Calculos Quimicos Questoes Subjetivas

Prof. Alexandre Oliveira www.alexquimica.com.br

Cálculos Químicos - Questões subjetivas pag.1

Cálculos Químicos - Questões Objetivas

TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO (Unicamp) Vestibular, tempo de tensões, de alegrias, de surpresas... Naná e Chuá formam um casal de namorados. Eles estão prestando o Vestibular da Unicamp 2001. Já passaram pela primeira fase e agora se preparam para a etapa seguinte. Hoje resolveram rever a matéria de Química. Arrumaram o material sobre a mesa da sala e iniciaram o estudo: - Será que estamos preparados para esta prova? - pergunta Naná. - Acho que sim! - responde Chuá. - O fato de já sabermos que Química não se resume à regra de três e à decoração de fórmulas nos dá uma certa tranqüilidade. - Em grande parte graças à nossa professora - observa Naná. - Bem, vamos ao estudo! 1. Após resolver as questões, Chuá abriu um livro onde estava descrito outro experimento. - Aqui temos uma experiência muito interessante: num frasco de 380mL e massa 100,00g foram colocados cerca de 5g de uma substância líquida. O frasco foi fechado com uma tampa com um orifício muito pequeno. A seguir, foi levado a uma estufa regulada em 107°C, temperatura esta acima do ponto de ebulição da substância adicionada. Assim que não se percebeu mais líquido no interior do frasco, este foi retirado da estufa e deixado resfriar até a temperatura ambiente. Formou-se um pouco de líquido no fundo. Pesou-se o sistema e observou-se a massa de 101,85g. a) Qual a quantidade do líquido, em mol, que sobrou no frasco? b) Qual é a massa molar da substância do experimento?

- Esta é moleza - fala Naná. - Já que é fácil, responda mais esta - provoca Chuá. c) A molécula da substância do experimento é constituída por apenas 1 átomo de carbono e mais 4 átomos iguais. Escreva a sua fórmula estrutural e o seu nome e explicite como procedeu para descobri-la. 2. (Fuvest) Novocaína, usada como anestésico local, tem a seguinte fórmula:

a) Cite duas funções químicas às quais pertence a novocaína. b) Calcule o número de cátions contidos em 0,273g desse anestésico. Número de Avogadro = 6,0 x 10£¤ Massa molar de novocaína = 273g/mol 3. (Ufrj) Em artigo publicado em 1968 na revista Science, Linus Pauling criou o termo "psiquiatria ortomolecular", baseado no conceito de que a variação da concentração de algumas substâncias presentes no corpo humano estaria associada às doenças mentais. Por exemplo, sabe-se hoje que a



variação da concentração de ácido glutâmico (C…H‰NO„) tem relação com diversos tipos e graus de problemas mentais. a) Sabendo que o ácido glutâmico: - apresenta cadeia normal com 5 átomos de carbono, - é um ácido dicarboxílico saturado, - apresenta um grupamento amino, - apresenta carbono assimétrico, escreva a fórmula estrutural deste ácido. b) Determine o número total de átomos existentes em 0,5 mol de ácido glutâmico. 4. (Uerj) Um dos métodos de identificação de estruturas de hidrocarbonetos contendo ligações duplas ou triplas é feito a partir da análise dos produtos ou fragmentos, obtidos da reação de oxidação enérgica. Observe os produtos orgânicos da reação de oxidação enérgica de um hidrocarboneto insaturado:

a) Em relação ao hidrocarboneto insaturado, indique as fórmulas mínima e estrutural plana. b) Cite a nomenclatura oficial do composto W e determine a percentagem de carbono, em número de átomos, na substância T. 5. (Fuvest) O limite máximo de "ingestão diária aceitável" (IDA) de ácido fosfórico, aditivo em alimentos, é de 5 mg/kg de peso corporal. Calcule o volume de refrigerante, contendo ácido fosfórico na concentração de 0,6 g/L, que uma pessoa de 60 kg

