Físico-Química

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no:
Ensino: Médio
Prof(a):
Série: 3a Turma:
Da t a :
Robson
Físico-Química
Exercícios de Revisão I
1) (Ufscar) Escreva equações químicas balanceadas para os seguintes casos:
a) I. Reação de lítio metálico com cloro gasoso.
II. Queima de enxofre ao ar.
b) I. Eletrólise de iodeto de potássio fundido.
II. Reação de óxido de cobre (II) com ácido sulfúrico.
2) (Unesp) O íon magnésio está presente na água do mar em quantidade apreciável. O íon
Mg2+ é precipitado da água do mar como hidróxido, que é convertido a cloreto por tratamento com ácido clorídrico. Após evaporação da água, o cloreto de magnésio é fundido e
submetido à eletrólise.
a) Escrever as equações de todas as reações que ocorrem.
b) Quais os produtos da eletrólise e seus estados físicos?
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3) (Fuvest) Ferro zincado é ferro que contém pequena quantidade de zinco metálico.
A partir dos potenciais padrão de redução, listados a seguir, explique os seguintes fatos
observados no cotidiano:
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a) Rebites de ferro em esquadrias de alumínio causam a corrosão do alumínio.
b) Pregos de ferro zincado são resistentes à ferrugem.
4) (Fuvest) Panelas de alumínio são muito utilizadas no cozimento de alimentos. Os potenciais de redução (E0) indicam ser possível a reação deste metal com água. A não ocorrência
dessa reação é atribuída à presença de uma camada aderente e protetora de óxido de
alumínio formada na reação do metal com o oxigênio do ar.
a) Escreva a equação balanceada que representa a formação da camada protetora.
b) Com os dados de E0, explique como foi feita a previsão de que o alumínio pode
reagir com água.
Dados:
5) (Fuvest) A eletrólise de uma solução aquosa saturada de cloreto de sódio produz hidróxido
de sódio e cloro. Na tabela a seguir, estão relacionadas as massas dessas substâncias
produzidas anualmente por três fábricas:
b) Com os dados anteriores, é possível verificar a lei das proporções definidas (lei de
Proust)? Justifique.
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a) Para cada elétrodo, escreva a equação da semirreação que nele ocorre. Dê também
a equação global.
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6) (UFRRJ) Observe os potenciais-padrão de redução de eletrodos químicos, indicados no
quadro a seguir.
Se uma mistura, contendo cobre e cromo, reage com ácido clorídrico liberando
hidrogênio, qual dos dois metais é responsável pela reação? Justifique sua resposta por
meio de equações.
7) (UFU) Reações eletroquímicas estão presentes em nosso cotidiano, como nas baterias
de carros, nas pilhas de relógios, na corrosão de metais etc... Em relação a estas reações,
responda:
a) O que é um eletrólito? Dê um exemplo.
b) O que é oxidação? Dê um exemplo empregando o metal ferro (Fe).
c) É possível ocorrer uma reação de oxidação sem que a ela esteja associada uma
reação de redução? Justifique.
8) (Unesp) Quando se coloca um pedaço de zinco metálico numa solução aquosa diluída
de cloreto de cobre (II), de cor azul, observa-se que a intensidade da cor da solução vai
diminuindo até se tornar incolor. Ao mesmo tempo, observa-se a deposição de cobre
metálico sobre o zinco metálico. Ao término da reação, constata-se que uma parte do zinco
foi consumida.
a) Explique o fenômeno observado. Escreva a equação química correspondente.
b) O que acontecerá quando um pedaço de cobre metálico for colocado em uma solução
aquosa de cloreto de zinco (II)? Justifique a resposta.
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9) (Unesp) Montou-se uma pilha constituída por eletrodos de chumbo e de prata, mergulhados em solução aquosas de seus sais, como na figura a seguir.
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Sobre esta pilha, um estudante fez as seguintes afirmações:
a) Ao se fechar o circuito, haverá um fluxo de elétrons do eletrodo de prata para o de
chumbo.
b) Admitindo-se a eficiência do processo igual a 100%, pode-se calcular que haverá
uma diminuição de massa de 2,072 g no eletrodo de chumbo, quando circularem
0,020 mol de elétrons pela pilha.
Discuta e justifique se as afirmações do estudante são verdadeiras ou falsas, com base
nos dados fornecidos.
