Quimica by leonardo monteiro

Revisõo de TemasParao Vestibular

EXERCíCrOS l.

Que massade sulfeto de zinco, em gramas, é obtida quando se faz a reação de 12,7g de zinco com 20 g de enxofre? a) l9,l c) 32,7 d) 41,7 e) 52,0 b) 22,2

(Unopar-PR) Os pacientes que apresentam doenças renais têm Índices elevados de uréia no sangue.A equação a seguir demonstra a produção de uréia no fígado: 2 NH3 + CO, -+

(NHJ;CO + HrO

Supondo que o rendimento dessa reação é de 1007o,a massa, em gramas,de uréia obtida a partir de 0,5 mol de amônia (NHJ e gas carbônico suficiente é Dado: massamolar da uréia = 60 g/mol a) 15,0. b) 36,0. c) 60,0. d) 84,0. e) 240,0.

6. (Mackenzie.SP)Na queima de l0 kg de carvão de 80% de pureza, a quantidade de moléculas de gás carbônico produzida ê'. ' Dados: massa molar (g/mol) C : 12;O : 16 c +o 2 a) 4,9 . 1025 b) 17,6. 1028

@stácio-R) Segundoa equação: A massa de água (em gramas) que se forma quando se queimam 18,4g de álcool etÍlico é: e) 32,7 c) 18,8 d) 46,0 a) 54,0 b) 21,6

3. (UFSM-RS)O ferro é obtido pela redução de seus minérios, em temperâturas muito elevadas, em altos-fornos, na pre sença de coque, conforme a equação global F er O , + 3C - +

+ l/2 O, -+ SO. 1 SO, I SO" + HrO + HrSOn

Obtém-se,assim,o ferro-gusa,que contém muitas impurezas. Quantos gramas de coque (C) são necessáriospara converter totalmente 319,2g de Fe2Orem Íerro-gusa? d) 180 e) 360 c) 108 a) 24 b) 72 4. (PUC-RI)O metanol, que é usado como combustível em alguns países, pode ser produzido a partir da reação de hidrogenação do monóxido de carbono: CH,OH

Qual seria o volume de H, necessáriopara obterem-se3 mols de metanol, nas CNTP? t.

(Estácio-R) O sulfeto de zinco é uma substânciausada para recobrir as paredes internas de tubos de imagem de TV. Ele pode ser preparado por reação de síntese,segundo a equação: Zn+ S

e) 6,25'10'??

Is*o"+so,

2Fe + 3CO

CO + 2H, +

co2

c) 4,0. 1026 d) 57,6. 101'g

(Fazu-MG)Os combustíveis fósseis, como carvão e petrG leo, apresentam impurezas, dentre elas o enxofre. Na queima desses combustíveis, são lançados na atmosfera óxidos de enxofre que, em determinadas condições, são oxidados e, em contato com a umidade do ar, se transformam em ácido sulfúrico. Este último precipita sob Íorma de "chuva ácida", causando sérios danos ao meio ambiente. Essesfe. nômenos estão representados pelas equações abaixo:

2CO2 + 3H2O

C2H6O+ 3O, ->

- + ZnS

A massa de ácido sulfúrico formada com a queima total de 12,8kg de carvão contendo2,So/"em massa de enxofre será igual a e) 1,32kg a) 0,32kg c) 0,98 kg b) 0,64 kg d) 1,28kg 8. (UCS-RS)A reação entre dióxido de carbono e amônia resulta na formação de um composto de fórmula CO('{H)r. Essa substância, utilizada como Íertilizante, é denominada uréia. Calcule o rendimento da reação de formação do CO(NH), numa situação em que, sendo adicionadas 340 toneladas de amônia são produzidas 540 toneladas de uréia. O rendimento dessa reação é e) 90%. a) 50%. c) 70% b) 60%. d) sOz,:

dassoluções Concentração A concenüÍ'açãocomum (C) de uma solução expressaa massade soluto em um certo volume de solução. C :

Tsoluto Vsotuçao

A densidade(d) de uma solução é o resultado da divisão de sua massapor seu volume. ' o:

ffisolucão

v**,o

Não confunda a concentraçãocomum com a densidadeda solução.A concenüação comum expressa a massa de soluto presente num certo volume de solução. Já a densidade de uma solução expressa a massa total (soluto mais solvente) de um certo volume de solução. A densidade não é propriamente, portanto, uma maneira de expressara concentraçãode uma solução,mas está relacionadaa ela, pois, quando variamos a concentraçãode soluto, varia também a densidade.

274

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

A concentração em quantidade de matéria (W) de uma solução expressa a quantidade em mols de soluto presenteem cada decímetro cúbico Qitro) de solução (mol/dm3,ou seja,mol/L). Dsoluto

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V,;

O título em ma$Ea(õJ de uma solução expressa a relação entre a massa de soluto presente numa amostra dessasolução e a massatotal dessaamostra de solução. Bsoluto

õ.:

msolução

Quando o título em massa- que é um número adimensional(sem unidade), maior que zero e menor que um - é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em massa do soluto na solução. O útulo em volume (6) de uma solução expressa a relação entre o volume de soluto presente numa amostra dessasolução e o volume total dessaamostra de solução. Y*ornto

6u:

V--*

Quando o título em voÌume é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em volume do soluto na solução. TítuÌo em massae título em volume para soluções de baiÍssima concentraçãopodem ser expressos em partes por miÌhão (ppm) ou partes por bilhão (ppb). Diluição é o processo de acrescentar mais solvente a uma solução. Com isso, o volume da solução atr menta, mas a quantidade de soluto dissoMdo se mantém, o que faz a solução ficar menos concentrada Ii s ol uto

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EXERCíCrOS

5. (UnicampSP)* Enquanto estudavam a ficha cadastral do ügia, Estrondosa e Rango resolveram tomar um refrigerante. Numa tina com água e gelo havia garralinhas plásticas de um mesmo refrigerante "diet" e comum. O refrigerante comum contém sacarose.O "diet" é adoçado com substâncias que podem ser até 500 vezes mais doces do que a sacarose. 'Sem se preocupar com os rótulos, que haüam se soltado, Rango pegou duas garrafas que estavam bem à tona, desprezando as que estavam mais afundadasna água.Conside re que um refrigeranteé constituído, essencialmente,de água e de um adoçante, que pode ser sacaroseou outra substân-

(Ueri) A hidroponia é uma técnica de cultivo de vegetaisfora do solo. Os nutrientes são fornecidos através de uma solução contendo vários sais de fácil assimilação pelo vegetal. Para o preparo de 100 L de solução nutritiva, contendo 0,007mol .L-t de nitrato de cálcio,a massanecessáriadesse sal, em gramas, é aproximadamente de: a) 72 b) 102 c) 115 d) 164 4. (UnicampSP)* Ainda sonolentos, saem em direção ao locaÌ da ocorrrência e resolvem parar num posto de combustÍvel. - Complete!- diz Rangoao frentista. Assim que o rap.\z cG meça a colocar álcool no tanque, Estrondosa grita: - pare! Pare! Este carro é a gasolina!- Ainda bem que você perce beu o engano- disse Rango.- Amigo! Complete o tanque

com gasolina.O nosso herói procedeu assim porque calculou que, com o volume de iâlcoolanidro colocado no tanque, ad! cionando a gasolinacontendo 20%(volume/volume) de etanol, obteriaum combustível com 24%de etanol (volume/volume). igual àquele vendido nos postos até pouco tempo atrás. a) Sabendo.seque o volume total do tanque é 50litros, quaì é a quantidade total de álcool, em litros, no tanque agora cheio? b) Que volume de etanol anidro o frentista colocou por engano no tanque do carro?

Questão extraída de uma prova que ôontém uma história Íicti cia envolvendo um casal de policiais técnicos, Rangoe Estrondosa.

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tr. @stácioRl) A caleínaapresentafórmula molecular CrH,oOrNn e é um exemplo de alcalóide que se encontra nas sementes de café, do chá e de outros vegetais. Calcule a massa, em gramas, de cafeína presente em 0,5 litro de solução aquosa de caÍé contendo 0,01 mol/L de caleÍna. a) 0,97 b) 1,94 c) 3,88 d) 9,70 e) 19,4 (FEI-SP)A presença de 3 . l0-s g de etanol por mililitro de sangueem geral causa intoxicação. Considerando que o volume total de sanguede um adulto é da ordem de 7 L aprox! madamente, quantos gramas de etanol devem estar no sangue para causar intoxicação? a)4 9 b)6 C c ) 8C d) t t g e) 21g

275

Ranisão de ïemasParao Vestibular cia, já que, para um mesmo refrigerante, todos os outros constituintes são mantidos constantes. A figura mostra os dados relativos à massa de refrigerante em função do seu volume. Sabe-se,também, que em 100 mL de refrigerante comum há 13 g de sacarose. a) Qual das curvas, A ou B, corresponde ao tipo de refrigerante escolhido por Rango?Justifique. b) Calcule a porcentagem em masm de sacaroseno refrigerante comum. Explicite como obteve o resultado. 45

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0 10 203040 Volumede refriqerante / mL

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(UCS-RS)Uma sugestão para evitar contaminações em frutas e legumes pelo bacilo do cólera é deixá-los de molho em uma solução de 1 L de água com uma colher de sopa de água sanitária. O rótulo das embalagensde uma determinadaágua sanitária traz informações sobre a concentração de hipoclorito de sódio (NaClO). Considerando: 1 - uma concentração da NaCIO de37,25 glL; 2 - a capacidadeda colher de sopa (10 mL); e 3 - um volume da solução do molho igual a I L; a alternativa que apresenta, em valores arredondados, a molaridade do molho, para evitar o cólera é a) 0,037M. d) 3,7 M. b) 0,00sM. e) 5M. c) 0,37M.

6. @stácio-RJ)120 mL de HrSOaforam diluidos a 500 mL. Determinar a molaridade da solução original se a solução resultante é 0.6 M: a) 2,50M c ) 3M e) 0,90M b) 1,25M d) 2M

8. (UniiuÍ-RS)Os acumuladores de automóveis constituem-se de uma associaçãode pilhas eletroquímicas. Nessesartefatos ocorre uma reação entre o óxido de chumbo de suas placas e a solução de ácido sulÍúrico, na qual as mesmas estão imersas.Geram-separtículas elétricas, entre elas os elétrons que passarnpÍüa um circuito, permitindo o aproveitamento da corrente elétrica nas mais diversas demandasdo veículo. O ácido sulfúrico concentradopossui densidade1,84g/ml e sua concentraçãoem peso é 96%.Sabendoque a concentração do ácido existente na bateria é de 4,9 mol/litro de solução, pergunta-se: Qual o volume aproximado de ácido concentrado que devemos utilizar parâ preparar 2 litros de solução desse ácido. a) 54,00mL; d) 444,0mL; b) 544,40mL; e) 0,49mL. c) 44,90mL;

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Diagrama de fasese pressãode vapor

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paraa água Diagrama deÍases Linha dos valoresP-T em que a água é sólida e/ou líquida

1 0 ' t, 3 k P a ou'l atm 'ou

yalqresP--I em--, . _.Begi-ãp-dqsqueaáguaélíquida

760 mmHg 0,6 kPa ou 0,006 atm ou 4,6 mmHg

Linha dos rlaloresP-T em que a âgua é l(uida e/ou vapor Pontodo único valor de P e {e T em que a água é sólida e/ou líquida q/ou vapor

: RegiãodosvaloiesP-T em que a águaÇvapor Linha dirs valores P-T em que a ágaa Ç sólida e/ou vapor ;i

O diagramade fasesda águapermiteavaliar o estadofísico de uma amostrade águaem funçãoda pressãoe da temperatura a que estásubmetida.Essediagrama tambémpermiteprevercomo pressãoe/ ou temoeratura devemseralteradas a fim de provocarmudançasde estadofísico numaamostrade água.(Oseixosde pressãoe de têmperatura nessedesenhonão estãoem escala.)

