Componente de Química

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Disciplina de Física e Química A

Componente de Química

Ano lectivo 2010/2011

2

Índice

Grupos de trabalho e respectivos temas a abordar ... 3

A. L. 1.3. – Efeitos da Temperatura e da Concentração no progresso global de uma reacção ... 4

A. L. 2.1. – Ácido ou base: uma classificação de alguns materiais ... 6

A. L. 2.3. – Chuva “normal” e chuva ácida ... 7

A. L. 2.4. – Série electroquímica: o caso dos metais. ... 8

3

Grupos de trabalho e respectivos temas a abordar Grupo Elementos Tema

1 André Vitorino Cláudia Alexandre

A.L. 1.3. Efeitos da temperatura e da concentração na progressão global de uma reacção.

2 Naíde Inácio

Selma Furna A.L. 2.1. Ácido-Base: classificação de alguns materiais 3 Filipe Costa

Jesse Maciel A.L. 2.3. Chuva “normal” e chuva ácida 4 Daniela Ávila

Joel Dias A.L. 2.4. Série electroquímica, a caso dos metais 5 Lúcia Pereira

Sara Monteiro A.L. 2.6. Dureza da água e problemas de lavagem

Critério de avaliação

Como objectos de avaliação serão considerados:

i) Preparação da actividade experimental apresentado no Guia de Actividades Práticas; ii) Registos de dados obtidos aquando da realização da actividade;

iii) Questionário de Controlo respectivo da actividade.

A distribuição das classificações será feita consoante o apresentado no Guia de Actividades Práticas, nomeadamente:

Componente prática (30%):

Preparação do trabalho – 40%

Registos de dados e Questionário de Controlo – 60%

Os resultados obtidos e a actividade em si deverá ser apresentada à turma, no dia seguinte à realização da actividade, e a Preparação do Trabalho, como Registos e Questionário deverão ser entregues no dia da actividade experimental.

Qualquer dúvida ou questão poderão entrar em contanto com a docente através do correio electrónico

mariliasosares@yahoo.com, e poderão aceder a informações para a realização das actividades e questionários, no espaço criado pela docente, para o efeito em www.ageracaodobotao.wordpress.com.

4

A. L. 1.3. – Efeitos da Temperatura e da Concentração no progresso global de uma reacção 1. Classifique cada uma das afirmações seguintes como Verdadeiras (V) ou Falsas (F):

(A) Quando se atinge o equilíbrio químico deixa de haver reacção.

(B) No equilíbrio químico, as concentrações das substâncias presentes mantêm-se constantes.

(C) Quando se introduz uma alteração num equilíbrio químico, o sistema evolui sempre no sentido directo. (D) Numa reacção endotérmica, o aumento de temperatura faz deslocar o equilíbrio no sentido directo.

(E) Aumentando a concentração de um dos reagentes, o equilíbrio desloca-se no sentido do aumento da concentração dos produtos da reacção.

(F) O equilíbrio químico é dinâmico porque quando se atinge o equilíbrio químico as velocidades das reacções directa e inversa são iguais.

2. Um grupo de alunos preparou uma solução saturada de cloreto de cobalto (II) hexa-hidratado e colocou um pouco desta solução num tubo de ensaio.

Em seguida, os alunos colocaram o tubo de ensaio em água quente e verificaram que a solução tinha cor azul. Retiraram o tubo da água quente, deixaram arrefecer até à temperatura ambiente e colocaram, agora, o tubo de ensaio em gelo. A cor adquirida pela solução foi cor-de-rosa. A equação de equilíbrio que traduz esta reacção é a seguinte:

CoCl2  xH2O (aq)  CoCl2  (x-y) H2O (aq) + y H2O (l)

Esta reacção é endotérmica ou exotérmica?

a) Indique a forma menos hidratada do cloreto de cobalto (II).

b) Descreva o que acontece quando se diminui a temperatura do sistema reaccional.