Potenciais padrão:
Ag+ + e –
Pb2+ + 2 e –
Ago
Pbo
Eo = +0,8V
Eo = –0,13V
(Massas molares, em g/mol: Pb = 207,2; Ag = 107,9)
10) (Unesp) Mergulha-se uma placa limpa de zinco em uma solução azul de sulfato de
cobre. Observa-se que a placa fica coberta por um depósito escuro e que, passado algum
tempo, a solução se torna mais clara. Removido o depósito, contata-se que a placa se
apresenta corroída.
Explique o que ocorreu:
a) na placa de zinco;
b) na solução.
11)(Unicamp) Um processo de purificação de cobre metálico consiste em se passar uma
corrente elétrica por uma solução aquosa de sulfato de cobre II, de cor azul, durante um
determinado intervalo de tempo. Nesta solução são mergulhados dois eletrodos de cobre
metálico, sendo um de cobre impuro. No transcorrer do processo o cobre metálico vai se
depositando sobre um dos eletrodos, ficando livre das impurezas. O desenho a seguir mostra
esquematicamente a situação no início do processo.
a) Em qual dos eletrodos, A ou B, se depositará cobre metálico purificado? Justifique.
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b) A intensidade da cor azul é diretamente proporcional à concentração de Cu2+ na
solução. Com base nesta informação e no processo de purificação anteriormente
descrito, responda se ao final do experimento a intensidade da cor azul terá
aumentado, permanecido igual ou diminuído em relação à cor inicial. Justifique.
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12) (UniRio) Com base nas semirreações relacionadas na tabela adiante:
a) escreva as semirreações do catodo e anodo e a reação global da pilha de maior
diferença de potencial;
b) determine a diferença de potencial da pilha.
Questões dissertativas
(Unicamp) A Química está presente em toda atividade humana, mesmo quando não
damos a devida atenção a isso... Esta história narra um episódio no qual está envolvido um
casal de policiais técnicos, nossos heróis, famosos pela sagacidade, o casal Mitta: Dina Mitta,
mais conhecida como “Estrondosa” e Omar Mitta, vulgo “Rango”. A narrativa que se segue
é ficção. Qualquer semelhança com a realidade é pura coincidência.
a) Considerando o mesmo número de átomos de carbono na molécula, os ácidos
apresentam maior entalpia de sublimação. Que tipo de interação entre suas
moléculas poderia justificar esse fato? Explique.
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1) Examinando os copos com restos de café e de café com leite, Rango observa que apenas
o de café – apresenta impressões digitais, as quais coincidem com as do guarda. Estranho!
– disse ele. – Este outro copo não apresenta impressões! Talvez alguém usando luvas... – Ou
talvez uma criança! – emendou Estrondosa.
A observação de Estrondosa se baseou no fato de que a impressão digital de uma criança
é composta principalmente por ácidos graxos (ácidos orgânicos) de cadeia contendo até 13
átomos de carbono, enquanto as dos adultos se compõem, principalmente, de ésteres
contendo 32 átomos de carbono. O gráfico a seguir mostra a entalpia de sublimação de
ésteres e de ácidos orgânicos em função do número de átomos de carbono na cadeia.
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b) Determine a entalpia de sublimação do éster contendo 32 átomos de carbono,
admitindo que as curvas se comportam do mesmo modo para moléculas contendo
maior número de átomos de carbono.
(Unicamp) As informações contidas a seguir foram extraídas de rótulos de bebidas chamadas “energéticas”, muito comuns atualmente, e devem ser consideradas para a resolução da questão.
“Cada 500 mL contém”
Valor energético = 140 CAL
Carboidratos (sacarose) = 35 g
Sais minerais = 0,015 moles*
Proteínas = 0 g
Lipídios = 0 g
*(valor calculado a partir do rótulo)
2) A unidade CAL utilizada para expressar o “valor energético”, como especificado no rótulo, significa 1000 calorias. Essa unidade é obsoleta, e sua relação com a unidade recomendada de energia, o joule (J), é: 1 caloria=4,184J. Portanto, o valor energético escrito no
rótulo equivale a 586kJ (quilojoule).
Dados: C12H22O11(s) + 120 (g) = 12 CO (g) + 11 H O(l)
2
2
2
a) Calcule, com base nos dados da tabela, o valor da variação de entalpia (∆H), em kJ/mol,
para a combustão da sacarose sólida formando dióxido de carbono gasoso e água
líquida.
(Unicamp) Eles estão de volta! Omar Mitta, vulgo Rango, e sua esposa Dina Mitta, vulgo
Estrondosa, a dupla explosiva que já resolveu muitos mistérios utilizando o conhecimento
químico (vestibular UNICAMP 2002). Hoje estão se preparando para celebrar uma data
muito especial. Faça uma boa prova e tenha uma boa festa depois dela. Embora esta prova
se apresente como uma narrativa ficcional, os itens a e b em cada questão devem, necessariamente, ser respondidos.
