O alumínio é produzido, maioritariamente, a partir da bauxite, que é o principal minério que contém este elemento.
Uma das etapas iniciais do processo de obtenção do alumínio consiste no tratamento do minério para se obter tri-hidróxido de alumínio, Al(OH)3 (M = 78,01 g/mol). Etapas posteriores, I e II, levam à obtenção do alumínio, podendo ser traduzidas por
O uso de alumínio generalizou-se na produção de latas de bebida.
Considere que:
uma lata de bebida tem 20,0 g de alumínio;
na etapa I, se dá a conversão completa do reagente em produtos e que, na etapa II, o rendimento na obtenção de Al é 90,0%.
Determine a massa de Al(OH)3 necessária para produzir o alumínio existente numa lata de bebida.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Embora tanto as pilhas como os acumuladores forneçam corrente elétrica, são coisas muito diferentes, e dentro das respetivas caixas não têm os mesmos produtos. Os acumuladores têm lá dentro muitas placas de chumbo, e é isso que os torna tão pesados. E também um líquido, por exemplo ácido sulfúrico (que queima a pele e o pano e a madeira) e água. As pilhas, não.
A Figura 5 esquematiza, de forma simplificada, um acumulador, estando representadas apenas duas placas, uma de dióxido de chumbo, PbO2(s), e outra de chumbo, Pb(s), mergulhadas numa solução aquosa de ácido sulfúrico, H2SO4(aq).
No destaque lateral, estão esquematizados os reagentes e os produtos da reação que ocorre na placa de chumbo e que pode ser traduzida por
A reação química que ocorre na placa de chumbo permite que, por cada mole de Pb(s) que se oxida, sejam libertadas 2,0 mol de eletrões para o circuito elétrico exterior, como se esquematiza na Figura 5.
Quando a bateria está a fornecer energia a um circuito elétrico, de resistência elétrica 800 Ω, a diferença de potencial elétrico aos seus terminais é 12 V.
Determine a massa de Pb(s) que reage durante 30 minutos de funcionamento da bateria.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Uma solução aquosa de NH3 (M = 17,04 g/mol), com concentração de 14,8 mol/dm³, tem massa volúmica de 0,8980 g/cm³.
Determine a fração molar do NH3 nesta solução.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Os artefactos de ferro são fabricados desde a Antiguidade, sendo frequente encontrá-los em naufrágios de diferentes épocas.
Atualmente, a maior parte do ferro é obtida a partir de minério contendo elevada percentagem de trióxido de diferro, Fe2O3(s), num alto-forno, tal como representado na Figura 3.
As reações químicas que ocorrem no alto-forno podem ser traduzidas, de forma simplificada, por
Este processo de produção de ferro, Fe(l), tem a desvantagem de produzir um gás com efeito de estufa, o dióxido de carbono, CO2(g).
Considere que o minério usado contém 80% de Fe2O3(s) (M = 159,70 g mol⁻¹) e que o rendimento da reação de produção de Fe(l) é 79%.
Calcule a massa de CO2(g) (M = 44,01 g mol⁻¹) produzida na reação de 1,0 tonelada de minério, com excesso de CO(g).
Apresente todos os cálculos efetuados.
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A utilização do «hidrogénio verde» na produção de amoníaco, NH3(g), tem incentivado a exploração do NH3(g) como combustível ambientalmente mais sustentável do que os combustíveis fósseis.
A combustão do NH3(g) pode ser traduzida por
Para estudar a reação de combustão do NH3(g), colocaram-se, num motor de teste, 2,3 mol de NH3(g), com excesso de O2(g).
Considere que, nas condições em que se realizou a combustão, o volume molar é 24,1 dm³ mol⁻¹ e o rendimento da reação é 30%.
Determine o volume de N2(g) formado na combustão.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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O armazenamento e o transporte do di-hidrogénio, H2, têm sido estudados com vista à utilização deste gás como recurso energético.
Num laboratório, estuda-se um processo de armazenar quimicamente o H2 sob a forma de hidretos sólidos, mais fáceis e seguros de transportar, como é o caso do hidreto de sódio, NaH, cuja formação pode ser traduzida por
Na reação entre o NaH e a água, forma-se H2, de acordo com a equação
Admita que, nas reações (1) e (2), os reagentes se transformam completamente em produtos de reação e que não existem reações paralelas.
No processo que envolve as reações (1) e (2), é ___ energia e, no final, a quantidade de H2(g) que se forma é ___ quantidade de H2(g) inicial.
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O metano, CH4(g), tem um potencial de efeito de estufa muito superior ao do dióxido de carbono. Por esse motivo, em aterros sanitários ou em refinarias de petróleo, é preferível realizar a sua combustão, originando a libertação de dióxido de carbono.
