terça-feira, 14 de março de 2017

DENSIDADE - 02

02) Diamante e grafite são variedades alotrópicas do elemento carbono cujas densidades são, respectivamente,

Dados: densidade do diamante = 3,5g/
cm3

densidade do grafite = 2,3g/
cm3

1 quilate = 0,20 gramas

Em um conto de fadas, uma jovem foi a um baile com um anel de diamante de 1,75 quilates cuja pedra tem um volume V1 e, à meia-noite, esse diamante transformou-se em grafite.

O volume final, em centímetros cúbico, dessa “pedra de grafite” será, aproximadamente igual a ?

Leitura da densidade do grafite: 2,3g /
 cm3 significa que um centímetro cúbico de grafite tem massa igual a 2,3 gramas.

Na transformação a massa não vai mudar, logo sabendo a massa do anel de diamante saberemos a massa do anel de grafite, tirando desse dado o novo volume.

Massa do anel de diamante.

1 quilate ................... 0,20 gramas
1,75 quilates ............ x gramas

x = 0,35 gramas

Cálculo do volume da pedra de grafite.

cm3 ................... 2,3 g
cm3 ................... 0,35 g

x = 0,15 
cm3


DENSIDADE - 01

01) Calcule a massa de uma amostra de prata que ocupa o mesmo volume que 312,2 g de cobre?

Dados: densidade do cobre = 8,92 g/
cm3

Densidade da prata = 10,5 g/
cm3

Leitura da densidade: 8,92 gramas de cobre ocupam um volume de um centímetro cúbico.

O volume ocupado pela amostra de prata e de cobre é o mesmo, logo calculando o volume ocupado por 312,2 gramas de cobre teremos o volume de prata e com ele acharemos a massa de prata correspondente usando a sua densidade.

Cálculo do volume de cobre

8,92 g ............... 1 
cm3
312,2 g ............. x 
cm3

x = 35
 cm3

Cálculo da massa de prata usando o volume calculado para o cobre que é igual.

10,5 g .........1
 cm3
x g ............. 35
 cm3

x = 367,5 gramas








sexta-feira, 10 de março de 2017

TERMOQUÍMICA - 41

41) Um pedaço de pizza pode conter 10g de proteínas, 20g de carboidratos(açucares) e 7g de gorduras.
Dados energéticos: proteínas = 4kcal/g ; açúcares = 4kcal/g ; gorduras = 9kcal/g

a) Qual a quantidade de energia, em kcal, que este pedaço de pizza fornece?

A quantidade de energia fornecida por este pedaço de pizza é calculada a partir das massas de proteínas, açúcares e gorduras:

10g de proteínas . 4 kcal/g = 40kcal

20g de açúcares . 4 kcal/g = 80kcal

7g de gorduras . 9 kcal/g = 63kcal

Total = 183kcal

b) Uma pessoa deve caminhar por quantos minutos para consumir a quantidade de energia fornecida pelo pedaço de pizza? Considere que uma caminhada gasta 6,0 kcal por minuto.

Cálculo do tempo de caminhada para consumir 183 kcal de energia:

6kcal ................ 1 min
183kcal ............  x

x = 30,5 minutos

TERMOQUÍMICA - 40

40) Queimando-se 20gramas de um carvão obteve-se desprendimento de 140kilocalorias. Qual o teor de carbono desse carvão, admitindo-se que as impurezas são incombustíveis? Calor de combustão do carbono 96kilocalorias.

Calor de combustão é a energia liberada na queima de um mol da substância nas condições padrão de temperatura e pressão.

Carbono: 96kilocalorias por mol ou por 12gramas.

96kcal ............... 12gramas
140kcal .............. x gramas

x = 17,5gramas é o carbono puro que queimou, logo é o carbono presente em 20gramas de carvão.

20gramas ................. 100%
17,5gramas .............. x%

x = 87,5%

TERMOQUÍMICA - 39

39) A queima de gás hidrogênio em atmosfera de gás cloro produziu 36,8kilocalorias. Qual foi a quantidade de gás hidrogênio, em gramas, queimada.
Calor de formação do cloreto de hidrogênio é igual a 22kilocalorias.