276

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano r

Volume3

Curva depressão devapor daágua líquida

Curvade pressão de vaporoa

o O aumento da temperatura acarreta um aumento na pressão de vapor de um líquido. o Para que um lÍquido entre em ebulição, é necessárioque sua pressão de vapor seja igual à pressão atmosférica(é a pressãoque atua sobre a superfícielíquida). Assim, a temperatura na qual um lÍquido entra em ebulição depende da pressãoexercidasobre ele.

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EXERCíCrOS

It (ITA-SP)Explique por que água pura exposta à atmosfera e sob pressãode 1,0atm entra em ebulição em umatemperatura de 100"C,enquanto águapura expostaà pressãoatmosfér! ca de 0,7atm entra em ebulição em uma temperatura de g0'C. (Uesb-BA)Considere duas cidades brasileiras: I litorânea e 2 montanhosa, situada a 1.700m de altitude. Pode-seaÍirmar, portanto, que I. na cidade 2 a pressão total do ar atmosférico é menor do que na cidade l. ll. em ambas as cidades, oxigênio é o componente do ar presenteem maior proporção. III. na cidade I a água ferve em temperaturas inferiores a 100"c. É correto aÍirmar SOMENTE a)l

b)ll

c) lll

d ) le ll

e ) lle lll

Texto comum às questões 3 e 4: A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Suatampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar,a não ser através de um or! Íício central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve.seuma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do oriÍÍcio central e a existência de uma válvula de segurança,normalmente situada na tampa. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados a seguir.

Válvula de segurança

DIAGRAMA DE FASEDA ÁGUA

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60 80 I00 ('C) Temperatura

120 140

160

3. @nem-MEC)A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve: a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa. b) à temperatura de seu interior, que está acima da tempe. ratura de ebulição da água no local. c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela. d) à quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula. e) à espessura da sua parede, que é maior que a das pane. las comuns. 4. @nem-MEC)Se,por economia, abaixarmos o Íogo sob uma panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor pela válvula, de Íorma simplesmente a manter a fervura, o tempo de cozimento: a) será maior porque a panela "esfria". b) será menor, pois diminui a perda de água. c) será maior, pois a pressão diminui. d) será maior, pois a evaporação diminui. e) não será alterado, pois a temperatura não varia.

Revlsõo de TemasParao Vestibular

EfeitoscoligatiVos EÍeito tonoscópico Igual quantidadeem mols de diferentessolutos não-eletrólitose não-voláteis,dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, a uma mesmatemperatura,causao mesmo abaixamentona pressão de vapor (Âp) do solvente na solução quando comparado ao solvente puro.

EÍeito ebulioscópico

Igual quantidade (mols) de diferentes solutos não-eletrólitose não-voláteis,dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, causa igual aumento na temperatura (At) em que se inicia a ebulição dessesolvente na solução.

EÍeito crioscópico o o

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Temperatura

Igualquantidade(mols) de diferentessolutos nãoeletrólitos e nãovoláteis,dissoMdos numa mesmaquantidadede solvente,causaigual abaixamentona temperatura (Ât.) em que se inicia o congelamento do solvente na solução.

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Pressão osmótica O fluxo efetivo de solvente através de uma membrana permeável apenas ao solvente é denominado osmose. Verifica-seque esse fluxo ocorre espontaneamentedo meio menos concentrado para o meio mais concentrado. Quandoumasoluçãoaquosaestáseparadadaáguapura por uma membrana permeável apenas à água, o valor exato de pressão que se deve aplicar sobre a solução para impedir a osmose é denominado pressão osmótica da solução. Essagrandezaé representadapeÌa letra grega pi minúscula (n). fi'V"omçao: n"oru,o'R' T

ou 7t :

ÍÍf"o,or.o.R. T

com T : R: R: R:

Água pura

Soluçãoaquosa

temperatura na escala kelvin 0,082atm. L. mol-t. K-t 62,3mmHg. L. mol-l. K-r 8,315kPa.L.mol-' .K-l

EÍeitos coligativos emsoluções iônicas c6H12o6(")

------->

c6H1206Gq)

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I mol de glicosesólida NaCl1";

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I mol do sal sólido

CaClr,",

I mol de moléculas aquosas

Nator

Clãol

2 mol de ions aquosos

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cu?ior +

2 clãq)

!.-----v...J

1 mol do sâI 3ólido

3 mol de íons aquosos

Ao trabalhar com soluções de solutos do tipo eletrólito, deve-selevar em conta que é a quantidadetotal de partículas dissolvidas numa certa quantidade de solvente que determina as propriedades coligativasda solução.

278

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

Volume3

EXERCíCrOS 1. (UFSCar-SP)Um líquido puro e a solução de um soluto nãovolátil neste líquido têm suas pressõesde vapor em função da temperatura representadaspelas curvas contidas no gráfico mostrado a seguir. 2 ,O

tr rq E 5 rn .," o

0,5

0,0

60 80 (.C) Temperatura

100

a) Associe as curvas do gráfico (linhas contÍnua ou tracejada) com o líquido puro e a solução. Justifique. b) Determine o ponto de ebulição aproximado (* 1"C) do líquido puro ao nÍvel do mar. Justifique. (FCM/Feluma-MG)Considere uma solução de cloreto de sódio em ebuliçáo. As bolhas formadas no Íundo do recipiente sobem e se arrebentam na superfície do líqüido. Essas bolhas são constituídas principalmente por: a) HrO., c) HrO",, H* e Clr*, b) HrO(,),Hr*, e O2,e d) HrO(r, CO2e,e Or(s) (Fuvest-SP)A superfÍciedo OceanoAntártico freqüentemente se apresenta líquida, apesar de sua temperatura estar abaixo de 0'C. Como se pode explicar tal Íato? GEI-SP)A adição de certa quantidade de uma substância iônica, náo-volátil, à água irá causar: a) Àumento do ponto de congelamento. b) Aumento do ponto de ebulição. c) Aumento da pressão máxima de vapor. d) Cristalização do solvente. e) Diminuição da pressão osmótica da água. (UFS-SE) Consideretrês soluções aquosasobtidas dissolvendo em 100g de água: I. 18,0g de glicose(C6HDO6)

II. 17,1g de sacarose(Cr2H22OrJ III. 13,5g de frutose (C6HrrOJ Dentre essas soluções, sob mesma pressão, a de maior e a de menor temperatura de ebulição são, respectivamente: a) Iell c) IIel e) III e II b) Ielll d) II e lll Dados: Massasmolares (g/mol): glicose.................................... I 80 frutose .......... 180 sacarose ,..,..,342 6. (UFRGS-RS) Analise as soluções aquosas abaixo discr! minadas: I. Cr2H220il 0,040mol/L II. AgNO, 0,025mol/L III. NarCO, 0,020mol/L IV. MgCl, 0,010mol/L Qual das aÍirmações abaixo é correta, considerando que as espécies iônicas estão 100%ionizadas? a) A pressão de vapor da solução lll é mais alta que a pressão de vapor da solução IV. b) O ponto de congelamento da solução lV é o mais alto de todas as soluçõesacima. c) A pressão osmótica da solução II é maior do que a pressão osmótica da solução lll. d) A solução I tem ponto de ebulição mais elevado do que o ponto de ebulição da solução II. e) O ponto de ebulição da solução I é o mais baixo de todas as soluções acima. 7. (Unifesp) Uma solução aquosa contendo 0,9%de NaCl (chamada de soro fisiológico)ou uma soluçãode glicosea 5,5% são isotônicas (apresentama mesmapressãoosmótica) com o fluido do interior das células vermelhas do sangue e são usadas no tratamento de crianças desidratadas ou na administração de injeções endovenosas. a) Sem calcular as pressõesosmóticas, mostre que as duas soluções são isotônicas a uma mesma temperatura. b) O laboratorista preparou por engano uma solução de NaCl,5,5%(ao invés de 0,9%).O que deve ocorrer com as células vermelhas do sangue,se essa solução for usada em uma injeção eqdovenosa?Justifique. Dados:As porcentagensse referem à relação massa,/volume. Massasmolares em g/mol: N a C 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .5. .8. ,. 5 . ... . . 180. Glicose......................

Númerode oxidaçãoe óxido-redução Determinação donúmero deoxidação ' Nas substâncias simples, o número de oxidação do elemento que forma a substância é zero. o O número de oxidação do hidrogênio em seus compostos é *1, exceto nos hidretos metiilicos, nos quais é - 1. o O número de oxidação do oxigênio em seus compostos é, em geral, -2. Exceçõessão o fluoreto de oxigênio, OFr,em que é +2, e os peróxidos, nos quais é - 1.

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279

Revisõo de TemasParao Vestibular

r Há alguns elementosque, de modo geral, apresentamsempre o mesmo número de oxidação em seus compostos: metais alcalinos (+1), alcalinoterrosos (+2), prata (+1), zinco (+2), alumínio (+3) e fiúor (- l). o A soma algébricade todos os númerosde oxidaçãodos elementospresentesem uma espéciequímica eletricamente neuüa ê,zero. o A soma algébricados números de oxidaçãodos elementosconstituintes de um íon poliatômico é igual à earga desse íon. Número de oxidação doe elementos

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+ 61- 2 -----r---+ 61- 8:- 2

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Soma dos númerog de oddação doc átomos de cada elemento

Soma total

Beação deóxido-redução a

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Um aumento algébrico do número de oxidação indica oxidação. Uma diminuição algébricado número de oxidação indica redução. Quandoum ou mais elementossofrem variaçõesem seus números de oxidaçãono transcorrer de uma reação química, dizemos que se trata de uma reação de óxido-redução, também denominada reação de óxi-redução, óxi-red ou redox. Agente redutor é a espécie quÍmica que contém o elemento que sofre oxidação. Agente oxidante é a espécie química que contém o elemento que sofre redução. Fe2O31"y + 3COG) -+

2Fe,"; * 3CO2e)

+ 3CO@ --> 2Fe,", * 3CO2e) Fe2O31"1

+r # o #

Agente oxidante Agente redutor

Balanceamento deequação deóxido-redução Calcularo total de elétronsperdidos e recebidospelasespéciesque sofreramoxidaçãoe redução.Para essecálculo multiplica-seo módulo da variação do número de oxidaçãopela maior atomicidadecom a qual o elemento aparecena equação,esteja ela no primeiro ou no segundomembro. O coeficienteestequiométricocolocado na frente da espécieque contém o elemento que sofre oxidação será igual ao total de elétrons recebidos pela espécieque contém o elemento que sofre redução (calculado anteriormente),e vice-versa.Essescoeficientesdevem ser colocados na frente das espécies químicas utilizadas para o cálculo, estejam elas no primeiro ou no segundo membro da equação química. Essescoeficientessão o ponto de partida. O restante do balanceamentoé realizadopor tentativas. H2S + HNO3 --> H2SO4+ NO + H2O I- T- -

+5 Oxidação'#. I t ^:8

i3ÌRedução |

^-B I átoino de S (de f HrS) perde I e-

I átomo de N (de f HNOa) recebe 3 e

SHrS + 8HNO3 -+

3 átomosdeuF

I ",tl

perdem 24 e-

I átomos de N (de I HNO') recebem 24 e

3H2SO4+ 8NO + 4HzO

280

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

Volume3

EXERCíCrOS l. (Fazu-MG)O número de oxidação do carbono no composto

CH,CIé: a) +2 b) +1

c) -4 d) zero

e) +4

@stácio-R)Observea seqüênciaabaixoondeo nitrogênio sofre algumastransformações: (r) (il) (ril) (rv) (v) N, +

