AULA 01

• ESTEQUIOMETRIA

• TERMOQUÍMICA

• GASES

• ELETROQUÍMICA

01 - (UFG GO/2013)

O hidróxido de alumínio é um composto químico utilizado no tratamento de águas. Uma possível rota de síntese desse composto ocorre pela reação entre o sulfato de alumínio e o hidróxido de cálcio. Nessa reação, além do hidróxido de alumínio, é formado também o sulfato de cálcio. Assumindo que no processo de síntese tenha-se misturado 30 g de sulfato de alumínio e 20 g de hidróxido de cálcio, determine a massa de hidróxido de alumínio obtida, o reagente limitante da reação e escreva a equação química balanceada da síntese. Dados: H = 1 O = 16 Al = 27 Ca = 40 S = 32

02 - (UNICAMP SP/2015)

Um importante fator natural que contribui para a formação de óxidos de nitrogênio na atmosfera são os relâmpagos. Considere um espaço determinado da atmosfera em que haja 20 % em massa de oxigênio e 80 % de nitrogênio, e que numa tempestade haja apenas formação de dióxido de nitrogênio. Supondo-se que a reação seja completa, consumindo todo o reagente limitante, pode-se concluir que, ao final do processo, a composição percentual em massa da atmosfera naquele espaço determinado será aproximadamente igual a quanto? Dados: O = 16 N = 14

03 - (FUVEST SP/2015)

A figura abaixo ilustra as estabilidades relativas das espécies que apresentam estado de oxidação +2 e +4 dos elementos da mesma família: carbono, silício, germânio, estanho e chumbo.

As estabilidades relativas podem ser interpretadas pela comparação entre potenciais padrão de redução das espécies +4 formando as espécies +2, como representado a seguir para os elementos chumbo (Pb), germânio (Ge) e estanho (Sn):

PbO₂ + 4H⁺ + 2e^–  Pb²⁺ + 2H₂O 

GeO₂ + 2H⁺ + 2e^–  GeO + H₂O 

SnO₂ + 4H⁺ + 2e^–  Sn²⁺ + 2H₂O 

Os potenciais padrão de redução dessas três semirreações, ,  e , foram determinados experimentalmente, obtendo‐se os valores –0,12 V, –0,094 V e 1,5 V, não necessariamente nessa ordem.

Sabe‐se que, quanto maior o valor do potencial padrão de redução, maior o caráter oxidante da espécie química.

a) Considerando as informações da figura, atribua, na tabela abaixo, os valores experimentais aos potenciais padrão de redução ,  e .

b) O elemento carbono pode formar óxidos, nos quais a proporção entre carbono e oxigênio está relacionada ao estado de oxidação do carbono. Comparando os óxidos CO e CO₂, qual seria o mais estável? Explique, com base na figura apresentada acima.

04 - (UNESP SP )

Encanamentos de ferro mergulhados em água sofrem corrosão, devido principalmente à reação:

Fe_(s) + 2H⁺_(aq)  Fe²⁺_(aq) + H_2(g)

Para proteger encanamentos nessas condições, costuma-se ligá-los a barras de outros metais, que são corroídos ao invés dos canos de ferro. Conhecendo os potenciais padrão de redução

e dispondo-se de barras de magnésio e cobre, propõe-se:

a) Qual metal deve ser utilizado para proteger o encanamento? Justifique.

b) Escreva as reações que ocorrem na associação do cano de ferro com a barra metálica escolhida, indicando o agente oxidante e o agente redutor.

05 - (Fac. Santa Marcelina SP/2014-mod)

O ítrio-90 é um radioisótopo que tem sido cada vez mais utilizado no tratamento de tumores, especialmente do fígado, e apresenta meia-vida de 64 horas. No gráfico, sem escala definida, a curva mostra a atividade de certa amostra de ⁹⁰Y ao longo do tempo.

De acordo com os valores indicados no gráfico, qual o valor da atividade, em MBq, no tempo zero ?

06 - (FUVEST SP/2013)

Uma estudante de Química elaborou um experimento para investigar a reação entre cobre metálico (Cu) e ácido nítrico (HNO₃(aq)). Para isso, adicionou o ácido nítrico a um tubo de ensaio (I) e, em seguida, adicionou raspas de cobre metálico a esse mesmo tubo. Observou que houve liberação de calor e de um gás marrom, e que a solução se tornou azul. A seguir, adicionou raspas de cobre a dois outros tubos (II e III), contendo, respectivamente, soluções aquosas de ácido clorídrico (HCl(aq)) e nitrato de sódio (NaNO₃(aq)). Não observou qualquer mudança nos tubos II e III, ao realizar esses testes.

Sabe-se que soluções aquosas de íons Cu²⁺ são azuis e que o gás NO₂ é marrom.

a) Escreva, as equações que representam a semirreação de oxidação e a semirreação de redução que ocorrem no tubo I.

b) Qual foi o objetivo da estudante ao realizar os testes com HCl (aq) e NaNO₃(aq)? Explique.