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b) Considerando que a reação de combustão da sacarose anteriormente representada
possa ser utilizada no cálculo do “valor energético”, qual a contribuição da sacarose
(carboidratos) para o “valor energético” da bebida (dar em porcentagem)?
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3) Depois das 19 horas, os convidados começaram a chegar. Dina os recepcionava no bar,
onde havia dois baldes: um deles com gelo e o outro com gelo seco. Dina bradava aos
quatro cantos: “Isso faz a festa tornar-se mais química, já que esses sólidos serão usados
para resfriar as bebidas!” Para cada bebida, Estrondosa escolhia o sólido mais apropriado.
Curiosamente alguém pediu duas doses iguais de uísque, uma com gelo e outra com
gelo seco, mas colocou os copos em uma mesa e não consumiu as bebidas. Passado um
certo tempo, um colega de faculdade resolveu verificar se Dina ainda era a “sabichona” de
antigamente e foi logo perguntando:
a) “Esses sólidos, quando colocados nas bebidas, sofrem transformações. Que nomes
são dados para essas duas transformações? E por que essas transformações fazem
com que as bebidas se resfriem?”
b) “Dina, veja essas figuras e pense naqueles dois copos de uísque que nosso amigo não
bebeu. Qual copo, da situação inicial, corresponde ao copo ‘d’ da situação final? Em
algum dos copos, a concentração final de álcool ficou diferente da concentração
inicial? Por quê?”
Obs.: considerar a figura para responder ao item b.
(Unicamp) Vestibular, tempo de tensões, de alegrias, de surpresas... Naná e Chuá formam
um casal de namorados. Eles estão prestando o Vestibular da Unicamp 2001. Já passaram
pela primeira fase e agora se preparam para a etapa seguinte. Hoje resolveram rever a
matéria de Química. Arrumaram o material sobre a mesa da sala e iniciaram o estudo:
– Será que estamos preparados para esta prova? – pergunta Naná.
– Acho que sim! responde Chuá. – O fato de já sabermos que Química não se resume à
regra de três e à decoração de fórmulas nos dá uma certa tranquilidade.
– Em grande parte graças à nossa professora – observa Naná.
– Bem, vamos ao estudo!
a) Se essa barra de chocolate tem 50g, quanto de energia ela me fornecerá?
b) Se considerarmos o “calor específico” do corpo humano como 4,5KJ.g–1,K–1 qual
será a variação de temperatura do meu corpo se toda esta energia for utilizada para
o aquecimento? O meu “peso”, isto é, a minha massa, é 60kg. Admita que não haja
dissipação do calor para o ambiente.
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4) – Agora sou eu que vou me deliciar com um chocolate – diz Naná. E continua: – Você
sabia que uma barra de chocolate contém 7% de proteínas, 59% de carboidratos e 27% de
lipídios e que a energia de combustão das proteínas e dos carboidratos é de 17kJ/g e dos
lipídios é 38kJ/g aproximadamente?
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– Naná, afinal estamos estudando Química ou Física? – protesta Chuá.
Naná responde: – Tanto faz. O conhecimento não tem fronteiras delimitadas. Quem as
faz são as convenções humanas!
5) (UFRJ-2009) O biodiesel tem sido considerado uma importante alternativa bioenergética
ao diesel produzido a partir do petróleo. O biodiesel é constituído por uma mistura de ésteres
derivados de óleos vegetais. Quando o biodiesel é obtido a partir da reação de óleo de soja
com metanol, um de seus principais componentes é o oleato de metila, cuja fórmula estrutural está representada a seguir:
a) Escreva a fórmula estrutural do isômero geométrico do oleato de metila.
b) Calcule a soma das energias de ligação do oleato de metila, sabendo que a soma
das energias de ligação presentes no ácido oleico é de 21.169 kJ/mol.
Utilize, para o cálculo, as energias de ligação apresentadas a seguir.
Energias de Ligação (kJ/mol):
C–H
414
C–C
335
C=C
600
C=O
750
C–O
336
O=O
494
O–H
461
a) Que mudanças de estado ocorrem com a água, dentro do “aparelho”?
b) Onde, dentro do “aparelho”, ocorrem estas mudanças?
c) Qual destas mudanças absorve energia e de onde esta energia provém?