NH, -----+ NO +

NO, .------>HNQ

h(NQ),

Em que etapas o nitrogênio sofre oxidação? a) lell c) II, III e IV e) I elV b) IIe IV d) I I I eV (Uesb-BA)O fertilizante sulfato de amônio, (NH)rSO., pode ser obtido pela seqüência de transformações químicas resumida por: ilI -----+ HzSOr

s' i-- so,I- so,

v ----+ Q',lH)rsoa

Há oxidação do elemento enxofre SOMENTEnas etapas a) Iell c) III e IV e) II, III e IV b) II e III d) I, II e III (UFSM-RS)Em uma reação de oxidação-redução,o agente oÍdante provoca na espéciecom a qual reagee seu próprio NOX, e o agente redutor provoca na espécie com a qual reage e elétrons. Escolhaa aìternativaque preenche,corretamente,as lacunas. a) redução - aumenta - oxidação - ganha b) oxidação - aumenta - redução - perde c) redução - diminui - oxidação - ganha d) oxidação - diminui - redução - perde e) oÍdação - diminui - redução - ganha (Unopar-PR)O bafômetro detecta pelo hálito o grau alcoólico de um indivÍduo embriagado. Essa medida se baseia na transformação que envolve o etanol (CrH6O)e o dicromato

de potássio (KrCrrOr), em meio ácido, verificada pela mudança de cor alaranjada do Íon dicromato (CrrOr) para a cor verde do Íon de crômio (Cr*). Nessa transformação, quando o íon dicromato passa a Íon de crômio, pode-seafirmar que ocorreu a) redução do crômio no íon dicromato. b) oxirredução do Íon de crômio. c) perda de elétrons do crômio no íon dicromato. d) oxidação do oxigênio no íon dicromato. e) ganho de elétrons do oxigênio no íon de crômio. 6. (Vunesp) Quando o ferro metálico (Fe) reage com vapor de água a altas temperaturas, há liberação de giís hidrogênio e formação de óxido de ferro III (FerOr).A equação,não balanceada,da reação descrita é: Fe,", .1-H2o1".o-, 4

xHr*,

* Feror,",

O agente oxidante e o menor coeficiente estequiométrico, inteiro, representado na equação pela letra X são, respectivamente, c) HrO e 2. a) HrO e 3. e) FerO,e l. d) Fee3. b) FerO,e 2. 7, (Uneb-BA) A água oxigenada decompõe.se com facilidade na presença de íons Fefo*",segundo a equação química náo balanceada. H2O20+ Fe'?,l' + H3Oi"

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Fe3.l' + HrOo,

Com base nos conhecimentos sobre reações químicas e oxirredução, pode.se aÍirmar: 01) O H3Oi.dé o agente oxidante. 02) A água oxigenada é o agente redutor. 03) O N., do oÍgênio na água oxigenada é -2. 04) A equaçãoquÍmica é classificadacomo de deslocamento. 05) Após balanceamento da equação, o menor coeficiente estequiométrico inteiro de HrO, é l.

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Pilhas Celas eletroquímicas

Nomenclatura doseletrodos

Â I

E o a

Revisõo de TemasParao Vestibular

PilhadeDaniell zn"t^, + 2 e-

ZnG) +

Cu?ïor +

F io metálico

Vêm do fro metálico

Solução

Vãoparao fro metiálico

Vaipam a solução

2 e- -à Cu1";

Fio metiílico

Lâmi na. de cobre \

L â m ina de zinco

Deposita€e na placa

Semicela cu2t/cuo

Semicela zn2*lzno

Solução aquosaoe CuSOo 1,0 mol /L

Solução aquosade ZnSOo 1 ,0 m o l/L

O O a E

P t

a a ! o

€ o q

Znç,.; --> zn'z,lr +\-

No ânodo:

oxidação

-+ Cur,r

No cátodo:

cu'z,i"+ \-

Equaçáoglobal:

2n,", + Cu2ila -à

Redução

Cu,", + Zn2,lt

-I a

G a

e .F

tC'

paraa pilhadeDaniell lupac Bepresentação

* t

ZnorI Zn'ã,ll Ct'ão I Ctc"r

úa !

E c

Interpretação da representação:

E È

Fluxo de

a I

| I I

Semtceta de zinco

| I I

Semicela de cobre

l-l* Pólo @

| elétronepela Parte uo I lcircrrito ederna

à p it h a

Itl't Oxidação @nodo)

Redução (cátodo)

desemicela Potencial-padrão O valor de E" para o eletrodo-padrão de hidrogênlo foi convencionado como sendo 0 V (zero volt), quer ele atue como ânodo, quer como cátodo. O potencial-padrão de uma semicela é o valor de diferença de potencial elétrico, nas condições-padrão(1,0 mol/L e 100kPa) e numa temperatura de interesse(geralmente 25'C), entre o eletrodo dessasemicelae o eletrodo'padrãode hidrogênio.

deumapilha Força eletromotriz ÂE"

Eo"rpé.i" q,.."."cebe e- -

Eou"pécie q,re perde e

282

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano o Volume3

EXERCÍC rOS l. (Fuvest-SP)Consideretrês metais A, B e C, dos quais apenas A reage com ácido clorÍdrico diluído, liberando hidrogênio. Varetas de A, B e C foram espetadas em uma laranja, cujo suco é uma solução aquosa de pH : 4. A e B foram ligados externamente por um resistor (formação da pilha l). Após alguns instantes, removeu-seo resistor, que foi então utilizado para ligar A e C (formação da pilha 2). Nesse experimento, o pólo positivo e o metal corroÍdo na pilha 1 e o pólo positivo e o metal corroÍdo na pilha 2 são, respectivamente, pilha I

4. (IJFSM-RS)Observe a série de atividade dos metais: Li, Cs,K, Ca,Na,Mg,Al, Zn,CaFe,Ni,Pb,H,Sb,Bi, Cu,Ag,Pd,Pt,Au (ordem crescente da reatividade dos metais) Voltímetro

, pilha 2

pólo positivo

metal corroído

pólo positivo

metal corroÍdo

c c

c) d)

Considere o desenho que apresenta uma pilha galvânica constituÍda de um cátodo de prata metálica e de um ânodo de zinco metálico. As semi-reaçõesde óxido-redução que ocorrem na superfície dos eletrodos são

(Feevale-RS)Com base na representaçãoda Pilha de Daniel Zno I znz* ll Cuz* | Cu0,afirma-seque: I. o eletrodo de zinco é o ânodo e o de cobre é o cátodo. II. no eletrodo de zinco ocorre oxidação e no de cobre ocorre redução. IIL o fluxo de elétrons vai do cobre para o zinco. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): a) I, somente. b) II, somente. c) III, somente. d) I, II e lll. e) Iell,some nte .

I. Ag* + e- -+ Ag ll. Znz* + 2 e- --> Zn lll. Zn2* * Ag+ * 3 e- --> Zn + Ag lV. Ag -+ Ag' + eY. Zn --> Znz* + 2 e-

a E o

Estão corretas a) apenaslell. b) apenas II e lll. c) apenas III e lV. d) apenasI eV. e) apenas IV e V.

.a I @

(Ufes) O esquema abaixo representa uma célula galvânica. 5

õ-ô t

Fe2* + Pb

Na pilha, representada pela figura,

@ados: Mg2* + 2 eZnzt + 2 e-

-+ Mg --> Zn

E" = -2,37Y E' = -0,76V)

Sobre essa célula, são feitas as seguintes aÍirmações

em que ocorre aquela reação global, a) os cátions devem migrar para o eletrodo de ferro. b) ocorre deposição de chumbo metálico sobre o eletrodo de ferro. c) ocorre diminuição da massa do eletrodo de ferro. d) os elétrons migram através da ponte salina do ferro para o chumbo. e) o eletrodo de chumbo atua como anodo.

ó o

@ @

(Jnifesp) Ferro metálico reage espontaneamentecom Íons Pb2n,em solução aquosa. Essareação pode ser representada por: Fe + Pb2* -+

I. Deixando a pilha funcionar haverá fluxo de elétrons do eletrodo de Zn para o eletrodo de Mg. II. A reação global da pilha é Zn + Mg'* --> Zn2* + Mg, e a diferençade potencialda pilha é +3,13V. IIL Na pilha, o eletrodo de Mg perde massa. IV. O eletrodo deZn ê denominado cátodo. Das aÍirmações acima: a) todas são corretas. b) somente I e II são corretas. c) somente Il e III são corretas. d) somente III e IV são corretas. e) somente II é correta.

Revisão de TemasParao Vestibular

plicaçõesdo potencial-padrão de semicela Gomparação daÍorçadeoxidantes e redutores

Ë'9 b

Zn é melhor agente redutor que Fee Cu zn2*+2e

Zn1s1

Fe2* + 2e-

Fê1,1

C u r* + 2 e -

C u1" j

Ëãi Ë Cult é melhor ggenteoxidante que Fer- e Znz'

'E'$

E" : -0,76V

Ëï i:

E" : -0,44V

3ã Ë*

t{ I 6

E' : *0,34V

I I

t ü g

n t t a

I N

õ ú !

t I

I I

Assim, de um modo geral, podemos dizer que: Alto EO

AÌta tendência de sofrer redução (receber elétrons)

Baixo E"

Baixatendênciade sofrer redução (receber elétrons)

Alta tendência paia atuar como agente oxidante

Alta tendênciade sofrer oxidação@erder elétrons)

Alta tendência para atuar como agente redutor

Espontaneidade dereações deóxido-redução freação deóxido-redução espnntânea:

i E

Eo ""p é "i "qrr"recebee- -

E '""pé"i "queperde"

)

Eo""pé"i" que perde u- (

Beação deóxido-redução não-espontânea:

ü!

E""spé"iu qu" recebee- *

a E

EXERCíCtOS l. (Mackenzie-SP)Nas semi-reações: wi',10, + 2 e- -+ Ni!", Agf,o, + I e- -- AStr O AE da pilha, o cátodo e o ânodo são, respectivamente: : + 0,80V; E'.ea.ni : -024V (a 25'C e I atm) Dados: E'*a.Ae a) -1,04V nÍquel,prata. b) +1,04V prata, níquel. c) +0,56V, prata, níquel. d) -0,56 V prata, nÍquel. e) +1,04V, níquel,prata. @EI-SP)Sãoconhecidos os seguintespotenciais-padrões(redução) a 25"C,das semi-reações: Ag* + le -- Ag E" : +0,80 volt pbz* + 2e- -+ pb E": - 0, 13v ol t E as seguintesreações: I. 2 Ag 1 P52+ -> 2 Ag* + Pb II. 2 Ag* + Pb --> 2 Ag + Pb2*

E correto afirmar: a) A reação I é espontânea. b) A diferença de potencial-padrão entre os eletrodos é + 0,93volt. c) A massado eletrodo de chumbo aumentacom o tempo. d) O eletrodo de chumbo é catodo. e) Os elétrons se deslocam no circuito externo do eletrodo de prata para o eletrodo de chumbo. 3. @sam-Rl$ Com base nos potenciais normais de redução abaixo. Z n 2 o +2 e - è Z n o C u 2 *+2 e

Cuo

A g * +l e

Ago

E' : -0,76V E ": + 0,34V E ' : + 0,80V

Indique o melhor agenteoxidante. a) Znz* d) As" b) Cuo e) Ac' c) Cu2*

244

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano r

(JFPeI-RS)A dor que sentimos, ao morder um pedaço de alumínio metálico (usado como invólucro de doces e balas), é devida ao choque elétrico produzido pela formação de uma pilha entre o alumínio metálico da embalageme o amálgama Qigametálica entre o Hg e outros metais, tais como Ag e Sn) das obturações, tendo a saliva como eletrólito. Sabendoque E"."ourro médio para o amálgama : + 0,67V E"dução Al*t* / Alo = - 1,66v E'."uçao =