c) Retira-se o tubo de ensaio do gelo até que a temperatura da solução fique à temperatura ambiente. Que cor adquire a solução se lhe adicionarem água?

d) Se se dissolver alguns cristais de cloreto de cobalto (II) hexa-hidratado em ácido clorídrico, HCl (aq), verifica-se uma reacção de acordo com a verifica-seguinte equação química:

[Co(H2O )6 ]2+(aq) + 4 Cl - (aq)  CoCl2+6 H2O (l); (H > 0)

e.1) o que ocorre se se adicionar mais ácido clorídrico ao sistema reaccional?

e.2) o que deve o grupo de alunos fazer para que a solução fique azul, sem adicionar iões Cl - ?

3. O mesmo grupo de alunos colocou, noutro tubo de ensaio, 5,0 ml da solução de dicromato de potássio, K2Cr2O7,

preparada nesta actividade, e 10,0 ml de uma solução aquosa de 0,05 mol.dm-3 _{em hidróxido de sódio, NaOH. A}

reacção que ocorre é a seguinte:

)

(

O

H

(aq)

O

2Cr

(aq)

2OH

(aq)

O

Cr

_





_

_

_

_



l





Em seguida, os alunos dividiram a solução por três tubos de ensaio, que numeraram de 1 a 3, e colocaram-nos num suporte.

 Ao tubo 1 nada acrescentaram;

 Ao tubo 2 adicionaram 10 gotas de uma solução aquosa 0,05 mol/dm3 em hidróxido de sódio.  Ao tubo 3 adicionaram 10 gotas de uma solução 0,05 mol/ dm3 em ácido clorídrico, HCl.

5

Após terem realizado esta actividade, os alunos compararam as cores das soluções dos tubos 2 e 3 com a cor da solução do tubo 1.

a) O que observaram os alunos? Justifique.

b) Escreva as equações químicas que representam as reacções ocorridas aquando da junção da solução de hidróxido de sódio ao tubo 2 e do ácido clorídrico ao tubo3.

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A. L. 2.1. – Ácido ou base: uma classificação de alguns materiais

1. Complete correctamente as frases seguintes com a(s) palavra(s) que se encontra(m) em itálico. (A) A água gaseificada é ácida/neutra/básica.

(B) Um papel indicador de pH, quando mergulhado numa solução, mostra-nos a cor/ o pH desta solução. (C) A partir do momento em que o pH de uma solução aumenta, a concentração de iões H3O+ nessa solução

aumenta / diminui / não varia.

(D) Um medidor de pH com eléctrodo associado é mais / menos / tão preciso como o papel indicador de pH.

2. Um grupo de alunos mediu o pH de três soluções aquosas, à temperatura de 25 ºC, e obteve os seguintes resultados:

Solução nº.1: pH = 6,7 Solução nº. 2: pH = 11,2 Solução nº. 3: pH = 3,1

2.1. Para determinar o valor do pH destas três soluções, os alunos utilizaram indicadores, papel indicador ou medidor de pH?

2.2. Descreva, de forma sucinta, o modo como os alunos procederam para determinar o valor do pH destas soluções.

2.3. Em qual das soluções é menor a concentração em iões H3O+?

3. A solução nº. 1 da questão anterior foi arrefecida a 5 ºC e o valor do pH registado, a essa temperatura, foi de 7. Com base nesta informação, conclua se a auto-ionização da água é um processo endotérmico ou exotérmico. 4. Para ser potável, uma água deve conter certas espécies químicas. A Organização Mundial de Saúde fixa

critérios de potabilidade de uma água. Analise os rótulos a baixo de duas águas minerais para poder responder às questões que se seguem.

4.1. Qual destas égua tem uma concentração mais elevada em iões H3O+?

4.2. Qual o gás constituinte da atmosfera que se dissolve na água e que é responsável pela acidez natural desta água?

4.3. Qual a razão pela qual o valor do pH destas duas águas é diferente?

4.4. De entre estas duas águas minerais de mesa, indique a mais adequada a pessoas que sofram de acidez do estômago.

4.5. Se a água 2 for aquecida até 50 ºC, o valor do seu pH é…

(A) … superior a 7,35. (B) … igual a 7,35.