A reação de combustão pode ser traduzida por
Num recipiente fechado, foram inseridas 2 mol de CH4 e 3 mol de O2.
Nestas condições, e considerando a reação completa, o reagente limitante é o
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O ácido acetilsalicílico é uma das substâncias mais utilizadas na redução da inflamação, da dor e da febre.
Na síntese desta substância, o ácido salicílico, C7H6O3 (M = 138,13 g mol⁻¹), reage com o anidrido acético, C4H6O3 (M = 102,10 g mol⁻¹ e ρ = 1,08 g cm⁻³), dando origem ao ácido acetilsalicílico, C9H8O4 (M = 180,17 g mol⁻¹), e ao ácido acético. Esta reação é catalisada por ácido sulfúrico e pode ser traduzida por
Adicionaram-se 5,00 cm³ de anidrido acético a 2,02 g de ácido salicílico e obtiveram-se 1,83 g de ácido acetilsalicílico.
Determine o rendimento da síntese do ácido acetilsalicílico.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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O ácido acetilsalicílico é uma das substâncias mais utilizadas na redução da inflamação, da dor e da febre.
Na síntese desta substância, o ácido salicílico, C7H6O3 (M = 138,13 g mol⁻¹), reage com o anidrido acético, C4H6O3 (M = 102,10 g mol⁻¹ e ρ = 1,08 g cm⁻³), dando origem ao ácido acetilsalicílico, C9H8O4 (M = 180,17 g mol⁻¹), e ao ácido acético. Esta reação é catalisada por ácido sulfúrico e pode ser traduzida por
Na reação de síntese, qual é, aproximadamente, a percentagem, em massa, dos átomos dos reagentes incorporados no ácido acetilsalicílico?
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O ácido acetilsalicílico é uma das substâncias mais utilizadas na redução da inflamação, da dor e da febre.
Na síntese desta substância, o ácido salicílico, C7H6O3 (M = 138,13 g mol⁻¹), reage com o anidrido acético, C4H6O3 (M = 102,10 g mol⁻¹ e ρ = 1,08 g cm⁻³), dando origem ao ácido acetilsalicílico, C9H8O4 (M = 180,17 g mol⁻¹), e ao ácido acético. Esta reação é catalisada por ácido sulfúrico e pode ser traduzida por
Ordene as ações identificadas pelas letras de A a E, de modo a reconstituir parte do procedimento que permite determinar experimentalmente o rendimento na síntese do ácido acetilsalicílico.
Escreva, na folha de respostas, a sequência correta das letras.
A. Juntar o anidrido acético ao ácido salicílico.
B. Medir a massa dos cristais de ácido acetilsalicílico.
C. Secar os cristais de ácido acetilsalicílico.
D. Adicionar o catalisador e agitar.
E. Filtrar a vácuo os cristais obtidos.
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Na reciclagem de equipamentos eletrónicos, a extração de metais pode ser feita através de diferentes processos.
A água régia é uma mistura de ácido nítrico, HNO3, e ácido clorídrico, HCl, que permite extrair o ouro presente em equipamentos eletrónicos, de acordo com a reação traduzida por
Determine o volume mínimo da solução de HCl (ρ = 1,19 g cm⁻³) com 37%, em massa, de HCl (M = 36,46 g mol⁻¹) que deve ser utilizado para a extração completa de 60,0 g de ouro.
Considere que o HNO3 se encontra em excesso.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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As indústrias cimenteiras são grandes emissoras de dióxido de carbono, CO2.
Uma das estratégias para a redução e valorização do CO2(g) consiste em fazê-lo reagir com di-hidrogénio, H2(g), formando metano, CH4(g), e água, H2O(g), o que permite armazenar energia na forma de CH4 (gás natural sintético). A reação pode ser traduzida por
Uma indústria cimenteira avalia a produção de gás natural sintético num teste-piloto. Neste teste, faz-se reagir 4,40 kg de CO2 (M = 44,01 g mol⁻¹) com 4,48×10³ dm³ de H2, medido em condições PTN.
Considere que o rendimento da reação de formação de CH4 é 54%.
Qual é a quantidade de CH4 produzida?
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Numa titulação, a 25 ºC, 10,00 mL de uma solução diluída de ácido nítrico, HNO3(aq) (M = 63,02 g mol⁻¹), foram titulados com uma solução padrão de hidróxido de sódio, NaOH(aq), de concentração 0,100 mol dm⁻³.
A reação que ocorre pode ser traduzida por
O volume de base gasto até se atingir o ponto de equivalência (p.e.) foi 13,80 mL.
A solução aquosa diluída de HNO3 foi preparada a partir de uma solução concentrada do mesmo ácido (ρ = 1,260 g cm⁻³ e 35%, em massa).