Eo"atoao -

E'aoao

marque a alternativa que responde às perguntas abaixo. I. Qual é o agente redutor da reação? IL Qual a ddp geradapela pilha formada pelo alumínio e pelo amálgama? a) b) c) d) e)

alumÍniometálico;ddp : -2,33 V amálgama;ddp : +2,33V alumíniometálico;ddp = 12,3t U alumínio metálico;ddp : +0,99V amálgama:ddp = -9,9t t

@stácio-Rl) Encontram-se disponÍveis no mercado pilhas alcalinas de diferentes tamanhos (palito, pequena, média e grande) que são adquiridas de acordo com o equipamento no qual se pretende adaptáìas. Essesdiferentes tamanhos implicam que: a) diferentes aparelhoseÍgem, para funcionar,voltagens diferentes b) uma pilha menor desenvolve voltagem menor c) a voltagem da pilha não depende do seu tamanho, sendo igual desde que possu.ìm a mesma composição química d) essestamanhos diferentes somente são comercialmente possÍveis nas pilhas alcalinas pois são mais duradouras e) avoltagem dessaspilhas é inversamenteproporcionaì aos seus tamanhos

II. A semi-reaçãode oxidação pode ser representada pela equaçãozLi+ + 2 e- -->2Li lll. A diferençade potencialda pilha é de -3,05 V IV. O iodo, por ter maior potencial de redução que o Li, terr de a sofrer redução, formando o pólo positivo da pilha. Dados: Li*(aq) + e -+ Li(s) E ' = -3, 05V I r ( s ) +2 e -+ 2l-(aq) E ' = + 0, 54V Quanto a essasaïirmações, devese dizer que apenas a) I, II e III são verdadeiras. b) I, II e IV são verdadeiras. c) I e III são verdadeiras. d) II é verdadeira. e) I e IV são verdadeiras. 8. (Jerj) Os objetos metálicos perdem o brilho quando os áte mos da superÍÍcie reagem com outras substâncias formando um revestimento embaçado.A prata, por exemplo, perde o brilho quando reage com enxofre, formando uma mancha de sulfeto de prata. A mancha pode ser removida colocando.seo objeto em uma panelade alumínio contendo água quente e um pouco de detergente,por algunsminutos. Nesseprocesso, a reação química que corresponde à remo ção das manchas é: a) AgS + Al -+ AIS + Ag b) AgSOn r Al -+ AISO4 + Ag c) 3AgrS + 2Al -+ AlrS, + 6A9 d) 3AgrSO, + 2Al -+ Alr(SOJ3 + 6Ag 9. (UFPB)É possÍvel estudar quÍmica de forma interessante e atraente. Por exemplo, se num copo contendo uma solução aquosa diluÍda de nitrato de prata, AgNOr,"o;,Íor colocada uma árvore de fios de cobre descobertos, será observado que a solução antes incolor, aos poucos, vai ficando azul. conÍorme figura a seguir.

cd(orD,(s) + 2e- s NF*(aq)+ 2e- $ Ni(OFl)r(s) + e-

cd(s) + 2oH-(aq)

Ni(OFf),(s) + OH-(aq)

b) Cd(s) + Ni(s)

Cd'z*(aq) + Ni,*(aq)

c) Cd(OFf,(s) + 2 Ni(OFÌ)r(s) -+ d) Cd'z*(aq) + Ni'z+(aq) +

l-,-*

Cd(s) + 2 Ni(OFDs(s)

Cd(s) + Ni(s)

e) Cd(s) + Ni(s) + 2 OH-(aq) --> + Cd (oFDr(s) + Ni'z (aq) (Ceeteps-SP)Marca-passoé um dispositivo de emergência para estimular o coração. A pilha utilizada nessedispositivo é constituÍda por eletrodos de lÍtio e iodo. A partir dos valores dos potenciais de redução padrão, afirma-se: I. O fluxo eletrônicoda pilha irá do lÍtio para o iodo, pois o lítio tem o menor potencialde redução.

solução i ncol or

+0,49 V

As baterias de nÍquel-cádmio ("ni-cad") são leves e recarregáveis,sendo utilizadas em muitos aparelhos portáteis como telefones e câmaras de vídeo. Essasbaterias têm como caracterÍstica o Íato de os produtos formados durante a descarga serem insolúveis e ficarem aderidos nos eletrodos, permitindo a recarga quando ligada a uma fonte externa de energia elétrica. Com base no texto e nas sem! reações de redução fornecidas, a equação que melhor re. presenta o processo de descarga de uma bateria de níquelcádmio é a) Cd(s) + 2Ni(OH)r(s) + Cd(OFf,(s) + 2Ni(OQr(s)

il &

-0,40v -0,81v -0,23V

Ni(s)

t õ o ü ú *

:*l

Cd(s)

tLm t I T ,t

@UC-SP)Dados:

+ 2e- I Cd'z*(aq)

Volume3

{ :

-;-;

ffi

solução azul

Analisando-se o que está acontecendo na solução, e sabendo.seque E" Ag*/Ag = 0,80 V e E' Cu2*/Cu: 0,34 V é possÍvel afirmar que esse fenômeno ocorre porque I. os íons Ag', por serem oxidantes, provocam a oxidação do cobre para Cu2*. II. o cobre, por ser agente redutor, reduz os íons Ag* pre. sentesem solução. III. os Íons Ag*, por serem redutores, levam à redução do cobre para Cu2*. IV. o cobre, por ser oÍdante, se oxida, e os Íons Agn, por serem redutores, se reduzem. Das aÍirmativas, está(ão) correta(s) apenas a)l

b) rrr c) Iell d) IV e) III e IV

,u ú Í; il *

tü

** *

285

Revisõo de TemasParao Vestibulor

TEMA 24

Eletrólise Eletrólise aquosa

Eletrólise ígnea Lampaoa

Fios metálicos

da corrente Durantea passagem elétricapeloNaClÍundidoaconquímicasnoseletecemreações é umaeletrótrodos.O processo lise ígnea.

Descarga aquosa dosíonsH*nocátodo emeletrólise 2Hi.r + 2e

Hr(*)

aquosa Descarga dosíons emeletrólise 0H-noânodo 4 OHA'

Orer * 2 H2Oo + 4 e-

Estequiometria eletroquímicas dasreações O módulo da cargaelétrica de um mol de elétrons (9,65' 10"C) é conhecido como Constantede Faraday e simbolizado por F. A massa de substânciaproduzida ou consumida em um eletrodo de uma cela eletroquímica(pilha ou eletrólise) relacionase, por meio de uma proporção estequiométrica,com a quantidade de elétrons envolvidos na semi-reaçãodesseeletrodo. Os elétrons, por sua vez, relacionam-secom a carga elétrica total que atravessao circuito elétrico.

lAg*

I mol.de Agé reduzido por...

I Cu2*

1AI3*

Facilidade dedescarga em eletrólise aquosa No cátodo, pólo Q

No ânodo, pólo @

Demais cátions Exemplos: 7n2*, Fe2*, Cr3.,Ni'z., cu'., Ag. Maior tendência

Â ni ons nãooxigenados em geral

I q) q,)

Exemplos: C l -, B r-, IMaior tendênci a

1 Ago ...produzindo I mol de Ago

I mol de Cu2* é reduzido por...

I mol de Al3' é reduzido por...

1e... I m o l d e e ...

Durantea passagem da corrente elétricapor umasoluçãoaquosa de NaCIocorremreaçõesquímicas nos eletrodos.O processoé uma eletróliseaquosa.

2e-

--)

3e . . . 3 m ol de e . . .

I Cuo ...produzindo I mol de Cuo

. . . 2 m ol de e . . .

-->

1Al0 ...produzindo I mol de Alo

elétrica etemp0 Relação corrente entre carga elétrica, A cargaelétrica (Q), em coulombs,que passapor um circuito pode ser calculada multiplicando-sea corrente elétrica (i), em ampères,pelo intervalo de tempo (Ât), em segundos. Q : i.At

Essesíons não sofremdescargaem uma eletrólise aouosa.Elestêm menortendênque cia a reagirnoseletrodos(descarregar) os íonsprovenientes da água.

286

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano r

l. @foa-MG) a) Escrevaas equaçõesquímicas que ocorrem em cada eletrodo, quando se faz a eletrólise de cloreto de potássio fundido, utilizando-se eletrodos inertes de platina. b) Quais são os produtos da eletrólise e quais são os seus estados físicos à temperatura ambiente? 2. (Vunesp)Utilizando-seeletrodos de platina, quais são os pro. dutos e seus respectivos estados físicos (à temperatura ambiente) resultantes da eletrólise de: I. cloreto de sódio Íundido; II. soluçãoaquosade ácido sulfúrico diluído. Escrevaas semireações que ocorrem, especificando os ele. trodos. 3. (IJFMT) Na eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de cobre (ll) entre eletrodosinertes,os dois Íons do soluto são "descarregados"nos eletrodos e a célula eletrolÍtica correspondente pode ser representada conforme figura abaixo.

cl" Curz

Em relaçãoa essefenômeno,julgue os itens. 0 - Na solução aquosa,os Íons Cun2e Cl são livres para se movimentar e responsáveis pelo transporte de cargas elétricas (conduçáo eletrolítica). I - A reação no cátodo pode ser representada pela equação Cuilr + 2e- -+ Cu.",. 2 - No cátodo, haverá produçáo de gás cloro. 3 - A remoção de 2 elétrons no ânodo resultará na produção de 71,0g de Cl*,.

Volume3

4. (Jnifor-CE) Na eletrólise de cloreto de sódio fundido, para haver depósito de 23 g de sódio, será necessáriaa carga elé trica de: a) ampère b) coulomb c) Íaraday d) watt e) quilowatt t.

(UF$SE) Numa célula eletrolÍtica contendo solução aquosa de nitrato de prata Ílui uma corrente elétrica de 5,0 ampères durante 9.650segundos.Nessaexperiência,quantos gramas de prata metálica são obtidos? a) 108 b) 100 c) 54,0 d) 50,0 e) 10,0

6. (UFU-MG) Quantos gramas de alumínio se libertam na eletrólise ígnea do sulfato de alumÍnio [Al, (SO)3] pela passagemde uma corrente elétrica de 4 ampèresdúrante t hora? (Massa atômica: Al : 27,0 u). a) 1,34g b) 2,68g c) 4,00g d) 6,32g e) 10,7g

ttl

(UFMS) Uma corrente de 0,0965ampère é passada através de 50 mL de solução aquosa de NaCl 0,1 mol/L, durante 1.000segundos.É garantida, no cátodo, somente a redução de HrOo,a Hr*, e, no ânodo, somente a oÍdação de Cll" a Clrr. Determine a concentração média de OHfo, na solução final, sabendo-seque I F = 96.500C : carga de I mol de elétrons. Para efeito de resposta, multiplique o resultado encontradopor 1.000.

fr 3 t, P 0

tú il

*ï! ü F 5 il t

: fi

# Metalurgia o Na superfícieda Terra há uma imensavariedadede substânciasformadasao Ìongo de milharesde anos pela naturezanão-viva.Essassubstânciassão chamadasde minerais. ' O termo minério designa um mineral a partir do qual é economicamenteviável a extração de um elemento químico de interesse,como, por exemplo,um metal. o Metalur$ia é a seqüênciade processosque visa obter um metal a partir do minério correspondente.

