exercícios de apoio
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ALUNO: ________________________________________________ RA: _____________
CURSO ________________________________________________ SALA ____________
Profª. M.Sc. Renata Silva Trovão
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA E LIGAÇÕES QUÍMICAS
Ex. 1) (Russel, Exemplo 6.1 e outros) Faça a distribuição eletrônica do átomo de:
silício (Z=14)
enxofre (Z=16)
arsênio (Z=33)
Ex. 2) (Russel, Exemplo 8.1) – Escreva a estrutura de Lewis para o cloreto de cálcio.
Ex. 3) (Russel, Exemplo 8.2) – Escreva a estrutura de Lewis para o óxido de alumínio e
o sulfeto de potássio.
Ex. 4) (Russel, Problema Paralelo - pag 349 – ref 2) – Escreva a estrutura de Lewis
para o nitreto de bário.
Ex. 5) Utilizando a convenção de cerne e a notação espectroscópica, escreva a
distribuição eletrônica do telúrio (Z = 52), no estado fundamental.
Ex. 6) Usando a notação espectroscópica, escreva as configurações eletrônicas, no
estado fundamental, dos seguintes átomos:
a)Ti (Z=22) b) Co (Z = 27) c) Kr (Z = 36) d) Sn (Z =50) e) Sr
(Z = 38)
Ex. 7) (Russel, Exemplo 8.4 ) – Escreva a estrutura de Lewis para a molécula de
amônia NH3.
Ex. 8) (Russel, Problema Paralelo) – Escreva a estrutura de Lewis para a molécula de
água, H2O.
Nota: Quando um elemento estiver presente com um único átomo, ele é o átomo central.
Além disto, os átomos dos grupos IIA, IIIA, IVA e VA provavelmente serão átomos
centrais. Por exemplo, no tetracloreto de carbono, CCl4, ambas as regras citadas
predizem que o carbono é o átomo central.
Ex. 9) (Russel, Exemplo 8.5) – Escreva a estrutura de Lewis para o cátion amônio,
NH4+.
Ex. 10) (Russel, Problema Paralelo) – Escreva a estrutura de Lewis para o íon
hipoclorito, ClO-.
Ex. 11 (Russel, Exemplo 8.6) – Escreva a estrutura de Lewis para o etano, C2H6.
Ex. 12) (Russel, Problema Paralelo) – Escreva a estrutura de Lewis para a hidrazina,
N2H4.
Ex. 13) (Russel, Exemplo 8.7) – Escreva a estrutura de Lewis para a molécula de eteno
(etileno), C2H4.
Ex. 14) (Russel, Problema paralelo) – Escreva a estrutura de Lewis para a molécula do
etino (acetileno), C2H2.
Ex. 15) (Adaptado de Russel 8.6) Demonstre a distribuição eletrônica espectroscópica,
diga qual a ligação química mais provárvel, a estrutura de Lewis, a fórmula estrutural e
a fórmula molecular de cada situação abaixo.
a) CS2
b) C3H6
c) F e Rb
d) C4H6
e) I e Ba
f) C2H3Cl
g) S e Mg
PH (POTENCIAL HIDROGENIÔNICO) E
POH (POTENCIAL HIDROXILIÔNICO)
Ex.16) A concentração de H+ de um certo detergente é 10
-9 mol/L. Qual é o pH deste
detergente? A solução é ácida, básica ou neutra?
Ex. 17) O pH do café puro é 5,3. Qual é sua [H+]? A solução é ácida, alcalina ou neutra?
Ex. 18) A [OH-] de um solução é 10-
2. Qual o pOH e o pH desta solução?
FÓRMULAS QUÍMICAS: PERCENTUAL, MÍNIMA E MOLECULAR
Composição percentual de massa
%100amostradatotalmassa
amostranaelementodomassaelementodomassademporcentage
Ex. 19) (Atkins, Autoteste F.1A) Por séculos, os aborígenes australianos usaram folhas
de eucaliptos para dores de garganta e outras dores. O ingrediente ativo primário foi
identificado com o nome de eucaliptol. A análise de uma amostra de eucaliptol de
massa total 3,16 g deu sua composição como 2,46g de carbono, 0,373 g de hidrogênio e
0,329 g de oxigênio. Determine as porcentagens em massa de carbono, hidrogênio e
oxigênio no eucaliptol.