deve ingerir para atingir o limite máximo de IDA. 6. (Fuvest) O carbono ocorre na natureza como uma mistura de átomos dos quais 98,90% são ¢£C e 1,10% são ¢¤C. a) Explique o significado das representações ¢£C e ¢¤C. b) Com esses dados, calcule a massa atômica do carbono natural. Dados: massas atômicas: ¢£C=12,000; ¢¤C=13,003. 7. (Fuvest) Deficiência de Zn£® no organismo causa problemas de crescimento, que podem ser sanados pela ingestão de comprimidos que contém ZnO. Dadas as massas molares do Zn = 65g/mol e do ZnO = 81g/mol; a) Dê a reação que ocorre no estômago (meio ácido), a qual origina o íon Zn£® após a ingestão do comprimido. Certos comprimidos contém 1,62 x 10−£g de ZnO. O Zn£® pode também ser administrado por meio de solução aquosa de ZnSO„. b) Que volume dessa solução, de concentração 0,10 mol/L contém massa de Zn£® igual àquela contida em um comprimido de ZnO? 8. (Fuvest) O iso-octano é um combustível automotivo. A combustão desse material ocorre na fase gasosa. Dados a massa molar do iso-octano igual a 114g/mol, o volume molar de gás nas "condições ambiente" igual a 25L/mol e a composição do ar (em volume): O‚ = 20% e N‚ = 80%. a) Escreva a equação balanceada da reação de combustão completa do iso-octano, usando fórmulas moleculares. b) Calcule o volume de ar, nas "condições ambiente", necessário para a combustão completa de 228g de iso-octano. 9. (Fuvest) a) Medidas experimentais mostraram que uma gotícula de um ácido graxo "ômega-6", de volume igual a 3,10×10−¤mL, contém aproximadamente 6,0×10¢© moléculas do ácido.



Sabendo-se que a fórmula molecular desse ácido é CŠH‚Š÷„O‚, determine o valor de n, utilizando os dados fornecidos. Mostre seus cálculos e escreva a fórmula molecular do ácido. b) Esse ácido é praticamente insolúvel em água. Quando se adiciona tal ácido à água, ele se distribui na superfície da água. Mostre a orientação das moléculas do ácido que estão diretamente em contato com a água. Represente as moléculas do ácido por

Dados: densidade do ácido nas condições do experimento: 0,904g/mL. constante de Avogadro: 6,0×10£¤mol−¢ massas molares (g/mol) H ........ 1 C ........12 O ........16 10. (Uerj) O bócio é uma inchação provocada por uma disfunção tireoidiana decorrente da carência de iodo. A legislação atual exige que cada quilograma de sal comercializado contenha 0,01g de iodeto (I−), geralmente na forma do iodeto de sódio (NaI). Calcule: Dados: Na = 23 u; I = 127 u a) a porcentagem da massa de sódio em 1 mol de iodeto de sódio; b) a massa de iodeto de sódio, em gramas, que deverá estar contida em 127 kg de sal, em cumprimento à legislação.

11. (Ufrj) Os motores a diesel lançam na atmosfera diversos gases, entre eles o anidrido sulfuroso e o monóxido de carbono. Uma amostra dos gases emitidos por um motor a diesel foi recolhida; observou-se que ela continha 0,1 mol de anidrido sulfuroso e 0,5 mol de monóxido de carbono. a) Determine a massa, em gramas, de monóxido de carbono contido nessa amostra. b) Quantos átomos de oxigênio estão presentes na amostra recolhida? Dados: massas atômicas C = 12 u O = 16 u 12. (Ufrj) Um dentista decidiu fazer uma comparação entre as quantidades de flúor existentes em duas diferentes pastas de dente. A tabela a seguir apresenta as massas dos compostos fluorados presentes em cada tubo das pastas A e B.

a) Compare, realizando os cálculos necessários, as massas de flúor existentes em cada tubo das pastas A e B. b) Qual o número de oxidação do fósforo no composto Na‚POƒF? Dados: Massas atômicas: Na = 23 u, F = 19 u, P = 31 u, O = 16 u



13. (Ufrj) A tabela a seguir fornece alguns dados referentes a uma certa amostra da substância de fórmula AB‚.

a) Qual o número atômico do elemento B? b) Qual a massa total da amostra? 14. (Ufrj) O gráfico a seguir relaciona a massa em gramas com o número de moléculas de dois hidrocarbonetos alifáticos.

