P3 - 2023-2

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP ESTUDO DIRIGIDO 5 SOLUÇÕES PARTE 1 NOME DO ALUNO: SEMESTRE: DATA: 1) 2 gramas de ácido ascórbico, C₆H₈O₆, são dissolvidos em água suficiente para preparar 125 mL de solução. Qual é a concentração comum de ácido ascórbico? 2) A solubilidade do sulfato de cobre (CuSO₄) a 25°C é de 20 gramas por 100 mL de água. Qual é a quantidade máxima de sulfato de cobre que pode ser dissolvida em 500 mL de água a essa temperatura? 3) A solubilidade do cloreto de sódio (NaCl) a 30°C é de 36 gramas por 100 mL de água. Quantos gramas de cloreto de sódio podem ser dissolvidos em 250 mL de água a essa temperatura? 4) A solubilidade do sulfato de bário (BaSO₄) a 45°C é de 2,5 g/L de água. Qual é a massa máxima de sulfato de bário que pode ser dissolvida em 1,5 litros de água a essa temperatura? 5) Esta tabela apresenta a solubilidade de algumas substâncias em água, a 15°C: Substância Solubilidade (qt soluto/100gH₂O) ZnS 0,00069 ZnSO₄ • 7H₂O 96 ZnSO₄ • 2H₂O 0,16 Na₂S • 9H₂O 46 Na₂SO₄ • 7H₂O 42 Na₂SO₄ • 2H₂O 32 a) Prepare-se uma solução com 50 mL de água adicionando 0,01 mol de sulfeto de zinco (ZnS) à temperatura de 15°C, explique-se observar uma solução saturada, insaturada ou supersaturada. b) Prepare-se uma solução com 50 mL de água adicionando 4,3 g de ZnSO₄•7H₂O à temperatura de 15°C, explique-se observar uma solução saturada, insaturada ou supersaturada. Explique. c) Dentre as substâncias da tabela acima, qual será menos solúvel e qual será a mais solúvel em água? d) Prepare-se uma solução com 100 mL de água adicionando 13 g de ZnSO₄•7H₂O à temperatura de 15°C, espere-se observar uma solução saturada, insaturada ou supersaturada. Explique. i) Se 25,3 g de carbonato de sódio (Na₂CO₃) forem dissolvidos em água suficiente para preparar 500 mL de solução, qual será a concentração comum? ii) Calcular a massa necessária para se preparer 250 mL de cloreto de zinco hexaidratado 0,5 g/L. iii) Um agroicida é diluído em água para criar uma solução com uma concentração de 2%. Se você precisa preparar 5 litros dessa solução, quantas gramas do agroicida você deve adicionar? iv) Uma solução de agrotoxino tem uma concentração de 15%. Se um agricultor precisa aplicar 3 litros dessa solução, quantos mililitros de ingrediente ativo ele estará aplicando? v) Um agroicida é diluído em água para criar uma solução com uma concentração de 7%. Se um agricultor precisa aplicar 4 litros dessa solução, quantas gramas do agroicida ele estará usando nessa quantidade? vi) Um adubo líquido tem uma concentração de 12% de nutrientes solúveis. Se um agricultor precisa aplicar 300 litros desse adubo em sua plantação, quantas quilogramas de nutrientes solúveis ele estará fornecendo? vii) Um herbicida líquido tem uma concentração de 5% de ingrediente ativo. Se um silvicultor precisa aplicar 100 litros desse herbicida, quantos litros do ingrediente ativo ele estará utilizando? viii) Um tratamento de sementes tem uma concentração de 2 g/L de substância antifúngica. Se um agricultor precisa tratar 20 litros de sementes, quantos gramas da substância antifúngica ele deve adicionar? ix) Um repelente