Ex. 20) (Atkins, Autoteste F.1B) O composto α-pineno, um antiséptico natural
encontrado na resina do pinheiro, tem sido usado desde tempos antigos por curandeiros
da tribo Zuni. Uma amostra e 7,50 g de α-pineno contém 6,61 g de carbono e 0,89 g de
hidrogênio. Quais são as porcentagens em massas de carbono e hidrogênio no α-pineno?
Ex. 21) (Atkins, Exemplo F.1) Calculando a percentagem em massa de um elemento
a partir da fórmula. Suponha que estamos gerando hidrogênio a partir de água para
usar como combustível: precisaríamos conhecer a porcentagem em massa de hidrogênio
na água para saber quanto hidrogênio de uma dada massa de água poderia ser obtido.
Poderíamos simplesmente encontrar a massa de átomos de hidrogênio presentes em 1
mol de moléculas de H2O, observando que há 2 mols de H em 1 mol de H2O, e
dividindo aquela massa pela massa de 1 mol de H2O:
%1002
OHdemoléculasdemassa
HdeátomosdetotalmassaHdemassademporcentage
%100).02,18()1(
).0079,1()2(1
1
molgmol
molgmolHdemassademporcentage
%19,11Hdemassademporcentage
Ex. 22) (Atkins, Autoteste F.2A) Calcule a porcentagem em massa de Cl em NaCl.
Ex. 23) (Atkins, Exercício F.1) Qual a composição em massa de testosterona, C19H28O2,
um hormônio sexual masculino?
Ex. 24) (Atkins, Autoteste F.4A) A composição percentual de massa do composto
difluoreto de tionila é 18,59% de O, 37,26% de S e 44,15% de F. Calcule sua fórmula
empírica.
Ex. 25) (Atkins, Exercício F.7) L-Dopa, uma droga usada para o tratamento do mal de
Parkinson, constitui-se de 54,82% de C, 5,62% de H, 7,10% de N e 32,46% de O.
Qual é a fórmula empírica do composto?
Ex. 26) (Atkins, Exercício F.4) Determine a fórmula química de cada composto (a
fórmula empírica no caso de compostos orgânicos) usando os seguintes dados:
(a) Talco (usado no talco em pó) tem a composição em massa 19,2% de Mg, 29,6%
de Si, 42,2% de O e 9,0% de H.
(b) Sacarina, um agente adoçante tem a composição em massa 45,89% de C, 2,75%
de H, 7,65% de N, 26,20% de O e q7,50% de S.
(c) Ácido salicílico, usado na síntese de aspirina, tem a composição em massa
60,87% de C, 4,38% de H e 34,75% de O.
Ex. 27) (Atkins, Exercício F.5) Em um experimento, 4,14 g do elemento fósforo foi
combinado com cloro para produzir 27,8 g de um composto sólido branco. Qual é a
fórmula empírica do composto?
Ex. 28) (Atkins, Exemplo F.3) Calculando a fórmula molecular a partir da fórmula
empírica. A espectrometria de massa foi usada para mostrar que a massa molar da vitamina C é
176,12 g.mol-1
. A massa molar de uma fórmula unitária C3H4O3 é
Massa molar de C3H4O3=3 X(12,02 g.mol-1
) + 4 X (1,008 g.mol-1
) + 3 X (16,00 g.mol-1
)
Massa molar de C3H4O3=88,06 g.mol-1
Para encontrarmos o número de fórmulas unitárias necessárias para a massa molar
observada de vitamina C, dividimos a massa molar da molécula pela massa molar da
fórmula empírica unitária:
000,21-g.mol06,88
g.mol12,176 -1
Concluímos que a fórmula molecular da vitamina C é 2 X (C3H4O3) ou C6H8O6.
Ex. 29) (Atkins, Autoteste F.5A) A massa molar do estireno, que é usado na manufatura
do plástico poliestireno, é 104 g.mol-1
, e sua fórmula empírica é CH. Deduza sua
fórmula molecular.
Ex. 30) (Atkins, Autoteste F.5B) A massa molar do ácido oxálico, uma substância tóxica
encontrada nas folhas de ruibarbo, é 90,0 g.mol-1
, e sua fórmula empírica é CHO2. Qual
é sua fórmula molecular?
Ex. 31) (Atkins, Exercícios F11) A cafeína, um estimulante encontrado no café e no chá,
tem massa molar 194,19 g.mol-1
e composição percentual de massa 49,48% de C,
5,19% de H, 28,85% de N e 16,48% de O. Qual a fórmula molecular da cafeína?