Dados: H = 1 u; C = 12 u a) Determine a diferença entre os pesos moleculares desses dois hidrocarbonetos. b) Apresente o nome e a fórmula estrutural do hidrocarboneto de menor peso molecular dentre os representados no gráfico. 15. (Ufrj) O gráfico a seguir apresentava a variação do número de mols de átomos (átomos-grama) dos

três elementos químicos que compõem um certo sal com o número de mols deste sal. Cada reta se refere a um elemento químico: alumínio, ametal desconhecido e oxigênio.

a) Escreva o nome do sal que está representado por este gráfico, sabendo que sua massa molar é de 294g/mol. b) Calcule a massa de alumínio, em gramas, presente em 5 mols deste sal. 16. (Ufrj) O sentido do olfato se baseia num mecanismo complexo, no qual as moléculas das substâncias odoríferas são adsorvidas em sítios específicos existentes na superfície dos cílios olfativos. Esses cílios registram a presença das moléculas e enviam a informação para o cérebro. Em muitos casos, pequenas modificações na estrutura de uma substância podem causar grande alteração no odor percebido. Os compostos abaixo, por exemplo, apresentam estruturas químicas semelhantes, mas claras diferenças quanto ao odor.



a) Dê o nome do composto que tem odor de amêndoa. b) O olfato humano é especialmente sensível ao odor de baunilha. Podemos perceber sua presença em concentrações tão pequenas quanto 2.10−¢¤ mols de vanilina/litro de ar. Um artista planeja perfumar um estádio com odor de baunilha, durante um show. O estádio apresenta um volume total de 100.000.000 de litros de ar. Calcule a quantidade mínima de vanilina, em gramas, necessária para perfumar o estádio. 17. (Unesp) O mercúrio, na forma iônica, é tóxico porque inibe certas enzimas. Uma amostra de 25,0 gramas de atum de uma grande remessa foi analisada, e constatou-se que continha 2,1×10−¨ mols de Hg£®. Considerando-se que os alimentos com conteúdo de mercúrio acima de 0,50×10−¤ gramas por quilograma de alimento não podem ser comercializados, demonstrar se a remessa de atum deve ou não ser confiscada. (Massa atômica do Hg = 200). 18. (Unesp) Uma certa liga de estanho, chumbo e bismuto contém esses elementos nas proporções atômicas 2:5:3, respectivamente. Determine a massa, em gramas, de uma amostra dessa liga que contém um total de 6,0.10£¥ átomos. Massas atômicas: Sn = 118; Pb = 207; Bi = 209. 19. (Unesp) Na fabricação de chapas para circuitos eletrônicos, uma superfície foi recoberta por uma camada de ouro, por meio de deposição a vácuo. a) Sabendo que para recobrir esta chapa foram necessários 2×10£¡ átomos de ouro, determine o custo do ouro usado nesta etapa do processo de fabricação. Dados: N³ = 6×10£¤; massa molar do ouro = 197g/mol; 1g de ouro = R$17,00 ("Folha de S. Paulo",

