ≅ 7;
• no sistema com ácido fraco: pH > 7.
Então, usando indicadores apropriados, seria
possível distinguir cada uma das soluções, desde
que as faixas de viragem dos indicadores fossem
conhecidas.
II. O calor de neutralização (kJ/mol) de um ácido
forte (100% ionizado) é maior que o calor de
neutralização de um ácido fraco porque este último encontra-se, inicialmente, pouco ionizado
(a reação HX → H + + X − é endotérmica).
Portanto, usando-se uma solução de NaOH (base
forte) para a neutralização estequiométrica de volumes iguais de soluções de mesma concentração de um ácido forte e de um ácido fraco, teremos:
∆Hneut. (ácido forte) > ∆Hneut. (ácido fraco)
o que possibilita a distinção entre as soluções.
Questão 11
Mais de uma vez a imprensa noticiou a obtenção da chamada fusão nuclear a frio, fato
que não foi comprovado de forma inequívoca
até o momento. Por exemplo, em 1989,
Fleishman e Pons anunciaram ter obtido a
fusão de dois átomos de deutério formando
átomos de He, de número de massa 3, em
condições ambientais. O esquema mostra, de
forma simplificada e adaptada, a experiência
feita pelos pesquisadores.
Resposta
I. Nas titulações de volumes iguais de soluções
de um ácido forte e de um ácido fraco de concentrações iguais, são consumidos volumes iguais de
Uma fonte de tensão (por exemplo, uma bateria de carro) é ligada a um eletrodo de platina e a outro de paládio, colocados dentro de
química 3
um recipiente com água pesada (D2 O) contendo um eletrólito (para facilitar a passagem da corrente elétrica). Ocorre eletrólise
da água, gerando deutério (D2 ) no eletrodo de
paládio. O paládio, devido às suas propriedades especiais, provoca a dissociação do D2 em
átomos de deutério, os quais se fundem gerando 3 He com emissão de energia.
a) Escreva a equação balanceada que representa a semi-reação que produz D2 no eletrodo de paládio. Explique a diferença existente
entre os núcleos de H e D.
b) Escreva a equação balanceada que representa a reação de fusão nuclear descrita no
texto e dê uma razão para a importância tecnológica de se conseguir a fusão a frio.
Resposta
Resposta
a) Os compostos orgânicos envolvidos no processo são:
b) Isomeria plana de cadeia:
a) A semi-reação que ocorre no pólo negativo da
cuba eletrolítica é:
red.
cátodo: 2 D 2 O + 2 e −
D 2 + 2 OD −
O deutério e o prótio são isótopos do hidrogênio,
deste modo, ambos os núcleos possuem o mesmo número de prótons (Z) e diferem no número
de nêutrons.
1
1H
1 próton
Isomeria plana de posição:
2
1D
1 próton
1 nêutron
b) A reação de fusão nuclear descrita:
212 D
3
2 He
+ 01n
As fusões nucleares conhecidas ocorrem em condições solares (temperatura e pressão muito elevadas), o que limita e muito as suas aplicações
tecnológicas: uma fusão nuclear a frio (condições
do ambiente) é muito importante porque eliminaria as limitações citadas.
Questão 12
Um composto de fórmula molecular C4 H9 Br,
que apresenta isomeria ótica, quando submetido a uma reação de eliminação (com KOH
alcoólico a quente), forma como produto principal um composto que apresenta isomeria
geométrica (cis e trans).
a) Escreva as fórmulas estruturais dos compostos orgânicos envolvidos na reação.
b) Que outros tipos de isomeria pode apresentar o composto de partida C4 H9 Br? Escreva
as fórmulas estruturais de dois dos isômeros.
Questão 13
A água de regiões calcáreas contém vários
sais dissolvidos, principalmente sais de cálcio. Estes se formam pela ação da água da
chuva, saturada de gás carbônico, sobre o
calcáreo. O equilíbrio envolvido na dissolução pode ser representado por:
CaCO 3 (s) + H2O( l ) + CO2 (aq)
Ca2 + (aq) + 2HCO −3 (aq)
Essa água, chamada de dura, pode causar vários problemas industriais (como a formação
de incrustações em caldeiras e tubulações
química 4
com água quente) e domésticos (como a diminuição da ação dos sabões comuns).
a) Com base nas informações dadas, explique
o que podem ser essas incrustações e por que
se formam em caldeiras e tubulações em contato com água aquecida.
b) Escreva a fórmula estrutural geral de um
sabão. Explique por que a ação de um sabão é
prejudicada pela água dura.
Resposta
a) Em sistemas com alta temperatura observamos
uma redução significativa da solubilidade do CO 2 .
Segundo o princípio de Le Chatelier, a diminuição
na concentração do CO 2 ocasiona um deslocamento do equilíbrio no sentido da formação de
CaCO3 insolúvel, daí a formação de depósito sólido em caldeiras e tubulações aquecidas.
b) Fórmula estrutural geral de um sabão:
2+
Na presença de íons Ca(aq)
, formam-se sais inso-
lúveis, Ca(RCOO) 2 , prejudicando acentuadamente a ação detergente do sabão.