Cátion do metal em substância compoúta

Redução(metalufgla)

M-

Oxidação(corroaão)

Átomódoúetal em$rbò6ncia r,,simples

247

Revisão de TemasParao Vestibular E" (V)

Semi-reação Obddos por meio da redução por elebóIise

L i *+e - ê K ++e e Caz* + 2eN a *+e - ê M g '* + 2 e À13* + 3e-

'Ì.': ,-ò"ì 'ËL.: ;RI

g. g

.(u E

2e3e2e3e4e4e-

ê ê ê È ê e

Zno Cro Pb0 Feo Sno Mno

C u *+e H g 't + + Ag* Au3n +

2e e3 e-

€ ê <2 ê

Cuo Hgo Ago Auo

É (, c)

ã .ã

EXERCíCrOS

o o E

3 E

íi 3

G o I t o

(Jnifor-CE) Considere os seguintes metais: L lítio II. alumÍnio III. magnésio IV. platina V. zinco Dentre essesmetais, o único encontrado na natureza no estado liwe (estado nativo) e, portanto, NÃO combinado é a)l

b) rr

o o

5. (Fuvest-SP)No processo eletrolítico de obtenção de alumi nio, a partir de AÌrOr,para que se forme I mol de átomos de alumínio metálico,são necessários: a) 2 mols de elétrons. d) 5 mols de elétrons. b) 3 mols de elétrons. e) 6 mols de elétrons. c) 4 mols de elétrons. 6. @EI-SP)O sódio metálico reagecom a água,segundo a equação não-balanceada: Na + HrO -+ NaOH + H,

c) III

Baseadonesta equação,é correto afirmar: a) O sódio é agente oxidante. b) A água é o agente redutor. c) O sódio sofre oxidação. d) O hidrogênio da água é oxidado. e) O sódio apresenta uma diminuição em seu número de oxidaçáo.

d) rv e)v

+ + + + + +

Znz* Cr3* Pb2* Fe3* Snao Mna*

o o a

ê ê

Li0 K0 Cao Nao Mgo AìO

(PUC-RDUma jóia de ouro não se estraga no decorrer dos anos porque o ouro: a) recebe um tratamento especial em sua conÍecção. b) está na forma oÍdada. c) não se oxida facilmente. d) oxida-se facilmente. e) forma com o oxigênio atmosférico um composto muito estável.

3. (FEI-SP)No processo de obtenção do aço ocorreu a reação: Fe r O ,+ 3CO +

3CO , + 2Fe

Nessareação o CO está atuando como: a) oxidante b) redutor c) catalisador d) emulsionante e) dispersante (Unopar-PR)O Brasil se encontra entre os maiores produtores mundiais de alumínio, graças à exploração de nossas reservas de bauxita, de onde se extrai a alumina (Al2Or)que, ao sofrer eletrólise Ígnea, produz alumÍnio metálico no cátodo. A semi-reaçãoque ocorre nesse eletrodo pode ser assim equacionada: a )Alr+ 2 e- - + 2Alo b) Al2* + 2 e- -> Alo c) À3* + 3 e- -+ Alo d) Aìo -+ Al2* + 2 e e) Al2O, -+ 2Alo + 3120',

(Fuvest-SP)Cite um metal que entre na constituição de: a) panelas de pressão. b) fios elétricos. c) trilhos de trem. d) revestimento eletrolítico de objetos metáÌicos.

8. (Vunesp) O alumÍnio metálico é produzido pela eletrólise do compostoAlrOr,fundido,consumindouma quantidademuito grande de energia.A reação química que ocorre pode ser representada pela equação: 4Al3* + 602- + 3C

-+ 4Al + 3CO,

Em um dia de trabalho,uma pessoacoletou 8,1 kg de alumi nio nas ruas de uma cidade, encaminhando-os para reciclagem. a) Calcule a quantidade de alumínio coletada, expressaem mols de átomos. b) Quanto tempo é necessáriopara produzir uma quantidade de alumínio equivalente a 2 latinhas de refrigerante, a partir do AlOr, sabendo que a Òélulaeletrolítica opera com uma corrente de I A? Dados: I mol de elétrons : 96.500C. 1C:lAxls. Massa molar do alumÍnio : 27 glmol. 2 latinhas de refrigerante : 27 g.

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano o Volume3

Termoquímica Eeação exotérnica

Beação endotérnica >0 Calor^ H atrsorvido

LeideHess A variação de entaÌpia de uma reação (^fD é igual à soma das variações de entalpia das etapas em que essareação pode ser desmembrada,mesmo que essedesmembramentoseja apenasteórico.

ú !

Estado-padrão

ú @

O estado-padrãode uma substânciacorresponde a essasubstância,em sua forma pura, na pressão de 100kPa e numa temperatura de interesse,que geralmenteé escolhida como sendo 25'C.

ü & ú ã @

(AHi) Entalpia-padrão decombustão para a reação de combustão de uma substância,estando reagentese produtos no estado-padrão, O ^H' é denominado entatpia-padrão de combustão (ÂH) da substância. É expresso geralmente em kJ/mol.

3 a a

a t

& trl D

t!E t

o @ o

(AHï Entalpia-padrão deformação

para a reação de formação de uma substância excÌusivamentea partir de reagentesque sejam O ^H' substâncias simples - todas no estado-padrão,no estado físico e na variedade alotrópica mais estáveisé denominado entalpia-padrão de formação (AHi) da substância. É expresso geralmente em kJ/mol. ;ú

Energia deligação Aquebra de uma ligação química é um processo endotérmico e suaformação é um processo exotérmico. Denomina-seenergia de ligação a variação de entalpia da reação em que um mol de ligações é quebrado, estando os reagentese produtos dessaquebra no estado gasoso.

EXERCÍCrOS Para responder às questões de números I e 2, utilize os dados da seguinte tabela: Substância

Entalpia-padrão de formação ftJ mol-)

o, (g)

zero

H, (g)

zero

Hro (g)

-242

Hro 0)

-286

Co, (g)

-394

CrH, (8)

228

f. (Uesb-BA)Considere o seguinte diagrama de entalpia: Entalpia Hr(g)+ 1/2 Oz

O valor do ÀH indicadonesse diagrama, em kJ/mol de H,o (g) é a) -44 b) -22 c) zeÍo d) 22 e) 44

â a

lçYisa99q tçmql ?1flq vq:!!91tq|* - "

(Uesb-BA)A combustão completa de 1 mol de acetileno, CrH,(B), dando produtos gasosos, a) absorve 1.030kJ b) absorve 1.258kJ c) libera 1.030kJ d) libera 1.258kJ e) libera 1.494kJ

6 COr(s)+ 6 HrO1,, ;!f+

l. 2CzH2(g) + 5 O, (g) -+

4 CO, (g) + 2 H,O (l) : - 2.602kJ (combustão do acetileno) ^Hr 4CO r ( g) + 6H , O 0 ) II. 2 C,H6G) + 7O , ( g) : -3.123 kJ (combustãodo etano) ^H, III. H, (g) + 712O,(g) + H,O Q) : -286 kJ (formação de água) ^H3 a) Aplique a lei de Hesspara a determinaçáodo ÀH da reação de hidrogenaçãodo acetileno, de acordo com a equação:

* 6 O2ar, CuH,rOerer

Com a entalpia padrão de formação (lHi) do gás carbônico, da água e da glicose, é possÍvel quantificar a energia liberada na queima da glicose, conforme o quadro a seguir.

I atm:

l+.

Substância

(^H,)

COzrer

-339 kJ/mol

HrOr"t

-241kJlmol

c6H12o6(")

-991 kJ/mol

Assim sendo, a quantidade máxima de energia liberada, na combustãocompletade 36g de glicose,em condições-padrão, é igual a: a) 562,6 b) 843,9 c) 1.406,5 d) 1.969 e) 2.813 6. (Unifesp) Com base nos dados da tabela

--> crH6(g)

Energia média de ligação (kllmol)

b) Calcule o ÂH da reação de hidrogenação do acetileno.

Ligação

(Ceeteps-SP)A escolha de um combustÍvel para um determinado tipo de veículo depende de vários fatores. Em fogue' tes, por exemplo, é importante que a massa de combustível a bordo seja a menor possível; em automóveis, é conveniente que o combustível não ocupe muito espaço. Considerandoessesaspectos,analisea tabela a seguir:

o-H

460

H_H

436

o:o

490

Energia liberada por grama de combustÍvel queimado (kJlg)

Energia liberada por litro de combustivel queimado (kJ/L)

Hidrogênio (Ft)

t42

Octano (CrHrr)

3,8 x 104

Metanol (CH3OFD

1,8x 104

Combustível o

2A9

iÉ14:1,,,iéÈ:,.ïf,.i4i*r

5. (Cesgranrio-R) A etapa ÍotoquÍmica da fotossÍntese,conhecida como "reaçõesde claro", é assimchamadapor ocorrer somente na presença de luz. Essas reações podem ser simplificadasna seguinteequação:

3. (Vunesp) São dadas as equaçõestermoquímicas a 25'C e

crHrG) +zHr(g)

pode.se estimar que o ÂH da reação representada por 2 HrO (g)

--> 2H2G) + O, (O,

dado em kJ por mol de HrO(g), é igual a: e) -478. a) + 239. c) + 1.101. b) +478. d) -239. a.

Levando-seem conta apenas esses critérios, os combustíveis mais adequados para propulsionar um foguete e um automóvel seriam, respectivamente, a) metanol e hidrogênio. b) metanol e octano. c) hidrogênio e octano. d) hidrogênio e hidrogênio. e) octano e hidrogênio.

@uvest-SP)Considere as reações de oxidação dos elementos Al, Mg e Si representadaspelas equações abaixo e o calor liberado por mol de 02 consumido. : -1.120 kJ/mol de O' 413Al + O, --> 213AlrO, ^H : -1.200 kJ/mol de O, 2Mg + O, -+ 2MgO ^H : - 910 kJlmol de O, ÂH Si + O, -+ SiO, Em reaçõesiniciadas por aquecimento,dentre esseselementos, aquele que reduz dois dos óxidos apresentadose aque le que reduz apenasum deles, em reações exotérmicas, são, respectivamente, e) S i eA Ì c) AleSi a) MgeSi b) MgeAl d) SieMg

Cinéticaquímica (rapidez) deumreagente deumproduto 0udeconsumo deformação média Velocidade lAquantidadel .. *- --TIõpo

em que: lÂ quantidadel : rnód,rloda variação da quantidadede um reagenteou produto, isto é, lquantidade final - quantidade iniciall. tempo : intervalo de tempo no qual ocorreu a ^ variação A quantidade.

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

Volume3

EÍeito daconcentração dosreagentes sobre a velocidade Quanto maior for a concentraçãodos reagentes,maior será a velocidade de uma reação química.

EÍeitodatemperatura sobreavelocidade Quanto maior a temperatura,maior será a velocidade de uma reação química.

EÍeito dasupeúície decontato sobre avelocidade Em reações das quais participam reagentesque se encontram em diferentes fases,a velocidade será tanto maior quanto maior for a superfíciede contato entre essasfases.

EÍeito docatalisador sobre avelocidade Catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação química sem ser efetivamente consumida no processo. Catálise é o nome dado ao aumento de velocidade provocado pelo catalisador.

Teoria dascolisões Colisão efrcaz ou efeüva é aquela colisão entre moléculas dos reagentes que conduz à formação de produto. Paraque uma colisão entre moléculasde reagentesseja eficazé necessárioque ela ocorra com geometria adequadae energiasuficiente. Energia de ativação é o valor mínimo de energia que as moléculas de reagentesdevem possuir para que uma colisão entre elas seja eficaz.