Determine a razão entre as concentrações das duas soluções aquosas de HNO3, a concentrada e a diluída.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Numa titulação, a 25 ºC, 10,00 mL de uma solução diluída de ácido nítrico, HNO3(aq) (M = 63,02 g mol⁻¹), foram titulados com uma solução padrão de hidróxido de sódio, NaOH(aq), de concentração 0,100 mol dm⁻³.
A reação que ocorre pode ser traduzida por
O volume de base gasto até se atingir o ponto de equivalência (p.e.) foi 13,80 mL.
A medição do volume gasto de NaOH foi realizada recorrendo a uma ___, tendo sido registada uma incerteza de leitura de ___.
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O ácido nítrico, HNO3(aq) (M = 63,02 g mol⁻¹), é considerado um ácido forte, sendo bastante corrosivo. É um dos compostos químicos mais produzidos mundialmente. Desde 1902, é preparado industrialmente em três etapas sequenciais (processo de Ostwald):
Etapa I) Combustão do amoníaco, NH3 (M = 17,04 g mol⁻¹), para formar monóxido de nitrogénio, NO.
Etapa II) Oxidação do NO a dióxido de nitrogénio, NO2.
Etapa III) Reação do NO2 com água, para formação de HNO3.
De acordo com os princípios da química verde, que apela à sustentabilidade dos processos químicos industriais, na obtenção de HNO3 pelo processo de Ostwald, seria vantajoso reutilizar o NO resultante da
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O ácido nítrico, HNO3(aq) (M = 63,02 g mol⁻¹), é considerado um ácido forte, sendo bastante corrosivo. É um dos compostos químicos mais produzidos mundialmente. Desde 1902, é preparado industrialmente em três etapas sequenciais (processo de Ostwald):
Etapa I) Combustão do amoníaco, NH3 (M = 17,04 g mol⁻¹), para formar monóxido de nitrogénio, NO.
Etapa II) Oxidação do NO a dióxido de nitrogénio, NO2.
Etapa III) Reação do NO2 com água, para formação de HNO3.
Considere que, nas duas primeiras etapas do processo de Ostwald, se dá a conversão completa dos reagentes em produtos e que a terceira etapa tem um rendimento de 75%.
Determine a massa de NH3, em kg, necessária para produzir 1200 toneladas de HNO3.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗
Num laboratório, um grupo de alunos pretende titular, com rigor, uma solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH(aq), utilizando uma solução-padrão de ácido clorídrico, HCl(aq), de concentração 0,280 mol dm⁻³. A reação que ocorre pode ser traduzida por
Uma solução aquosa de 80,0 ml de NaOH (M = 40,00 g mol⁻¹) foi preparada a partir de uma amostra impura do reagente sólido, da qual se gastou 1,20 g. Retiraram-se 20,0 ml dessa solução e titulou-se esta quantidade de solução com a solução-padrão de HCl, tendo-se obtido a curva de titulação representada na Figura 10.
Admita que as impurezas são inertes.
Calcule a massa de impurezas na amostra inicial de NaOH.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗
A água, H2O, é uma substância que apresenta propriedades físicas e químicas particulares.
A água pode ser obtida a partir da reação entre o dioxigénio, O2, e o di-hidrogénio, H2. Tal reação é traduzida por
Num recipiente fechado, introduziram-se 6 mol de O2 e 10 mol de H2.
Após reação completa,
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Na construção de aviões a jato, é utilizado titânio, Ti(s), que pode ser obtido pela reação entre o composto TiX4 (em que X representa genericamente um elemento não metálico) e o magnésio fundido, Mg(l). A reação é expressa por
TiX4(g) + 2 Mg(l) → Ti(s) + 2 MgX2(l)
Para obtenção de titânio, fez-se reagir 1,85×10⁵ mol de TiX4 com 1,72×10³ kg de Mg.
Determine o rendimento da reação ao obter-se 1,21×10³ kg de Ti(s).
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2022, IAVE — PDF oficial ↗
Para preparar uma futura expedição a Marte, na missão Mars 2020 seguiu o módulo MOXIE. Este dispositivo foi concebido para testar, pela primeira vez, a produção local de dioxigénio, O2, a partir do dióxido de carbono, CO2, existente na atmosfera marciana, de acordo com as semirreações traduzidas por
(1) CO2 + 2 e⁻ → CO + O²⁻
(2) 2 O²⁻ → 4 e⁻ + O2
Calcule o número de módulos MOXIE necessários para produzir 1000 kg de O2 em 365 dias.
Considere que o módulo MOXIE consegue retirar, por hora, 16,70 g de CO2 da atmosfera marciana e que a transformação de CO2 em O2 tem um rendimento de 50%.