(C) … inferior a 7,35.

(D) Seleccione a opção correcta.

ÀGUA 1 Mineralização total (mg/L) ……… 27 pH = 4,8 Sílica (SiO2) ……….. 10 mg/L Aniões (mg/L) Catiões (mg/L) HCO3- ……. < 1,8 Cl - ………… 7,0 NO3- ………. 1,1 Ca+ ……….. 0,5 Na+ _{……….. 4,0} Mg2+ ………. 0,8 ÀGUA 2 Mineralização total (mg/L) ……… 229 pH = 7,35 Sílica (SiO2) ……….. 26,5 mg/L Aniões (mg/L) Catiões (mg/L) HCO3- ……. 134 Ca+ ……….. 4,1 Na+ ……….. 50,4 Mg2+ _{……. 0,5} K+ _{…….. 1,4}

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A. L. 2.3. – Chuva “normal” e chuva ácida

1. Um dos objectivos desta actividade experimental é o de produzir dióxido de carbono e dióxido de enxofre e fazer borbulhar estes dois gases em água, para posteriormente verificar o carácter ácido das soluções obtidas.

1.1. Além destes dois gases existem na atmosfera outros gases, igualmente poluentes causadores das chuvas ácidas. Escreva o nome e a fórmula química de mais dois desses gases poluentes.

1.2. Como se formam os gases que referiu em 1.1.?

1.3. Escreva as equações químicas correspondentes à produção laboratorial do dióxido de carbono e do dióxido de enxofre.

1.4. Indique os cuidados a ter na preparação laboratorial destes dois óxidos.

1.5. Após o dióxido de carbono ter borbulhado em água durante 180 segundos (3 minutos) mediu-se o pH da solução resultante e anotou-se o seu valor. Em seguida, procedeu-se de igual modo com o dióxido de enxofre.

Escreva as equações que traduzem a reacção entre estes dois gases e a água.

2. Escreva as equações químicas que traduzem a formação das chuvas ácidas, a partir da reacção entre os óxidos de azoto e o vapor de água na atmosfera.

3. Responda às seguintes perguntas:

3.1. Onde existe maior quantidade de iões H3O+: em 50,0 cm3 de ácido forte ou em 50,0 cm3 de ácido fraco?

3.2. Por que se podem consumir refrigerantes que contêm ácidos fortes na sua composição? 3.3. Em que situação um ácido fraco pode provocar queimaduras?

4. O dióxido de enxofre e o trióxido de enxofre resultam da combustão do enxofre no seio do oxigénio de acordo com as seguintes equações químicas:

3 (g) SO (g) O 3 S(s) 2 2 (s) SO (g) O 2 1 (g) SO 1 (g) SO (g) O S(s) 3 2 3 2 2 2 2 2      

Queimaram-se 0,60 g de enxofre num excesso de oxigénio, 95% do enxofre que sofreu a combustão converteu-se em dióxido de enxofre (gasoso) e 5% de trióxido de enxofre (sólido).

a) Determine a massa dos óxidos obtidos.

b) Que volume de dióxido de enxofre se obtém, nas condições PTN?

c) Que capacidade de ácido se obtém quando se faz reagir todo o trióxido de enxofre que se obteve, na combustão, em 500 mL de água?

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A. L. 2.4. – Série electroquímica: o caso dos metais.

Para responder às questões seguintes e sempre que necessário, consulte a série electroquímica no manual, na página 189.

1. Quando os alunos mergulharam uma placa de zinco numa solução de nitrato de cobre (II), Cu(NO3)2, ocorreu

uma reacção química de acordo com a equação química seguinte:

Cu(s) (aq) Zn (aq) Cu Zn(s)_ 2 _ 2 _

1.1. Em relação a esta reacção, pode-se afirmar que o sentido da transferência dos electrões é: (A) dos iões Cu2+ para aplaca de zinco.