ú * @

& &

.* I

* õ @

Beação exotérnica

fleação endotérmica

; q

ry t ú { I

ativação

{ rH < o\,od,tos

õ *

Quanto maior for a energia de ativação, mais lenta será a reação. Um catalisador aumenta a velocidade de uma reação, pois abaixa a energia de ativação. g

Leidevelocidade ouleicinética aX + óY -+ produtos

u = h. JXl..IYI'<

m : ordem da reação em relação a X n - ordem da reação em relação a Y m 1 n : ordem global dareação

Revisõo de TemasParao Vestibular com: u ft [X] e [Y] m en

: : : :

velocidade (rapidez) da reação; constante de velocidade (característicada reação e da temperatura); concentraçãoem mol/L dos reagentesX e Y; expoentes determinadosexperimentalmente.

Teoria dascolisões e leicinética elementares freações Reação elementar é aquela em que moléculas de produtos se formam após uma única colisão eficaz entre molécuÌasde reagentes. ParaumareaçãoelementarcA+bB -->produtos,aleicinéticaéu:ft'[A]''[B]",emqueaebsãoos números de moléculasde A e B que sofrem a colisão que resulta em reação.

Beações não-elenentares

ú O o

Reaçãonão-elementar é a que ocorre por meio de duas ou mais etapas elementares. Mecanismo de reação é o conjunto de reações elementares que compõe uma reação quÍmica. Numa reação nãoelementar a velocidade da reação global é igual à velocidade da etapa mais lenta do mecanismo.

G g I

ú o üú

EXERCíCIOS

! s c a

l. (PUC-SP)Uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio (llrO), de concentração 0,1 mol/L, decompõe-sequando em solução alcalina, a 20"C,segundo a equação.

a g ! a

H,o,(aq) -+ H,oQ)*

o E

€e

O,,t

O acompanhamento da velocidade de decomposição do peróxido de hidrogênio nessas condições é representado pelo gráfico

o o

0,100

= 0,'l mol/L [HzOz]ini.i"t

e a G

T = 20'C J

t t t ll\

0,050

:E -

n n?q

0,000 0

1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 tempo(min)

Em um segundo experimento, o acompanhamento cinético da decomposição do HrOr, nas mesmas condições de pH, resultou no seguinte gráfico.

o,20 ^J

0.15

çF

0,1 0

Brr(aq) + HCOOH(aq) soluçãocolorida

2H*(ae) + 2Br-(aq) + CO'G) soluçãoincolor

I. de coloraçãoda solução; II. do pH dasolução; III. do volume gasosodesprendido. É correto aÍirmar a) somente I b) somente II c) somente III

1. 000 2.000 3.000 4.000 5.000 tempo(min)

d) somentelell e) I, II e III

(PUC{ampinas-SP)Ferro em presençade ar (contendo 20%, em mols, de oxigênio) e águasofre a seguintetransformação: 2 Fe(s) + lOr(g) 2 ""'

o_ r o,os 0,00 o

2. (UFS-SE)Bromo em solução aquosa reage com ácido metanóicode acordo com a equação:

Considerando que essa reação não é instantânea, podese determinar sua rapidez em função do tempo (estudo cinético da reação). Para isso, basta medir em função do tempo a variação

E 'n

Analisando os dois gráficos, pode-se afirmar, a respeito da concentração inicial de HrO, e da temperatura no segundo experimento que : 0,1 mol/L e T = 20"C a) [HrOr],n,","1 = 0,2 mol/L e T > 20"C b) [H2o2]hi"iuì c) [HrOr]".o' = 0'2 mol/L eT : 20"C : 0,2 mollLe T < 20'C d) [H2o2]hrhr : 0,3 mol/LeT > 20'C e) [HrOr],n,",",

+ nHrO (g ou l)

FerO3'nHrO(s) sólido amarelo acastanhado

Dentre as condições indicadas, aquela em que se forma o produto (FerO,.nHrO(s)) em menor intervalo de tempo é a) (ferro em barras + ar + HrO) resfriados a -10"C. b) (ferro em barras + 02 + HrO) resÍriados a0"C. c) Qimalha de ferro + ar Ì HrO) resfriados a 0"C. d) Qimalhade ferro + ar + HrO) aquecidosa50"C. e) Qimalhade ferro + O, + HrO) aquecidosa 100"C.

292

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

4. (Estácio-RJ)Vamos considerar as seguintes situações para a reação entre duas substânciasA e B. 1 mol do gás A e 1 mol do gás B são misturados em um recipiente fechado de 500 mL. Num outro recipiente fechado, agora de 250 mL, novamenteI mol de cadaum dessesgasessão misturados. Supondoa mesmatemperatura nos dois recipientes,em qual das duas situações a velocidade de reação será maior? a) A velocidade de reação serímaior para a situação onde o recipiente tem o maior volume, pois a pressãoé superior. b) A velocidade de reaçãoserá maior para a situação onde o recipiente tem o menor volume, pois a pressãoé superior. c) Avelocidade de ambasas reaçõesserá a mesma,pois não faz diferençao volume do recipiente. d) A velocidade de reaçãoserá maior para a situação onde o recipiente tem o menor volume, pois a pressão é inferior. e) Avelocidade de reaçãoserá maior para a situação onde o recipiente tem o maior volume, pois a pressãoé inferior. 5. (UFMT) O metano é considerado um poderoso gás-estuÍa, pois, além de seuspróprios efeitosdiretos,contribui indire. .tamente para o efeito estufa, produzindo, ao entrar em combustão, o dióxido de carbono, outro poderoso gás-estufa.O diagrama abaixo representaesquematicamenteas variações de energia na combustão do metano com a formação de dióxido de carbono. H

rì

A rapidez inicial dessareação foi determinada experimentaìmente em função da concentração dos reagentes, encontrando-se os resultados graficamentedescritos abaixo:

, ut

ttt

l- . ' tr

6. (FCM/Feluma-MG)Considerea reaçãodescrita pela equação: NO(s)+ CO(d + Oz<sl + NO2G)+ CO2(s)

a.4

tNol

tcol

[o2]

Considerando-seesses resultados e seus conhecimentos sobre cinética química, assinale a alternativa INCORRETA. a) A rapidez da reação diminui com a diminuição da tempe. ratura. b) A rapidez da reação pode ser medida pela variação da pressãocom o tempo. c) A rapidez da reação é aumentada com a adição de um catalisadoradequado. d) A rapidez de formação de NO, aumenta com o aumento da concentraçãode CO. 7. (Furg-RS)Considere a transÍormação de um haleto orgânico em meio básico formando um álcool, conforme dados mostrados na tabela a seguir: Concentração inicial/ mofl Haleto

A partir da análise do diagrama, julgue cada item como verdadeiro (V) ou falso (F). 0 - x representa a energiade ativação da reação de combustão do metano. I - Na combustão do metano, a energia liberada na formação das ligações dos produtos é maior que a energia absorüda na ruptura das ligações dos reagentes. 2- O da reação de combustão do metano é igual a ^H kJ/mol. +890 3 - A combustãode 1,6kg de metano liberará 89.000kJ.

I I

l. / l

\mol/

tt./t/

Experimentos

CO2+ 2 HrO

Volume3

oH-

Rapidez inicialde Íormaçãodo álcool/ mol/ls

0,1

0.001

0,2

0,1

0,002

0,3

0,1

0,003

0,1

0,2

0,004

0,1

0,3

0,005

A tabela permite inÍerir que a rapidez da reação: I. depende da concentração de base; II. dependeapenasda concentraçãodo haleto; III. depende da concentração de ambos os reagentes; IV. independe daconcentração dos reagentes. Quais alirmativas estão corretas? a)Apenaslell. d) Apenas II e IV. b)Apenas I e III. e) Apenas III e IV. c) Àpenas II e III.

Equilíbrioquímicoe Princípiode LeChatelier Equilíbrio químico é a situação na qual as concentraçõesdos participantes da reação não se alterarn, pois as reaçõesdireta e inversa estão se processandocom veÌocidadesiguais. o O valor da constante de equilíbrio (Ç ou Ko) é característicoda reaçãoe da temperatura. e O valor da constante de equilíbrio (K" ou Ko) para uma reação,numa certa temperatura, não depende das concentraçõesiniciais de reagentese de produtos.

Expressão matemática daconstante (K,) deequilíbrio emfunção dasconcentrações aA +bB Reagentes

cC+d D Produtos

. [ Di" K"._ [ c ] ' . lB ] ' , [A]"

ú @

E C a a

tË G a @

t t

.s a

@ 4 a a

I ! G

.Ë

ú a

* ú

Revisão de TemasParao Vestibular

Expressão parciais matemática daconstante deequilíbrio emÍunção (Ke) daspressões +

aA *r*bB *,

cC*r+ d D* ,

K o:

G . )' ' G o )o Go)' '(Pu)'

(cr) Grau deequilíbrio cf:

quantidade, em mols, que reagiu até atingir o equilíbrio quantidade, em mols, inicial de reagente

Espontaneidade deumareação evalordeK, 2 SO2c)+ ozer

2 SO3@ IÇ: 9,9. 10+25

Nrc*r* orrrr +

2 NO(s)

Valor relativamente alto

ü ü f

tú ü

ls9'l' : 9. 9 . 1 o * 2 5 lS Orl''[Or]

Valor relatlvamente baixo O denominador é 1,0 . 10ru vezes maior que o numerador. No equilíbrio há mais reagente do que produto.

: 1 , 0' 10- 30

a a a a !

Uma reação é tanto mais favorecida (mais espontânea) a uma certa temperatura quanto maior for o valor de sua constante de equilíbrio nessa temperatura.

o a

Princípio deLeChatelier

Quando um sistema em equilÍbrio químico é perturbado por uma ação externa,o próprio sistematende a contrariar a ação que o perturbou, a fim de restabelecera situação de equilíbrio.

O numerador é 9,9 . lO'u vezes maior que o denominador. No equilíbrio há mais produto do que reagente.

K": 1,0. 10-30

t * * ú E

t J

ilt

Perturbação externa

Desloca no sentido de

Altera o valor de K?

Àumento da concentração da substância Diminuição da concentração da substância Aumento da pressão Diminuiçãoda pressão

Consumodessasubstância Formaçãodessasubstância Menor volume gasoso Maior volume gasoso

Não Não Não

Aumento da temperatura

Absorção de calor (endotérmico) Liberação de calor (exotérmico) Não desloca

Diminuiçãoda temperatura Presençade catalisador

Não Sim Sim Não

EXERCíCIOS l. (PUC-RDO gráÍico mostra a variação das concentrações de Hr, I e HI, durante a reação de 1 mol de H, com I mol de I num balão de I L a uma temperatura de 100'C,em função do tempo. A equação da reaçáo é: Hrer f Irrrt +

2HI(s)

Qual é a constante de equilÍbrio dessa reação?

^) (\ € s t,u E

Tempo(min)

2. @UC-Campinas-SP)Uma mistura equimolar de nitrogênio (N) e oxigênio (O) aquecida a 2.000"Creagenuma extensão de 1 % (em mol) para formar óxido nítrico Nr(g) + O,(g) + 2NO(g). Nessatemperatura,o valor da constantedesseequilíbrio é, aproximadamente, a) 4 x 10-4 d) 4 x 10"2 b ) 4 x 1 0 'z e) 4 x 10*a c)4 (Faap-SP)Um recipiente fechado contém o sistemá gasoso representadopela equaçãode reação 2 SO, + 02 + 2 SO3, sob pressão de 6 atm e constituÍdo por 0,4 mol de SOr, I,6 mol de O, e 2,0mol de SOr.Determineo valor da constante de equilÍbrio do sistema, em termos de pressões parciais.