07 - (FGV SP/2013-mod)

O molibdênio é um metal de aplicação tecnológica em compostos como MoS₂ e o espinélio, MoNa₂O₄, que, por apresentarem sensibilidade a variações de campo elétrico e magnético, têm sido empregados em dispositivos eletrônicos.

Qual os números de oxidação do molibdênio no MoS₂ e no MoNa₂O₄ ?

08 - (IME RJ/2014-mod)

Um hidreto gasoso tem fórmula empírica XH₃ (massa molar de X = 13 g/mol) e massa específica de 6,0 g/L numa dada condição de temperatura e pressão. Sabendo-se que, nas mesmas temperatura e pressão, 1,0 L de O₂ gasoso tem massa de 3,0 g, Determine a fórmula molecular do hidreto.

09 - (UEL PR/2015)

A pilha de Daniell é constituída basicamente de uma placa metálica de cobre mergulhada em uma solução de sulfato de cobre, constituindo o cátodo, e por uma placa metálica de zinco mergulhada em solução de sulfato de zinco, constituindo o ânodo. Ambos os metais são interligados por um circuito elétrico, e uma ponte salina faz a união das duas células, permitindo a migração de íons entre elas. A reação global que ocorre nessa pilha é representada por Cu²⁺ + Zn  Cu + Zn²⁺, cuja diferença de potencial (Eº) da pilha formada é de 1,10 V. Um estudante resolveu testar uma nova configuração de pilha, substituindo o cobre por uma placa metálica de alumínio mergulhada em uma solução de Al₂(SO₄)₃ e o zinco por uma placa metálica de ferro mergulhada em uma solução de FeSO₄. As semirreações de redução envolvidas para a nova pilha construída são dadas a seguir.

Fe²⁺ + 2e → Fe Eº = –0,44 V

Al³⁺ + 3e^–  → Al Eº = –1,67 V

Com base nessas informações,

a) escreva a equação química balanceada que representa esse processo e a diferença de potencial da nova pilha construída;

b) indique o fluxo de elétrons, o agente oxidante e o agente redutor nessa nova pilha construída.

10 - (Unimontes MG/2015 MOD)

Determinadas peças de um antiquário foram submetidas a um banho de prata. Para cada grama de prata processada foram gastos R$2,10 (dois reais e dez centavos). Nesse processo, a quantidade de carga envolvida foi de 100 F.

Qual o valor gasto no processo, em reais? Dados: Ag = 108

GABARITO E RESOLUÇÃO COMENTADA – R-2 – AULA-01

ESTEQUIOMETRIA, TERMOQUÍMICA, GASES, ELETROQUÍMICA

1- RESOLUÇÃO:

O enunciado da questão fornece os reagentes e produtos. A reação é:

Al₂(SO₄)₃ + 3 Ca(OH)₂  2 Al(OH)₃ + 3 CaSO₄

O enunciado pede para determinar o reagente limitante.

Dica: Quando a questão fornece dois valores de massa ou de mols dos reagentes, provalvelmente algum valor está em excesso. Para determinar o reagente em excesso, vamos multiplicar em cruz e encontrar dois números. O maior número encontrado indica o reagente em excesso.

Obs: esses dois números encontrados servem apenas para indicar o reagente em excesso

Encontramos os valores 6660 e 6840. Isto indica que o reagente em excesso é o Ca(OH)₂ e o limitante é o Al₂(SO₄)₃

DICA: os cálculos são realizados com o reagente limitante.

2- RESOLUÇÃO

Dica: foi dado a porcentagem dos gases, portanto podemos dizer que a massa de cada um é de 0,8 g de N₂ e 0,2 g de O₂. Quando a questão fornece dois valores de massa ou de mols, provalvelmente um deles está em excesso.

Para resolver, vamos utilizar o mesmo procedimento da questão anterior.

Concluímos que o reagente em excesso é o N₂ e o limitante é o O₂, indicando que os cálculos são realizados com o reagente limitante.

Vamos calcular a massa de N₂ que reagiu e a massa de NO₂ formada.

X = 0,0875 g de N₂ (aproximando: 0,09g de N₂ ).

Y = 0,2875 g de NO₂ ( aproximando: 0,29 g de NO₂).

Calculando a quantidade N₂ no final.

0,8 g inicial – 0,09 g reagiu = 0,71g = 71%

NO₂ = 0,29g= 29%

Concluímos que a porcentagem é de 71% N₂ e 29%

3 - RESOLUÇÃO

Verificando o gráfico, notamos que o chumbo Pb⁺² é o mais estável com número de oxidação +2. Portanto o Pb⁺² possui o maior E⁰ redução ( 1,5 v ).

O germânio é o elemento menos estável ( nox = +2 ), portanto possui o menor E⁰ de redução (- 0,12 v ).

Logo o estanho Sn⁺² = - 0,094 v

b) Vamos determinar o nox em cada um dos óxidos dados.

C O C O₂

+2 -2 +4 -2

Através do gráfico, notamos que a estabilidade do C⁺⁴ é maior que a do C⁺², pelo critério o CO₂ é o mais estável.

4- RESP: A

De acordo com o texto ,para proteger encanamentos de ferro, costuma-se ligá-los a barras de outros metais, que são corroídos ao invés dos canos de ferro (atuam como metal de sacrifício). Conhecendo os potenciais padrão de redução sabemos que quanto menor o potencial de redução, maior será o poder de oxidação ( será corroído antes do ferro ).

a) Verificando a tabela o metal que obedece a descrição acima é o magnésio (Mg), que possui potencial de redução – 2,37 V, menor que o ferro – 0,44 V.

5- Resolução

A questão fala sobre o ítrio-90 que é um radioisótopo que tem sido cada vez mais utilizado no tratamento de tumores, e apresenta meia-vida de 64 horas.

Segundo o gráfico foram decorridos 8 dias = 192 horas( o dia tem 24 horas).

A meia-vida é de 64 horas. Portanto temos que 192 horas = 3 meia-vida.

50 MBq -------------- 100 MBq --------------200 MBq ---------------400 MBq

(T = 8 dias )                                                 ( t = 0 dias)

6- RESOLUÇÃO

A REAÇÃO CITADA NO TEXTO É:

a) Semi-reação de oxidação: Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e^–

Nesta reação o agente redutor é o cobre.

Na reação de redução o agente oxidante é o HNO₃ (aq)

Semi-reação de redução: HNO₃(aq) + H⁺(aq) + e^– → NO₂(g) + H₂O(l).

b) Com o HCl ou NaNO₃ não ocorreu reação. Portanto _O objetivo era testar o agente oxidante do metal cobre, já que poderia ser somente o H⁺(aq), somente o NO(aq) ou ambos. Como não ouve oxidação do cobre metálico somente com o H⁺(aq) ou com o NO(aq), o agente que oxida o metal é o conjunto H⁺(aq) com NO(aq) ou simplesmente o ácido nítrico (HNO₃ (aq).

7- Resolução

Esta questão pede para determinar o número de oxidação molibdênio (Mo) no MoS₂ e o espinélio, MoNa₂O₄ .

Dica: Alguns elementos apresentam nox fixo. Nesta questão temos o sódio ( Na ) que possui nox = +1, pois pertence a família 1A e o oxigênio (O ) que possui nox igual a -2, exceto nos peróxidos onde o nox do oxigênio será -1

No primeiro quadrante ( azul) colocamos o nox conhecido para cada elemento. No quadrante de baixo ( verde ) colocamos o total de cargas, onde a soma será igual a zero.

No primeiro exemplo o enxofre possui nox variável, mas como está formando um composto de fórmula MoS_2, concluímos que o enxofre é -2 e o Mo é igual a +4 , pois irá formar o composto Mo₂S₄. Como 2 e 4 são multíplos, simplificamos e encontramos a fórmula MoS₂

8- Resolução

A questão fornece dados do gás oxigênio que serão utilizados para determinar a fórmula molecular do hidreto.

Dados fornecidos: m = 3 gramas M = 32 g.mol^-1 V = 1 L

Agora vamos calcular para o hireto

d = 6 g/L

Substituindo I em II

Determinação da fórmula molecular.

A questão informou que a massa de X = 13 g/mol e H = 1 g/mol

(XH₃)_Y = 64  ( 13 + 3 )_y = 64  16 Y = 64  y = 4

A fórmula será X₄H₁₂

9- Resolução

Fe²⁺ + 2e → Fe Eº = –0,44 V

Al³⁺ + 3e^– → Al Eº = –1,67 V

A questão forneceu as semirreações de redução.

Dica: A semireação com o maior potencial sofre redução. Isto indica que a outra semireação sofre oxidação e deve ser invertida

a)Para balancear a equação química ,vamos multiplicar a primeira por 3 e a segunda por 2.

O fluxo de elétrons vai do Al (ânodo) para o Fe²⁺ (cátodo), o agente oxidante é Fe²⁺ e o agente redutor é Al.

Dica: 0xidação  perde elétrons  aumento algébrico  agente redutor.

Redução  recebe elétrons  diminuição algébrico  agente oxidante

10- Resolução

Vamos escrever a semireação de redução ( sofre deposição ).

Ag⁺ + 1 e^-  Agº

96500 C ------ ------ 108 g

100(96500 ) C ------ X

X = 10800 gramas

Dica : 1mol e^- = 1F = 96500 C

Cálculo do valor gasto.

1grama -------- R$2,10

10800 gramas ----- x

X = 22680,00 reais