P1_31_03_07

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P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL – 31/03/07 
 
Nome: GABARITO 
Nº de Matrícula: Turma: 
Assinatura: 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,5 
2a 2,5 
3a 2,5 
4a 2,5 
Total 10,0 
Dados 
 
R = 0,0821 atm L mol-1 K-1 
T (K) = T (°C) + 273,15 
1 atm = 760,0 mmHg 
PV = nRT 
( ) nRTnbV
V
anP 2
2
=���
�
�
��
	
+
1a Questão 
 
Uma solução aquosa inicial (1,00 L) contém 10,0 g de NaCl, 6,00 x 10-1 mol de 
KNO3 e uma quantidade desconhecida de Pb(NO3)2. A essa solução são 
adicionados 818,2 mL de solução aquosa de NaOH (d = 1,087 g mL-1 e 8,00% de 
NaOH em massa) para reagir com o Pb(NO3)2 de forma completa e 
estequiométrica, formando Pb(OH)2, segundo a reação abaixo. 
 
Pb(NO3)2(aq) + 2NaOH(aq) � 2NaNO3(aq) + Pb(OH)2(s) 
 
a) Calcule a concentração molar (mol L-1) do Pb(NO3)2 na solução aquosa inicial. 
b) Calcule a fração molar do NaCl na solução aquosa inicial. 
c) Calcule a massa de Pb(OH)2 produzida na reação. 
 
Obs. O NaCl e o KNO3 não reagem com NaOH. 
Resolução:
a) A quantidade presente de Pb(NO3)2 na solução inicial pode ser conhecida 
através do cálculo da quantidade de NaOH gastos para a reação completa de 
formação de Pb(OH)2.
nNaOH gasto na reação = (VNaOH x d Sol.NaOH x %NaOH) / MMNaOH 
= (818,2 mL x 1,087 g mL-1 x 8/100)/40 g mol-1 = 1,78 mol 
 
Como a estequiometria de reação é de 1 mol de Pb(NO3)2 para 2 mol de NaOH, a 
solução inicial continha 0,89 mol de Pb(NO3)2, o que implica na concentração 
molar de 0,89 mol L-1 (para 1,00 L de solução). 
 
b) Para se calcular a fração molar do NaCl deve-se considerar todos os 
componentes que formam a solução inicial: 
 
XNaCl = nNaCl/(nNaCl + nKNO3 + nPbNO3 + nH2O), onde: 
 
nNaCl = 10,0 g / 58 g mol-1 = 0,172 mol 
nKNO3 = 0,600 mol (60,6 g de KNO3 em 1 L de solução) 
nPbNO3 = 0,89 mol (294,8 g de Pb(NO3)2 em 1 L de solução) 
nH2O = [Vsolução x dsolução – (mNaCl + mKNO3 + mPb(NO3)2)] / MMH2O = (1.087 – 365,4) g / 
18 g mol-1 = 721,6/18 = 40,1 mol 
Logo: 
 
XNaCl = 0,172/(0,172 + 0,600 + 0,89 + 40,1) = 0,172/41,8 = 0,00411 
 
c) A massa de Pb(OH)2 pode ser calculada por meio da quantidade de Pb(NO3)2
reagido, pois a relação estequiométrica entre estas duas espécies é de 1 mol para 
1 mol. Assim, 0,89 mol de Pb(OH)2 são formados, o que equivale a: 
 
mPb(OH)2 = nPb(OH)2 x MMPb(OH)2 = 0,89 mol x 241,2 g mol-1 = 214,7 g. 
2a Questão 
 
O etanol, C2H6O, pode ser obtido a partir da sacarose, C12H22O11, contida em 
matérias primas como a cana de açúcar, segundo a reação abaixo: 
 
C12H22O11(s) + H2O(l) � 4C2H6O(l) + 4CO2(g) 
 
A cana de açúcar contém 20% em massa de sacarose. Para a produção de etanol 
foi utilizado 2.190 kg de cana de açúcar e 30 L de água. 
 
a) Defina reagente limitante e indique o reagente limitante da reação nas 
condições acima descritas. 
b) Qual é a quantidade máxima de etanol (em mol) que pode ser produzida? 
c) Defina rendimento percentual de reação e calcule-o para a reação do problema 
quando são produzidos 167 kg de etanol. 
Dado: 
Densidade da água = 1,0 g mL-1.
Resolução:
a) Reagente limitante é aquele que está presente na menor “quantidade” (em 
proporção estequiométrica) na reação. 
 