Admita que a duração de um dia em Marte é aproximadamente igual à de um dia terrestre.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Os ácidos orgânicos apresentam um grupo funcional característico.
O ácido cítrico, C6H8O7 (M = 192,14 g mol⁻¹), cuja fórmula de estrutura da molécula se representa na Figura 1, é uma substância presente nos citrinos.
A reação entre o ácido cítrico e o hidrogenocarbonato de sódio, NaHCO3(aq), pode ser traduzida por
C6H8O7(aq) + 3 NaHCO3(aq) → 3 H2O(l) + 3 CO2(g) + Na3C6H5O7(aq)
Considere que se adicionam 80 mL de NaHCO3(aq), de concentração 0,50 mol dm⁻³, a 30 mL de C6H8O7(aq), com a mesma concentração, e se recolhem 3,6×10⁻² mol de CO2(g).
O rendimento da reação é
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Os ácidos orgânicos apresentam um grupo funcional característico.
O ácido cítrico, C6H8O7 (M = 192,14 g mol⁻¹), cuja fórmula de estrutura da molécula se representa na Figura 1, é uma substância presente nos citrinos.
Um sumo de limão, de massa volúmica 1,03 g cm⁻³, contém 4,71%, em massa, de ácido cítrico.
Determine a quantidade de ácido cítrico que existe em 75,0 cm³ desse sumo.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Na EEI é possível, a partir do dióxido de carbono, CO2(g), expirado, obter oxigénio, O2(g), que é utilizado na zona habitável da estação.
A formação de O2(g) pode ser traduzida por
CO2(g) + 4 H2(g) → CH4(g) + 2 H2O(g) (1)
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g) (2)
Considere que, na zona habitável da EEI, existem 4,1×10⁻² mol de moléculas por cada dm³ de ar, sendo 7,0×10⁻³ a fração molar de CO2.
Admita que se consegue recuperar uma quantidade de O2 igual a 2/5 da quantidade de CO2.
Determine o volume de ar necessário para se conseguir recuperar 1,0 g de O2.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Na EEI é possível, a partir do dióxido de carbono, CO2(g), expirado, obter oxigénio, O2(g), que é utilizado na zona habitável da estação.
A formação de O2(g) pode ser traduzida por
CO2(g) + 4 H2(g) → CH4(g) + 2 H2O(g) (1)
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g) (2)
O hidrogénio, H2(g), produzido na reação (2) é reutilizado na reação (1).
Que quantidade de H2 pode ser reutilizada, no máximo, por cada mole de H2 consumida?
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Dissolveu-se amoníaco, NH3(g), em água, tendo-se obtido uma solução de concentração 2,27 mol dm⁻³ e de densidade 0,98 g cm⁻³, a 25°C.
Determine o número de moléculas de água que existem em 250 cm³ de solução.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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O propan-2-ol, (CH3)2CHOH, pode ser convertido em propanona, (CH3)2CO, através de uma reação que pode ser traduzida por
(CH3)2CHOH(g) → (CH3)2CO(g) + H2(g)
A conversão de 1 mol de propan-2-ol nos produtos da reação, de acordo com a equação química anterior, envolve a absorção de 56 kJ, em determinadas condições de pressão e de temperatura.
Considere que, nas mesmas condições de pressão e de temperatura, para uma variação de entalpia de reação de 33 kJ, se isolou 0,50 mol de propanona.
Qual terá sido o rendimento da reação?
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2020, IAVE — PDF oficial ↗
O etanol, CH3CH2OH (M = 46,08 g mol⁻¹), é um dos álcoois mais comuns, podendo ser usado, por exemplo, como biocombustível.
O etanol pode ser obtido a partir da sacarose, C12H22O11 (M = 342,34 g mol⁻¹), extraída da beterraba sacarina, num processo que pode ser, globalmente, traduzido por
C12H22O11(aq) + H2O(l) → 4 CH3CH2OH(aq) + 4 CO2(g)
Determine a massa de etanol que se poderá obter, no máximo, a partir de 3,0 toneladas de beterraba sacarina, que têm, em média, um teor de sacarose de 20% (m/m).
Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.
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A combustão do metano, CH4(g), pode ser traduzida por
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
Em muitas reações de combustão, que ocorrem em sistemas reais, o combustível não reage completamente, mesmo existindo O2(g) em excesso.
Considere que, numa reação de combustão de metano, por cada mole de CH4(g), 0,016 mol não reagiram, apesar de existir um excesso de 5,0% de O2(g).
Admita que, além da reação considerada, não ocorrem outras reações.
Determine, por cada mole de CH4(g), a quantidade de O2(g) que não reagiu.
Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.
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