Ex. 32) (Atkins, Exercícios F12) Cacodilo, que tem um odor intolerável de alho e é usado
na manufatura de ácido cacodílico, um herbicida para a cultura do algodão, tem
composição percentual de massa 22,88% de C, 5,76% de H e 71,36% de As e massa
molar 209,96 g.mol-1
. Qual é a fórmula molecular do cacodilo?
Determinação da análise elementar a partir de fórmulas
Ex. 33) (Russel, exemplo 2.12) O ácido butírico, um composto produzido quando a manteiga se
deteriora, tem a fórmula C4H8O2. Você pode dizer se esta é a fórmula molecular apenas
olhando-a? Qual é a análise elementar do ácido butírico?
4 mol de átomos de C têm a massa de
CdegCdeátomosdemol
CdegCdeátomosdemol 0,48
1
0,124
8 mol de átomos de H têm a massa de
HdegHdeátomosdemol
HdegHdeátomosdemol 08,8
1
01,18
2 mol de átomos de O têm a massa de
OdegOdeátomosdemol
OdegOdeátomosdemol 0,32
1
0,162
Assim, a massa de um mol de C4H8O2 é 48,0 g + 8,08 g + 32,0 g + 88,1 g. Agora tudo o que
precisamos fazer é encontrar a contribuição percentual de cada elemento na massa de 88,1 g:
massaemg
gC %5,54100
1,88
0,48%
massaemg
gH %17,9100
1,88
08,8%
massaemg
gO %3,36100
1,88
0,32%
Ex. 34) (Russel, problema paralelo 268) Ácido oxálico, H2C2O4, é um composto
moderadamente tóxico encontrado em ruibarbo e outras plantas. Qual é a análise elementar do
ácido oxálico? Resp.: 2,24% H; 26,7% C e 71,1% O, em massa.
Ex. 35) (Russel, problema 2.25) O gás mostarda foi usado na Primeira Guerra Mundial. Sua
fórmula molecular é C4H8Cl2S. Qual é a sua análise elementar (composição percentual) em
massa?
Ex. 36) (Russel, problema 2.26) Glutamato monosódio (MSG) é um intensificador de aroma
usado na preparação de alimentos. Sua fórmula é NaC5H8O4N. Qual é sua análise elementar?
LEIS PONDERAIS: DALTON, LAVOISIER E PROUST
Ex. 37) (Russel, pag. 16 – ex. 1.1) Quando o composto calcário (carbonato de cálcio) é
aquecido, decompões-se na forma de cal viva (óxido de cálcio) e no gás dióxido de
carbono. Supondo que 40,0 g de calcário é decomposto, restando 22.4 g de cal viva,
quanto dióxido de carbono é formado?
Solução: A lei de conservação de massa para uma reação química,
carbonodedióxidovivacalcalcário
Nos diz que nenhuma variação ocorre na massa total. Isso significa que a massa do
calcário decomposto é igual à soma das massas dos dois produtos.
carbonodedióxidovivacalcalcário massamassamassa
Então:
vivacalcalcáriocarbonodedióxido massamassamassa
Ex. 38) (Russel, pag. 17 – prob. paralelo) O ferro combina-se com o oxigênio para
formar o composto óxido de ferro. Se 14,3 g de óxido de ferro são formados na reação,
usando-se 10,0 g de ferro quanto oxigênio é necessário? (Resp.: 4,3 g)
Ex. 39) (Russel, pag. 17 – ex. 1.2) Os elementos magnésio (Mg) e bromo (Br)
combinam-se para formar o composto brometo de magnésio. Em um experimento, 6,0 g
de Mg forma misturados com 35,0 g de Br. Após a reação observou-se que, embora
todo o Br tenha reagido, 0,70 g de Mg permaneceu em excesso. Qual a composição
percentual, em massa, do brometo de magnésio?
Solução:
Massa do bromo usada = 35,0 g
Massa do magnésio usada = 6,0 g – 0,70 g = 5,30 g
Massa do composto formado = 35,0 g + 5,30g = 40,3 g
100% compostodomassa
MgdemassaMg
%2,131003,40
30,5%
g
gMg
%8,861003,40
35%
g
gBr
Ex. 40) (Russel, pag. 18 – prob. paralelo) Os elementos ferro (Fe) e cloro (Cl)
combinam-se para formar cloreto de ferro. Em um experimento, 1,25 g de Fe foram
misturados a 2,50 g de Cl e a reação teve início. A seguir encontrou-se cloreto de ferro,
juntamente com 0,12 g de cloro não-reagente. Qual a composição percentual, em massa,
do cloreto de ferro? (Resp.: 34,4% Fe; 65,6% Cl)
Ex. 41) (Brady, pag. 34 – ex. 1.53) O cobre forma dois óxidos. Em um deles, existe 1,26
g de oxigênio combinado com 10,0 g de cobre. No outro, existem 2,52 g de O
combinado com 10 g de cobre, no outro existem 2,52 g de O combinados com 10 g de
Cu. Demonstre que estes dados ilustram a lei das proporções múltiplas.