de insetos tem uma concentração de 150 mg/mL de substância ativa. Se um viveirista precisa aplicar 500 mL desse repelente, quantos miligramas da substância ativa ele estará utilizando? x) Um fungicida tem uma concentração de 750 mg/mL de princípio ativo. Se um produtor precisa aplicar 1,5 litro desse fungicida, quantos miligramas do princípio ativo serão utilizados? xi) Um tratamento de sementes tem uma concentração de 2 g/L de substância antifúngica. Se um agricultor precisa tratar 20 litros de sementes, quantos gramas da substância antifúngica ele deve adicionar? MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP PROVA 3 DISCIPLINA: QUÍMICA QUÍMICA PERÍODO DA DISCIPLINA: 2023/2 CURSO: ESTUDANTE: 1) Ácidos e bases são encontrados em nosso cotidiano e também em nosso organismo. Sobre estas substâncias e com base nas teorias de Arrhenius, Brønsted-Lowry e Lewis, classifique em V (verdadeiro) e F (falso): ( ) HCl, HNO3 e CH3CH2COOH são considerados ácidos segundo a teoria de Arrhenius. ( ) Hidróxido de sódio (NaOH), amônia (NH3) e ion hidróxido (OH⁻) são considerados ácidos, segundo a teoria de Brønsted-Lowry. ( ) Os ácidos fortes dissociam parcialmente e íons hidroxilas (OH⁻). ( ) o íon hidróxido (OH⁻) pode ser considerado uma ácido de Lewis. ( ) o íon NH4⁺ é o ácido conjugado da amônia (NH3). JUSTIFIQUE: 1. Questão (1.0) A seguir, estão tabeladas as constantes de ionização (Ka) em solução aquosa a 25°C Ácido K₂.₅ 10⁺³ (S) HBrO 2,3•10⁻⁹ HCN 4,8•10⁻¹⁰ HClO₄ 1•10² HClO₂ 1,1•10⁻² Coloque em ordem crescente de acidez: 2. Questão (1.0) Classifique o comportamento da água, em cada uma das reações abaixo, segundo o conceito ácido-base de Brønsted- Lowry. Justifique: a) HCl (aq) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq) _____________________________________________________ _____________________________________________________ b) NH₄⁺(aq) + H₂O(l) → NH₃(aq) + OH⁻(aq) _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 3. Questão Um rio em uma área industrial está sofrendo com a poluição causada por resíduos químicos despejados pelas fábricas locais. Uma análise da água revela altos níveis de ácido clorídrico (HCl) e hidróxido de sódio (NaOH), que são produtos químicos comuns nas operações industriais. a) Se tiver maior concentração de ácido clorídrico o pH será maior ou menor e se tiver maior concentração de hidróxido de sódio na água o pH será maior ou menor. E qual a classificação ácido, neutro ou básico. _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ b) Como esses produtos químicos podem afetar a vida selvagem e os ecossistemas aquáticos? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ Exercícios Questão i Para encontrar a concentração comum do ácido ascórbico, dividimos a massa do soluto pelo volume da solução em litros: Concentração comum = \frac{Massa do soluto (g)}{Volume da solução (L)} = \frac{10}{0.125} = 80 \frac{g}{L} Questão ii A solubilidade do sulfato de cobre é dada para 100 mL de água. Para encontrar a quantidade para 500 mL, usamos uma proporção direta: Quantidade em 500 mL = \left(\frac{20\ g}{100\ mL}\right) \times 500\ mL = 100\ g Questão iii Da mesma