C12H22O11(s) + H2O(l) � 4C2H6O(l) + 4CO2(g) 
 
Cana contém sacarose (20%) 
 
100 kg cana 
 20 kg sacarose 
 2190 kg 
� 438 kg 
 1 mol sacarose 
 342 g 
 1,281 x 103 �
 438000g 
 
30L H2O (d = 1g/mL) 
 
1 g água 
 0,001L 
 30000 g �
30L 
MM(H2O) = 18 
Temos 1,666 x 103 mol H2O
A proporção estequiométrica é 1 sacarose: 1 água 
Como temos 1,28 x 103 mol de sacarose e 1,666 x 103 de água, a SACAROSE é 
o limitante, pois, está presente em quantidade inferior à necessária pela 
estequiométrica, para reagir com toda água. 
 
b) 1,28 x 103 mol de sacarose 
 x mol = 
 1 mol sacarose 
 4 mol etanol 
c) Rendimento percentual é dado pela formula 100 x
teóricovalor
alexperiment valor , sendo, 
portanto a razão entre o valor obtido em um experimento dividido pelo valor 
que seria esperado pela estequiométrica da reação, multiplicado por cem. 
Teórico = 5124 mol de etanol Rendimento = 71%x100
5124
3630
=
�
�
�
=
mol 3630 kg167
mol 1g46
oexperiment
 
5124 mol 
3a Questão 
 
O trifluoreto de cloro, ClF3, é um gás altamente tóxico, que pode ser usado, por 
exemplo, para converter óxido de níquel, NiO, em fluoreto de níquel, NiF2,
segundo a reação abaixo: 
 
6NiO(s) + 4ClF3(g) 6NiF2(s) + 2Cl2(g) + 3O2(g) 
 
a) Calcule a massa de NiO necessária para reagir com o gás ClF3, a 25ºC, em um 
frasco de 1,5 L, considerando que a pressão parcial do ClF3 é de 350 mmHg e que 
o rendimento da reação é de 80%, quando o equilíbrio é atingido. 
b) Nas condições descritas no item (a), calcule as pressões parciais de todos os 
gases presentes na mistura em equilíbrio. 
c) Calcule Kp para essa reação a 25oC. 
d) Explique as principais diferenças entre gases ideais e reais. 
Resolução:
a) ClF3
P = 0,461 atm 
T = 298 K 
V = 1,50 L 
mol 0,0283
298 x0,082
1,50 x0,461
RT
PVnClF3 ===
NiO
6 mol NiO 
 4 mol ClF3
x 
 0,0283 
 x = 0,0424 mol 
0,0424 mol 
 100% 
 x 
 80% 
x = 0,0339 mol 
 74,7 g 
 1 mol 
 x 
 0,0339 mol 
x = 2,53 g 
b) ClF3
0,0283 mol 
 100% 
 x 
 80% 
 x = 0,0226 mol 
 
6NiO(s) + 4ClF3(g) � 6NiF2(s) + 2Cl2(g) + 3O2(g) 
 0,0283 � �
-0,0226 +0,0113 +0,0170 
 0,00570 0,0113 0,0170 
atm 0
1,5
298 x0,082 x0,00570
V
RTnP
atm 0,277
1,5
298 x0,082 x0,0170
V
RTnP
atm 0,184
1,5
298 x0,082 x0,0113
V
RTnP
33
22
22
ClFClF
O
ClCl
0929,===
===
===
O
c) 
66,9
)0929,0(
)277,0()184,0(
4
32
4
3
2
2
3
2 ===
ClF
OlC
p P
xPPK
d) As moléculas de um gás ideal supostamente não ocupam espaços e não se 
atraem. Entretanto as moléculas reais têm volumes finitos e se atraem. 
4a Questão 
 
No processo Solvay, carbonato de sódio, Na2CO3, é obtido pela decomposição do 
bicarbonato de sódio, NaHCO3, segundo a reação abaixo: 
 
2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) Kp = 0,23 a 100oC
a) Qual é a expressão da constante de equilíbrio (Kp ou Kc) para a reação do 
processo Solvay? 
b) Qual é a pressão total (em atm) no equilíbrio quando uma amostra de NaHCO3
for parcialmente decomposta em um recipiente fechado a 100oC? Desconsidere o 
volume ocupado pelos componentes sólidos da reação. 
c) Esboce um gráfico que relacione as pressões parciais dos componentes da 
reação, em função do tempo. 
Resolução:
a) 
 O][H][COK.PPK 22cOHCOp 22 ==
b) 
atm 0,960,480,48PPP
xx0,23KxPP
OHCOT
2
pOHCO
22
22
=+=+=
==�==== atm48,023,0
c) 
	�
	P1 - PROVA DE QUÍMICA GERAL – 31/03/07