Calor de Formação: é a energia envolvida na formação de um mol de um produto, tendo como reagentes as substâncias puras simples que o constituem.

Equação de formação do cloreto de hidrogênio.

1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) ==> 1HCl(g) + 22kilocalorias

Leitura da equação: meio mol de gás hidrogênio, uma grama, reage com meio mol de gás cloro, 35,5gramas produzindo um mol de cloreto de hidrogênio, 36,5gramas, liberando 22kilocalorias.

A relação a ser feita será entre massa de gás hidrogênio e energia liberada na sua queima.

1grama ................... 22kcal
x gramas ............... 36,8kcal

x = 1,67gramas

TERMOQUÍMICA - 38

38) A combustão do carbono é representada pela equação:

C(grafita) + O2(g) → CO2(g) + 392,92kJ

Nessa reação, há produção de 1,0 litro de CO2(g), medido nas CNTP, quando são liberadas, aproximadamente:

Leitura da equação: 1 mol de carbono grafita entra em combustão quando reage com um mol de gás oxigênio, produzindo 1mol de gás carbônico, que nas CNTP ocupam um volume de 22,4litros e libera 392,2 kilojoules.

A relação estequiométrica deve ser entre volume e energia liberada.

22,4litros ............... 392,92kJ

1 litro ..................... x kJ

x = 17,54 kilojoules

TERMOQUÍMICA - 37

37) Quando 0,5mol de etanol líquido sofre combustão total sob pressão constante, produzindo gás carbônico e água, gasosos, a energia liberada é 618,64kilojoules. Na combustão de 3mols de etanol, nas mesmas condições, a entalpia dos produtos, em relação à dos reagentes, é:

Energia liberada é a energia que sobra em uma reação química e depende da energia absorvida pelos reagentes para se decompor e de liberada pelos produtos ao se formarem durante a reação.

Para sobrar energia a energia liberada pelos produtos deve ser maior que a absorvida pelos reagentes.

Neste caso a reação de queima de 0,5mol de etanol libera (sobra) 618,64kilojoules, se queimarmos 3mols vai liberar seis vezes mais energia, ou seja 3.711,84kilojoules. 
Ou, por proporção:

0,5mol ................. 618,64kJ
3,0 mols .............. x kJ

x = 3.711,84 kilojoules

Como a energia que sobra(liberada) é a diferença entre a energia dos produtos e a dos reagentes, a dos reagentes deve ser 3.711,84 unidades maior que a dos produtos.

TERMOQUÍMICA - 36

36) Um motorista de táxi afirmou gastar em seu carro 10 litros de gasolina por dia. Admitindo-se combustão total e que a gasolina utilizada é C8H18 (isoctano – principal componente da gasolina), quantas quilocalorias são liberadas diariamente por essa quantidade de combustível?

Dados: massa de um litro de gasolina: 7,3 . 10
2g, calor da combustão da gasolina: 1.197kcal/mol

Calor de Combustão: é a energia liberada na queima de um mol da substância nas condições padrões de temperatura e pressão, logo, no caso da gasolina, 1197kcal/mol, significa que queimar um mol de gasolina libera 1197quilocalorias.

Precisamos saber quantos mols de gasolina são queimados diariamente e calculamos a energia liberada.


Cálculo da massa molar = (8 . 12) + (1 . 18) = 114gramas/mol

Como a massa de um litro de gasolina é igual a 7,3 . 10
2gramas, 10 litros teremos 
7,3 . 10gramas ou 7.300gramas.

Número de mols queimados.

1mol ............. 114gramas
x mols .......... 7.300gramas

x = 64mols

Energia liberada na queima de 64mols.

1.197kcal ............. 1mol
x kcal ................. 64mols

x = 76.608 quilocalorias

segunda-feira, 6 de março de 2017

TERMOQUÍMICA - 35

35) Qual é o volume (em m3, medido a 32°C e 1atm) de metano que deve ser queimado para produzir 8,8 .104 kJ de energia?
Dados: volume molar (32°C,1atm) = 25 dm3/mol
Poder calorífico do metano é de 55 kJ/g.

