Exercícios 3º ano Química - - PDF
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José Ferretti Ramires
1 Exercícios 3º ano Química - Ensino Médio - Granbery 01-ufjf Cada vez mais se torna habitual o consumo de bebidas especiais após a prática de esportes. Esses produtos, chamados bebidas isotônicas, possuem açúcares e sais como ingredientes principais, além de conservantes, aromatizantes e corantes dissolvidos em água. A maioria dos sucos naturais, como o de laranja ou o de limão, possui alta concentração de sais e açúcares, além de oferecer outros benefícios à saúde, devido à presença de ácido ascórbico ( Vitamina C ) e de ácido cítrico. Observe, na tabela abaixo, a comparação de alguns componentes nas bebidas isotônicas e nos sucos naturais. Bebida calorias/kcal açúcares/g íons sódio/mg vitamina C/mg Suco de laranja Suco de limão Isotônico comercial Informações nutricionais em 250 ml Com base no texto e na tabela acima, responda aos seguintes itens: a) Calcule a concentração de íons sódio no suco de laranja em mol/l. b) O ácido cítrico (ácido 3-carbóxi-3-hidroxi-pentanodióico ) presente no suco de limão é um composto orgânico, cuja fórmula molecular é C 6 H 8 O 7. Sabendo-se que ele é um triácido e possui uma hidroxila ligada a um dos átomos de carbono, escreva sua fórmula estrutural. c) Ao se adicionar carbonato de sódio ao suco de limão, há liberação de um gás. Escreva o nome ou a fórmula molecular deste gás. O gás liberado nesta reação, quando presente na atmosfera, em altas concentrações, pode causar algum dano ambiental? Se causar algum dano, que dano é esse? Explique. d) Se, em uma corrida de 1 hora, uma pessoa perde 550 kcal, calcule, aproximadamente, quantas garrafas de 250 ml do isotônico comercial, mencionado na tabela acima, é necessário ingerir, para repor as calorias perdidas. E de suco de laranja? e) Qual a concentração em g/l de vitamina C do suco de laranja? Sabendo que a quantidade diária recomendada ( NDR ) de Vitamina C para um adulto é igual 640 mg/ dia, qual seria o volume de suco de laranja que um adulto deveria ingerir por dia para satisfazer a NDR? 02- ufjf O adoçante aspartame, substituto do açúcar nos alimentos dietéticos, apresenta uma variedade de grupos funcionais conforme estrutura representada abaixo: Sobre o aspartame responda os itens abaixo: a) Quais são a fórmula molecular e a massa molar do aspartame? b) Na cadeia lateral do anel aromático, existem quatro funções orgânicas. Quais são elas? c) Qual é a hibridação dos carbonos do anel aromático? d) O aspartame no meio estomacal reage, dando origem ao aspartato, fenilalanina e metanol. Quais são a fórmula estrutural e a função orgânica do metanol? e) Qual a concentração mol/ L de aspartame em um frasco de 200 ml com 294 mg de adoçante na solução? 1
2 03- ufjf A obtenção de grande parte da energia necessária à sociedade industrial envolve diferentes transformações de materiais, como, por exemplo, combustões, transformações de elementos radioativos e interações entre metais e soluções. É a partir das combustões que o ser humano tem obtido a maior parte da energia de que ele necessita. As combustões podem ser consideradas como transformações químicas que envolvem a queima de um material combustível em presença de um comburente (geralmente oxigênio), sendo, freqüentemente, utilizadas com o objetivo de obter energia na forma de calor. Um dos aspectos a ser considerado na escolha de um combustível é a sua eficiência, que é avaliada em relação à quantidade de calor que ele é capaz de produzir. A quantidade de calor liberada por unidade de massa do material combustível é referida como seu poder calorífico (tabela abaixo). Este pode ser expresso em kilocalorias/kilo (kcal/kg), onde 1 kcal = 1000 vezes 1 caloria (caloria é a quantidade de calor necessária para elevar em 1 o C a temperatura de 1 g de água). COMBUSTÍVEL PODER CALORÍFICO (kcal/kg) Carvão Hidrogênio Acetileno Com base nas informações apresentadas acima, responda às seguintes questões: a) Qual a massa de carvão necessária para produzir a mesma quantidade de calor obtida a partir da queima de 1 kg de acetileno (C 2 H 2 )? b) Represente, por meio de uma equação química, a combustão do gás hidrogênio, sabendo-se que o produto da reação é uma substância no estado gasoso, que também está presente sob a forma líquida no corpo humano em mais de 70%. c) Represente, por meio de uma equação química, a combustão do carvão (carbono), sabendo-se que o produto da reação é um gás que se encontra dissolvido nos refrigerantes e cervejas, além de ser um dos principais causadores do efeito estufa. d) Utilizando-se critérios de produção de energia e de conservação do meio ambiente, qual dos dois combustíveis, carvão e hidrogênio, você escolheria como fonte de energia para nossa sociedade? 04-- ufjf Supoe-se que os gases iniciais (H 2, NH 3, CH 4 e H 2 O), existentes na Terra primitiva, por efeito da radiação solar e descargas elétricas, sofreram transformações químicas, formando compostos que permitiram o aparecimento dos seres vivos. Abaixo estão representadas algumas das reações ocorridas ao longo do tempo, que levaram à modificação da atmosfera, criando condições para o desenvolvimento dos seres vivos. a) Escreva, para as equações químicas 1,2 e 3 mostradas acima, quais espécies sofrem oxidação. b) Quando um mol de gás metano reage totalmente com oxigênio, ocorre liberação de 900 kj de energia. Calcule quanto de energia em kj será liberada, quando 40 g de metano reagirem com excesso de oxigênio. c) Qual a principal diferença de composição entre a atmosfera primitiva da Terra e a atual, que permitiu o aparecimento dos seres vivos atuais? Justifique. 2
3 05- ufjf Com base na figura abaixo, pode-se afirmar que: a) A entalpia da reação de produção de CO 2 a partir do diamante é igual à entalpia da reação de produção do CO 2 a partir do grafite. b) A formação de CO 2 a partir de grafite é um processo exotérmico. c) A formação de CO 2 a partir de diamante é um processo endotérmico. d) A transformação do grafite em diamante ocorre com a liberação de energia para o meio externo. e) Se diminuirmos a temperatura, o grafite se transformará em diamante mais facilmente. 06- ufjf O metano é um dos produtos finais da decomposição anaeróbica das plantas. Calcule o H do processo de formação do metano, a partir da seguinte reação: a) 77 kj b) 996 kj c) +77 kj d) +210 kj e) 210 kj 07- ufjf O octano (presente na gasolina) e o hidrogênio são exemplos de combustíveis utilizados em motores de combustão. A produção de energia por esses motores ocorre através da combustão de tais compostos na presença de oxigênio. Considerando os diferentes tipos de combustíveis constituídos das respectivas substâncias puras, pode-se fazer uma estimativa do consumo através da energia liberada no processo de combustão: 5472 kj/mol (octano) e 286 kj/mol (hidrogênio). Utilizando as informações do texto como guia, responda aos seguintes itens: a) Os processos de combustão são exotérmicos ou endotérmicos? Justifique sua resposta. b) Escreva as equações químicas de combustão completa de 1 mol de hidrogênio e de 1 mol de octano. c) Sendo a densidade do hidrogênio igual a 0,1 g/l e a do octano igual a 792 g/l, calcule a energia produzida por 1 litro de cada um dos combustíveis. Demonstre os cálculos envolvidos. d) Considerando os aspectos ambientais, qual a vantagem de se utilizar hidrogênio como combustível? 3
