UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
CÂMPUS
ITABIRA
EAMI11 – QUÍMICA AMBIENTAL
PROF. DR. EDISON APARECIDO LAURINDO
1ª LISTA DE EXERCÍCIOS – 13/03/2015
1.1 –O sulfato de sódio (Na2SO4) é uma substância utilizada na fabricação de vidros e papel. A reação de cloreto de sódio (NaCl) com o ácido sulfúrico (H2SO4) leva à formação de sulfato de sódio e ácido clorídrico (HCl). Calcule as quantidades de matéria de Na2SO4 e HCl que pode ser obtidas a partir de 5,0 mols de NaCl.
1.2 – O citrato de sódio (Na3C6H5O7) é utilizado como agente anticoagulante do sangue quando da coleta para análises laboratoriais. Essa substância pode ser obtida a partir da reação do ácido cítrico (C6H8O7) com hidróxido de sódio (NaOH); a água é o outro produto da reação. Calcule as quantidades de matéria de citrato de sódio e água que são formados quando 13,0 mols de ácido cítrico são consumidos.
1.3 – O isooctano (C8H18) é um dos componentes da gasolina, também utilizado como
solvente industrial. A combustão (reação com o oxigênio molecular, O2) dessa substância leva à formação de dióxido de carbono e água. Calcule as massas de dióxido de carbono e água formadas na combustão de 5,00 mols de isooctano.
1.4 – A substância simples silício, usada na fabricação de componentes para a microeletrônica, pode ser obtida pela redução do óxido de silício (SiO2), principal componente da areia) com coque (carbono C), num forno elétrico , a 3000 °C. O outro produto da reação é o monóxido de carbono (CO). Calcule as massas de silício e de monóxido de carbono obtidas a partir de 4,00 quilomols de carbono.
1.5 – A substância simples zircônio, um metal altamente resistente à corrosão e a altas temperaturas, é utilizado na fabricação de barras que contêm dióxido de urânio, em reatores nucleares refrigerados à água. O zircônio pode ser produzido pelo processo Kroll, no qual tetracloreto de zircônio (ZrCl4) reage com magnésio formando zircônio e cloreto de magnésio (MgCl2). Calcule as quantidades de matéria dos reagentes utilizadas para produzir 1,00 tonelada de zircônio.
1.7 – O ácido salicílico (C7H6O3) reage com o anidrido acético (C4H6O3) formando o ácido acetilsalicílico (C9H8O4, AAS, Aspirina®) e ácido acético (C2H4O2). Essa reação é a última etapa na produção industrial da Aspirina®, o analgésico de maior consumo mundial. Calcule as massas de ácido salicílico e de andrido acético consumidas na produção de 40000 toneladas de Aspirina® (o consumo mundial anual dessa droga já é superior a 40 mil toneladas).
1.8 – O tetracloreto de titânio (TiCl4) é um líquido utilizado na produção de pérolas artificiais, vidros iridescentes e titânio metálico (pelo método Kroll). Essa substância é obtida aquecendo rutilo na presença de cloro e carbono, segundo a reação não balanceada:
FeTiO3(s) + Cl2(g) + C(s) → TiCl4(l) + FeCl3(s) + CO(g)
Calcule as massas dos produtos formadas a partir de 2,43 kg de rutilo.
1.9 – A água oxigenada (H2O2) é usada como antisséptico e como alvejante. Ela também pode ser utilizada em trabalhos de restauração de quadros enegrecidos. A água oxigenada decompõe-se na presença de soluções ácidas de permanganato de potássio (KMnO4), conforme a seguinte reação não balanceada:
H2O2(aq) + KMnO4(aq) + H2SO4(aq) → O2(g) + MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + H2O(l)
Calcule o volume de uma solução: (a) KMnO4 de concentração 0,145 mol L-1 necessário para reagir completamente com 25,0 mL de uma solução de H2O2 de concentração 0,100 mol L-1; (b) H2O2 de concentração 0,220 mol L-1 necessário para reagir completamente com 250 mL de uma solução de KMnO4 de concentração 0,0750 mol L-1.
1.10 – O ácido nítrico (HNO3) é uma importante matéria-prima na fabricação de fertilizantes (nitratos). Esse ácido reage com hidróxido de bário (Ba(OH)2) formando nitrato de bário (Ba(NO3)2) e água. Duas soluções diferentes de Ba(OH)2 foram tituladas com solução de HNO3 de concentração 0,750 mol L-1. Calcule as concentrações das soluções de Ba(OH)2, com base nos seguintes dados: (a) volume da solução de Ba(OH)2; 25,0 mL e volume da solução de ácido gasto: 7,25 mL; (b)
volume da solução de Ba(OH)2: 25,0 mL e volume da solução de ácido gasto: 4,80 mL.