(B) do zinco para os iões Cu2+. Escolha a opção correcta.

1.2. Escreva a reacção química correspondente à reacção de oxidação observada. 1.3. De entre as alternativas de (A) a (D), escolha a correcta.

(A) O zinco sofreu uma redução. (B) O cobre é o agente redutor.

(C) A variação do número de oxidação do zinco é +2. (D) O cobre é oxidado.

1.4. Qual destes dois metais oxida com mais facilidade?

2. O alumínio pode oxidar-se quando mergulhado em determinadas soluções. 2.1. O que se passou quando se mergulhou uma placa de alumínio numa:

a) solução aquosa de nitrato de zinco? b) solução aquosa de nitrato de magnésio? c) solução aquosa de nitrato de alumínio? d) solução aquosa de ácido clorídrico?

2.2. Escreva a equação de oxidação-redução correspondente à transformação que ocorre na alínea d) da questão anterior e indique o sentido da transferência de electrões.

3. Qual dos metais utilizados nesta actividade pode ser utilizado como contentor de qualquer uma das soluções usadas?

4. Qual das soluções de sais utilizadas nesta actividade pode ser guardada em recipientes de qualquer destes metais?

5. As chuvas ácidas contêm ácido sulfúrico. Porque é que os telhados das habitações onde este fenómeno ocorre não devem ser de zinco?

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A. L. 2.6. – Dureza da água e problemas de lavagem. 1. Uma determinada água potável é considerada uma água dura.

1.1. Indique três consequências da utilização desta água. 1.2. Como procederia para minimizar a dureza desta água. 2. Estabeleça a diferença entre:

2.1. Dureza total e dureza cálcica;

2.2. Dureza permanente e dureza temporária. 3. Quanto à dureza de uma água:

3.1. O que entende por água dura?

3.2. Quando se dispõe de uma água dura, deve utilizar-se detergente ou sabão? 4. Tenha em atenção os três rótulos de garrafas de água mineral.

ÁGUA A ÁGUA B ÁGUA C pH ……….….6,1 sílica (SiO2) ……… 23 mg/L mineralizante total …….. 76 mg/L HCO3- ………..……….…. 27 mg/L Cl - _{……… 8 mg/L} NO3- ………..…. < 0,5 mg/L Ca2+ _{……….…..4 mg/L} Na+ _{……….….. 10 mg/L} pH ……….7,2 HCO3- ………..…. 357 mg/L SO42- …………. 10 mg/L Cl - ………..……… 4,5 mg/L NO3- ……….……. 3,8 mg/L SiO2 ………..…. 13,5 mg/L Ca2+ …………..…..78 mg/L Na+ _{………….….. 5 mg/L} Mg2+ _{……….…. 24 mg/L} K+ ………... 1 mg/L pH ……….….5,55 sílica (SiO2) ……… 12 mg/L HCO3- ……….. 27 mg/L Cl - _{………...… 9,2 mg/L} NO3- ………... 1,8 mg/L SO42- ……….. 1,3 mg/L Ca2+ _{……….……..0,77 mg/L} Na+ ……….. 5,8 mg/L 4.1. Indique justificando:

4.1.1. A água que apresenta maior dureza total; 4.1.2. A água que apresenta menor dureza cálcica. 4.2. Considere a água B.

4.2.1. Determine a dureza total desta água, expressa em mol.dm-3_.

4.2.2. A água B contém 78 mg de iões Ca2+ _{em cada dm}3_{. Calcule a concentração em iões carbonato}

(CO32-) necessária para precipitar o carbonato de cálcio.

Dados: Ks (CaCO3) = 4,5 x10 -9, a 25 ºC.

4.3. Que quantidade de iões cálcio existe numa garrafa de 500 mL da água A? 4.4. Como se deve proceder para amaciar a água B?