Ex. 43 (Brady, pag. 34 – ex. 1.59) Três amostras de uma substância sólida composta de
dois elementos X e Y foram preparadas. A primeira continha 4,31 g do X e 7,69 g de Y,
a segunda continha 35,9% de X e 64,1% de Y. Observou-se que 0,718 g de X reagiu
com Y para formar 2,0 g da terceira amostra. Diga como estes dados demonstraram a
Lei da Composição definida.
BALANCEAMENTO DE REAÇÕES E TIPOS DE REAÇÕES
Ex. 44) (Atkins, exemplo H.1) O metano, CH4, é o principal ingrediente do gás natural.
Ele queima com o oxigênio para formar dióxido de carbono e água. Para escrever a
equação balanceada para a reação, primeiro escrevemos a equação esqueleto:
OHCOOCH 2224
Como C e o H aparecem em duas fórmulas e o O aparece em três, começamos com
C e H. Os átomos de C já estão balanceados. Balanceamos os átomos de H usando
um coeficiente estequiométrico igual a 2 para H2O para obter quatro átomos de H de
cada lado:
OHCOOCH 2224 2
Observe agora, que somente os átomos de O precisam ser balanceados. Como há
quatro átomos de O no lado direito mas somente dois do esquerdo, O2 necessita de
um coeficiente estequiométrico igual a O resultado é:
OHCOOCH 2224 22
Verificamos que a equação está balanceada contando o número de átomos de cada
elemento de cada lado da flecha. Neste ponto, especificamos os estados. Se a água
for produzida como vapor, escrevemos:
)(2)(2)( 2224 gOHCOgOgCH
Ex. 45) (Atkins, autoteste H.1A) Quando o alumínio é fundido e aquecido com óxido de
bário sólido, BaO, uma reação vigorosa ocorre, e o bário elementar fundido e óxido de
alumínio sólido, Al2O3, são formados. Escreva a equação química para a reação.
Ex. 46) (Atkins, autoteste H.1B) Escreva a equação balanceada para a combustão do gás
propano, C3H8, a dióxido de carbono e água líquida.
Ex. 47) (Atkins, exercícios H.1) Balanceie as seguintes equações químicas esqueletos:
a) 432104 )()( POHlOHsOP
b) )()()()()( 3223 aqNaNOsCdSaqSNaaqNOCd
c) )()()( 43 sKClsKClOsKClO
d) )()()()()( 222 lOHaqCaClaqOHCaaqHCl
Ex. 48) (Atkins, exercícios H.2) Balanceie as seguintes equações químicas esqueletos:
a) )()()()()( 234242 gHsSOAlaqSOHsAl
b) )()()()()()( 32434323 aqNaNOsPOPbaqPONaaqNOPb
c) )()()( 23 gOsKClsKClO
d) )()()()()( 22433243 lOHgCOaqPONaaqCONaaqPOH
Ex. 49) (Russel, problema 2.33) Balanceie cada uma das reações utilizando coeficientes
inteiros:
a) OHCOOOHC 222283
b) OHNNHNO 223
c) 10424 OPOP
d) OHNHNOH 232
e) 23223 ClOFeOFeCl
f) 524 PClClP
g) 3222 )()( OHFeOHOOHFe
h) 22 CONNOCO
i) 24 SOCaOCaSCaSO
j) 24323 COTiClFeClClCFeTiO
TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS
Reação de Síntese, Adição ou Combinação Direta é a reação onde duas ou
mais substâncias se combinam diretamente para formar um novo composto
químico.
Fórmula Geral: A + B ---> AB
Exemplo: Fe + S ---> FeS
i.e., Ferro + Enxofre ---> Sulfeto de Ferro
2H2 + O2 2H2O
H2O + CO2 H2CO3
Reação de Análise ou Decomposição é a reação onde um composto químico se
quebra (decompõe) em duas ou mais substâncias. Se a decomposição requer
uma fonte de calor, a mesma é chamada decomposição térmica.
Fórmula Geral: AB ---> A + B
Exemplo: ZnCO3 ---> ZnO + CO2
i.e., Carbonato de Zinco (+ Calor) ---> Óxido de Zinco + Dióxido de Carbono
2H2O 2 H2 + O2
2H2O2 2H2O + O2
Reação de Simples Troca ou deslocamento é a reação onde um elemento
substitui outro em um composto químico para produzir um novo composto e o
elemento deslocado.
Fórmula Geral: A + BC ---> AC + B
Exemplo: Fe + CuSO4 ---> FeSO4 + Cu
i.e., Ferro + Sulfato de Cobre ---> Sulfato de Ferro + Cobre
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 (o sódio desloca o hidrogênio da água H-OH)
Au + HCl não reage (o ouro não consegue deslocar o hidrogênio)
Reação de Dupla Troca é a reação onde dois compostos químicos trocam seus
radicais para formar dois novos compostos.
Fórmula Geral: AB + CD ---> AD + CB
Exemplo: KCl + AgNO3 ---> KNO3 + AgCl
i.e., Cloreto de Potássio + Nitrato de Prata ---> Nitrato de Potássio + Cloreto de
Prata
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl
NaCl + LiNO3 NaNO3 + LiCl
ESTEQUIOMETRIA DA REAÇÃO
)(2)(3)( 322 gNHgHgN
1 mol de N2 reage, consumindo 3 mols de H2, produzindo 2 mols de NH3
Calculando a massa de reagente necessária para reagir com outro reagente
Ex. 50) (Atkins, exemplo L1) Que massa de alumínio é necessária para reduzir 10,0 kg de óxido
de cromo (III) para produzir o cromo metálico? A equação química para a reação é:
)(2)()()(2 3232 lCrsOAlsOCrlAl
Estratégia: converter cada massa dada em uma outra unidade de massa para a massa em
gramas.
1kg=101g
A relação estequiométrica entre os dois reagentes é: 1 mol de Cr2O3 ≈ 2 mols de Al
Então:
gAlmolgOmolCr
molsAl
kg
g
molg
OkgCrgalumíniodemassa 31
32
3
1
12 1055,3).98,26(1
2
1
10
.0,152
0,10)(
Assim, é necessário utilizar 3,55kg de alumínio.
Ex. 51) (Atkins, autoteste L.3B) Dióxido de carbono pode ser removido dos gases emitidos por
uma usina termelétrica combinando-o com uma solução diluída de silicato de cálcio:
)()()()()()(2 232322 aqHCOCasSiOsCaSiOlOHgCO . Que massa de Casio (de
massa molar 116,17 g.mol-1
) é necessária para reagir completamente com 0,300 kg de dióxido
de carbono?
Ex. 52) (Atkins, exercício L.1) Tiossulfato de sódio, fixador de fotografias, reage com brometo
de prata na emulsão filme para formar brometo de sódio e um composto solúvel de fórmula
Na3[Ag(S2O3)2].
])([)()()(2 2323322 OSAgNaaqNaBrsAgBraqOSNa
a) Quantos mols de Na2S2O3 são necessários para dissolver 1,0 mg de AgBr?
b) Calcule a massa de brometo de prata que irá produzir 0,033 mol de Na3[Ag(S2O3)2].
Ex. 53) (Atkins, exercício L.2) Ácido fosfórico impuro para uso em preparação de fertilizantes é
produzido pela reação de ácido sulfúrico sobre rocha de fosfato, cujo componente principal é
Ca3(PO4)2. A reação é:
)(2)(3)(3)()( 43442243 aqPOHsCaSOaqSOHsPOCa
a) Quantos mols de H3PO4 podem ser produzidos pela reação de 200 kg de H2SO4?
b) Determine a massa de sulfato de cálcio que é produzida como subproduto da reação de
200 mols de Ca3(PO4)2?
Ex. 54) (Atkins, exercício L.6) Superóxido de potássio KO2, é utilizado em equipamentos de
respiração em sistemas fechados para remover o dióxido de carbono e a água do ar exalado. A
remoção de água gera oxigênio para a respiração pela reação
)(4)(3)(2)(4 222 sKOHgOlOHsKO
O hidróxido de potássio remove o dióxido de carbono do equipamento pela reação
)()()( 22 sKHCOgCOsKOH
a) Que massa de superóxido de potássio gera 20,0 g de O2?
b) Que massa de CO2 pode ser removida do equipamento por 100 g de KO2?
Gases – Lei de Boyle
Ex. 55) (Atkins, exemplo 4.3) Digamos que, quando você empurra o pistão de uma
bomba de bicicleta, o volume dentro da bomba diminui de aproximadamente 100 cm3
para 20 cm3 antes do ar fluir para o pneu. Suponha que a compressão seja isotérmica.
