Química
Prova Discursiva Realizada dia 11/12/98
Enunciado das questões e gabarito.


1

Nitrogênio (N2 ) tem sido oferecido em alguns postos de gasolina como uma alternativa para encher pneus, no lugar de ar (o oxigênio do ar, a altas pressões, diminui a vida útil dos pneus). Encheu-se um pneu, na temperatura ambiente (25°C) com nitrogênio, de modo que todo seu volume (20 litros) foi preenchido até uma pressão de 5 atmosferas.

a) Qual a massa de N2 introduzida no pneu?

b) Se, ao começar a rodar, a temperatura do pneu aumentar para 60°C, sem que haja mudança no seu volume, qual a nova pressão no seu interior?

Dado: R = 0,082 atm.l.(K mol)-1

 

Resposta

a) De acordo com a lei dos gases, PV=nRT. Logo, n = PV/RT. Assim, o número de mols introduzido

será:

n = 5 x 20 / 0,082 x 298 = 4,09 mols.

 

Como 1 mol de nitrogênio (N2) equivale a 28 gramas, teremos

1 mol ® 28 g

4,09 ® x , onde x = 114,5 g

 

b) Ainda de acordo com a lei dos gases,

P2 = P1T2/T1; Assim: 5 x 333 / 298 = 5,59 atm.

 

 

 


2

O processo de Haber para a síntese da amônia foi um grande avanço em relação à fixação de nitrogênio atmosférico. No processo Haber, a síntese é realizada em temperatura de 400 a 500°C e pressão de 200 a 600 atm, utilizando um catalisador apropriado. A reação que ocorre é:

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

a) Calcule a constante de equilíbrio para esta reação, sabendo que as concentrações dos reagentes e produto, no equilíbrio, foram medidas como sendo:

[N2 (g)] = 0,15M; [H2 (g)] = 1,00M; [NH3 (g)] = 0,15M.

b) Supondo um rendimento de 100% para a reação, calcule a quantidade em gramas de amônia produzida, partindo-se de 28g de N2 (g) e de um excesso de H2 (g).

 

Resposta

a) A expressão da constante de equilíbrio para a reação acima é:

K = [NH3(g)]2 / [N2(g)] [H2(g)]3

Substituindo-se pelas concentrações de equilíbrio, encontra-se o valor da constante:

K = (0,15)2/(0,15)(1)3 = 0,15

b) 1 mol de N2(g) ® 2 mols NH3(g)

Logo: 28g de N2 produzirão 2x17 g de NH3 = 34 g

 

 

 


3.1

Descreva as reações químicas para a obtenção de:

a) propanoamida a partir do propanoato de etila;

b) ácido propanóico a partir da propanoamida;

c) propanonitrila a partir da propanoamida.

 

Resposta

 
a) CH3 -CH2 -COOC2H5 + NH3 ®

CH3-CH2-CONH2 + C2H5OH

    (propanoamida)

 
b) CH3-CH2-CONH2 + H2O OH-

CH3-CH2-COOH + NH3

®
    (ácido propanóico)

 

c) CH3 -CH2 -CONH2 + P2O5 ®

CH3 -CH2 -CN + H2O

    (propanonitrila)

 

 


3.2

Qual a massa de nitrobenzeno obtida na nitração de 5g de benzeno, supondo-se um rendimento da reação de 100%?


Resposta

A reação de nitração do benzeno pode ser escrita como:

C6H6 + HNO3 ® C6H5NO2 + H2O

peso molecular do benzeno (C6H6 ) : 78

peso molecular do nitrobenzeno (C6H5NO2 ) : 123

para rendimento = 100%, teremos:

78 g benzeno ® 123 g nitrobenzeno

5 g ® x

logo x = 7,9 g