Química 2 Módulo 1: Teoria Atômico-Molecular Moderna H = 1 g ⋅ mol –1 e O = 16 g ⋅ mol –1 A T I V I D A D E III 1. (PUCAMP/2014) A concentração dos metais pesados chumbo e mercúrio não pode ultrapassar 1 x 10–2mg ⋅ L–1 e 2 x 10–4mg ⋅ L–1, respectivamente, segundo a Resolução CONAMA nº 357/2005 para águas destinadas ao consumo humano após tratamento simplificado (classe 1). A razão, em mol, entre chumbo e mercúrio, nestas concentrações, é, aproximadamente, a) 10. d) 40. b) 20. e) 50. c) 30. 2. (VUNESP) O mercúrio, na forma iônica, é tóxico porque inibe certas enzimas. Uma amostra de 25,0 gramas de atum de uma grande remessa foi analisada e constatou-se que continha 2,1 ⋅ 10 –7 mol de Hg +2. Considerando-se que os alimentos com contéudo de mercúrio acima de 0,50 ⋅ 10–3 grama por quilograma de alimento não podem ser comercializados, demonstrar se a remessa de atum deve ou não ser confiscada. 3. (FUVEST) Certo refrigerante é engarrafado, saturado com dióxido de carbono (CO2) a 5 °C e 1 atm de CO2 e então fechado. Um litro desse refrigerante foi mantido por algum tempo em ambiente à temperatura de 30 °C. Em seguida, a garrafa foi aberta ao ar (pressão atmosférica = 1 atm) e agitada até praticamente todo o CO2 sair. Nessas condições (30 °C e 1atm), qual o volume de CO2 liberado? Dados: Massa Molar do CO2 = 44 g/mol Volume Molar dos gases a 1 atm e 30 °C = 25 L/mol Solubilidade de CO2 no refrigerante a 5 °C e sob 1 atm de CO2 = 3,0 g/L 4. (FUVEST) O isocianato de metila, , é um líquido volátil e tóxico. Tolera-se, no máximo, 5 ⋅ 10–5 g do seu vapor por metro cúbico de ar. a) Qual é o número aproximado de moléculas de H3CNCO por m3 de ar na condição de tolerância máxima? b) Qual é o volume de ar necessário para diluir com segurança o vapor proveniente de evaporação de 1 cm3 do líquido? Dados: massa molar do H3CNCO = 57 g/mol densidade do H3CNCO = 0,92 g/cm3 constante de Avogadro = 6,0 ⋅ 1023 5. (FGV) A quantidade de álcool existente em um determinado tipo de vinho representa 9,7% da massa total do vinho. Quantas moléculas deste álcool, de fórmula C2H5OH, são encontradas em 200 mL desse vinho? Dados: Massas molares de C = 12 g ⋅ mol–1, Densidade do vinho aproximadamente = 980 kg/m3 Constante de Avogadro = 6,022 ⋅ 1023 a) 0,413. d) 2,54 ⋅ 1023. b) 6,022 ⋅ 1023. e) 1,20 × 1023. c) 2,49 ⋅ 1023. 6. Uma pulseira de ouro 18 quilates apresenta a massa de 16,0 g. Sabendo-se que o ouro, 18 quilates é uma liga metálica constituída de 75% de ouro, 12,5% de prata e 12,5% de cobre, responda: Dados: densidade da Ag = 10,5 g/cm3 Massas Molares, em g ⋅ mol–1: Au = 197; Ag = 108 e Cu = 63,5 4 Volume da Esfera = π R3; π = 3,14 3 3 √45,4 = 3,56 a) b) c) d) Quantos átomos de ouro existem nessa pulseira? Qual a quantidade de matéria, em mol de átomos de cobre, existente nessa pulseira? Nessa pulseira, existem mais átomos de prata ou de cobre? Justifique. Qual seria o diâmetro de uma esfera maciça, construída com a prata existente nessa pulseira? 7. (FUVEST) Recentemente, na Bélgica, descobriu-se que frangos estavam contaminados com uma dioxina contendo 44%, em massa, do elemento cloro. Esses frangos apresentavam, por kg, 2,0 ⋅ 10–13 mol desse composto, altamente tóxico. Supondo que um adulto possa ingerir, por dia, sem perigo no máximo 3,23 ⋅ 10–11g desse composto, a massa máxima diária, em kg de frango contaminado, que tal pessoa poderia consumir seria igual a: Dados: 1 mol da dioxina contém 4 mols de átomos de cloro. Massa molar do cloro (Cl) = 35,5 g/mol a) b) c) 0,2. 0,5. 1. d) e) 2. 3. 