forma, usamos a solubilidade dada do NaCl para calcular a quanti- dade em 250 mL: Quantidade em 250 mL = \left(\frac{36\ g}{100\ mL}\right) \times 250\ mL = 90\ g Questão iv Para o sulfato de bário, multiplicamos a solubilidade pelo volume em litros para encontrar a massa máxima que pode ser dissolvida: Massa máxima em 1,5 L = 2.5\ \frac{g}{L} \times 1.5\ L = 3.75\ g Questão v Questão a A massa molar do ZnS é aproximadamente 97, 45 g/mol. Para 0, 01 mol, a massa é: Massa de ZnS = 0, 01\ mol \times 97, 45\ \frac{g}{mol} = 0,9745\ g A solubilidade de ZnS em 50 mL de ´agua a 15◦C ´e: Solubilidade em 50 mL = 0, 00069 g 100 mL × 50 mL = 0, 000345 g Como 0, 9745 g > 0, 000345 g, a solu¸c˜ao ser´a supersaturada. Quest˜ao b A solubilidade de ZnSO4 · 7H2O em 50 mL de ´agua a 15◦C ´e: Solubilidade em 50 mL = 96 g 100 mL × 50 mL = 48 g Como 43 g < 48 g, a solu¸c˜ao ser´a insaturada. Quest˜ao c Pelos dados da tabela, a substˆancia menos sol´uvel ´e ZnS, e a mais sol´uvel ´e ZnSO4 · 7H2O. Quest˜ao d A solubilidade de ZnSO3 · 2H2O em 100 mL de ´agua a 15◦C ´e 0, 16 g. Como 16 g > 0, 16 g, a solu¸c˜ao ser´a supersaturada. Quest˜ao i A concentra¸c˜ao comum de Na2CO3 ´e calculada pela rela¸c˜ao entre a massa do soluto e o volume da solu¸c˜ao em litros: Concentra¸c˜ao comum = Massa do soluto (g) Volume da solu¸c˜ao (L) = 25.3 0.5 = 50.6 g L Quest˜ao ii A massa necess´aria para preparar 250 mL de cloreto de zinco hexahidratado a 0,5 g/L ´e encontrada por: Massa necess´aria = Concentra¸c˜ao × Volume da solu¸c˜ao = 0.5 × 0.25 = 0.125 g Quest˜ao iii Para preparar 5 litros de uma solu¸c˜ao com concentra¸c˜ao de 2% do agrot´oxico, a quantidade necess´aria ´e: Quantidade de soluto = Concentra¸c˜ao desejada×Volume da solu¸c˜ao = 0.02×5×1000 = 100 g 2 Quest˜ao iv Para calcular quantos mililitros do ingrediente ativo est˜ao sendo aplicados ao usar 3 litros de uma solu¸c˜ao de agrot´oxico com concentra¸c˜ao de 15%, usamos: Volume do ingrediente ativo = Concentra¸c˜ao×Volume da solu¸c˜ao = 0.15×3×1000 = 450 mL Quest˜ao v Para calcular a quantidade de agrot´oxico em 4 litros de solu¸c˜ao a 7% de con- centra¸c˜ao, multiplica-se o volume pela concentra¸c˜ao: Quantidade de agrot´oxico = 4 L × 7% × 1000 g 1 L = 280 g Quest˜ao vi Para calcular a quantidade de nutrientes sol´uveis fornecidos ao aplicar 300 litros de adubo l´ıquido a 12%, usamos: Quantidade de nutrientes sol´uveis = 300 L × 12% = 36 kg Quest˜ao vii A quantidade de ingrediente ativo em 100 litros de herbicida l´ıquido a 5% ´e dada por: Quantidade de ingrediente ativo = 100 L × 5% = 5 L Quest˜ao viii Para calcular a quantidade de substˆancia antif´ungica necess´aria para tratar 20 litros de sementes com uma solu¸c˜ao a 2 g/L, fazemos: Quantidade de substˆancia antif´ungica = 20 L × 2 g L = 40 g Quest˜ao ix A quantidade de substˆancia ativa em 500 mL de repelente de insetos a 150 mg/mL ´e calculada como: Quantidade de substˆancia ativa = 500 mL × 150 mg mL = 75000 mg 3 Quest˜ao x Para calcular a quantidade de princ´ıpio ativo utilizado em um fungicida com concentra¸c˜ao de 750 mg/mL, ao aplicar 1, 5 L do fungicida, usamos: Quantidade de princ´ıpio ativo (mg) = 750 mg/mL × 1500 mL = 1125000 mg Quest˜ao xi Para um tratamento de sementes com uma solu¸c˜ao de 2 g/L, ao tratar 20 L de sementes, a quantidade necess´aria de substˆancia antif´ungica ´e: Quantidade de substˆancia antif´ungica (g) = 2 g/L × 20 L = 40 g 4 Exerc´ıcios Justificativas: 1. Verdadeiro (V). ´Acidos segundo Arrhenius s˜ao substˆancias que em solu¸c˜ao aquosa liberam ´ıons H+. HCl, HNO3 e CH3COOH s˜ao todos ´acidos que se ionizam na ´agua liberando ´ıons H+. 