1.11 – O clorato de potássio (KClO3) é uma substância utilizada na fabricação de explosivos, fogos de artifício, propelente sólido para foguetes, etc. Essa substância, quando aquecida, decompõe-se formando cloreto de potássio (KCl) e oxigênio (O2). Calcule a quantidade de matéria de KClO3 que se decompõe quando se obtém um volume de: (a) 64,3 mL de O2, coletado nas CPTP; (b) 250 mL de O2, coletado a 18,0 °C e 1,00 atm.
hidrogenar: (a) 0,500 mol de benzeno, nas CNTP; (b) 2,50 quilomols de benzeno, a 20,0 °C e 1,00 atm.
1.13 – O gás cloro (Cl2) é utilizado na indústria química para obter, por exemplo, borracha clorada, plásticos, defensivos agrícolas organoclorados, etc. No laboratório, esse gás pode ser obtido pela seguinte reação (não balanceada):
KMnO4(aq) + HCl(aq) → MnCl2(aq) + KCl(aq) + Cl2(g) + H2O(l)
Calcule as massas de KMnO4 necessárias para produzir os seguintes volumes de cloro: (a) 2,00 L, nas CPTP; (b) 125 mL, a 10,0 °C e 2,00 atm.
1.14 – O cloreto de amônio (NH4Cl) é um sólido incolor utilizado na fabricação de pilhas secas Leclanché (pilhas comuns). Essa substância, quando aquecida, decompõe-se formando amônia (NH3) e cloreto de hidrogênio (HCl). Calcule o volume de amônia obtida: (a) a 23 °C e 0,500 atm, a partir de 5,00 g de NH4Cl; (b) nas CPTP, a partir de 0,750 g de NH4Cl; (c) Qual a diferença entre o cloreto de hidrogênio e o ácido clorídrico?
1.15 – O propeno (C3H6) é um gás incolor também denominado propileno. Ele é um
dos constituintes do gás natural e é utilizado como combustível e como matéria prima na fabricação de polipropileno (plástico usado na confecção de objetos domésticos, equipamentos médicos esterilizáveis, etc.). Esse gás reage com o oxigênio (O2), formando gás carbônico (CO2) e água. Calcule: (a) o volume de oxigênio, nas CNTP, necessário para reagir com 20,5 L de propeno; (b) o volume de propeno necessário para produzir 350 mL de gás carbônico, nas mesmas condições de temperatura e pressão.
1.16 – O fósforo branco (P4) é uma substância muito empregada para finalidades bélicas, na confecção de bombas incendiárias e granadas luminosas. Ele é obtido pelo aquecimento, em forno elétrico, de fosfato de cálcio, areia e coque (C grafite – gr.). A equação química (não balanceada) correspondente é:
Ca3(PO4)2(s) + SiO2(s) + C(gr.) → CaSiO3(s) + CO(g) + P4(s)
Determine qual é o reagente limitante quando as seguintes quantidades são colocadas para reagir: (a) 2,0 mols de Ca3(PO4)2, 4,0 mols de SiO2 e 6,0 mols de C; (b) 60,0 g de Ca3(PO4)2, 25,0 g de SiO2 e 10,0 g de C; (c) 50,0 kg de cada reagente.
1.17 – O gás metano (CH4) pode ser usado em células a combustível (tipo especial de pilha utilizado, pela primeira vez, em naves espaciais). Em laboratório, esse gás pode ser obtido pela seguinte reação (equação não balanceada):
CHCl3(l) + Zn(s) + H2O(l) → CH4(g) + Zn(OH)Cl(s)
1.18 – A prata é um metal branco acinzentado e de alto brilho, sendo conhecida desde a Antiguidade. Como esse material na forma mais pura é muito mole, os objetos de cutelaria ou moedas feitos de prata são manufaturados usando uma liga desse metal com cobre. Uma amostra de um objeto de uma liga prata-cobre pesando 0,425 g foi dissolvida em ácido nítrico a quente, quando a prata é oxidada segundo a seguinte equação não balanceada:
Ag(s) + HNO3(aq) → AgNO3(aq) + NO(g) + H2O(l)
À solução de nitrato de prata formada adicionou-se ácido clorídrico em excesso, levando à formação de um precipitado de cloreto de prata:
AgNO3(aq) + HCl(aq) → AgCl(s) + HNO3(aq)
Sabendo que a massa de cloreto de prata obtido é 0,495 g, calcule a fração em massa da prata na liga.
