Ficha nº4

 

Quantidade de matéria e massa molar

 

1. Quantos átomos há em 2,5 mol de ozono, O3? E em 0.25 mol?

 

2. Relacione os conceitos da coluna I com os da coluna lI.

 

3. Einstein apresentou uma teoria matemática correta para descrever o movimento browniano, cuja verificação experimental encerrou o debate sobre a existência de átomos, que ainda ocorria na época.

Einstein sugeriu também uma equação para a determinação experimental do número de Avogadro, o número de entidades contidas numa mole, a partir do movimento browniano.

3.1. O que é a mole?

3.2. Com base no texto, indique o número de entidades contidas numa mole de substância.

3.3. Uma das primeiras estimativas do número de Avogadro (NA) foi obtida considerando que o número de moléculas em 1 cm3 de gás perfeito, em determinadas condições de pressão e temperatura, é 1,9 x 1019. Sabendo que uma mole de gás nessas condições ocupa 22,4 dm3, calcule o valor de NA obtido.

3.4. O primeiro valor de NA obtido a partir do movimento browniano foi 6,5 x 1023. Utilizando este valor, calcule o volume médio ocupado por uma molécula de água no estado líquido, sabendo que 1 dm3 de água nesse estado contém 55,5 moles de água.

3.5. Experimentalmente foi possível verificar que o número de entidades numa dada porção de matéria é diretamente proporcional à quantidade de matéria nela existente. Qual é a constante de proporcionalidade?


Adaptado de: Teste final da edição de 2005 das Olimpíadas de Química

 

4.  O enxofre, tal como o oxigénio, é um dos poucos não metais que podem ser encontrados livres na Natureza.

No entanto, enquanto o oxigénio forma moléculas diatómicas (O2), o enxofre forma várias ligações simples consigo mesmo, ou seja, moléculas com mais átomos (S8) e, por isso, é um sólido à temperatura ambiente.

Forma ainda outros importantes compostos de enxofre, como, por exemplo, os óxidos de enxofre que juntamente
com água, originam os ácidos.

Determine a massa molar dos segu intes compostos que contêm enxofre:

a) Enxofre - S8

b) Trióxido de enxofre - SO3

c) Acido sulfúrico - H2SO4

d) Sulfato de alumínio - Al2(SO4)3

 

5. Considere o seguinte texto.

Os constituintes-base dos açúcares existentes na Natureza são a glicose, a frutose e a galactose. A glicose é a forma que encontramos no sangue e que alimenta as células. A frutose é um tipo de açúcar encontrado no mel produzido pelas abelhas enquanto que a galactose pode encontrar-se no leite. Todos apresentam a fórmula molecular C6H12O6, cujas fórmulas estruturais se representam na figura.

5.1. Determine a massa molar da glicose.

5.2. Calcule a massa de 1,5 mol de frutose.

5.3. Das afirmações seguintes selecione a correta.

(A) A mesma quantidade de substância de glicose e de galactose traduz igual número de átomos de carbono, de oxigénio e de hidrogénio.

(B) Igual massa de frutose e glicose representam diferentes quantidades de matéria pois são substâncias diferentes.

(C) Por cada mole de moléculas de glicose existem 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrogénio e 6 de oxigénio.

(D) Uma mole de glicose ou de frutose contém 6,022 x 1023 átomos.

5.4. Considere uma amostra de glicose, de massa 5,0 g.

5.4.1. Calcule a quantidade química de glicose presente na amostra.

5.4.2. Determine o número de moléculas de glicose presente nesta amostra deste açúcar.

5.4.3. Determine o número total de átomos (C, O e H) que constituem a amostra.

 

6. Calcule a massa molecular relativa dos seguintes compostos.

a. CuSO4

b. KBr

c. Ca (OH)2

d. Al2O3

e. H2S

f. C3H8

g. CH3COOH

h. Ca(OH)2

 

7. O magnésio é um metal de massa atómica relativa Ar (Mg) = 24,3050 e que apresenta três isótopos naturais. Dois dos três isótopos naturais do magnésio são 24Mg e 25Mg e as suas características encontram-se no quadro seguinte.

7.1. Calcule a massa isotópica do terceiro isótopo. Indique todos os passos de resolução.

7.2. À massa de 291,7 mg de magnésio correspondem:

(A) 83,30 mol

(B) 1,200 x 10-2 mol

(C) 8,330 x 10-1 mol

(D) 12,00 x 10-3 mol

7.3. A uma quantidade de magnésio de 3,26 x 10-3 mol correspondem:

(A) 5,41 x 10-27 átomos

(B) 1,96 x 1021 átomos

(C) 3,26 x 10-3 átomos

(D) 1,96 x 1024 átomos

 

8. A cada grandeza da coluna I, associe o respetivo símbolo da coluna lI e a unidade SI da coluna IlI:

 

9. Calcule as massas molares das espécies químicas representadas pelas fórmulas seguintes.

9.1. Na

9.2 P4

9.3 SO2

9.4 C2H6O

9.5 H2SO4

9.6 Mg(OH)2

9.7 NH4+

9.8 CuSO4.5H2O

9.9 K4[Fe(CN)6]

 

10. Selecione a opção que indica a porção de matéria que possui o maior número de átomos de oxigénio.

(A) 0,25 mol de fosfato de magnésio (Mg3(PO4)2)

(B) 0,30 mol de nitrato de cálcio (Ca(NO3)2)

(C) 0,60 mol de sulfato de potássio (K2SO4)

(D) 0,75 mol de carbonato de sódio (Na2CO3)

 

11. Num dia de muito calor, a Maria bebeu de uma só vez uma garrafa de 330 ml de água, o que corresponde a, aproximadamente, 330 g deste líquido.

11.1 Determine a quantidade química de água que a Maria bebeu .

11.2 Calcule o número de moléculas de água que a garrafa continha.

11.3 Qual é o número total de átomos de hidrogénio e de oxigénio correspondentes à água ingerida.

 

12. Uma mistura gasosa contém 1,8 x 1024 moléculas de dinitrogénio, 2,5 mol de dióxido de carbono e 10 g de di-hidrogénio.

12.1. Calcule as quantidades de matéria de dinitrogénio e di-hidrogénio que constituem a mistura.

12.2. Determine o número de moléculas de dióxido de carbono e de di-hidrogénio presentes nesta mistura.

12.3. Das seguintes sequências, indique a que corresponde à ordem crescente de número de átomos de H, C, O e N.

 

13. Calcule a quantidade de matéria presente em:

a. 2,0 g de dióxido de carbono;

b. 0,3 mol de AgCl ;

c. 3,60 x 1024 moléculas de NaOH;

d. 200 ml de água (considere a massa volúmica da água igual a 1,0 g/cm3).

 

14. o ozono, O3, é um gás existente principalmente na estratosfera e que filtra as radiações ultravioleta emanadas do Sol.

14.1. Quantas moléculas de ozono, O3, há em 500 g deste gás?

14.2. Se todas as moléculas de O3 obtidas na alínea 22.1. se dissociarem dando origem a átomos de oxigénio isolados, quantos átomos de oxigénio serão obtidos?

 

15. Indique a afirmação verdadeira.

(A) Numa mole de oxigénio, O2, existem 6,02 x 1023 átomos de oxigénio.

(B) Numa mole de qualquer substância existem 6.02 x 1023 átomos.

(C) A quantidade de matéria correspondente a um átomo de néon é 1,66 x 10-24 mol.

(D) Numa mole de hidrogénio, H2, existem 2 átomos.

 

16. Fundiram-se 0 ,200 mol de estanho (Sn) com 0.150 mol de cobre (Cu), tendo sido obtida uma liga metálica. Quantos átomos de metal existem nesta liga?

 

17. Considere uma substância com uma massa m (em kg) e massa molar M (em g mol-1).

Sendo NA a constante de Avogadro, selecione a opção que permite determinar o número de moléculas da substância nessa massa.

 

18. Determine a massa molar de uma substância X, sabendo que 230,40 g dessa substância contêm 3,01 x 1024 moléculas.

 

19. Na sala de aula o(a) professor(a) de Física e Química colocou, aos seus alunos, o seguinte desafio:

Qual o número de átomos de carbono existentes numa mina de grafite utilizada numa lapiseira?

Na procura da resposta a esta questão-problema um grupo de alunos realizou o seguinte procedimento experimental.

Na tabela seguinte apresentam-se, para além do valor da sensibilidade da balança utilizada, os resultados das medições da massa efetuadas nas etapas 1 e 2, bem como o cálculo efetuado na etapa 3.

19.1. Apresente a medida da massa das 12 minas de grafite indicando a incerteza associada a essa medição.

19.2. Determine a massa de uma mina de grafite. Apresente o resultado em notação científica e com três algarismos significativos.

19.3. Com base nos valores obtidos, e considerando que a grafite é apenas constituída por átomos de carbono, determine a respetiva quantidade química presente numa mina de carbono.

19.4. Selecione a opção que permite calcular o número de átomos de carbono presentes numa mina de grafite.

19.5. Indique a ordem de grandeza do número de átomos de carbono contidos numa mina de grafite.

19.6. Compare o valor encontrado na alínea anterior com a ordem de grandeza da população mundial (7 mil milhões de habitantes).

19.7. Determine o número de átomos de carbono presentes em 1 kg de grafite:

19.7.1. utilizando os dados que permitiram responder à questão-problema;

19.7.2. utilizando a expressão que relaciona a massa de substância com a respetiva massa molar.

19.8. Comente os resultados obtidos na alínea 19.7 ..

 

20. Quantos átomos de hidrogénio existem em 5,0 moles de moléculas de ácido acético, CH3COOH?

A. 2,4 x1025

B. 3,0 x1024

C. 2,4 x1024

D. 1,2 x1025

Exame Nacional 2014 - 2.ª fase

 

21. Um comprimido de um antiácido contém 210 mg de hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3). Selecione das opções A, B, C e D a que corresponde à quantidade dessa substância existente no comprimido.

(A) 0,40 mol

(B) 2,5 x 10-3 mol

(C) 2,5 mol

(D) 1,5 x 1021 mol

 

22. A massa molar da água é 18,02 g/mol.

a) Quantas moléculas existem em 18.02 g de água?

b) Qual é a massa de uma mole de moléculas de água?

c) Determine a massa de uma molécula de H2O.

 

23. O oxigénio tem a fórmula química O2. Complete corretamente as frases seguintes.

23.1 1 mol de moléculas de oxigénio contém ____ moléculas de oxigénio e tem a massa de _____ g.

23.2 2 mol de moléculas de oxigénio contêm ____ moléculas de oxigénio e tem a massa de_____ g.

23.3 0,1 mol de moléculas de oxigénio contém ____ moléculas de oxigénio e tem a massa de _____ g.

23.4 0.25 mol de moléculas de oxigénio contém ____ átomos de oxigénio e tem a massa de _____ g.

 

24. O etanol ou álcool etílico (C2H6O), obtido a partir da fermentação de açúcares, pode ser encontrado nas bebidas alcoólicas, nos perfumes onde é usado como solvente ou até em misturas de combustíveis.

24.1. Determine a massa molar desse composto.

24.2. Determine a quantidade de matéria de etanol num frasco com 20,00 g do composto.

24.3. Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte.

O número de átomos presente em 23,04 g de etanol é ...

(A) 3,01 X 1023

(B) 1,81 X 1024

(C) 2,41 X 1024

(D) 2, 71 X 1024

 

25. salão foi enfeitado utilizando balões. O ar soprado para encher cada balão é uma mistura de 9,0 g de água, 2.0 mol de nitrogénio e 0,22 g de dióxido de carbono. Determine o número total de moléculas contidas no balão.

 

26. Qual é a massa de uma molécula de oxigénio?

 

27. A atividade de extração de ouro por mineiros pode ser feita em cursos de água, usando peneiros específicos para reter os pedaços de minério de ouro, como a figura ilustra. Um mineiro apanhou pedaços de minério que, depois de tratado, originou 10,0 g de ouro puro. Sabendo que a massa de um átomo de ouro é de 3,27 X 10-25 kg, o número de átomos contidos na massa de ouro puro é:

(A) 3,06 X 1025

(B) 3,06 X 1022

(C) 6,0 X 1024

(D) 0,197

 

28. A partir das massas atómicas relativas indicadas na Tabela Periódica, calcule as massas molares de:

a) enxofre, s8.

b) íluoreto de cálcio, CaF2.

c) permanganato de potássio, KMnO4.

d) sacarose, C12H22O11

e) hidróxido de alumínio. Al(OH)3.

 

29. A fórmula química da ureia é CO(NH2)2. Para 0,150 mol, calcule:

29.1 o número de moléculas de ureia;

29.2 a quantidade de átomos de oxigénio e de nltrogénio:

29.3 o número de átomos de carbono e de hidrogénio.

 

30. A glicose (C6H12O6) é um dos principais produtos da fotossíntese e uma das principais fontes de energia para o ser humano. Determine a massa de carbono em 5,83 g de glicose .

 

31. A figura mostra 4,00 g de três substâncias elementares: fósforo branco (P4), pregos de ferro (Fe) e um fio de cobre (Cu).

Coloque as referidas substâncias elementares por ordem crescente do número de átomos, apresentando todos os cálculos efetuados.

 

32. Determine a massa de:

a. 0,77 mol de HCl.

b. 3,0 mol de HNO3 .

c. 2,9 mol de monóxido de carbono.

d. 1,2 x 1023 moléculas de Bel2.

e. 4,7 x 1021 átomos de zinco.

  

 

33. A aragonite é uma rocha ornamental constituída essencialmente por carbonato de cálcio, CaCO3. Num cristal como o da figura, a massa de carbonato de cálcio é 25,0 g.

Calcule:

33.1. a quantidade do elemento oxigénio neste cristal, devido ao carbonato de cálcio;

33.2. o número de átomos de cálcio e o número de átomos de oxigénio presentes.

 

34. A massa molar é uma grandeza importante pois permite-nos relacionar a massa de uma amostra, m, com a respetiva quantidade de matéria, n.

a) Escreva a expressão matemática que traduz esta relação.

b) Qual é a relação entre a massa molar de um elemento e a respetiva massa atómica relativa?

c) Calcule a massa molar das seguintes substâncias (consulte as massas atómicas relativas):

i) butano, C4H10

ii) cloreto de sódio, NaCl

iii) sulfato de cálcio, CaSO4

iv) óxido de dinitrogénio, N2O

 

35. A fórmula molecular de um ácido orgânico é C2H4O2.

Selecione a opção correta.

(A) 2,0 mol deste ácido contêm 16,0 mol de átomos.

(B) Em 60.0 g deste ácido existem 3,2 x 1024 átomos de oxigénio.

(C) A massa de 30,0 g deste ácido contém 4,0 mol de átomos de hidrogénio.

(D) Em meia mole de ácido existem 6.0 g de carbono.

 

36. Leia o texto seguinte.

Uma estrela identificada por um grupo de astrónomos pode ser a anã branca mais fria e com brilho mais fraco já identificada. A temperatura estimada deste astro determina que o carbono que o compõe tenha provavelmente cristalizado, o que faria dele um grande diamante, do tamanho da Terra.

As anãs brancas são estrelas que têm mais ou menos o tamanho da Terra e correspondem ao estágio final da maioria das estrelas semelhantes ao Sol.

Os cálculos dos cientistas indicam que a estrela de diamante tem uma massa 1,05 vezes maior do que a do Sol.

Adaptado de: "Descoberta estrela que pode ser diamante do tamanho da Terra",
http://info.abril.com .br, junho de 2014

36.1. Sendo a massa molar do carbono 12,01 g mol-1, determine a massa, em unidade do SI, de um átomo de carbono.


36.2. Atendendo a que a massa do Sol é 1,99 x 1030 kg e considerando que a estrela de diamante é constituída unicamente por átomos de carbono, determine o número total de átomos de carbono presentes na estrela.

 

37. Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos, já estudados no 9.º ano, constituídos por carbono e oxigénio. Relativamente a alguns hidrocarbonetos apresentados, complete a tabela seguinte.

 

38. Sabe-se que 4,8 X 1022 moléculas de um dado gás têm massa igual a 3,51 g. Sabendo que essas moléculas são compostas por carbono e oxigénio, determine a sua massa molar e fórmula química.

 

39. Uma central termoelétrica pode lançar para a atmosfera 250 t de SO2 (gás poluente) por dia.

39.1. Indique a quantidade de SO2 que é lançada para a atmosfera por ano.

39.2. Calcule o número de moléculas de SO2 e o número de átomos de oxigénio, correspondentes à quantidade calculada na alínea 28.1.

 

40. A massa molar do dióxido de enxofre, SO2 é 64,07 g mol-1 e a do trióxido de enxofre, SO3, é 80,07 g mol-1.

a) A massa de 0.30 moles de dióxido de enxofre é dada por.

b) O número de moléculas de numa amostra de 0.25 g de trióxido de enxofre é dado por:

 

41. Em cinco tubos de ensaio, A, B, C, D e E, colocaram-se amostras de várias substâncias.

As figuras seguintes registam as substâncias contidas nesses tubos, bem como as respetivas massas.

                                                       

41.1 Indique os nomes dos sais que se encontram nos tubos.

41.2 Escreva as fórmulas iónicas destes sais.

41.3 Qual é o tubo de ensaio com maior quantidade de matéria?

41.4 Qual é o tubo de ensaio que contém menor número de iões?

 

42. O enxofre é um não metal que surge na Natureza na forma de moléculas no estado sólido, facilmente reconhecido na forma de cristais amarelos, muito frequentes em regiões vulcânicas.

Num cristal de enxofre com 5,03 g existem 0,0196 mol de moléculas de enxofre.

42.1. Calcule a massa molar das moléculas de enxofre.


42.2. Determine a fórmula química do enxofre.

 

43. Determine o número de átomos em:

a. 2 g de moléculas de nitrogénio;

b. 12 g de NaOH;

c. 0,33 mol de H2SO4;

d. 2,7 mol de K2O.

 

44. Um ourives gastou 5,91 g de ouro no fabrico de um par de alianças. O número de átomos de ouro contido nesse par de alianças é:

 

45. O octano, C8H18 (M = 114.26 g mol-1) é um componente da gasolina.

Uma amostra de octano tem 0,30 mol de moléculas.

a) Calcule a massa da amostra.

b) Calcule o número de moléculas de octano existentes na amostra.

 

46. Preencha corretamente o quadro seguinte.

 

47. Considere uma amostra de 8,0 g de CH4 (g) e uma amostra de 2,8 g de CO (g).

Quantas vezes o número de moléculas da amostra de metano é maior do que o número de moléculas da amostra de monóxido de carbono?

Justifique apresentando todos os cálculos que efetuar.

 

48. O número de átomos existente em 22,0 g de dióxido de carbono, CO2, (M = 44,01 g/mol) é:

 

49. Um automóvel emite para a atmosfera 88 toneladas de CO2 por ano. Selecione das opções A, B, C e D a que corresponde ao número de moléculas e de átomos emitidos durante uma hora.

(A) 3,29 x 1027 moléculas e 9,87 x 1027 átomos

(B) 5,0 x 1028 moléculas e 1,5 x 1029 átomos

(C) 1,37 x 1026 moléculas e 4,11 x 1026 átomos

(D) 1,37 x 1020 moléculas e 4,11 x 1020 átomos

 

50. O nitrito ele sódio, NaNO2, é utilizado como aditivo nos alimentos, como, por exemplo, nos enchidos de carne. A concentração máxima permitida é de 0,015 g de NaNO2 por 100 g de alimento.

A quantidade máxima, em mol, de nitrito de sódio que poderá estar presente em 1 kg ele linguiça é, aproximadamente ...

(A) 2 x 10-1 mol.

(B) 1 x 10-1 mol.

(C) 2 x 10-2 mol.

(D) 2 x 10-3 mol.

 

51. Existem inúmeros açúcares, O açúcar comum é essencialmente constituído por sacarose, C12H22O11 , mas um dos açúcares mais abundantes na fruta é a glicose, C6H12O6.

O gráfico seguinte traduz o modo como varia a massa, m, com a respetiva quantidade de matéria, para cada um destes dois açúcares.

a) Conclua, justificando, a qual dos açúcares, sacarose ou glicose, corresponde o gráfico A.

b) Qual é o significado físico dos declives das retas A e B?

 

52. Uma pessoa tomou uma aspirina que continha 45 mg ele ácido acetilsalicílico (C9H8O4). Sabendo que a massa molar do ácido é 180 g mol-1 e que o número de Avogadro é 6,02 X 1023, o número de moléculas de ácido acetilsalicílico que a pessoa
ingeriu foi ...

(A) 2.4 X 1023.

(B) 4.5 x 1020.

(C) 1.5 x 1020.

(D) 3,4 X 1023.

 

53. Calcule a quantidade de matéria (em mol) de gás butano, C4H10, numa botija com 21.6 kg, em que 20.0 kg dos quais correspondem à massa da botija vazia.

 

54. Selecione a opção que corresponde à amostra que contém menor número de átomos.

(A) 2.5 mol de HCl.

(B) 3.0 mol ele CH4.

(C) 10 mol de átomos de He.

(D) 4,0 mol de SO2.

(E) 0.50 mol ele S8.

(F) 2,0 mol ele NH3.

 

55. O monóxido de carbono, CO (M = 28.01 g mol-1) , é um gás muito tóxico presente no fumo do tabaco.

Calcule, para uma amostra com 22,5 g de monóxido de carbono:

a) a quantidade de matéria de moléculas;

b) a quantidade de matéria de átomos:

c) a quantidade de matéria de átomos de carbono.

 

56. Foi medida a massa ele 3,95 g ele permanganato de potássio, KMnO4.

56.1 Que quantidade de matéria de permanganato de potássio foi medida?

56.2 Quantos iões existem nessa amostra?

 

57. O gráfico seguinte mostra a relação entre massa, m, e número de moléculas para uma mesma substância.

Determine a massa molar da substância em causa.

 

58. Considere as seguintes quantidades de substâncias.

I. 0,10 mol de H2O.
lI. 0,050 mol de CuSO4.
IlI. 0,050 mol de O.

58.1 Especifique as unidades estruturais que formam cada uma das substâncias representadas.

58.2 Quais são as amostras com igual número de unidades estruturais?

58.3 Em qual elas amostras existe maior número de átomos de oxigénio?

58.4 Calcule o número de átomos presentes na amostra ele água.

 

59. Calcule o número de átomos de hidrogénio numa amostra de ácido fosfórico, H3PO4 , com 8,52 g.

 

60. 0 ,750 mol de um dado composto HX (H representa o elemento hidrogénio) tem a massa de 27,34 g.

60.1 Determine a massa molar deste composto.

60.2 Identifique o elemento X, consultando a Tabela Periódica.

 

61. O óxido de escândio (IIl), Sc2O3, é uma substância usada no fabrico de componentes eletrónicos. Um grama de óxido de escândio tem 2,18 x 1021 átomos de escândio.

Calcule a massa atómica relativa do escândio, Sc, sabendo que a do oxigénio, O, é 16,00.

 

62. Que volume de água se deve medir para ter o mesmo número de moléculas que existe em 1,00 L de etanol (C2H6O)?

Considere a massa volúmica do etanol igual a 0 ,80 g cm-3 e a da água 1,00 g cm-3 .

 

63. De acordo com a Organização Mundial de Saúde os adultos deveriam ingerir menos de 2 gramas de sódio por dia.

Calcule a massa de cloreto de sódio, NaCl, correspondente à ingestão da referida dose.

 

64. Uma amostra de uma substância molecular contém duas moles de moléculas dessa substância, 48 x 1023 átomos de um só elemento e tem a massa de 248 g.

Identifique o elemento químico em causa e a fórmula química da substância.

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