2. Falso (F). Na teoria de Brønsted-Lowry, bases s˜ao substˆancias que podem aceitar ´ıons H+. O NaOH e o OH− s˜ao bases porque liberam ´ıons OH− em solu¸c˜ao. A amˆonia NH3 atua como base porque pode aceitar um ´ıon H+ para formar NH+ 4 . 3. Falso (F). ´Acidos fortes se dissociam completamente em solu¸c˜ao aquosa para formar ´ıons H+ e n˜ao ´ıons OH−. 4. Falso (F). O ´ıon hidr´oxido OH− ´e uma base de Lewis, pois pode doar um par de el´etrons, n˜ao um ´acido de Lewis que aceitaria um par de el´etrons. 5. Verdadeiro (V). O´ıon NH+ 4 ´e o ´acido conjugado da amˆonia NH3. Quando a amˆonia aceita um pr´oton H+, ela se converte no´ıon amˆonio NH+ 4 , atuando como base de Brønsted-Lowry. Quest˜ao 1 Para classificar os ´acidos em ordem crescente de acidez, eles devem ser ordenados do menor para o maior valor de suas constantes de ioniza¸c˜ao (Ka). Portanto, a ordem crescente de acidez, com base nos valores de Ka fornecidos, ´e: 1. ´Acido Cian´ıdrico (HCN) - Ka = 4, 8 × 10−10 2. ´Acido Hipobromoso (HBrO) - Ka = 2, 0 × 10−9 3. ´Acido Hipocloroso (HClO) - Ka = 3, 5 × 10−8 4. ´Acido F´ormico (HCOOH) - Ka = 1, 8 × 10−4 5. ´Acido Cloroso (HClO2) − Ka = 4, 9 × 10−3 Isso indica que o HCN ´e o menos ´acido e o HClO2 ´e o mais ´acido entre os listados na tabela. 1 Quest˜ao 2 Classifique o comportamento da ´agua, em cada uma das rea¸c˜oes abaixo, segundo o conceito ´acido-base de Brønsted-Lowry e justifique. a) HCl (aq) + H2O(l) → H3O+(aq) + Cl−(aq) Nesta rea¸c˜ao, a ´agua atua como uma base de Brønsted-Lowry, pois aceita um pr´oton (H+) do ´acido clor´ıdrico (HCl), formando o ´ıon hidrˆonio (H3O+). b) NH3(aq) + H2O(l) → NH+ 4 (aq) + OH−(aq) Nesta rea¸c˜ao, a ´agua atua como um ´acido de Brønsted-Lowry, pois doa um pr´oton (H+) para a amˆonia (NH3), formando o ´ıon amˆonio (NH+ 4 ) e o ´ıon hidr´oxido (OH−). Quest˜ao 3 a) Se houver maior concentra¸c˜ao de ´acido clor´ıdrico (HCl) na ´agua do rio, o pH ser´a menor do que 7, indicando que a ´agua est´a ´acida. Caso haja maior concentra¸c˜ao de hidr´oxido de s´odio (NaOH), o pH ser´a maior do que 7, o que sugere que a ´agua est´a b´asica. A classifica¸c˜ao do pH da ´agua ser´a ´acida se o pH for inferior a 7, neutra se o pH for igual a 7 e b´asica se o pH for superior a 7. b) O ´acido clor´ıdrico (HCl) pode diminuir o pH da ´agua tornando-a ´acida, o que pode ser prejudicial para a vida aqu´atica, podendo levar `a acidifica¸c˜ao dos corpos d’´agua e toxicidade para os organismos vivos. O hidr´oxido de s´odio (NaOH) pode aumentar o pH da ´agua tornando-a b´asica, o que tamb´em pode ser nocivo para a vida aqu´atica, afetando a regulagem osm´otica e potencialmente causando danos `as membranas celulares e outros efeitos adversos. 2