8. (FUVEST) A efervescência observada, ao se abrir uma garrafa de champanhe, deve-se à rápida liberação, na forma de bolhas, do gás carbônico dissolvido no líquido. Nesse líquido, a concentração de gás carbônico é proporcional à pressão parcial desse gás, aprisionado entre o líquido e a rolha. Para um champanhe de determinada marca, a constante de proporcionalidade (k) varia com a temperatura, conforme, mostrado no gráfico. 1 3a Série do Ensino Médio e Pré-Vestibular Imagine que nessa camada cada molécula do ácido está de tal modo organizada que ocupa o espaço delimitado por um cubo. Considere esses dados para resolver as questões a seguir. a) b) Qual o volume ocupado por uma molécula de ácido, em cm3? Qual o número de moléculas contidas em 282 g do ácido? Nota: Uma garrafa desse champanhe, resfriada a 12°C, foi aberta à pressão ambiente e 0,10 L de seu conteúdo foram despejados em um copo. Nessa temperatura, 20% do gás dissolvido escapou sob a forma de bolhas. O número de bolhas liberadas, no copo, será da ordem de: a) 102. b) 104. c) 105. d) 106. e) 108. 9. Num frasco de laboratório, tem-se uma solução aquosa a 80% (em massa) de H2SO4, cuja densidade é igual a 1,225 g ⋅ mL–1. Dados: Massas Molares, em g ⋅ mol–1: H = 1; S = 32 e O = 16 Números Atômicos: H = 1; S = 16 e O = 8 a) b) c) Calcule o número de moléculas de H2SO4 em 1L dessa solução, se o ácido não estivesse ionizado. Calcule o número de íons H +(aq), em 200 mL dessa solução aquosa, considerando o ácido 75% ionizado. (Despreze os íons H + provenientes da auto-ionização da água). , Calcule o número de elétrons provenientes dos íons SO2– 4 em 200 mL da solução aquosa do item B. 10. (UNICAMP) As fronteiras entre real e imaginário vão se tornando cada vez mais sutis à medida que melhoramos nosso conhecimento e desenvolvemos nossa capacidade de abstração. Átomos e moléculas: sem exergá-los podemos imaginálos. Qual será o tamanho dos átomos e das moléculas? Quantos átomos e moléculas há numa certa quantidade de matéria? Parece que essas perguntas só podem ser respondidas com o uso de aparelhos sofisticados. Porém um experimento simples pode nos dar respostas adequadas a essas questões. Numa bandeja com água espalha-se sobre a superfície um pó muito fino que fica boiando. A seguir, no centro da bandeja adiciona-se 1,6 ⋅ 10–5 cm3 de um ácido orgânico (densidade = 0,9 g/cm3) insolúvel em água. Com a adição do ácido, forma-se imediatamente um círculo de 200 cm2 de área, constituído por uma única camada de moléculas de ácido, arranjadas lado a lado, conforme esquematiza a figura abaixo. 2 3a Série do Ensino Médio e Pré-Vestibular Através do cálculo efetuado no item b, você estará calculando a constante de Avogadro, pois a massa fornecida (282 g) é justamente a massa molar do ácido utilizado nesse experimento, que é o ácido oléico: C18H34O2, mas resolva a questão, desprezando estas informações. 11. Um método mais sofisticado de calcular a constante de Avogadro, consiste na determinação da distância entre os núcleos dos átomos de alumínio num cubo que forma o cristal deste metal. Sabe-se que esse cubo é formado por 4 átomos completos de alumínio, e a distância entre os núcleos dos átomos, é a aresta do cubo. Através da difração de raios x, verificou-se que a distância entre os núcleos dos átomos de alumínio é igual a 4,05 ⋅ 10–8 cm. Sabendo-se que a densidade do alumínio é igual a 2,7 g ⋅ cm–3, e que sua massa molar é 27 g ⋅ mol –1, calcule a constante de Avogadro. QUÍMICA 2 - MÓDULO 1 - ORIENTAÇÕES DE ESTUDOS E GABARITOS O R I E N TA Ç Õ E S DE ESTUDO TEORIA ATÔMICO - MOLECULAR MODERNA Cálculos envolvendo quantidade de matéria em mol, número de partículas (átomos, moléculas, íons) e volume molar de gases nas CNTP. Atividade III - nenhum Cálculos envolvendo também: concentração, densidade, volume de líquidos e sólidos. Atividade III - Exercícios 01 até 11 3 3a Série do Ensino Médio e Pré-Vestibular QUÍMICA 2 - MÓDULO 1 - ORIENTAÇÕES DE ESTUDOS E GABARITOS GABARITOS QUÍMICA 2 - MÓDULO 1 ATIVIDADE III b) Cálculo da massa de solução 200 mL de solução: 1000 mL solução ----------------- 1225 g solução 200mL solução ----------------- z 01. Alternativa E z = 245 g de solução 02. Cálculo da quantidade em mol de Hg em 1000 g de atum: Cálculo da massa de H2SO4 em 200 mL solução (245 de solução) 25 g de atum ----------------------- 2,1 x 10 –7 mol Hg 1000 g de atum ----------------- x x = 8,4 ⋅ 10–6 mol de Hg Cálculo da massa de Hg: 200 g ----------------- 1 mol y ----------------- 8,4 ⋅ 10–6 mol y = 1,68 ⋅ 10–3 g ∴ a remessa deve ser confiscada, pois a massa de Hg excede a permitida (0,5 ⋅ 10 03. 1,7 L –3 100 g solução ----------------- 80 g H2SO4 245 g solução ----------------- w 98 g ----------------- 1 mol 196 g ----------------- T ⇒ T = 2 mol H2SO4 Cálculo da quantidade em mol de íons H+, considerando = α = 75% 1 H2SO4 → 2 H+ + SO 42– 1 mol ----------------- 2 mol g), em cada quilograma de atum. 04. a) 5,26 ⋅ 1017 moléculas b) 1,84 ⋅ 104 m3 05. Alternativa C 06. a) 3,65 ⋅ 1022 átomos b) 3,15 ⋅ 10 – 2 mol c) existem mais átomos de cobre, pois a pulseira apresenta massas iguais de Cu e Ag, e como a massa molar do Cu é menor, tem-se m maior número de átomos de Cu, pois: ↑n = M d) 0,712 cm ∴ w = 196 g H2SO4 Cálculo da quantidade em mol de H2SO4 2 mol ⋅ 0,75 ----------------- S ⇒ S = 3 mol Cálculo do número de íons H+ 1 mol ----------------- 6 ⋅ 1023 íons 3 mol ----------------- T ⇒ T = 1,8 ⋅ 1024 íons H+ c) Cálculo da quantidade em mol de SO 42– em 200 mL de H2SO4 (α = 75%) 1 H2SO4 → 2 H+ + 1 SO 42– 1 mol ----------------- 1 mol 2 mol ⋅ 0,75 ----------------- V 07. Alternativa B V = 1,5mol de SO 42– 08. D ⇒ A solubilidade de um gás em um líquido é dada pela expressão: S=kP S = solubilidade em g/L P = pressão parcial do gás Cálculo de k pelo gráfico fornecido: 12°C → k ≅ 1,9 Cálculo da solubilidade do CO2 no champanhe: Cálculo do número de elétrons: S = k PCO ⇒ S = 1,9 ⋅ 6 ⇒ S = 11,4 g/ L 2 Para 0,1L, temos: 1000 mL ----------------- 11,4 g 100 mL ----------------- x ⇒ x = 1,14 g Cálculo da massa de CO2 que escapou sob a forma de bolhas: 100% ----------------- 1,14 g 20% ----------------- x ⇒ x = 0,23 g Cálculo do volume de CO2 que escapou sob a forma de bolhas: 44 g ----------------- 24 L 0,23 g ----------------- y ⇒ y = 0,125 L Cálculo do número de bolhas de CO2 liberadas: 6,0 ⋅ 10 –8 L ----------------- 1 bolha 0,125 L ----------------- z z = 2 ⋅ 106 bolhas 09. a) Cálculo da massa de solução em 1L de solução: 1 mL de solução ----------------- 1,225 g 1000 mL de solução ----------------- m m = 1225 g de solução Cálculo da massa de H2SO4 em 1L de solução: 100 g de solução ----------------- 80 g de H2SO4 1 mol SO 42– ----------------- 50 ⋅ 6 ⋅ 1023 e– 1,5 mol SO 42– ----------------- K K = 4,5 ⋅ 1025 e– 10.↓a) Cálculo da espessura (h) do ácido na água: V = πR 2 ⋅ h 1,6 ⋅ 10 –5 cm3 = 200 cm2 ⋅ h h = 8 ⋅ 10 –8 cm Cálculo do volume de 1 molécula: (1 molécula ⇒ espaço de 1 cubo): V(molécula) = V(cubo) = h3 = (8 . 