Leitura do poder calorífico: 55kJ/g significa que cada grama de gás metano que queimar ocorre liberação de 55 quilojoules.

Inicialmente calculamos a massa de gás que deve ser queimada para liberar 8,8x104 kJ de energia, depois passaremos esta massa para mol, pois temos o volume molar e finalmente calculamos o volume.

55kJ ................. 1gramas
8,8 .104 kJ ....... x gramas

x = 1600gramas

Transformando para número de mols.

Massa molar do gás metano (CH4) = (1 . 12) + (1 . 4) = 16gramas por mol.

1mol ................ 16gramas
x mols ............. 1600gramas

x = 100mols

Transformando para volume, usando o volume molar 25dm3/mol: significa que um mol do gás ocupa um volume de 25dm3, logo 100mols ocuparão 2500dm3 ou 2,5m3 ou 2500litros.

TERMOQUÍMICA - 34

34) É dada a equação:

C(grafita) + 2S(rômbico) => CS2(liquido)

Quando se aquece carbono grafita com enxofre rômbico, constata-se que, para a formação de 3,8g de CS2, ocorre absorção de 3971Joules. 
O calor de formação do CS2, em quilojoules por mol, é:

CALOR DE FORMAÇÃO: é a energia envolvida na formação de um mol de um produto, onde os reagentes são substância puras simples que o constituem.

Precisamos transformar a massa, em gramas, para quantidade, em mols.

Massa molar do CS2 = (1 . 12) + (2 . 32) = 76gramas por mol

3,8gramas ............... 3971Joules
76gramas ................ x Joules

x = 79420Joules ou 79,420kJ/mol

TERMOQUÍMICA - 33

33) O gás natural é formado principalmente de metano. A pressão constante, qual o calor desprendido na combustão de 1000 dm3 desse gás, medido nas condições normais de temperatura e pressão?

CH4(g) + 2O2(g) => CO2(g) + 2H2O(g)

∆H = – 890kJ/mol

Volume molar de gás nas condições normais de
temperatura e pressão = 22,4dm3.

A relação será entre o volume de gás queimado e o calor desprendido.

Leitura da equação: 1mol de gás metano, 22,4dm3, reage com 2mols de gás oxigênio, produzindo 1mol de gás carbônico, 2mols de água e o calor desprendido é de 890quilojoules.

22,4dm3 ................ 890kJ
1000dm3 ............... x kJ

x = 39.732kJ

TERMOQUÍMICA - 32

32) Lei de Hess: o calor desprendido ou absorvido durante uma reação química depende unicamente dos estados inicial e final, independendo de quaisquer estados intermediários.
Toda a reação química envolve absorção de calor pelos reagentes ao se decomporem e liberação de calor pelos produtos ao se formarem, dependendo dos valores poderá sobrar calor(reação exotérmica) ou faltar calor(reação endotérmica), calculamos estes valores e somamos todos para ver se sobra ou se falta calor.

A combustão completa do carbono ocorre em duas etapas, inicialmente forma monóxido de carbono e libera 114,114quilojoules, representamos a reação assim:

C(s) + 1/2O2(g) => CO(g)

Este monóxido formado será consumido na próxima etapa ao reagir com mais oxigênio e formar dióxido de carbono, liberando mais 287,166quilojoules, conforme a reação abaixo.

CO(g) + 1/2O2(g) => CO2(g)

A reação total esta representada abaixo.

C(s) + O2(g) => CO2(g)

A energia liberada será a soma das energias liberadas nas duas etapas.

Energia liberada = 114,114 + 287,166

Energia liberada = 401,28 quilojoules

domingo, 5 de março de 2017

TERMOQUÍMICA - 31

31) Na comparação entre combustíveis, um dos aspectos a ser levado em conta é o calor liberado em sua queima. Um outro é o preço. Considere a tabela:

Combustível Calor de combustão

Hidrogênio molecular ................. -242 kJ/mol

Álcool (etanol) ..................... -1230 kJ/mol

Calcule a energia liberada na combustão completa de 1,0 kg de hidrogênio e de 1,0 kg de álcool.

