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