294

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano r

4. @sam-RN)Considere o sistema em equilÍbrio. 4 HCIG)+ Orrrr ê

(lPAJmec-RS)Considere a seguinte reação em equilÍbrio: : +58,1 kJ N2O4+ 2 NO, ^H a pressãoconstanO aumento da temperatura, mantendo-se te, provoca o seguintefenômeno: a) deslocamento do equilíbrio no sentido exotérmico; b) deslocamento do equilíbrio no sentido endotérmico; c) ausência de deslocamento do equilÍbrio; d) aumento do volume de NrOa; e) diminuição do volume de NOr.

2H2OG)+ 2Cl?Uj)

Aupentando a pressãodessesistema a) o equilíbrio se deslocarápara a direita. b) o equilíbrio se deslocará para a esquerda. c) o equilíbrio não será influenciado. d) aumentará a concentração de Or. e) diminuirá a concentraçãode H2O. 5. (Uneb-BA) N2O4(O+

: 58,1kJ ^H': Kc 0,36mol/l a 100'C

2 NO2(O

Em relação ao sistema em equilíbrio representadopela equação, pode-seaiirmar: 01) O aumento da temperatura do sistemadiminui o valor numérico da constantede equilíbrio. 02) A variação das concentrações do NrO<og do NO* implica manutenção do valor numérico da constante de equilíbrio. 03) Diminuindo.se a pressão total sobre o sistema, o equil! brio é deslocado para a esquerda. 04) A adição de um catalisador ao sistema desloca o equilíbrio para a direita. 05) A constante de equilíbrio, Kc, é representada pela expressão

t rNIrì 'LL\v2t

Volume3

I .

[ Nr Or ]

(Ceeteps-SP)Amônia é sintetizada industrialmente a partir do nitrogênio atmosférico e do gás hidrogênio, o que pode ser representado por: I N, (g) + 3 H, (g) + 2 NH3(g) + calor Na indústria, essa transformação é feita na presença de catalisador,sob pressão de 400atm, mas atemperaturas não muito elevadas. Assinale a alternativa que contém somente afirmações corretas a respeito dessas condições. a) A pressão dos gases no sistema é mantida elevada para deslocar o equilíbrio no sentido da formação da amônia. b) A pressão dos gases no sistema é mantida elevada para impedir a liquefação da amônia. c) O catalisador serve para deslocar o equilÍbrio no sentido da formação da amônia. d) O cataìisadorserve para filtrar as impurezascontidas nos gasesreagentes,impedindo a formação de poluentes. e) Sea temperatura for muito elevada,a velocidade da transformação ficará muito pequena.

ú ú

Equilíbrios iônicosem soluçãoaquosa

õ ú ; ú 6.

sü T

ü I a

(K.) deionização Constante deácidos HClOn,., +

HCNc d

il l0

: [$i]:{Ç}Qíl lHClo4l

Háot + CIO;("o

K ":

Hà o r* C N 1 u q ;

: ttt,ll:.t.ÇI-l K ": 4,9;10-10

10*

lHcNl

O numerador é da ordem de l0ro vezes o denominador. Alta tendência para liberar Ht. to vezes O numerador é tgual a 4,9' l0 o denominador, Baixa tendência para liberar H-.

Algunsvaloresde constantede ionizaçãoácida(K"),a 25'C Ácido mais forte gç1g. dentre os da tabela HB; HCI ^ H2so4 È

n,so,

E gê-

H.pO4

HNO2

Ë _q

IHF E

cH3cooH

H,CO3

Ácido mais fraco dentre os da tabela

HCN

+ + + + + + + + + + + +

H- + CIO; H *f B r H *+C t H" + HSO; H '+ H S O ; H* + HrPO; H t +N O t H '+F H'+ CH3COO H- + HCO; H '+ H S _ H *+C N -

- 10*10 - l0*e _ l0*7 - l0*3 1 , 5. 1 0 - 'z 7,6.10 3 4,3.10 n 3,5.10-4 1 , 8 .1 0 - 5 4 , 3. 1 0 - 7 1 , 3. 1 0 - 7 4 , 9. 1 0 , 1 0

É tr

Ë ã; E

Valores de K" da ordem de l0-5 ou menor correspondem a ácidos fracos.

E il

I,| : I iq

:a I I I

I j

Revisão de TemasParao Vestibular

Acidos e bases emsolução Para monoácido forte ou fraco

Para monobase forte ou fraca

=+Kr:#+

[H*] : cr'71'l

K ":É *

[O H-]: a . T il

Para monoácido fraco

K^: a''"1\

Para monobase fraca

Ka: az.TI

Lei da Diluição de Ostwald

Simplifrcação da Lei da Diluição de Ostwald

Escalas depHe p(lH HrOor +

Hãor+OHãor

Equilíbrio de autoionizaçâo da água

*"*,;

['.;1.o,Ï; J,.daágua

lo-'n rH-] toËi5:ci,o.

Potencial hidrogeniônico (ptD de uma solução: p H= -log [H.] Potencial hidroxitiônico (pOH) de uma solução: poH : -log [OH-]

, pF{+POH=:,14,;':':.'

a a !

Meio neutro: [H-]

1,0. 10-7mol/L :â

[oH-1: 1,0. 10-'mol/L :+ pOH

7 I

q a !

Meio ácido:

[H*]

1,0. l0-7 mol/L +pH pOH

, 7

1,0. l0-? mol/L =+pH pOH

7 7

loH-l < 1,0. l0-7 mol/L + Meio brásico: [H"]

loH-l > 1,0. l0-7 mol/L +

a25"C

: !

lH*l

toH-l

l 0 -5

10-6

l0-8

lO-e

10-10 10-11 l0-12

10- 13 l0 11

l0- 14 l 0 * 1 3 l 0 -1 2 l 0 -1 1 l 0 -1 0 l O-e

10* s

10-6

l0-5

l0-4

10-l

100

l 0 -1

poH

l 0 -2

l 0 -3

l 0 -4

l 0 *3

l'0-z

100

; ..' .. 1',::1 t:.:

',;;-;:::',

. a::'a:.i::È=

Hidrólise salina r Hidrólise salina é o nome do processoem que o cátion e/ou ânion proveniente(s)de um sal reage(m) com a água. . Apenas cátions de base fraca e ânions de ácido fraco sofrem hidrólise. Soluçãode sal de ácido fraco e base forte é básica. Solução de sal de ácido forte e base fraca é ácida. Solução de sal de ácido forte e base forte é neutra.

296

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

Volume3

lndicadores ácido-base Zona de viragem ou faixa de üragem é o nome dado à faixa de pH na qual um indicador ácido-basesofre a mudançade coÌoração. Faixade viragemde algunsindicadoresácido-base. pH 0

lndicador Azul de bromofenol

amarelo[@

azul

Alaranjadode metila

vernrelhoGl

amarelo

Vermelhode metila

vermelhoGl

amarelo

amarelollK

Azul de bromotimol

âzul

incolorl---l

Fenolftaleína

róseo

EXERCÍCrOS l. (MackenzieSP)

5. €UC-SP) Considereas seguintesreaçõesde ionização e suas Soluções

lH*l

unna

1 . 10- 6

clara de ovo

respectivasconstantes: HrSO30) + H,O0) + H.O*(aq) + HSOi(aq)

108

ilI

lágrima

1 1 0 -7

caÍé

1 . l0 - 5

4. (UFS-SE)Uma solução aquosa 0,045mol/L de ácido acético, CH'COOH,apresenta o ácido 2% dissociado em Hn e A concentraçãode cada um dessesíons na soluCH3COO-. ção é: a) 9 .10 -6mo l/ L b) 9. l0 a mol/L c) 9. l0-3 mol/L d) 9. 10 2 mol/L e) 9 . lO-tmol/L

+ H,Oo) +

ç:2 HrO*(aq) + CN-(aq)

E a

t c

x l0-n

Iç= 4 x lo-to

b) pH HCN < pH HCO,H < pH HrSO,< 7 < pH HCOrH< pH HCN c) 7 < pH H2SO3 d) pH HrSO,< pH HCO,H < pH HCN < 7 e) pH HrSO, = pH HCOrH : pH HCN < 7 6. Adiciona-seágua destilada a 5 mL de uma solução de HCI de pH : 1,7até o volume de 500 mL. Qual o novo pH? a) 2,7 b) 3,7 c) 4,7 d) 7,0 e) 1,0 t.

(FEI-SP)Numa solução aquosa onde efste o seguinte equilíbrio: N H 3 +H 2 O + N H ; +O H Com base no equilÍbrio acima, é correto afirmar: a) Se o equilÍbrio é deslocado para a esquerda, o pH da solução aumenta. b) Diminuindoa concentraçãode NHi, o equilíbrioserádeslocado para a direita. c) Diminuindo a concentração de NHr, o equilÍbrio será deslocado para a direita. d) Diminuindo a concentração de NHr, o pH da solução aumenta. e) Aumentando a concentração de NHr, o equilíbrio será deslocado para a esquerda.

€ 3

-I

a a

€

Ao se prepararem soluçôes aquosas de concentração 0,01 moVL dessas três substâncias, pode-se afirmar, sobre os valores de pH dessas soluções que a) pH HrSO,< pH HCOrH< 7 < pH HCN

2. (PUC-MG)Ao analisar um determinado suco de tomate, um técnico determinou que sua concentração hidrogeniônica é iguaìa 0,001mol/L. Assim,o pH dessesuco de tomate é: a )2 b)3 c)4 d )e e) ll em regiões industrializadas, sendo um dos responsáveispor tal acidez o ácido sulfúrico (FIrSOJ.Avaliando a concentração de íons hidrogênio numa referida amostra, foi encontrado o valor de pH : 4. Considerando o HrSO, como único ácido presente, totalmente ionizado, na amostra, sua concentração aproximada, em mol/L, será igual a: a) 5 x l0-5 b )1x10 5 c) I x 10-4 d) 5 x 10-4 e ) 1 x1 03

HrO*(aq) + HCOr(aq)

HcN(g)

Com os dados da tabela, pode-se afirmar que: a) somente I , II e III são soluções básicas. b) I, il, III e IV são soluçõesácidas. c) somenteIII é solução básica. d) somenteI, III e IV são soluçõesácidas. e) somente II é uma solução básica.

3. @stácioRl) A chuva ácida ocorre com bastante Íreqüência

HCOrH(g)+ H,O0) +

;

IÇ: I x lo-'z

e ;o

t 5 o € -t -I { I

I @

297

Revisõo de Temas Parao Vestibular (Unifesp) O pH do plasma sangiiíneo,em condições normais, varia de 7,35 a 7,45 e é mantido nesta faixa principalmente deüdo àação tamponantedo sistema[CO3/FICOJ,cujo equilÍbrio pode ser representado por: cor+Hr o

H2c o3 +

a) Essa água é ácida ou alcalina? Justifique escrevendo a reação. b) Se a garrafa Íor deixada aberta, o que acontece com o pH da água?Explique.

H+ + Hc o ;

(PUC-MG)Dos sais abaixo, aquele que em solução aquosa apresenta pH menor do que 7 é: a) NaCN c) KNO, e) NaHCO, b) Kcr d) NH4CI

Em determinadas circunstâncias, o pH do plasma pode sair dessa faixa, Nas circunstâncias: l. histeria, ansiedade ou choro prolongado, que provocam respiração rápida e profunda @iper-ventilação); II. conÍinamento de um indiúduo em um espaço pequeno e fechado: IlL administração endovenosa de uma solução de bicarbonato de sódio, a situação que melhor representa o que ocorre com o pH do plasma, em relação à faixa normal, é:

Õ o a t

e E a a a E o

€

ill

diminui

aumenta

diminui

aumenta

diminui

aumenta

diminui

aumenta

diminui

9. (Fuvest-SP)Água mineral com gás pode ser fabricada pela introdução de gás carbônico na água,sob pressão um pouco su pe riora lat m .

ll.

