Química

Resposta
Questão 20
“Não se fazem mais nobres como antigamente – pelo menos na Química.”
(Folha de S. Paulo, 17.08.2000).
As descobertas de compostos como o XePtF6 ,
em 1962, e o HArF, recentemente obtido, contrariam a crença comum de que elementos do
grupo dos gases nobres da Tabela Periódica
não reagem para formar moléculas.
a) Explique por que os gases nobres têm esta
tendência à baixa reatividade.
b) Sabe-se que os menores elementos deste
grupo (He e Ne) permanecem sendo os únicos
gases nobres que não formam compostos,
mesmo com o elemento mais eletronegativo, o
flúor. Justifique este comportamento.
Resposta
a) Os gases nobres têm tendência à baixa reatividade por apresentarem oito elétrons na última camada. Essas configurações eletrônicas são estáveis (Teoria do Octeto de Lewis). No caso do He,
a configuração estável é 1 s 2 .
b) O He e o Ne apresentam raios atômicos pequenos e elevados potenciais de ionização.
Essas características dificultam as interações eletrônicas com outros átomos (ligações químicas).
a) As soluções 0,1 molar dos ácidos apresentam
diferentes valores de pH porque as [H + ] são distintas. Essas diferenças decorrem do fato de os
ácidos apresentarem constantes de ionização
(Ka) diferentes. O HCl é um ácido forte (grande
Ka) e o HCN é um ácido fraco (pequeno Ka).
b) A neutralização estequiométrica da solução de
HCl com NaOH resultará em uma solução neutra
(pH ≅ 7):
+
−
H(aq)
H 2 O( l)
+ OH(aq)
No caso de neutralização estequiométrica de solução de HCN com NaOH ocorre a hidrólise salina
do ânion CN − :
−
−
CN(aq)
HCN(aq) + OH(aq)
+ H 2 O( l)
Logo, esta solução apresentará pH > 7 (meio básico).
Questão 22
Considere os dois sistemas, 1 e 2, observados
por iguais períodos de tempo, em que as partes aquosas estão em equilíbrio com o ar e
com o CO2 , respectivamente, à temperatura
ambiente.
Questão 21
Na tabela a seguir, são fornecidos os valores
de pH de soluções aquosas 0,1 mol/L de dois
ácidos monopróticos.
Ácido
pH inicial da solução
Clorídrico
1,0
Cianídrico
5,1
a) Explique os diferentes valores de pH medidos para as duas soluções.
b) A neutralização estequiométrica das soluções de HCl e de HCN com uma solução de
NaOH resultará em soluções que terão o
mesmo pH? Justifique.
São dados os equilíbrios:
CaCO 3 (s)
CO2 (g)
Ca2 + (aq) + CO23 − (aq)
CO2 (aq) + calor
CaCO 3 (s) + CO2 (g) + H2O (l)
Ca2 + (aq) + 2 HCO −3 (aq)
a) Explique o motivo pelo qual a solubilização
do carbonato de cálcio no sistema 1 é consideravelmente menor do que no sistema 2.
b) Explique por que, se o sistema 2 fosse resfriado, a quantidade de CaCO 3 dissolvida seria maior do que se o sistema fosse mantido à
temperatura ambiente.
química 2
Resposta
Considere os equilíbrios químicos:
I. CaCO3(s)
II. CO 2(g)
2+
Ca(aq)
+
2−
CO3(aq)
CO 2(aq) + calor
III. CaCO3(s) + CO 2(aq) + H 2 O( l)
−
2+
Ca(aq)
+ 2 HCO3(aq)
a) A disponibilidade do CO 2 no sistema 1 é menor do que no sistema 2, implicando uma menor
quantidade de gás carbônico dissolvido (CO 2(aq) )
no primeiro sistema. Isso fará com que o equilíbrio da reação III esteja mais deslocado para a
esquerda no sistema 1, dificultando a solubilização do CaCO3 (Princípio de Le Chatelier).
b) Pelo Princípio de Le Chatelier, a diminuição da
temperatura desloca o equilíbrio da reação para o
lado exotérmico, no caso da reação II para a direita. Com isso a quantidade de CO 2 dissolvido será
maior, acarretando o deslocamento da reação III
também para a direita, favorecendo a dissolução
do CaCO3 .