1.19 – O ar atmosférico contém em média 209,5 mL L-1 de oxigênio, 780,8 mL L-1 de nitrogênio e 9,7 mL L-1 de outros gases. O butano (C4H10) é um gás utilizado como combustível em isqueiros descartáveis, sendo que sua reação com o oxigênio produz dióxido de carbono (CO2) e água. Calcule o volume de ar, nas CPTP, necesário para a combustão completa de 2,50 g de butano.
1.20 – (FURG-RG) A decomposição térmica do nitrato cúprico é representada pela
seguinte equação:
Cu(NO3)2(s) → CuO(s) + NO2(g) + O2(g)
Calcule a massa de óxido cúprico que se obtém a partir da decomposição de 500 g de nitrato cúprico, sabendo-se que este apresenta 75% de pureza em Cu(NO3)2.
1.21 – (PUC-Campinas) A fabricação do óxido de etileno, a partir do eteno, é representada pela equação:
Em um processo industrial, cada 28 kg de eteno produziram 22 kg de óxido de etileno. Qual o rendimento percentual desse processo?
1.22 – (UNESP-SP) O inseticida DDT (massa molar = 354,5 g/mol) é fabricado a partir de clorobenzeno (massa molar = 112,5 g/mol) e cloral, de acordo com a equação:
Partindo-se de uma tonelada (1 t) de clorobenzeno e admitindo-se rendimento de 80%, qual a massa de DDT produzida?
1.23 – (PUC-SP) Na metalurgia temos a reação:
Aℓ2O3(s) + C(s) → CO2(g) + Aℓ(s)
Se utilizarmos 20,4 g de Al2O3, qual a massa de alumínio metálico obtida se o rendimento da reação for de 60%?
1.24 – (PUC-SP) O anidrido sulfuroso (SO2) reage com oxigênio (O2) e água (H2O)
para formar H2SO4. Admitamos que usemos 6,4 toneladas de SO2 por dia, com uma eficiência de conversão de 70%. Qual a produção de H2SO4, ao final de 10 dias?
1.25 – (PUC-MG) Nas usinas siderúrgicas, a obtenção do ferro metálico, a partir da hematita, Fe2O3, envolve a seguinte equação, não balanceada:
Fe2O3(s) + CO(g) → Fe(s) +CO2(g)
Qual a massa de ferro metálico, em gramas, obtida quando se faz reagir 200 kg de hematita, que apresenta 20 % de impurezas?
1.26 – (UFPR-PR) Em uma experiência, na qual o metano (CH4) queima em oxigênio,
gerando dióxido de carbono e água, foram misturados 0,25 mol de metano com 1,25 mol de oxigênio. (a) Todo metano foi queimado? Justifique. (b) Quantos gramas de CO2 foram produzidos? Justifique.
1.27 – Utilizando o método adequado, faça o balanceamento das seguintes equações:
(a) N2(g) + H2(g) → NH3(g)
(b) O2(g) + PCl3(g) → POCl3(g)
(c) P4(s) + N2O(g) → P4O6(s) + N2(g)
(d) Ca3(PO4)2(s) + H3PO4(aq) → Ca(H2PO4)2(aq)
(e) Al(s) + O2(g) → Al2O3(s)
(f) Cr(s) + HNO3(aq) → Cr(NO3)3(aq) + NO(g) + H2O(l)
(g) C2H5OH(l) + K2Cr2O7(aq) + H2SO4(aq) → CH3COOH(aq) + Cr2(SO4)3(aq) + K2SO4(aq) + H2O(l)
(h) NO2(g) + H2O(l) → HNO3(aq) + NO(g)
(i) NH3(aq) + H2O(l) + Al3+(aq) → NH4+(aq) + Al(OH)3(s)
(j) CO32-(aq) + H+(aq) → H2O(l)+ CO2(g)
(l) KClO3(s) → KCl(s) + O2(g)
(m) Br2(l) + OH-(aq) → Br-(aq) + BrO3-(aq) + H2O(l)
(n) KMnO4(aq) + H2C2O4(s) + HCl(aq) → MnCl2(aq) + CO2(g) + KCl(aq) + H2O(l)
(o) MnO4-(aq) + I-(aq) + H3O+(aq) → Mn2+(aq) + I2(s) + H2O(l)
(p) MnSO4(s) + PbO2(s) + H2SO4(aq) → HMnO4(aq) + PbSO4(aq) + H2O(l)