QTA-SP)Em quatro copos são colocados 100 cm3de água e quatro gotas de azul de bromotimol, um indicador que adquire cor amarela em pH < 6,0;verde em pH entre 6,0 e 7,6; azul em pH > 7,6. Adicionando ao primeiro copo sulÍato férrico, ao segundo acetato de sódio, ao terceiro sulfato de sódio e ao quarto cloreto de amônio (aproximadamenteuma colher de chá do respectivo sólido), a seqüência de cores das soluções finais será: a) amarela;verde; azul e amarela. b) amarela; azul; verde e amarela. c) verde; azul; verde e verde. d) verde; azul; verde e azul. e) azul; amarela;verde e azul. (PUC-MG)Em relação a uma solução de ãcido clorÍdrico, a alirmativa incorreta é: a) tempHmenorqueT. b) conduz corrente elétrica. c) reage com solução de hidróxido de sódio. d) reage com os carbonatos liberando giís carbônico. e) torna vermelha uma solução alcoólica de fenolftaleína.

3 a

C a G o -9

3 C) o

.i !

€e o

Expressão matemática deK,paraequilíbrios heterogêneos

q t

. As concentrações dos sólidos presentes no equilíbrio não figuram explicitamente na expressão mate. mática de K. Exemplo:

+ 3COc) + FerOr,",

2Fe,"1* 3COz(o

,. -- [COr]'

lggf

o A adição ou retirada de um sólido participante não desloca um equilÍbrio heterogêneo.

Produto desolubilidade o Soluçãoem equilíbrio com corpo de fundo é necessariamentesaturada. o Produto de solubilidade 0ç, Kp",PD é o nome dado à constante de equilíbrio pÍüa um processo do tipo: sólido iônico ê solução saturada

Exemplo: BaSon,",+ r-----vJ

Sólido iônico

Ba'z,l,+ SO?ãrt ----------------

Solueão saturada

ç:

. tSOï-] [Ba'z*J

BaSOalrl t;

Solução saturada em eqúlíbrio com o corao de chão.

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QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

Volume3

Solubilidade etemperatura endotérmico

KCI( ,) .

- K ào,+Claq) A H>0

Li2co3(")a--------------2Liàd + CoSGq) ^H<

endotérmico

'' I O xi*eetüientri:dèsl*3:ppadsque{fii': O aquecimento aumenta a solubilidade do KCI

Ët f

El l/

O aquecimento diminui a solubilidade do LirCO,

KY/ /

Temperatura

(Fuvest-SP)Galinhasnão transpiram e, no verão, a freqüência de sua respiração aumenta para resfriar seu corpo. A maior eliminação de gás carbônico, através da respiração,faz com que as cascas de seus ovos, constituÍdas principalmente de carbonato de cálcio, se tornem mais Íinas. Para entender tal fenômeno,considere os seguintesequilíbrios químicos: Ca'zt(aq) + CO! (aq) + CaCOr(s) CO3-(aq) + H,O(l) + HCOr(aq) + OH-(aq) HCOi(aq) + HrO (l) + H,COr(aq) + OH-(aq) HrCO.(aq) + COr(g) + HrO(l) Para que as cascas dos ovos das galinhas não diminuam de espessurano verão, as galinhas devem ser alimentadas a) com água que contenha sal de cozinha. b) com ração de baixo teor de cálcio. c) com água enriquecida de gás carbônico. d) com água que contenha vinagre. e) em atmosfera que contenha apenas gás carbônico.

Àdicionam-se,separadamente,40,0g de 3. (PUC-Campinas-SP) cada um dos sais em 100g de HrO.À temperaturade 40'C, quais sais estão totalmente dissolvidos na água? a) KNOTeNaNO, b) NaCl e NaNO, c) KCI e KNO, d) Ce,(SO)3e KCI e) NaCl e Cer(SO), 4. Qual dos sais apresentadosno gráÍico tem sua solubilização prejudicada pelo aquecimento? d) NaCl a) NaNO, e) Ce,(SO), b) KNO3 c) KCI 5. (UFS-SE)Para que um sistema constituído por dicromato de potássio (alaranjado) e água seja considerado em equilíbrio químico de acordo com a equação: KrCrrOr(s) f nHrOQ

zKt(aq) + Crr@ 1aq) l. a temperatura do sistema deve permanecer constante, II. a intensidade de cor da solução sobrenadante deve manter-se inalterada. III. a água lÍquida deve vaporizar-se continuamente. IV. o sólido deve dissolver-se completamente.

(Fuvest-SP)Na siderurgia ocorre a reação FeOq";+ CO(g) + Fe1"y* CO* cuja constantede equilíbrio K tem a seguintedependência

da temperatura: t ("c) 700 K 0,678

800 0,552

900 0,466

1.000 0,403

Para aumentar o rendimento da produção de ferro metálico, como se deve variar: a) a temperatura? b) a concentração dos gases presentes? Justifique suas respostas. O gráfico a seguir, reÍerente às questões 3 e 4, corresponde às curvas de solubilidade de cinco sais.

aì

= õ O

-ò p

ã f

1 10 1 00 90 80 70 60 50 40 30 20 l0

NaNQ3

0 r0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ('C) Temperatura

Dessasafirmações, são corretas SOMENTE d) IIeIV a) Iel l e) III e IV b) Iel l l c) II e III 6. (FEI-SP)Sabendo que o produto de solubilidade do cloreto de prata vale 1,80. l0 r0,podemosdizer que a solubilidade desse sal em água é (em mol/L): a) 3,26' 10 20 b) 0,90. 10-10 c ) 1 , 8 0 .1 0 - 1 0 d) 3,60' 10 05 e) 1,34.l0-05 a.

@stácio-R) A solubilidade do sulfato de bário @aSO), a 25'C, é de 9,1 . l0-3 grama/litro. Em função desta informação, assinale a afirmação CORRETAsobre uma solução saturada do sal: a) A equação do produto de solubilidade deste sal é: Kps : [Ba'z*]'z. tSOí l; b) A concentraçãodo Íon sulfato é 4,5. l0-3 g/L; c) A concentraçãodo Íon bário é 4,5' l0-3 g/L; d) O produto de solubilidadeé de 3,9' 10-5; e) A concentraçãomolar do BaSOné de 3,9. 10-smol/L.

È @ @ @ @ t

@ t

Ê .t t

Revisõo de TemasParao Vestibular

a a

Reaçãonuclear é um processono qual o núcleo de um átomo sofre alguma alteraçáo. Nuclídeo é o nome dado a um núcleo caracterizado por um número atômico (Z) e um número de massa (A). A palavra isótopo pode ser usada com essemesmo significado. Radionuclídeo ou radioisótopo é um nuclídeo emissor de radiação. Simbologiasimportantes: Partícula alfa: !a ou lHe Partícula beta: -?Ê ou -fe Radiação gama: ly Nêutron: ln Próton: lp ou ltt (núcleo do hidrogênio leve)

o o

€ P

Quando um radionuclídeo emite uma partícuÌa ct, seu número de massadiminui 4 unidades e seu número atômico diminui 2 unidades.

E o

lx-->fa+i iv

o E

;o d o a o G o

o o !

3 ! g c a o

Quando um radionuclÍdeo emite uma partÍcula p, seu número de massa permanececonstante e seu número atômico aumenta de I unidade.

âx -- _ïpÌ ,*ÌY Ao contrário das radiaçõescxe F, que são constituídaspor partículas,a radiaçáoyé formada por ondas eletromagnéticasemitidas por núcleos instáveislogo em seguidaà emissãode uma partÍcula o ou B. Tempo de meia-üda ou peúodo de semidesintegraçáo é o tempo necessário para que metade da quantidade de um radionuclídeo presenteem uma amostra sofra decaimentoradioativo. Símbolo:t,, ou P. Porcentagemdo radionuclídeo na amostra

100%

N úmerode meias-vidas transcorridas

Transmutação nuclear é a transformação de um nuclídeo em outro, provocada pelo bombardeamento com uma partícula. Fissãonuclear é o processode quebra de núcleosgrandesem núcleosmenores,liberando uma grande quantidade de energia.Ocorre na explosãode bombas atômicas e nas usinas termonucleares. Fusãonuclear é a junção de núcleospequenosformando núcleos maiorese liberando uma quantidade muito grande de energia.Ocorre no Sol e nas demais estrelas.

300

QuímicanaAbordagemdo Cotidiano .

TËMA BI

EXERCÍCrOS

l. (CesgranrioR-l) Um átomo de 2SUemite uma partÍcula alfa, transformando-se num elemento X, que, por sua vez, emite uma partícula beta, dando o elemento Y, com número atômico e número de massa respectivamente iguais a: a) 92e234 d) 90 e 238 b) 9l e 234 e) 89 e 238 c) 90 e 234

(UFPA)Um isótopo radioativo Y emite radiação p e perde 87,5%de sua atividade em 24 dias, transÍormando-se em Xenônio (Xe). a) Escreva a equação de decaimento de Y. b) Qual é o elemento Y? c) Calcule o tempo de meia-üda de Y. D,

2. (Vunesp) A natureza das radiações emitidas pela desinte. gração espontâneado'zlfU poAe ser estudada através do arranjo experimental mostrado na figura. A abertura do bloco de chumbo dirige o Íeixe de radiação para passar entre duas placas eletricamente carregadas,verificandose asepaÍação em três novos feixes,que atingemo detector nos pontos 1, 2 e 3.

Volume3

(Vunesp) O tecnécio-99,um isótopo radioativo utilizado em medicina, é produzido a partir do molibdênio, segundo o processo esquematizadoa seguir. lltvto --> llfc + partícula X { tt,r: 6,0h ProdutoY+radiaçãoy Define-set,o ftempo de meia-vida) como o tempo necessário para que ocorra desintegraçãode metade do total de áto mos radioativos inicialmente presentes. É correto afirmar que: a) X é uma partÍcula alfa. b) X é uma partÍcula beta. c) ao final de 12 horas, toda a massade frTc é transformada em produto Y. d) ao final de 12horas, restam 72%da quantidade inicial de !!Tc. e) o produto final Y é um isótopo do elemento de número atômico 44.

Bloco

6. (Unisinos-RS)Um exemplo típico de fissão nuclear é

'zllu+ ln -- 33Kr+rflBa + 3X

a) Qual é o tipo de radiaçãoque atingeo detector no ponto 3? Justifique. b) Representando por X o novo núcleo Íormado, escreva a equação balanceadada reação nuclear responsável pela radiação detectada no ponto 3.

Nesta equação X representa: c) próton. a) partícula alfa. d) nêutron. b) partícula beta. a.

3. (Fuvest-SP)O cobalto-60 (!!Co), usado em hospitais, tem meia-vida de 5 anos. Calcule quantos mols de cobalto60 restarão após 20 anos em uma amostra que inicialmente continha l0 g desse isótopo.

e) elétron.

(Unopar-PR) Usinas termonucleares são projetadas para converter em energia elétrica a ener$a que é liberada num processo de: d) Íissão nuclear. a) decaimento nuclear alfa. b) decaimento nuclear beta. e) Íusão nuclear. c) transmutação nuclear.

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carbôn Cadeias Heterogênea

Háalgumaligação duplaou tripla?

Homogênea Insaturada Saturada RamiÍicada (normal) Náo-ramiÍicada (heterocíclica) Heterogênea (homocíclica) Homogênea Insaturada Saturada Aromática (alicíclica) Não-aromática

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