Comentário: o CO 2 no equilíbrio III foi considerado como dissolvido em água (aq).
Resposta
a) Cálculo do número de mols de alumínio:
1 mol Al
n Al = 8 100 g Al ⋅
= 300 mols
27 g A3
l
1424
m. molar
b) Cálculo do tempo gasto na produção de 2 latas
de alumínio:
Al3 + + 3 e −
t = 27 g Al ⋅
⋅
RED
Al
1 mol Al 3 mols e −
96 500 C
⋅
⋅
⋅
−
27
g
A
l 1
1
m
ol
A
l
14
mol
e3
4
2
4
3
1424
3
1
24
m. molar semi-reação constante
de Faraday
1s
= 289 500 s
1
C
123
i =1A
Questão 24
Considere o etanol anidro e o n-octano, dois
combustíveis que podem ser empregados em
motores de combustão interna. Sobre estes
dois combustíveis, são disponíveis os dados
fornecidos a seguir.
Questão 23
O alumínio metálico é produzido pela eletrólise do composto Al 2O 3 , fundido, consumindo
uma quantidade muito grande de energia. A
reação química que ocorre pode ser representada pela equação:
4 Al 3 + + 6 O2 − + 3 C → 4 Al + 3 CO2
Em um dia de trabalho, uma pessoa coletou
8,1 kg de alumínio nas ruas de uma cidade,
encaminhando-os para reciclagem.
a) Calcule a quantidade de alumínio coletada, expressa em mols de átomos.
b) Quanto tempo é necessário para produzir
uma quantidade de alumínio equivalente a 2
latinhas de refrigerante, a partir do Al 2O 3 ,
sabendo que a célula eletrolítica opera com
uma corrente de 1 A?
Dados:
1 mol de elétrons = 96.500 C.
1 C = 1 A x 1 s.
Massa molar do alumínio = 27 g/mol.
2 latinhas de refrigerante = 27 g.
etanol
n-octano
Fórmula molecular
C2 H 5OH
C8 H18
Massa molar (g/mol)
46
114
Número de mols/litro
17,2
6,15
Suponha dois motores idênticos em funcionamento, cada um deles movido pela queima
completa de um dos combustíveis, com igual
aproveitamento da energia gerada.
a) Escreva as equações químicas que representam a combustão completa de cada um
dos combustíveis.
b) Sabe-se que, para realizar o mesmo trabalho gerado pela queima de 10 litros de
n-octano, são necessários 14 litros de etanol.
Nestas condições, compare, através de cálculos, a poluição atmosférica por gás carbônico
produzida pelos dois combustíveis.
Resposta
a) As equações de combustão completa são:
C 2 H5 OH + 3 O 2 → 2 CO 2 + 3 H 2 O
25
C8 H18 +
O 2 → 8 CO 2 + 9 H 2 O
2
química 3
b) Cálculo do número de mols de CO 2 produzido
por cada combustível:
6,15 mols C8 H18 8 mols CO 2
10 L C8 H18 ⋅
=
⋅
1 L C8 H18
1 mol C8 H18
144244
3
eq. química
= 492 mols CO 2
14 L C 2 H5 OH ⋅
17,2 mols C 2 H5 OH
⋅
1 L C 2 H5 OH
2 mols CO 2
= 481,6 mols CO 2
1 mol C 2 H5 OH
144
42444
3
eq . química
Assim, a contribuição para a poluição atmosférica
por gás carbônico é maior no caso do n-octano.
⋅
A borracha natural é obtida pela polimerização do composto para o qual R e R’ são, respectivamente, H e CH 3 .
a) Escreva o nome oficial do monômero que
dá origem à borracha natural.
b) A reação de polimerização pode dar origem
a dois polímeros com propriedades diferentes.
Escreva as fórmulas estruturais dos dois polímeros que podem ser formados na reação,
identificando o tipo de isomeria existente entre eles.
Resposta
a) O monômero da borracha natural é:
Questão 25
Compostos insaturados do tipo
b) Os polímeros que podem ser formados na reação são isômeros espaciais geométricos:
podem polimerizar segundo a reação representada pela equação geral: