Uma solução aquosa foi preparada de modo que cada 100 ml de solução tivesse _____68,4 g de soluto

49 EIXO TEMÁTICO: Materiais. TEMA / TÓPICO(S): Materiais: constituição. HABILIDADE(S): 2.3.7. Fazer cálculos que envolvam proporcionalidade para determinar o valor da concentração de soluções. 2.3.8. Prever a solubilidade de uma substância por meio de curvas de solubilidade. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Soluções. INTERDISCIPLINARIDADE: Matemática. TEMA: Soluções Caro (a) estudante, nesta semana você vai relembrar os pontos mais importantes sobre soluções, essenciais para este novo ano escolar. Fique atento(a) ao resumo abaixo e busque outras fontes de consultas, quando necessário. RECAPITULANDO Um ponto importante é a distinção entre dissolução e diluição. Dissolver significa adicionar soluto ao solvente. Diluir é acrescentar solvente a uma solução. No mapa mental a seguir temos um resumo sobre o conteúdo de soluções. 50 Outra forma de mostrar a concentração é a % m/m ou % v/v. Essa forma de expressar é comum em embalagens de produtos de limpeza, como, por exemplo, água sanitária e álcool 70%; muito utilizado nesse tempo, esse valor corresponde à porcentagem, em massa, de álcool na solução. Também é usado o termo “teor”. LISBOA, J. C. et al. Ser Protagonista: Química. Volume 1, 3ª Ed. São Paulo: SM, 2016. REIS, M. Química: Manual do Professor. Volume 1, 1ª Ed. São Paulo: Ática, 2013. PARA SABER MAIS: Para saber mais sobre os temas, acesse os links abaixo: Soluções – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 18 jan. 2021. Concentração Molar ou Concentração em Mol/L – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 18 jan. 2021. ATIVIDADES 1- O gráfico é referente ao coeficiente de solubilidade de KNO3 em água, em função da temperatura. 51 a) Ao adicionar, num recipiente, 40 g de nitrato de potássio em 50 g de água à temperatura de 40 °C. Classifique a solução formada: Solução saturada com corpo de fundo Cs= 60gKNO3/ 100g de H2O (40°C) 30g 50g 40g > Cs b) Qual o volume de água em mL, para formar uma solução saturada, com 280 g de nitrato de potássio. Considere a densidade da água igual a 1 g/mL. dH2O=1g/ml -----> 100g=100ml T=40°C 60g -------- 100ml 280g ------ x 60x= 28000 x= 28000/60 = 466,6 ml de H2O 2- Uma solução aquosa foi preparada de modo que cada 100 mL de solução tivesse 68,4 g de soluto a 20 °C. Calcule a concentração em mol/L dessa solução. Considere que a massa molar do soluto é de 171 g/mol. 52 A concentração molar dessa solução é: 4 mol/L. Para resolver essa questão, precisamos entender os conceitos de molaridade e concentração molar. Molaridade ou concentração molar é a razão da quantidade de matéria do soluto (mol) pelo volume de solução (em litros), expressa na unidade mol/L (molar). M = n/V 53 Sabemos também que: n = m/MM Onde: 54 M = molaridade V = volume (L) n = número de mols m = massa de soluto (g) 55 MM = massa molar (g/mol) Assim, nesta solução temos a massa de soluto em 100 mL de solução, logo em 1000 mL ou 1 litro, teremos: n = m/MM 56 n = 68,4/171 n = 0,4 mol M = n/V 57 M = 0,4/0,1 M = 4 mol/L 3- Um volume de 650 mL de solução de ácido sulfúrico, H2SO4 (aq), 5 mol/L, foi misturado com mais 350 mL de solução desse mesmo ácido a 3,2 mol/L. Calcule, em mol/L, a concentração final da solução resultante. Cf≅ 4,4 mol/L Mistura de soluções de mesmo soluto Aplicar: CfVf= C1V1 + C2V2 Cf= concentração final, Vf= volume final, C1= concentração solução (1), V1= volume solução (1), C2= concentração solução (2), V2= volume solução (2), Vad= volume adicionado Dados V1= 650 mL C1= 5 mol/L V2= 350 mL C2= 3,2 mol/L Vf = V1 + V2= 650 mL + 350 mL 58 Vf= 1000 mL Cf= ? Cf= [(5 mol/L * 650 mL) + (3,2 mol/L * 350 mL)] ÷ 1000 mL Cf= [3250 + 1120] ÷ 1000 Cf= 4370 ÷ 1000 Cf = 4,37 ≅ 4,4 mol/L SEMANA 2 EIXO TEMÁTICO: Energia. TEMA/ TÓPICO(S): Energia nas Transformações Químicas (TQ). HABILIDADE(S): 4.1. Caracterizar o modelo cinético-molecular. 16.4. Identificar fatores que afetam a velocidade das TQ. 8.3.2. Saber diferenciar processo endotérmico e exotérmico. 31.2. Compreender os aspectos quantitativos relacionados à variação de energia em uma transformação química – Lei de Hess. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Termoquímica. Cinética. INTERDISCIPLINARIDADE: Física e Matemática. TEMA: Termoquímica e Cinética Caro (a) estudante, nessa semana você vai relembrar sobre termoquímica e cinética, essenciais para este novo ano escolar. Fique atento(a) ao resumo abaixo e busque outras fontes de consultas, quando necessário. RECAPITULANDO Como vimos no ano passado, a termoquímica estuda a variação de energia, principalmente em forma de calor. 59 Outro tema estudado ano passado foi cinética, cujo foco é trabalhar os conceitos de rapidez/velocidade das reações. Esse tema tem grande valor comercial. Como vimos, nossa forma de vida está repleta de reações químicas. Controlá-las é essencial para a produção e a elaboração de novas tecnologias. LISBOA, J. C. et al. Ser Protagonista: Química. Volume 1, 3ª Ed. São Paulo: SM, 2016. REIS, M. Química: Manual do Professor. Volume 1, 1ª Ed. São Paulo: Ática, 2013. PARA SABER MAIS: Para saber mais sobre os assuntos abordados nessa semana, acesse os links abaixo: Termoquímica – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 17 jan. 2021. 60 Cinética Química – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 17 jan. 2021. ATIVIDADES 1 - Considerando o gráfico abaixo, responda o que se pede. a) Equacione a reação química representada no gráfico. ₂ + I₂ = 2 HI 61 Na reação temos a substância hidrogênio que reage com a substancia di-iodo para formar a substancia iodeto de hidrogênio. b) Determine se é uma reação exotérmica ou endotérmica. Justifique sua resposta. É uma reação endotérmica, pois há a absorção de energia quando passamos dos produtos para os reagentes - o nível de energia é maior. c) Qual é o valor da energia de ativação dessa reação? A energia do complexo ativado é igual a energia do complexo ativado (E) menos a energia dos reagentes (Em). d) Considere que 1 cal é igual a 4,18 J e calcule o ∆H dessa reação, em Joule. Deixe seus cálculos. Fazendo uma regra de três, temos: 62 1 cal - 4,18 J 3000 cal - x x = 12540 J ou 12,54 kJ e) Representando os átomos por esferas, desenhe a sequência cinética dessa reação: reagentes transformando em complexo ativado e este se quebrando e formando os produtos. 63 Está ilustrada na figura em anexo, na qual uma molécula com dois átomos de hidrogênio reage com uma molécula de di-iodo (de massa atômica maior), formando duas moléculas com um átomo de hidrogênio e um átomo de iodo, ou iodeto de hidrogênio. f) Se essa reação fosse catalisada, quais mudanças seriam observadas? Se a reação fosse catalisada, observaríamos uma diminuição no valor da energia do complexo ativado, teríamos uma "lombada" menor no gráfico. 2 - Sobre os estudos cinéticos, assinale a alternativa incorreta. a) ( x ) Toda reação é produzida por colisões, mas nem toda colisão gera uma reação. b) Uma colisão altamente energética nunca produzirá uma reação. c) A energia mínima para uma colisão efetiva é denominada energia de ativação. d) Toda colisão com orientação adequada e energeticamente favorável produz uma reação. e) O aumento da temperatura em uma reação promove o aumento das colisões efetivas. 3 - Dadas as seguintes reações termoquímicas: 2 H2 (g) + O2 2 H2O (l) ∆H° = - 571,5 KJ N2O5 (g) + H2O (l) HNO3 (l) ∆H° = - 76,6 KJ ½ N2 (g) + 3/2 O2 (g) + ½ H2 (g) HNO3 (l) ∆H° = - 174,1 KJ Calcule o ∆H° para essa reação. Organizando as equações: 64 I) 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(ℓ) ∆H = -571,5 kJ II) N2O50(g) + H2O(ℓ) → 2 HNO3(ℓ) ∆H = -76,6 kJ III) ½ N2(g) + 3/2 O2(g) + ½ H2(g) → HNO3(ℓ) ∆H = -174 kJ Agora, para chegar na equação desejada, vamos multiplicar a terceira equação por 4 para que tenhamos 2N2 III) 2 N2(g) + 6 O2(g) + 2 H2(g) → 4HNO3(ℓ) ∆H = (4 x -174) kJ Depois, Inverter a primeira equação para que possamos eliminar 1 oxigênio quando somar com a terceira equação I) 2 H2O(ℓ) → 2 H2(g) + O2(g) ∆H = +571,5 kJ 3) Inverter e segunda equação e multiplicar por 2: II) 4 HNO3(ℓ) → 2N2O50(g) + 2H2O(ℓ) ∆H = (2 x +76,6) kJ Resultado: 2N2(g)+5O2(g) → 2N2O5(g) O sinal da entalpia também inverte. Somando as entalpias: (4 . -174) + 571,5 + (2 . 76,6) -696 + 571,5 + 153,2 = 28,7KJ SEMANA 3 EIXO TEMÁTICO: Propriedade dos materiais. TEMA/ TÓPICO(S): Transformações dos materiais. 65 HABILIDADE(S): 17.1.4. Identificar os fatores que afetam o estado de equilíbrio, a partir de equações que representam sistemas em equilíbrio. 17.1.2. Reconhecer o equilíbrio químico nas reações químicas e fazer previsões sobre sua mudança. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Equilíbrio Químico. INTERDISCIPLINARIDADE: Matemática. TEMA: Equilíbrio Químico Caro (a) estudante, nesta semana você vai relembrar os principais pontos sobre reações reversíveis e equilíbrio dinâmico. Fique atento(a) ao resumo abaixo e busque outras fontes de consultas, quando necessário. RECAPITULANDO Nessa semana abordaremos as reações reversíveis, ou seja, aquelas reações em que as substâncias formadas são capazes de reagir e formar as substâncias de origem. Observamos esse tipo de reação na natureza, como, por exemplo, na formação de estalactites e estalagmites em grutas. Se você nunca teve a oportunidade de conhecer essas formações, basta olhar para os famosos óculos “que escurecem” no sol, as lentes monocromáticas. Em ambos os exemplos temos reações reversíveis que estabelecem equilíbrio. Um exemplo é a reação entre gás hidrogênio e gás iodo, feita em recipiente fechado: produzem gás iodeto de hidrogênio; em um determinado momento, o produto formado começa a reagir, formando novamente gás hidrogênio e gás iodo. Reações reversíveis como essa são representadas por uma dupla seta, que indica a reação direta e a reação inversa. O equilíbrio é estabelecido quando a velocidade das reações diretas e inversas é igual. 66 Pelo gráfico, observamos um momento antes do início da reação, a velocidade da reação direta é máxima e a de produtos é zero. Com o passar do tempo, a concentração de reagentes vai diminuindo e a de produtos, aumentando. Consequentemente, a velocidade da reação direta diminui e a reação inversa aumenta até atingir o instante do equilíbrio, quando as velocidades de reação se igualam e as concentrações de reagentes e produtos não se alteram. Isso significa que o gráfico concentração x tempo pode ter três possibilidades. Referência: LISBOA, J. C. et al. Ser Protagonista: Química. Volume 1, 3ª Ed. São Paulo: SM, 2016. PERUZZO, F. M; CANTO E. L. Química na Abordagem do cotidiano. Volume 1, 4ª Ed. São Paulo: Moderna, 2006. REIS, M. Química: Manual do Professor. Volume 1, 1ª Ed. São Paulo: Ática, 2013. PARA SABER MAIS: Para saber mais sobre os assuntos abordados nessa semana, acesse o link abaixo: Equilíbrio Químico – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 17 jan. 2021. 67 ATIVIDADES 1 - (UEMA) Na reação a A + b B ↔ c C + d D, após atingir o equilíbrio químico, podemos concluir a constante de equilíbrio a respeito da qual é correto afirmar que a) quanto maior for o valor de KC, menor será o rendimento da reação direta. b) KC independe da temperatura. c) se as taxas de desenvolvimento das reações direta e inversa forem iguais, então KC = 0. d) ( x ) KC depende das concentrações em quantidade de matéria iniciais dos reagentes. e) quanto maior for o valor de KC, maior será a concentração dos produtos. 2 - Explique, detalhadamente, os três fatores que alteram o equilíbrio químico. 1. Concentração: 68 Se, em uma reação em equilíbrio, com temperatura constante, aumentarmos a concentração de um, ou de todos os reagentes, a reação será deslocada no sentido direto, pois para entrar em um novo equilíbrio o sistema terá que gerar mais produtos. O contrário também ocorre: se aumentarmos a concentração dos produtos a reação se deslocará no sentido inverso, fornecendo mais reagentes. 2. Pressão: 69 Se aumentarmos a pressão de uma reação gasosa em equilíbrio, sem alterarmos a temperatura, ocorrerá uma contração do volume. Portanto, o equilíbrio se deslocará no sentido do menor volume, ou seja, que possui menos quantidade de matéria em mol. Já se diminuirmos a pressão, o volume dos gases se expandirá, deslocando o equilíbrio no sentido da reação com maior volume (maior número de mol). 3. Temperatura: 70 Aumento da temperatura: o equilíbrio será deslocado no sentido da reação endotérmica (reação que absorve calor). Diminuição da temperatura: o equilíbrio será deslocado no sentido da reação exotérmica (reação que libera calor). 71 3 - Num dado experimento feito em um recipiente fechado, observou-se que a concentração de um dos componentes em função do tempo foi aumentando progressivamente até estabilizar. O papel desse componente no sistema reacional é o de a) reagente. b) ( x ) intermediário. c) produto. d) catalisador. e) inerte. SEMANA 4 EIXO TEMÁTICO: Energia - Aprofundamento. TEMA/ TÓPICO(S): Energia: Movimento de cargas elétricas. HABILIDADE(S): 32.1.1. Compreender o princípio básico de funcionamento de uma pilha eletroquímica. 32.1.3. Consultar tabelas de potencial eletroquímico para fazer previsões da ocorrência das transformações. 32.2.1. Compreender o princípio básico de funcionamento de uma eletrólise. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Eletroquímica. INTERDISCIPLINARIDADE: Física e Matemática. TEMA: Eletroquímica Caro (a) estudante, chegamos à última semana. Agora vamos relembrar o conceito de pilha e as reações de oxirredução, essenciais para este novo ano escolar. Fique atento(a) ao resumo abaixo e busque outras fontes de consultas, quando necessário. 72 RECAPITULANDO O avanço tecnológico, ao mesmo tempo em que nos beneficia, também gera grandes dilemas como, por exemplo, o descarte adequado de lixo eletrônico. Para entender melhor e criar melhorias nessa questão é necessário entender as propriedades de certos materiais e suas transformações. Mapa Mental tirado do site https://imgv2-1-f.scribdassets.com/img/document/389915518/original/d3320ac8d4/1608120404?v=1 . Acesso em: 20 jan. 2021. REIS, M. Química: Manual do Professor. Volume 1, 1ª Ed. São Paulo: Ática, 2013. PARA SABER MAIS: Para saber mais sobre os assuntos abordados nessa semana, acesse os links abaixo: Número de Oxidação e Oxirredução – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 17 jan. 2021. Pilhas – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 17 jan. 2021. Eletroquímica no ENEM – Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 17 jan. 2021. 73 ATIVIDADES 1- Explique, detalhadamente, o fenômeno da eletrólise. A eletrólise é um reação química não-espontânea que envolve uma reação de oxirredução, a qual é provocada por uma corrente elétrica. ... Para que os íons envolvidos tenham liberdade no movimento que realizam, a eletrólise pode ocorrer por fusão (eletrólise ígnea) ou por dissolução (eletrólise em solução). 2- (Fuvest-SP) Objetos de prata escurecidos (devido principalmente à formação de Ag2S) podem ser limpos eletroquimicamente, sem perda da prata, mergulhando-os em um recipiente de alumínio contendo solução quente de bicarbonato de sódio. Nesse processo, a prata em contato com o Ag2S atua como cátodo e o alumínio como ânodo de uma pilha. A semirreação que ocorre no cátodo pode ser representada por 74 a) Ag2S → 2 Ag1+ + S2– b) ( x ) Ag2S + 2 e– → 2 Ag + S2– c) Ag2S → 2 Ag + S e) Ag2S → 2 Ag + S2– + 2 e– d) Ag2S + 2 e– → 2 Ag + S (Deixe seu raciocínio expresso). Pelo enunciado sabemos que nessa reação a prata atua como cátodo e o alumínio como ânodo; Cátodo é onde acontece a reação de redução e ânodo é onde ocorre a reação de oxidação. Na oxidação ocorre a perda de elétrons acompanhada pelo aumento de carga, enquanto que na redução ocorre o ganho de elétrons acompanhado pela redução de carga; Na reação de oxirredução ocorre um fluxo de elétrons através da troca de elétrons entre as substâncias, ou seja, um elemento ganha elétrons e o outro perde; A reação que irá ocorrer é de redução, ou seja, se ganho de elétrons. Podemos representar a reação entre a prata e o alumínio da seguinte forma: Ag₂S + 2e -----> 2Ag + S²⁻ 3- Para que uma lata de ferro não sofra corrosão, esta pode ser recoberta por uma camada de um metal, que forma uma cobertura protetora, evitando a formação de ferrugem. Considerando somente os valores dos potenciais-padrão de redução dos metais, quais desses poderiam ser utilizados para prevenir a corrosão do ferro? Justifique sua resposta. 75 o que podem previnir a corrosão do ferro é : Ag e Cu² apenas existem basicamente duas formas de evitar a oxidação do ferro: 76 1- revestindo o ferro de metal que dorme uma camada protetora de modo a evitar o contato do ferro com agentes oxidantes atmosféricos. 77 2- colocando o ferro em contato com um que tenha menor potência de duração que o ferro. Parabéns! Você chegou ao fim deste Plano de Estudo. Esperamos que tenha relembrado os conceitos e desenvolvido as habilidades. Agora você está pronto(a) para uma nova jornada de aprendizado. Até o próximo PET!