Calcule a pressão do ar comprimido na bomba, dada uma pressão inicial de 1,00 atm.
Pressão (p) Volume (V) Temperatura (T) Nº de mols
Inicial 1,00 atm 100 cm3
Mesma Mesma
Final ? 20 cm3
Mesma mesma
LEI DE BOYLE
Ex. 56) (Atkins, Auto-teste 4.4A) Admite-se que uma amostra de neônio de volume
1,00 X 10-2
L a 200 torr se expande a 298 K em um tubo evacuado com um volume de
0,200 L. Qual é a pressão do neônio no tubo? (Resp.: 10,0 Torr)
Ex. 57) (Atkins, Exercício 4.8) Uma amostra de 2,45 L de metano a uma pressão de
1220 Torr é transferido para um recipiente de 4,12 L.
a) Qual é a pressão final de metano se a mudança acontece a temperatura
constante? (Resp.: 725,48 Torr)
b) Um gás orgânico fluoretado colocado em um cilindro comprimido de um
volume inicial de 515 mL, pressão 345 Pa para 175 mL a mesma
temperatura. Qual a pressão final? (Resp.: 1015,28 Pa)
LEI DE CHARLES
Ex.58) (Atkins, Auto-teste 4.5A) Um tanque de oxigênio armazenado fora de um
edifício tem uma pressão de 20,00 atm às 6 horas, quando a temperatura é 10 °C. Qual
será a pressão no tanque às 18 horas, quando a temperatura chega a 30 °C?
Ex. 59) (Atkins, Auto-teste 4.5B) Uma amostra de gás hidrogênio a 760 mmHg e 20 °C
é aquecida a 300 °C em um recipiente de volume constante. Qual a pressão final da
amostra?
LEI DO GÁS IDEAL
Ex. 60) (Atkins, exemplo 4.4) Você alguma vez desejou saber qual é a pressão dentro de
um tubo de imagem de televisão? Calcule a pressão (em atmosferas), dado que o
volume do tubo é 5,0 L, sua temperatura é 23 ºC, e contém 0,010 mg do nitrogênio
gasoso. (Resp.: 1,734 X 10-6
atm)
Ex. 61) (Atkins, Auto-teste 4.7A) Calcule a pressão em (quilopascal) exercida por 1,0 g
de dióxido de carbono em um frasco de volume de 1,0 L a 300 °C. (Resp.: 108,15 kPa)
Ex. 62) (Atkins, Auto-teste 4.8A) Uma quantidade de ar de volume 1,00 X 103
L a 20
°C e 1 atm levanta-se ao lado de uma montanha. No ápice onde a pressão é 0,750 atm, o
ar esfria a 10 °C. Qual é o volume desta quantidade de ar neste ponto?
Ex. 63) (Atkins, Auto-teste 4.9A) Calcule o volume ocupado por 1,0 kg de hidrogênio a
25°C e 1,0 atm. (Resp.: 12105,89 L)
Ex. 67) (Atkins, Exercício 4.13) Uma amostra de 20 mL de xenônio exerce uma pressão
de 0,480 atm a -15°C. a) que volume da amostra ocupa a 1,0 atm e 298 K? b) que
pressão exerceria se fosse transferida para um frasco de 12,0 mL a 20 °C? c) calcule a
temperatura necessária para o xenônio exercer uma pressão de 5,0 X 102 Torr em um
frasco de 12,0 mL? [Resp.: a) V2=0,0111 L; b)P3=0,908 atm e c) T4=212,2 K].
Ex. 68) (Atkins, Exercício 4.17) Uma amostra de 2,00 mg de argônio está confinada em
um frasco de 0,0500 L a 20°C; uma amostra de 2,00 mg de criptônio está confinada em
um frasco de 0,0500 L diferente. Qual deve ser a temperatura do criptônio se ele tiver
que ter a mesma pressão que o argônio? (Resp.: T= 614,43 K ou 341,43 °C)
Ex. 69) (Atkins, Exercício 4.21) Qual é o volume molar de um gás ideal à pressão
atmosférica é:
a. 500°C;
b. No ponto de ebulição de nitrogênio líquido (T=-196°C)?
(Resp.: V= 63,43 L/mol e Vm=6,138 L/mol)
Ex. 70) (Russel, página 151) Qual será o novo volume de um gás ideal que ocupou
inicialmente 1,46 dm3 a 142 kPa, depois que a pressão foi reduzida para 116 kPa, à
temperatura constante? (Resp.: V=1,787 dm3)
Ex. 71) (Russel, página 155) Uma amostra de um gás ideal ocupa um volume de 473
dm3 a 146°C. Se a temperatura é diminuída a 48 °C, qual será o novo volume do gás?
