IME - Qui - 2002

IME - Qui - 2002

(Parte 2 de 4)

Ácido clorídrico B

Fe NH2

CH3 CH3

NO2

CH3

CH3 HN

CH3

CH3 lHC

H3C _ C lCO

+lHClHC

RESOLUÇÃO IME 2002 – QUÍMICA

Observação: Na reação de obtenção da amida C deverá ser utilizado no meio reacional uma base para capturar o lHC formado, evitando que haja formação de um sal de amônio (como ilustra a reação de obtenção de B), que interromperia a reação.

6. Um reator de volume constante continha, inicialmente, 361 g de uma mistura gasosa constituída por um alcano e um éter, ambos de massa molecular 58, a 398 K e 1,47 atm. Neste reator, injetou-se uma quantidade de oxigênio correspondente ao dobro do mínimo necessário para realizar a combustão completa. Após a reação de combustão, a mistura final foi resfriada até a temperatura inicial, atingindo uma pressão de 20,32 atm. Supondo combustão completa, calcule a composição molar da mistura original.

RESOLUÇÃO: Para um alcano de massa molecular 58 u temos:

CnH2n+ 2 12n + 2n + 2 = 58 n = 4

Para um éter de massa molecular 58 u, temos:

CnH2n + 2O (éter acíclico saturado) CnH2nO (éter insaturado ou cíclico) 12n + 2n + 2 + 16 = 58 12n + 2n + 16 = 58 n ¹ inteiro n = 3

As reações de combustão devem ser balanceadas, tendo oxigênio em excesso como informado no enunciado. Portanto:

Considerando as incógnitas como pressões temos, para a mistura alcano mais éter: x + y = 1,47 atm

RESOLUÇÃO IME 2002 – QUÍMICA

Para a mistura dos produtos:

Resolvendo o sistema +=ì xy1,47 atmx = 1,02 atm temos:

Pela Lei de Gay-Lussac, a proporção em pressões corresponde a proporção molar. Assim:

7. Uma amostra de 0,640 g de naftaleno sólido (C10H8) foi queimada num calorímetro de volume constante, produzindo somente dióxido de carbono e água. Após a reação, verificou-se um acréscimo de 2,4oC na temperatura do calorímetro. Sabendo-se que a capacidade calorífica do calorímetro era de 2.570 cal/oC e considerando-se que a variação de pressão foi muito pequena, calcule a entalpia de formação do naftaleno.

Dados: 1) entalpia de formação do CO2(g): –94,1 kcal/mol 2) entalpia de formação da água(L): –68,3 kcal/mol

RESOLUÇÃO: A queima do naftaleno pode ser representada pela equação:

C10H8 + 12O2 fi 10CO2 + 4H2O Para 0,640 g de naftaleno, houve um aumento de 2,4oC no calorímetro. Utilizando a equação de calor sensível, temos: =DÞDÞÞQmct Q = C.t Q = 2570.2,4 Q = 6,168 kcal

Mas este calor absorvido pelo calorímetro foi liberado pela queima de 0,640 g de naftaleno. Porém, como se quer o calor de formação do naftaleno, devemos fazer a análise para 1 mol de naftaleno, cuja massa molar é de 128 g/mol. Portanto:

0,640 g de C10H8 : 6,168 kcal

(1 mol) 128 g de C10H8 : x Þ x = 1233,6 kcal/mol C10H8

RESOLUÇÃO IME 2002 – QUÍMICA

Por entalpia de formação, podemos equacionar o problema da seguinte forma:

CH12OH1233,6 kcal/molCH10CO4HO; 10.(-94,1 kcal) 4.(-68,3 kcal) y 12.0

H(941273,2) kcalHy kcalPR yH

Logo:

H19,4 kcal/mol de CH

8. O processo Solvay de produção de carbonato de sódio realiza-se mediante as reações abaixo:

NH4HCO3 + NaCl fi NH4Cl + NaHCO3

A partir destas equações, determine:

(a) a reação global que representa o processo; (b) a massa de cada reagente que é necessária para produzir 1.0 kg de carbonato de sódio.

RESOLUÇÃO: a) Numerando-se as equações do problema, temos:

RESOLUÇÃO IME 2002 – QUÍMICA

Para fazer com que as equações sejam consecutivas, estejam em seqüência, é preciso multiplicar as equações (3) e (6) por 2. Portanto, temos:

3CaCOfi CaO2 + CO

CaO2 + HOfi2 Ca(OH) 32 NH2 + 2 HOfi4 2 NHOH 42 NHOH2 + COfi423 (NH)CO2 + HO 423(NH)CO2 + CO2 + HOfi43 2 NHHCO

432 NHHCO + 2 NaC lfil4 2 NHC3 + 2 NaHCO

32 NaHCOfi 23 NaCO2+ CO2 + HO l42 NHC2 + Ca(OH)fi3 2 NH + 2CaCl2+ 2 HO fill3232CaCO + 2 NaC NaCO + CaC que é a equação global do processo.

b) Sendo a equação global dada por: CaCO3 + 2 NaCl fi Na2CO3 + CaCl2, a proporção estequiométrica que nos interessa é dada por:

x : y : 1000 kg Na2CO3 Logo:

y = 1103,8 kg de NaCl

RESOLUÇÃO IME 2002 – QUÍMICA como anodo, enquanto que o catodo é inerte. Em cada uma, utilizam-se 5,87 g de dióxido de manganês, 9,2 g de cloreto de amônio e um invólucro de zinco de 80 g.

422332
ZnZn2 e
NHMnOe1/2 MnONH1/2 HO+-+-

Determine o tempo que uma destas pilhas leva para perder 50% de sua carga, fornecendo uma corrente constante de 0,08 A. Dado: Constante de Faraday: F = 96.500 C

As semi-reações da pilha, igualando-se o número de elétrons cedidos e recebidos, são dadas por:

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