10-8cm)3 m ⇒ m = d ⋅ V = 0,9 g ⋅ cm–3 ⋅ 512 ⋅ 10 –24 cm3 V ⇒ m = 4,608 ⋅ 10 –22 g d= Cálculo do número de moléculas em 282 g do ácido (cálculo da constante de Avogadro): 4,608 ⋅ 10 –22 g ----------------- 1 molécula 282 g ----------------- x ⇒ x = 6,12 ⋅ 10 23 moléculas 11. Cálculo do volume do cubo (formado por 4 átomos completos de Al). V(cubo) = a3 = (4,05 ⋅ 10–8cm)3 = 6,643 ⋅ 10 –23 cm3 Cálculo da massa do cubo (4 átomos de Al): m d= ⇒ m = d ⋅ V = 2,7 g ⋅ cm–3 ⋅ 6,643 ⋅ 10 –23 cm3 V ⇒ m = 1,7936 ⋅ 10 –22 g Cálculo da constante de Avogadro: x = 980 g H2SO4 1,7936 ⋅ 10–22 g ----------------- 4 átomos 27 g ----------------- x 98 g H2SO4 ----------------- 6 ⋅ 1023 moléculas 980 g H2SO4 ----------------- y ⇒ y = 6 ⋅ 1024 moléculas H2SO4 4 3a Série do Ensino Médio e Pré-Vestibular V = 512 ⋅ 10 –24 cm3 b) Cálculo da massa de 1 molécula: 1225 g de solução ----------------- x Cálculo do número de moléculas de H2SO4 em 1L de solução (1225 g de solução ⇒ 980 g de H2SO4 ⇒ ⇒ x = 6,02 ⋅ 10 23 átomos Química 2 Módulo 2: Teoria Atômico - Molecular Clássica (Leis das combinações química) A T I V I D A D E III 1. (FUVEST) A transformação química: 2 KI(s) branco + Pb(NO 3 ) 2(s) → 2 KNO3(s) branco branco + PbI 2(s) amarelo é um exemplo de reação entre sólidos, que ocorre rapidamente. Em um recipiente de vidro com tampa, de massa igual a 20 g, foram colocados 2g de KI e 4g de Pb(NO3)2, pulverizados. O recipiente, hermeticamente fechado, foi vigorosamente agitado para ocorrer a reação. a) Como se pode reconhecer que ocorreu a reação? b) Qual é a massa total do recipiente e seu conteúdo, ao final da reação? Justifique sua resposta. 2. (FUVEST) O conjunto esquematizado ao lado contém inicialmente os reagentes A e B separados. Utilizando dois conjuntos desse tipo, são realizados os experimentos 1 e 2, misturando-se A e B, conforme o quadro a seguir: 3. (FUVEST/2008) Devido à toxicidade do mercúrio, em caso de derramamento desse metal, costuma-se espalhar enxofre no local para removê-lo. Mercúrio e enxofre reagem, gradativamente, formando sulfeto de mercúrio, Para fins de estudo, a reação pode ocorrer mais rapidamente, se as duas substâncias forem misturadas num almofariz. Usando esse procedimento, foram feitos dois experimentos. No primeiro, 5,0 g de mercúrio e 1,0 g de enxofre reagiram, formando 5,8 g do produto, sobrando 0,2 g de enxofre. No segundo experimento, 12,0 g de mercúrio e 1,6 g de enxofre forneceram 11,6 g do produto, restando 2,0 g de mercúrio. a) Mostre que os dois experimentos estão de acordo com a lei da conservação da massa (Lavoisier) e a lei das proporções definidas (Proust). b) Existem compostos de Hg (I) e de Hg (II). Considerando os valores das massas molares e das massas envolvidas nos dois experimentos citados, verifique se a fórmula do composto formado, em ambos os casos, é HgS ou Hg2S. Mostre os cálculos. Dados: massas molares: (g ⋅ mol –1) mercúrio (Hg) ..... 200 enxofre (S) ........... 32 Designando de I a massa inicial de cada conjunto (antes de misturar) e de F1 e F2 suas massas finais (após misturar) tem-se: 5 3a Série do Ensino Médio e Pré-Vestibular ANOTAÇÕES: ANOTAÇÕES: .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... 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Atividade III - Exerícios 01 até 03 .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... 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.................................................................................................................... .................................................................................................................... 7 3a Série do Ensino Médio e Pré-Vestibular QUÍMICA 2 - MÓDULO 2 - ORIENTAÇÕES DE ESTUDOS E GABARITOS GABARITOS QUÍMICA 2 - MÓDULO 2 ATIVIDADE III 01. a) Mudança de cor (formação do PbI 2 amarelo) b) 26g (Lei de Lavoisier) 02. Alternativa C 03. a) Lavoisier 1ª exp. → 5g + 0,8 g = 5,8 g (produto) Proust: 5,0 g 0,8 g 10 g = 1,6 g b) HgS m (Hg) 32 g 5,8 g 1 = 11,6 g = 2 = 5g 0,8 g 8 3a Série do Ensino Médio e Pré-Vestibular ⇒ m (Hg) = 200 g ∴ 1 mol de Hg
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