4 08- ufjf A entalpia de combustão completa da sacarose C 12 H 22 O 11 (s) é 5635 kj/mol a 25ºC e 1 atm, sendo CO 2(g) e H 2 O (l) os únicos produtos da reação. Utilizando estes dados e sabendo que Hº f CO 2(g) = -394 kj/mol e Hº f H 2 O (l) = -286 kj/mol, responda às seguintes questões: a) A reação de combustão da sacarose é exotérmica ou endotérmica? b) Escreva a equação química balanceada da reação de combustão da sacarose sólida. c) Calcule a entalpia de formação da sacarose sólida, a 25 C e 1 atm. 09- ufjf O diagrama abaixo representa os processos de formação do CO 2 (g) e H 2 O(l), juntamente com a combustão do ácido palmítico (CH 3 (CH 2 ) 14 COOH). A variação de entalpia ( Hf) no processo de formação do ácido palmítico é expressa como: a).hf = 16 H H2 - H3. b). Hf = 17 H H2 + H3. c).hf =.H1 + H2 + H3. d) Hf = H1 + H2 -.H3. e) Hf = 16 H3-16 H1 - H ufjf Os combustíveis comumente usados como carvão, petróleo, gás natural, etc., são poluentes e tendem a se esgotar no futuro. O hidrogênio se apresenta como uma boa alternativa para movimentar veículos, queimar em fogões domésticos e aquecer casas em lugares frios. O quadro abaixo mostra o poder calorífico dos principais combustíveis. Sobre a possibilidade do uso do H 2 como combustível, responda os itens a seguir: a) Calcule a densidade de um mol de H 2 (em g/l) nas CNTP. b) Em termos ambientais, qual a vantagem do uso do hidrogênio como combustível em vez da gasolina? c) Calcule a pressão exercida em um tanque de automóvel (100 L) pela quantidade de H 2, que fornece a mesma energia que 500 g de álcool combustível a 27 C. (Dado: R = 0,082 atm/mol.k) 4
5 Gabarito: 01-a) 0, mol/l b) HOOC- CH 2 COH(COOH) CH 2 COOH c) Dióxido de carbono. Este gás, quando em altas concentrações, pode provocar o efeito estufa. O CO 2 impede que parte da radiação infra-vermelha saia da atmosfera terrestre, provocando o aquecimento exagerado do globo terrestre, este aquecimento é conhecido como efeito estufa d) 11,7 garrafas de isotônico e 5,3 garrafas de suco de laranja e) C vit C = 0,32g/L e 2 L suco de laranja / dia 02-a) C 14 H 18 O 5 N 2 e 294g/mol b) éster,ácido carboxílico,amina e amida c) sp 2 d) H 3 C OH / álcool e) 0,005 mol/l 03-a) 1,44 Kg b) 2 H 2 (g) + O 2 ( g) 2H 2 O ( g ) c) C (s) + O 2 ( g) CO 2 ( g ) d) Hidrogênio, devido ao maior fator energético e menor efeito poluente. 04-a) 1-oxigênio 2- nitrogênio 3- carbono b) 2250 KJ c) A principal diferença é a presença, hoje, de O 2, que não existia na atmosfera primitiva, o que permitiu a evolução dos seres vivos até os atuais. 05- B 06- A 07- a) Os processos de combustão são exotérmicos, pois liberam energia. b) c)energia produzida por 1mol de hidrogênio = 286 kj Energia produzida por 1g de hidrogênio = 286/2 = 143 kj Energia produzida por 1L de hidrogênio = 143x0,1 = 14,3 kj. Þ Hidrogênio: 14,3 kj/l. Energia produzida por 1mol de octano = 5472 kj Energia produzida por 1g de octano = 5472/114 = 48 kj Energia produzida por 1L de octano = 48x792 = kj. Þ octano: kj/l. d)a vantagem é que a combustão do hidrogênio produz somente água como produto, sendo portanto um combustível não poluente. 08- a) exotérmica b) C 12 H 22 O 11 (s) + 12 O 2 (g) 12 CO 2 (g) + 11 H 2 O (l) c) H comb = 12 H f (CO 2 ) + 11 H f (H 2 O) - H f ( sacarose) = 12 (-394) + 11 (-286) - H f (sacarose) H f (sacarose) = H f (sacarose) = kj/mol 09- A 10- a) d = 0,089 g/l b)o H 2, quando sofre combustão, produz apenas H 2 O, ao passo que a gasolina, quando sofre combustão, libera para a atmosfera diversos poluentes, os quais contribuem para diferentes problemas ambientais. c) P = 11,8 atm Como as pedras preciosas, as palavras possuem também seus quilates e seu grau de pureza Abraços- Prof. Marcelo Marins 5