Leitura do calor de combustão do hidrogênio: cada mol ou 12gramas de gás hidrogênio ao queimar libera 242kilojoules, montando a relação gramas e energia teremos:

12gramas .................. 242kilojoules
1000 gramas ............ x

x = 20.167kilojoules

Cálculo da massa molar do etanol ou álcool.

Fórmula: o prefixo “et” significa que o composto orgânico tem dois carbonos, o radical “an” significa que o carbono é saturado, ou seja só tem ligações simples e a terminação “ol” informa que tem uma hidroxila ligada a esta carbono.

Cálculo da massa molar

CH3 - CH2 - OH => (12 + 3) + (12 + 2) + 16 = 46g/mol

Leitura do calor de combustão do álcool: cada mol ou 46gramas de álcool ao queimar libera 1230kilojoules, montando a relação gramas e energia teremos:

46gramas .................... 1230kilojoules
1000 gramas ..............  x

x = 26.739kilojoules

TERMOQUÍMICA - 30

30) Dadas as entalpias de formação(kJ/mol)

C6H6(l) ................ + 80

CO2(g) ................ – 400

H2O(g) ................ – 240

Calcule o calor de combustão do benzeno.

C6H6(l) + 7,5O2(g) => 6CO2(g) + 3H2O(g)

Entalpia de formação: é a energia envolvida na formação de um mol de um produto onde os reagentes são substâncias puras simples que o constituem, logo o benzeno, o gás carbônico e a água são produtos da reação..

Balanço energético: para calcular o calor de combustão do benzeno a partir de reações intermediárias precisamos analisar se as substâncias são produtos ou reagentes na equação de combustão e em qual quantidade participam da reação, após acertamos as substâncias das equações de formação para que no final reagente seja reagente e produto seja produto.

O benzeno esta como reagente na reação de combustão, mas na de formação ele aparece como produto, logo precisamos inverter esta equação e com consequência o valor da energia envolvida ( - 80kcal).

O gás carbônico esta como produto na reação de combustão, mas formando 6mols, na de formação ele aparece como produto, mas formando 1mol, precisamos multiplicar o valor de sua energia por 6 ( – 400 x 6 = – 2400).

A água esta como produto na reação de combustão, mas formando 3mols, na de formação ela aparece como produto, mas formando 1mol, precisamos multiplicar o valor de sua energia por 3 ( – 240 x 3 = – 720).

O calor de combustão do benzeno será a soma das enegias envolvidas nas etapas intermediárias.

∆H = (– 80) + (– 2400) + (– 720) = – 3200
 quilojoules

TERMOQUÍMICA - 29

29) Com base nas equações:

C(s) + 1/2O2(g) => CO(g) + 29,0 kcal

C(s) + O2(g) => CO2(g) + 94,4 kcal

Pode-se concluir que, na combustão de 1 mol de monóxido de carbono gasoso, são liberadas quantas quilocalorias:

Reação de combustão do monóxido de carbono

CO(g) + 1/2O2(g) => CO2(g)

Leitura das reações intermediárias: a primeira mostra o carbono queimando em presença de meio mol de gás oxigênio e liberando 29quilocalorias, logo sua variação de energia é igual a menos 29kcal.

A segunda mostra o carbono queimando em presença de 1 mol de gás oxigênio e liberando 94,4quilocalorias, logo sua variação de energia é igual a menos 94kcal.

Balanço energético: observem que o monóxido de cabono esta como reagente na reação de combustão e aparece na primeira reação intermediária como produto, logo precisamos inverter a equação para que seja representado como reagente e o sinal da variação de energia muda (+29kcal)

O dióxido de cabono esta como produto na reação de combustão e aparece na primeira reação intermediária como produto, logo não modificamos a reação intermediária neste caso e o sinal da variação de energia não muda, ou seja será menos 94,4kcal.

A variação final de energia será a soma das variações de energia envolvidas em cada etapa.

∆H = +29kcal + (-94,4) = -65,4kcal