20/8/2000.) b) No processo de deposição, ouro passa diretamente do estado sólido para o estado gasoso. Sabendo que a entalpia de sublimação do ouro é 370 kJ/mol, a 298 K, calcule a energia mínima necessária para vaporizar esta quantidade de ouro depositada na chapa. 20. (Unicamp) Um medicamento contém 90 mg de ácido acetilsalicílico (C‰HˆO„) por comprimido. Quantas moléculas dessa substância há em cada comprimido? Constante de Avogadro = 6,0 . 10£¤ mol−¢ Massas atômicas relativas: C = 12; O = 16; H = 1,0. 21. (Unicamp) O Princípio de Avogadro estabelece que: "Gases quaisquer, ocupando o mesmo volume, nas mesmas condições de temperatura e pressão contém o mesmo número de moléculas". Considere volumes iguais de CO, CO‚, C‚H„ e H‚, todos à mesma temperatura e pressão. Pergunta-se: onde há maior número de átomos de a) oxigênio? b) carbono? c) hidrogênio? Justifique suas respostas. 22. (Unicamp) Em uma pessoa adulta com massa de 70,0kg, há 1,6kg de cálcio. Qual seria a massa desta pessoa, em kg, se a Natureza houvesse, ao longo do processo evolutivo, escolhido o bário em lugar de cálcio? Dados: massas atômicas relativas: Ca = 40, Ba = 137. 23. (Unicamp) Sabe-se que 1,0 mol de um composto contém 72g de carbono(C), 12 mols de átomos de hidrogênio(H) e 12 x 10£¤ átomos de oxigênio(O). Admitindo-se o valor da constante de Avogadro como sendo 6,0 x 10£¤ mol−¢ e com base na Classificação



Periódica dos elementos, escreva: a) A fórmula molecular do composto. b) A fórmula mínima do composto. 24. (Unicamp) Estima-se que a usina termoelétrica que se pretende construir em cidade próxima a Campinas, e que funcionará à base de resíduos da destilação do petróleo, poderá lançar na atmosfera, diariamente, cerca de 250 toneladas de SO‚ gasoso. a) Quantas toneladas de enxofre estão contidas nessa massa de SO‚? b) Considerando que a densidade do enxofre sólido é de 2,0kg/L, a que volume, em litros, corresponde essa massa de enxofre? 25. (Unicamp) Um estudante do primeiro ano do curso de Química da UNICAMP, após uma aula sobre tamanho relativo de cátions e ânions e sobre fórmulas químicas, foi almoçar no restaurante universitário. Para mostrar aos colegas o que havia aprendido, resolveu fazer uma analogia com a mistura de arroz e feijão contida no seu prato. Primeiro estimou o número de grãos de arroz e de feijão, tendo encontrado uma proporção: dois de feijão para sete de arroz. Depois, considerando o tamanho relativo dos grãos de arroz e de feijão e fazendo analogia com o tamanho relativo dos cátions e ânions, escreveu a "fórmula química" do "composto feijão com arroz", representando o feijão por F e o arroz por A. a) Qual a "fórmula química"escrita pelo estudante? b) Se no total houvesse 60 feijões no prato, quantos moles de arroz havia no prato? c) Quantos moles do "composto feijão com arroz" havia no prato? Dados: considerar a constante de Avogadro como 6×10£¤mol−¢ 26. (Unicamp) Ao corrigir as respostas da questão 8 (aquela do arroz com feijão) da primeira fase do vestibular UNICAMP/95, a banca de Química constatou que um certo número de candidatos não têm (ou não tinham) idéia de grandeza representada pela unidade mol, de fundamental importância em Química. Respostas do tipo 210 moles de arroz