(Resp.: V=362 dm3)
Ex. 72) (Russel, página 156) Uma amostra do gás ideal ocupa um volume de 23,3 cm3 a
125°C. Que temperatura deve o gás ser resfriado, à pressão constante, se o volume for
reduzido a 20,0 cm3? (Resp.: T=341,6 K ou 68,63 °C).
Identificando e usando o reagente limitante
Ex. 73) (Atkins, exemplo M.2) Carbeto de cálcio, CaC2, reage com água para formar o
hidróxido de cálcio e o gás inflamável etino (acetileno). Esta reação era usada para lâmpadas de
bicicletas, pois os reagentes eram facilmente transportáveis. Para este cálculo, supomos que o
carbeto de cálcio está puro e que todo etino é coletado.
a) Qual é o reagente limitante quando 1,00 X 102 g de água reagem com 1,00 X 10
2 g de
carbeto de cálcio?
b) Que massa de etino pode ser produzida?
c) Que massa de reagente permanece após a reação ser completada? A equação química é:
)()()()(2)( 22222 gHCaqOHCalOHsCaC
Ex. 74) (Atkins, exemplo M.3A) a) Identifique o reagente limitante na reação
)(3)(2)()(6 232 sONalAlsOAllNa quando 5,52g de sódio são aquecidos com 5,10 g
de Al2O3.
b) Que massa de alumínio pode ser produzida?
c) Que massa de reagente permanece ao final da reação?
Ex. 75) (Atkins, exemplo M.3B) a) Qual é o reagente limitante para a preparação de uréia a
partir da reação )()()()()(2 22223 lOHsNHOCgCOgNH quando 14,5 kg de amônia
estão disponíveis para reagir com 22,1 kg de dióxido de carbono?
b) Que massa de uréia pode ser produzida?
c) Que massa de excesso de reagente permanece ao final da reação?
Ex. 76)
Ex. 77) (Atkins, exercício M.6) Uma mistura de 7,45 g de óxido de ferro(II) e 0,111 mol de Al
como alumínio metálico é colocada em um cadinho e aquecida em um forno a alta temperatura,
onde ocorre a redução do óxido: )()(3)(2)(3 32 sOAllFelAlsFeO .
a) Qual é o reagente limitante?
b) Determine a quantidade máxima de ferro (em mols de ferro) que podem ser
produzidas.
c) Calcule a massa de reagentes em excesso que permaneceu no cadinho.
Calculando o rendimento percentual
Ex. 78) (Atkins, autoteste M.1A) Calcule o rendimento teórico (em gramas) de nitrito de
potássio, quando 24,0 g de nitrato de potássio são aquecidos com um excesso de chumbo e
ocorre a reação )()()()( 23 sKNOsPbOsKNOsPb
(Resp.: 20,2 g)
Ex. 79) (Atkins, autoteste M.2A) Quando 24,0 g de nitrato de potássio foram aquecidos com
chumbo, formaram-se 13,8 g de nitrito de potássio na reação dada na questão anterior. Calcule o
rendimento percentual de nitrito de potássio.
Ex. 80) (Atkins, exemplo M.1) Suponhamos que encontramos, em um teste para monitorar o
motor de um automóvel, que a combustão de 1,001 L de octano sob várias condições produziu
somente 1,14 kg de dióxido de carbono, e não os 2,17 kg previstos teoricamente. Então:
Rendimento percentual de CO2= %5,52%10017,2
14,1
kg
kg
Ex. 81) (Atkins, exercício M.1) Quando se aquece pedra calcária que é principalmente CaCO3,
são produzidos dióxido de carbono e cal, CaO, pela reação
)()()( 23 gCOsCaOsCaCO . Se 11,7 g de CO2 são produzidos a partir da composição
térmica de 30,7 g de CaCO3, qual o rendimento percentual da reação?
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO APLICANDO A LEI DOS GASES E
PRESSÃO
Tabela volume molar de um gás ideal
Temperatura Pressão Volume molar
(L/mol)
0 K - 0
0 ºC 1 atm 22,4141
0 ºC 1 bar 22,7111
25 ºC 1 atm 24,4655
25 ºC 1 bar 24,7897
(Fonte: Atkins)
Ex. 82) (Atkins, exemplo 4.7) O gás carbônico gerado pelo pessoal na atmosfera
artificial de submarinos e espaçonaves deve ser removido do ar e oxigênio recuperado.
