Unifesp 2º dia

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Substância Pura Fracionamento Propriedades Coligativas

Considere os seguintes materiais líquidos: etanol anidro, etanol hidratado a 70% em massa e salmoura concentrada sem corpo de fundo.

a) Cite, entre os materiais líquidos apresentados, qual é considerado uma substância pura. Qual desses materiais líquidos pode ter seus componentes separados por destilação simples?

b) Três tiras idênticas de papel absorvente foram igualmente embebidas com esses materiais líquidos, um em cada tira, e todos à mesma temperatura. Em seguida, essas tiras foram expostas ao ar até a secagem completa. Qual tira deve ter sido a última a secar completamente? Justifique sua resposta, considerando as diferenças entre pressões de vapor dos líquidos.

Resolução

a) Uma substância pura é formada por unidades (átomos, moléculas ou íons) idênticas, que nesse caso é o etanol anidro (sem água), cuja fórmula molecular é $C_{2} H_{5} O H$ . Entre os materiais líquidos citados na questão, o que pode ser separado por destilação simples é a salmoura ( $N a C ℓ + H_{2} O$ ) por ser uma mistura homogênea entre um sólido e um líquido. Este processo de separação se baseia nos diferentes pontos de ebulição das substâncias.

Obs: Na mistura homogênea etanol hidratado 70% (etanol + água), os dois líquidos miscíveis possuem diferentes pontos de ebulição, mas que são próximos e por isso pode ser separada por destilação fracionada.

b) A adição de soluto não-volátil ao solvente provoca uma interação forte do soluto com o líquido, o que causa uma diminuição da pressão de vapor do solvente – propriedade coligativa conhecida como tonoscopia. Dessa forma, a salmoura concentrada sem corpo de fundo, entre as citadas na questão, tem maior concentração de soluto não volátil (sal), sendo a que apresenta a menor pressão de vapor (menos volátil) ou a menor evaporação e, portanto, é a última a secar completamente.

Questão 2 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Reações de oxirredução Estequiometria Equação Termoquímica

O ácido nítrico ( $H N O_{3}$ ) é um dos produtos mais importantes da indústria química, por ser matéria-prima fundamental para a obtenção de diversos produtos, desde medicamentos até explosivos. A produção desse ácido se dá a partir da amônia, por meio de um processo em etapas cuja reação global é representada por:

$N H_{3_{(g)} +} 2 O_{2_{(g)}} \to H N O_{3_{(a q)}} + H_{2} O_{_{(l)}} ∆ H = - 434 k J / m o l d e H N O_{3}$

a) Qual reagente atua como redutor no processo de produção do ácido nítrico? Justifique sua resposta, com base na variação dos números de oxidação.

b) Admitindo rendimento de 100% e sabendo que o volume molar de gás medido nas CATP (condições ambientais de temperatura e pressão) é igual a 25 L/mol, calcule o volume de $O_{2}$ (g), medido nessas condições, necessário para produzir 6,3 toneladas de $H N O_{3}$ . Calcule a quantidade de energia, em kJ, envolvida nessa reação.

Resolução

a) O reagente que atua como redutor é o $N H_{3}$ , pois possui o nitrogênio que tem seu NOX variando de -3 para +5 na reação, ou seja, sofre oxidação.

b) Sendo o volume molar de gás nas condições ambientes de temperatura e pressão (CATP) = 25 L/mol e calculando a massa molar (M) do ácido nítrico ( $H N O_{3}$ ):

$M = 1 + 14 + 3 . 16 \to M = 63 g / m o l$

Temos, a partir da equação balanceada, a proporção entre as quantidades em mol do gás oxigênio ( $O_{2}$ ) e do ácido nítrico ( $H N O_{3}$ ). A massa de $H N O_{3}$ formada é de 6,3 toneladas ou 6,3.10⁶ g.

$2 m o l O_{2} - - - - 1 m o l H N O_{3} 2.25 L - - - - 63 g V - - - - 6, 3 . 10^{6} g V = \frac{2.25.6, 3 . 10^{6}}{63} \to V = 5 . 10^{6} L$

Cálculo da quantidade de energia liberada para 6,3 t ou 6,3 .10⁶g de HNO₃:
$1, 0 m o l d e H N O_{3} (r e a ç ã o) : 63 g - - - - l i b e r a 434 k J 6, 3 . 10^{6} g - - - - y y = l i b e r a 4, 34 . 10^{7} k J$

Questão 3 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

pH e pOH Geometria Molecular Polaridade de moléculas

Analise a imagem.

Intervalo de pH em que há a mudança de cor do azul de bromotimol (6,0 – 7,6)

(http://qnint.sbq.org.br)

Em três frascos rotulados de 1 a 3, contendo, cada um, água destilada e solução do indicador azul de bromotimol, foram borbulhados, não necessariamente nessa ordem, os gases dióxido de carbono, metano e amônia, um em cada frasco. Os resultados estão ilustrados a seguir.

a) Identifique o gás que foi borbulhado em cada um dos frascos, 1, 2 e 3.

b) Escreva a fórmula estrutural do gás borbulhado cujas moléculas apresentam geometria linear. Identifique qual dos três gases é constituído por moléculas polares.

Resolução

a) O frasco 1, por apresentar coloração azul, apresenta pH >7,6, ou seja, trata-se de uma solução básica. A amônia ( $N H_{3}$ ) é a substância que apresenta esse caráter quando borbulhada em água, devido ao equilíbrio formado:

$N H_{3} + H_{2} O ⇌ N H_{4}^{+} + O H^{-}$

O frasco 2 apresenta um sistema de caráter neutro, devido à coloração verde. Esse frasco corresponde à solução em que foi borbulhado o gás metano ( $C H_{4}$ ), de caráter apolar e que não se mistura com a água. Assim, não muda o pH da água pura quando é borbulhado nela.

O frasco 3 tem caráter ácido, pela sua coloração amarelada, correspondendo ao borbulhamento de gás carbônico ( $C O_{2}$ ), que ao se dissolver na água forma um equilíbrio liberando íons $H^{+}$ , responsáveis por diminuir o pH da água pura:

$C O_{2} + H_{2} O ⇌ H^{+} + H C O_{3}^{-}$

b) O gás borbulhado que apresenta geometria linear é o $C O_{2}$ , cuja fórmula estrutural está mostrada abaixo:

O gás formado por moléculas polares é o $N H_{3}$ , devido à sua geometria piramidal, que faz com que a soma de seus vetores momento dipolar seja diferente de zero.

Obs:

Geometria linear

Apolar

Geometria piramidal

Polar

Geometria tetraédrica

Apolar

Questão 4 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Expressões de Concentração Classificação de Soluções Forças intermoleculares

Analise o quadro que fornece informações sobre a sacarose, o açúcar de cana.

Fórmula estrutural
Massa molar	342 g/mol
Solubilidade em água a $20 ° C$	≈ 2,0 g de sacarose/mL de água
Condutibilidade elétrica das soluções aquosas	Muito baixa, praticamente igual à da água pura

a) Calcule a concentração de uma solução aquosa saturada de sacarose a $20 ° C$ , em g/L de solvente e em mol/kg de solvente.

b) Justifique a alta solubilidade da sacarose em água e a baixa condutibilidade elétrica de suas soluções aquosas.

Resolução

a) Para calcular a concentração em g/L e em mol/kg, devemos considerar: $V_{s o l v e n t e} ≅ V_{s o l u ç ã o} = 1, 0 m L o u 10^{- 3} L$ e $d (H_{2} O) = 1, 0 g / m L$

Cálculo da concentração comum (C) em g/L:

$C = \frac{m_{s o l u t o}}{V_{s o l u ç ã o}} \to C = \frac{2 g}{10^{- 3} L} \to C = 2 . 10^{3} g / L$

Cálculo da concentração em mol/kg (W) de sacarose ( $C_{12} H_{22} O_{11}$ ):

Para calcular essa concentração, devemos considerar que 1 mL de solvente água é igual a 1 g ou 10^-3 kg, pois d(H₂O) = 1,0 g/mL. Sendo número de mol (n) igual a $n = \frac{m}{M}$ , temos:

$W = \frac{n_{s o l u t o}}{m_{s o l v e n t e}} = \frac{m_{s o l u t o}}{M_{s o l u t o} . m_{s o l v e n t e}} \to W = \frac{2}{342 . 10^{- 3}} \to W ≅ 5, 84 m o l / k g$

Obs: A concentração em mol/kg de solvente é chamada também de molalidade.

b) A sacarose ( $C_{12} H_{22} O_{11}$ ) é um dissacarídeo que apresenta muitos grupos hidroxila ( $O H$ ) em sua estrutura, o que favorece as interações com água do tipo ligações de hidrogênio.

A baixa condutividade elétrica quando se dissolve sacarose em água se deve a não formação de íons livres na solução, como se observa abaixo:

$C_{12} H_{22} O_{11 (s)} \overset{H_{2} O}{\to} C_{12} H_{22} O_{11 (a q)}$

Dessa forma, a solução formada é não eletrolítica ou não condutora de eletricidade.

Questão 5 Visualizar questão Compartilhe essa resolução

Identificação de função Reações de Ácidos Carboxílicos

As fórmulas representam as estruturas moleculares da benzocaína, substância empregada como anestésico local, e do ácido para-aminobenzóico (PABA), uma das vitaminas do complexo B.

a) Escreva o nome da função orgânica nitrogenada presente nas duas substâncias e o nome da função orgânica oxigenada presente no PABA.

b) A benzocaína é obtida a partir da reação:

PABA + reagente X → benzocaína + produto Y

Escreva a fórmula estrutural do reagente X, mostrando todas as ligações entre os átomos, e apresente a fórmula molecular do produto Y.

Resolução

a) A função orgânica nitrogenada presente nas duas substâncias é amina. A função orgânica oxigenada presente no PABA é ácido carboxílico.

b) A reação de transformação do PABA em benzocaína é uma esterificação, conforme equacionado abaixo. Repare que, para o PABA se transformar em benzocaína, há uma modificação no grupo carboxílico que se transforma num grupo pertencente à função éster. Assim, o PABA precisa reagir com um álcool. Pela fórmula estrutural da benzocaína, o álcool que reage apresenta dois átomos de carbono.

Portanto, a fórmula estrutural de X é e a fórmula molecular de Y é H₂O.