apareceram com certa freqüência. a) Calcule a massa, em toneladas, correspondente a 210 moles de arroz, admitindo que a massa de um grão de arroz seja 20mg(miligramas). b) Considerando que o consumo mundial de arroz seja de 3×10© toneladas/ano, por quantos anos seria possível alimentar a população mundial com 210 moles de arroz? Expresse, também, o número de anos em palavras. Dados: Avogadro = 6 × 10£¤ mol−¢ 1 tonelada = 1 × 10ª mg 27. (Unicamp) O número atômico do magnésio é 12 e sua massa molar é 24,3 g mol−¢. Este elemento possui três isótopos naturais cujos números de massa são 24, 25 e 26. a) Com base nestas informações responda qual isótopo natural do magnésio é o mais abundante. Justifique. Ao se reagir apenas o isótopo 24 do magnésio com cloro, que possui os isótopos naturais 35 e 37, formam-se cloretos de magnésio que diferem entre si pelas massas molares. b) Quais são as massas molares desses cloretos de magnésio formados? Justifique. 28. (Unicamp) As fronteiras entre real e imaginário vão se tornando cada vez mais sutis à medida que melhoramos nosso conhecimento e desenvolvemos nossa capacidade de abstração. Átomos e moléculas: sem enxergá-los podemos imaginá-los. Qual será o tamanho dos átomos e das moléculas? Quantos átomos ou moléculas há numa certa quantidade de matéria? Parece que essas perguntas só podem ser respondidas com o uso de aparelhos sofisticados. Porém, um experimento simples pode nos dar respostas adequadas a essas questões. Numa bandeja com água espalha-se sobre a superfície um pó muito fino que fica boiando. A seguir, no centro da bandeja adiciona-se 1,6×10−¦cm¤ de um ácido orgânico (densidade=0,9g/cm¤), insolúvel em água. Com a adição do ácido, forma-se imediatamente um círculo de 200cm£ de área, constituído por uma única camada de moléculas de ácido, arranjadas lado a



lado, conforme esquematiza a figura abaixo. Imagine que nessa camada cada molécula do ácido está de tal modo organizada que ocupa o espaço delimitado por um cubo. Considere esses dados para resolver as questões a seguir.

a) Qual o volume ocupado por uma molécula de ácido, em cm¤? b) Qual o número de moléculas contidas em 282g do ácido? 29. (Ufrj) A floculação de partículas sólidas em uma suspensão é uma etapa fundamental no processo de obtenção de água potável, e se baseia na formação de aglomerados que, ao se precipitarem, arrastam consigo as partículas em suspensão, permitindo a clarificação da água. No tratamento de água potável, usa-se adicionar sulfato de alumínio e hidróxido de cálcio para produzir o agente floculante hidróxido de alumínio, gerando como co-produto o sulfato de cálcio. a) Apresente a equação que representa a reação descrita. b) Quantos átomos de oxigênio estão presentes em 171g de sulfato de alumínio? Dados: O = 16 u; AØ = 27 u; S = 32 u 30. (Unicamp) Dois frascos idênticos estão esquematizados abaixo. Um deles contém uma certa massa de água (H‚0) e o outro, a mesma massa de álcool (CHƒCH‚OH).

a) Qual das substâncias está no frasco A e qual está no frasco B? Justifique. b) Considerando a massa das substâncias contidas nos frascos A e B, qual contém maior quantidade de átomos? Explique.



GABARITO 1. a) n = 0,012 mol b) Massa molar = 154g/mol c) O líquido terá fórmula molecular geral = CX„ Pode-se escrever: 12u + 4 (MAÖ) = 154 u Resolvendo: MAÖ = 35,5 u. Pela tabela periódica, descobre-se que o elemento X é o cloro. Assim, o líquido terá fórmula estrutural:

2. a) Amina 1(ária), éster e sal de amônio. b) 6,0 x 10£¡ cátions. 3. a) Observe a figura a seguir

b) 5,7 × 10£¥ átomos 4. a) Fórmula mínima: (CH‚)Š Observe a fórmula estrutural plana a seguir

b) Nomenclatura de W: propanona Percentagem de carbono = 25% de átomos de carbono. 5. 0,5Ø ou 500 mØ 6. a) Isótopos do elemento químico carbono de números de massa 12 e 13. b) 12,01 u. 7. a) ZnO(s) + 2H®(aq) ë Zn£®(aq) + H‚O(Ø) b) V = 2 mØ 8. a) Cˆ H�ˆ + 25/2 O‚ ë 8 CO‚ + 9 H‚O b) V ar = 3125Ø 9. a) Inicialmente vamos determinar a massa da gotícula: 1 mL _____ 0,904 g 3,10.10−¤ mL _____ x x = 2,802 . 10−¤ g A seguir, vamos calcular a massa molar do ácido:



2,802.10−¤ g _______ 6,0.10¢© moléculas y _______ 6,0.10£¤ moléculas y = 280 g Logo, a massa molar do ácido é 280 g . mol−¢. O cálculo da formula molecular pode ser feito da seguinte maneira: CŠ H‚Š÷„ O‚ = 280 g . mol−¢ 12 . n + 1 (2n - 4) +16 . 2 = 280 12n + 2n - 4 + 32 = 280 14n = 252 ë n =18 Assim, temos a fórmula molecular do ácido: C�ˆ Hƒ‚ O‚ b) De acordo com o enunciado, as moléculas do ácido em contato com a água podem ser representadas por:

10. a) 15,33 % Na b) 1,5 g Na I 11. a) 14 g b) 4,2 . 10£¤ átomos 12. a) São iguais. b) Nox = +5 13. a) Z = 17 b) 1110 g 14. a) 16

b) CH‚ = CH - CHƒ propeno 15. a) AØ‚ (SOƒ)ƒ - sulfito de alumínio b) 270 g 16. a) Benzaldeido b) 3,04 × 10−¤ g 17. Limite: 6,25 × 10−© mol de Hg£® O atum deve ser confiscado. 18. m = 1898 g 19. a) R$ 1,12 b) 0,124 kJ 20. 3,0 x 10£¡ moléculas 21. a) CO‚ b) C‚H„ c) C‚H„ 22. m = 73,9 kg 23. a) C†H�‚O‚ b) CƒH†O 24. a) m = 125 ton b) V = 62600 Ø 25. a) A‡F‚ ou F‚A‡ b) 210 grãos de arroz c) 5,0 × 10−£¤ mols de A‡F‚ 26. a) 2,52 x 10¢© ton b) 8,4 x 10ª anos ou 8 bilhões e quatrocentos milhões de anos. 27. a) O valor da massa molar do magnésio



(24,3g.mol−¢) está mais próximo do isótopo de número de massa 24, logo este deve ser o mais abundante. Justifica-se pelo fato de a massa molar de um elemento químico ser a média ponderada das massas atômicas de seus isótopos, considerando-se as porcentagens. b) A fórmula do cloreto de magnésio é MgCØ‚. Se utilizarmos o isótopo 24 do magnésio e os isótopos 35 e 37 do cloro, teremos: Para Mg£®(CØ−)‚ : £¥Mg£® ; ¤¦CØ− ; ¤¦CØ− ë M = 94g . mol−¢ £¥Mg£® ; ¤¦CØ− ; ¤¨CØ− ë M = 96g . mol−¢ £¥Mg£® ; ¤¨CØ− ; ¤¨CØ− ë M = 98g . mol−¢ 28. a) V = 512 × 10−£¥ cm¤ b) N = 6,1 × 10£¤ moléculas 29. a) AØ‚(SO„)ƒ+3Ca(OH)‚ë 2AØ(OH)ƒ+3CaSO„ b) 3,6 × 10£¥ átomos de oxigênio 30. a) Como densidade é d = m/V, para massas iguais, quanto maior a densidade, menor será o volume ocupado pela substância; logo, o frasco B contém água, porque apresenta maior densidade que o álcool, e o frasco A contém álcool. b) Para uma mesma massa x, temos: -Cálculo do número de átomos no frasco contendo água (H‚O): 18,0148 g __________ 3. 6,02 . 10£¤ átomos x g __________ a a = (x . 3 . 6,02 . 10£¤)/18,0148 átomos ¸ x . 1,00 . 10£¤ átomos -Cálculo do número de átomos no frasco contendo álcool (C‚H†O): 46,0714 g __________ 9 . 6,02 . 10£¤ átomos

x g __________ b b = (x . 9 . 6,02 . 10£¤)/46,0714 átomos ¸ x . 1,18 . 10£¤ átomos O frasco contendo álcool, CHƒCH‚OH, apresenta maior número de átomos.

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