Grupos de desenhistas de submarinos investigam o uso de peróxido de potássio, KO2,
como purificador de ar, porque este composto reage com gás carbônico e libera
oxigênio. Dados: MK=39g/mol; MO=16 g/mol e MC=12 g/mol.
Calcule a massa do KO2 necessária para reagir com 50 L de gás carbônico a 25°C e 1
atm.
Ex. 83) Calcule o volume do gás carbônico, a 25°C e 1,0 atm, necessário para que
plantas produzam 1,0 g de glicose C6H12O6, por fotossíntese na reação. MH=1 g/mol;
MO=16 g/mol e MC=12 g/mol.
Ex. 84) Qual a condição inicial produziria o maior volume de gás carbônico pela
combustão de CH4(g) com um excesso de oxigênio gasoso para produzir gás carbônico
e água? Justifique sua resposta. O sistema é mantido a uma temperatura de 75°C e 1
atm. Condições iniciais: a) 2,00 L de CH4(g); b) 2,00 g de CH4(g). Dados: MH=1 g/mol;
MO=16 g/mol e MC=12 g/mol.
Ex. 85) A nitroglicerina é um líquido sensível a choque e detona pela reação:
Calcule o volume total de gases produzidos a 150 kPa e 100 ºC, da detonação de 1,0
g de nitroglicerina.
MC=12 g/mol; MH=1,01 g/mol; MN=14 g/mol e MO=16 g/mol.
Ex. 86) O ar é usado como uma fonte de reagentes em muitos processos químicos e
físicos: o oxigênio é usado para combustão e respiração e o nitrogênio é usado como um
material inicial para a produção de amônia. Para tratar esses gases quantitativamente,
precisamos conhecer a composição do ar e, em algumas aplicações, as pressões parciais
dos componentes. Uma certa amostra de ar seco de massa total 1,00 g, consiste quase
completamente em 0,76 g de nitrogênio e 0,24 g de oxigênio. Calcule as pressões
parciais destes gases quando a pressão total for 1,00 atm.
Ex. 87) Um bebê com uma infecção bronquial severa está com problemas respiratórios.
O anestesista administra “heliox”, uma mistura de oxigênio e hélio com 92,3% em
massa de O2, Qual é a pressão parcial de oxigênio que está sendo administrada ao bebê
se a pressão atmosférica é 730 torr?
Ex. 88) Durante o curso da eletrólise de água, hidrogênio gasoso foi colocado em um
dos eletrodos sob a água a 20°C quando a pressão externa era 756,7 torr. A pressão de
vapor da água a 20°C é 17,54 torr. O volume do gás era de 0,220 L.
a) Qual é a pressão parcial do hidrogênio?
b) O outro produto da eletrólise da água e o oxigênio gasoso. Escreva uma equação
balanceada para a eletrólise da água em H2 e O2.
c) Que massa de oxigênio foi produzida na reação?
NÚMERO DE OXIDAÇÃO – NOX
Ex. 89) Determine o número de oxidação de cada átomo dos seguintes compostos:
a) H2
b) HI
c) HBr
d) HBrO3
e) H2S
f) H2SO3
Ex. 90) Coloque os compostos abaixo em ordem crescente do número de oxidação do
cloro:
A=NaCl B=NaClO C=NaClO2
Ex. 91) Sabendo que a fórmula estrutural do ácido cianídrico é H-C≡N, discuta qual o
número de oxidação de cada átomo.
REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO
Ex. 92) Na equação química pode-se dizer que ocorre:
a) Redução do N2 , de 0 para -3
b) Redução do H2 , de 0 para -1
c) Oxidação do N2 , de 0 para +3
d) Oxidação do H2 , de 0 para +3
Ex. 93) Na formação da ferrugem, o metal ferro transforma-se em Fe2O3. Assim pode-se
concluir que:
a) Houve oxidação do ferro e cada átomo recebeu 3 elétrons
b) Houve oxidação do ferro e cada átomo perdeu 3 elétrons
c) Houve redução do ferro e cada átomo perdeu 3 elétrons
d) Não houve oxirredução do ferro
e) O ferro é um agente oxidante
Ex. 94) Os gases hidrogênio e cloro podem reagir explosivamente na presença de luz.
Nesse processo, identifique o oxidante e o redutor.
Ex. 95) Qual das reações abaixo não é um processo de oxirredução? Justifique seu
raciocínio.