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6) (Unicamp) A figura adiante mostra o esquema de um processo usado para a obtenção
de água potável a partir de água salobra (que contém alta concentração de sais). Este
“aparelho” improvisado é usado em regiões desérticas da Austrália.
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7) (Unicamp) A Lei Periódica observada por Mendeleyev permitiu prever propriedades
macroscópicas de elementos e de compostos desconhecidos. Mais tarde verificou-se que
propriedades como comprimento e entalpia de ligações covalentes também são propriedades relacionadas com a periodicidade.
A seguir estão, parcialmente tabelados, os comprimentos e as energias de ligações das
moléculas dos haletos de hidrogênio:
Com base nos valores tabelados, estime as energias de ligação do H–F e do H–Br mostrando claramente como você percebeu.
8) (Fuvest) Os principais constituintes do “gás de lixo” e do “gás liquefeito de petróleo” são,
respectivamente, o metano e o butano.
a) Comparando volumes iguais dos dois gases, nas mesmas condições de pressão e
temperatura, qual deles fornecerá maior quantidade de energia na combustão?
Justifique sua resposta a partir da hipótese de Avogadro para os gases.
b) Poder calorífico de um combustível pode ser definido como a quantidade de calor
liberado por quilograma de material queimado. Calcule o poder calorífico do gás
metano.
Massas molares:
metano = 16 g/mol
butano = 58 g/mol
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Calores de combustão (∆H):
metano = 208 kcal/mol
butano = 689 kcal/mol
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9) (UFRJ) De acordo com a Coordenadoria Municipal de Agricultura, o consumo médio
carioca de coco verde é de 8 milhões de frutos por ano, mas a produção do Rio de Janeiro
é de apenas 2 milhões de frutos.
Dentre as várias qualidades nutricionais da água de coco, destaca-se ser ela um isotônico
natural. A tabeIa I apresenta resultados médios de informações nutricionais de uma bebida
isotônica comercial e da água de coco.
a) Uma função importante das bebidas isotônicas é a reposição de potássio após
atividades físicas de longa duração; a quantidade de água de um coco verde (300mL)
repõe o potássio perdido em duas horas de corrida.
Calcule o volume, em litros, de isotônico comercial necessário para repor o potássio
perdido em 2h de corrida.
b) A tabela II apresenta o consumo energético médio (em kcal/min) de diferentes
atividades físicas.
Calcule o volume, em litros, de água de coco necessário para repor a energia gasta
após 17 minutos de natação.
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10) (Fuvest) Considere o equilíbrio e os dados adiante:
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a) Calcule, usando as energias de ligação, o valor do ∆H da reação de formação de 1 mol
de B, a partir de A.
b) B é obtido pela reação de A com ácido sulfúrico diluído à temperatura ambiente,
enquanto A é obtido a partir de B, utilizando-se ácido sulfúrico concentrado a quente.
Considerando as substâncias envolvidas no equilíbrio e o sinal do ∆H, obtido no item
a, justifique a diferença nas condições empregadas quando se quer obter A a partir
de B e B a partir de A.
11) (Fuvest) Considere os dados da figura 1:
a) Qual dos alcenos (A ou B) é o mais estável? Justifique. Neste caso, considere válido
raciocinar com entalpia. A desidratação de álcoois, em presença de ácido, pode
produzir uma mistura de alcenos, em que predomina o mais estável.
b) A desidratação do álcool da figura 2 , em presença de ácido, produz cerca de 90% de
um determinado alceno. Qual deve ser a fórmula estrutural desse alceno? Justifique.
a) A quantidade de álcool contida num tanque de combustível de um automóvel
corresponde a 46kg. Calcule a quantidade de calor liberada pela queima de todo o
combustível do tanque.
b) Escreva a equação de combustão completa do etanol.
c) Calcule o volume, em litros, nas CNTP, de gás natural que precisamos queimar para
produzir a mesma quantidade de calor que resulta da combustão de 1 mol de
gasolina.
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12) (UFRJ) Grande parte dos táxis do Rio de Janeiro está utilizando gás natural como combustível, em substituição à gasolina e ao álcool (etanol). A tabela apresenta os calores de
combustão para as substâncias representativas desses combustíveis.
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13) (UFRJ) A leitura de rótulos dos alimentos é um hábito recomendado aos consumidores
com o objetivo de controlar a quantidade da alimentação. Um exemplo é o controle do teor
de ácidos graxos saturados consumidos. A Associação Americana do Coração recomenda
dieta em que o teor de calorias correspondente aos ácidos graxos saturados não ultrapasse
10% das calorias totais consumidas. Os ácidos graxos saturados contribuem para o aumento do colesterol.
a) A margarina é um alimento que contém ácidos graxos saturados. Uma dieta
recomendada para homens limita o consumo médio diário de todos os alimentos
em 1.800kcal. Quantos gramas de margarina podem ser ingeridos por dia nessa dieta,
supondo que 80% do total de ácidos graxos saturados sejam de outras fontes e que a
combustão metabólica de gorduras gera, em média, 9kcal/g?
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b) Na fabricação de margarinas, óleos vegetais líquidos (uma mistura de ésteres de
ácidos graxos mono e poliinsaturados) são hidrogenados. Durante a hidrogenação
são formados ácidos graxos trans como subprodutos que, ao contrário dos isômeros
cis de ocorrência natural, elevam os níveis de colesterol. Explique por que as gorduras
insaturadas apresentam isomeria cis-trans e as gorduras saturadas não.
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14) (UFRJ) O prêmio Nobel de Química de 2005 foi concedido a pesquisadores que estudaram reações de metátese. Um exemplo é a reação de metátese de 2-penteno, na qual
moléculas desse hidrocarboneto reagem entre si, fornecendo 2-buteno e 3-hexeno como
produtos.
a) Represente o isômero cis do 3-hexeno, usando a representação em bastão.
b) Determine o valor da entalpia de reação de metátese de 2-penteno, sabendo que os
valores das entalpias molares de formação das três substâncias envolvidas na reação
são:
15) (UFRN) O gás de cozinha é composto principalmente de propano e butano. O preço do
quilo de cada um desses gases é o mesmo. O calor de combustão para o propano é de
2200kJ/mol e, para o butano, 2900kJ/mol.
A partir desses dados,
a) escreva e balanceie a reação de combustão completa de cada um dos gases.
b) mencione qual dos dois gases deve estar presente em maior quantidade, no gás de
cozinha, a fim de baratear o custo da energia. Justifique.
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16) (UFRRJ) O eteno (etileno) é utilizado na fabricação do polietileno, um tipo de plástico
muitíssimo importante na atualidade, pois serve para a confecção de sacos para embalagem, toalhas de mesa, cortinas de banheiro etc.
Calcule o calor de combustão do eteno, com base nos dados da tabela a seguir:
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17) (UNB) Em um determinado tipo de doce diet, existe 0,10 g de lipídios para cada 100 g de
doce. Considere que esses lipídios sejam todos representados pela tripalmitina (M=800 g/mol)
e que essa será queimada no organismo segundo a equação abaixo.
Calcule, em quilocalorias, a energia que será produzida pelo consumo de 1 kg desse
doce, desprezando a parte fracionária de seu resultado, caso exista.
18) (Unicamp) Somos extremamente dependentes de energia. Atualmente, uma das mais
importantes fontes de energia combustível é o petróleo. Pelo fato de não ser renovável,
torna-se necessária a busca de fontes alternativas.
Considere uma gasolina constituída apenas de etanol e de noctano, com frações molares
iguais. As entalpias de combustão do etanol e do n-octano são –1368 e –5471kJ/mol, respectivamente. A densidade dessa gasolina é 0,72g/cm3 e a sua massa molar aparente, 80,1g/mol.
a) Escreva a equação química que representa a combustão de um dos componentes
dessa gasolina.
b) Qual a energia liberada na combustão de 1,0 mol dessa gasolina?
c) Qual a energia liberada na combustão de 1,0 litro dessa gasolina?
19) (Unicamp) Os alimentos, além de nos fornecerem as substâncias constituintes do organismo, são também fontes de energia necessária para nossas atividades.
Podemos comparar o balanço energético de um indivíduo após um dia de atividades da
mesma forma que comparamos os estados final e inicial de qualquer processo químico.
O gasto total de energia (em kJ) por um indivíduo pode ser considerado como a soma
de três usos corporais de energia:
1 – gasto metabólico de repouso (4,2kJ/kg por hora).
2 – gasto energético para digestão e absorção dos alimentos, correspondente a 10% da
energia dos alimentos ingeridos.
a) Qual seria o gasto energético total de um indivíduo com massa corporal de 60kg,
com atividade moderada e que ingere o equivalente a 7600kJ por dia?
b) Considerando-se que 450g de massa corporal correspondem a aproximadamente
15000kJ, qual é o ganho (ou perda) deste indivíduo por dia, em gramas?
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3 – atividade física, que para uma atividade moderada representa 40% do gasto
metabólico de repouso.