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II OLIMPIADA IBEROAMERICANA OF QUIMICA

Mexico, October 1996

EXPERIMENTAL EXAMINATION applied in 12.10.96 (10h 15h)


EXPERIMENTAL PROBLEM N the 1

One of the tasks that you will have to carry through in this morning consists of helping us to identify a oxalato to it whose label partially was spoiled by an existing leak in one old deposit of reagents. [ M x (C 2 the 4) z is then about a oxalato of unknown formula ] and its task in this part will be to identify it. For this, you it will have to determine experimentally the value of the product of solubility of the oxalato and to compare it with the values that if find in the bibliography, in the following page, and that they are presented in the corresponding listing.

To follow the pacings are presented all that will allow it to determine the value of the solubility product using the known law of Lambert - Beer *.

To speed its work, the two first pacings already had been effected by the team of professors.

1. A saturated solution of the corresponding oxalato was prepared and was left until reaching the balance, the constant pressure and temperature (25 ° C), during half hour.

2. To prevent possible changes of solubility during the posterior work (that the constant temperature will not be effected), an aliquot one of the sobrenadante solution was overcome and was dissolved with an equal volume of distilled water (dilution 1:1). This solution is sample X, and is the one that you it will use in the following pacings of the experiment, without inverting the order of the procedure. Its experimental work if initiates from the following pacing:

3. To prepare a(s) solução(ões) that you go to use to measure the absorbâncias, using the following technique.

To remove a volume of 10,00 mL of the labelled solution as sample X and sheds it in 25,0 a volumetric balloon of mL.

b) To add to the same volumetric balloon, 10 mL of H 2 3 SO 4 mol/L (if, for accident, to fall a little of this solution in its skin, washes it with current water abundantly).

c) To add 1,00 mL of the solution of KMnO 4 (approximately, 0.01 mol/L)

d) To complete the volume of 25,0 mL adding water distilled until the calibration mark.

e) To prepare an adjusted white to carry through the measures of absorbância that allow to decide its problem.

f) During 2 minutes, in such a way to heat in bath-Maria (with the burst temperature between 40 and the 50 the C) the white as a(s) solução(ões) preparada(s).

g) To leave to cool to effect the measure of absorbância (A) of the solution.

Note: The wave length of work is 526 nm, the cell of measure (or bucket) has a size of 1 cm (or optic path) and the value of the molar absortividade (e) of the permanganato in this 2,850 wave length is approximately L.mol -1 cm -1 The accurate value will be given to it at the moment to carry through its measures.

* In the case of you not to remember, it requests a professor who says the formula to it, but knows that he will lose punctuation of this item.

One remembers that any determination must triplicadamente be effected. If this does not forget to read the questions presented in the leaf of responses therefore goes to help it to understand it the recital of the method and to plan the form adequately to proceed before starting the experiment. It has taken in consideration the material that you make use.

To effect the measures of absorbância you you will be helped by a professor of the laboratory who you will have to present the solutions that she desires to measure and the solution that you want to use as white. The white will fit you to decide which most adequate. One remembers of that the white is indispensable to eliminate any interference in its determination.

You have right to ask for that they are effected, in the maximum, up to six measures of absorbância, but she gives attention that the problem can be solved with an only measure of absorbância for each prepared sample That is, its problem can be decided with only three measures (one for each prepared sample).

It observes the time that you will lead to get its results and it does not leave to carry through the measures of absorbância in the end of the test.

VALUES OF pK s Of the POSSIBLE OXALATOS GIFTS In the SAMPLE

Composition

Value of pK s

GAC 2 C 2 The 4

10.65

Cu C 2 The 4

6.40

Ba C 2 The 4

5.85

Compact disc C 2 The 4

7.40

ZnC 2 The 4

7.90

Materials and reagents:

Solution of KMnO 4 @ 0.01 mol/L

Solution of H 2 3 SO 4 @ mol/L

Solution of sample X

5 25,0 volumetric balloons of mL

1 test tube of 50 mL

1 propipette

1 pipette of 1,0 mL

1 pipette of 10,0 mL

Pisseta with distilled water

1. It writes the balanced ionic reaction between the oxalato and the permanganato in acid way:

Data: E (V/enh) pH=0 MnO 4 - / Mn 2+ = 1.51 and 2 CO / C 2 the 4 2- = - 0,49

2. It writes the mathematical expression of the law of Lambert-Beer (in the case not to remember, you it will be able to request to a professor this information, but the punctuation of this item will be annulled):

3. It writes the formula of composites and the volume of the solutions of each one of these used composites to prepare the white that you it chose:

4. Values of absorbância of the measured solutions.

_________________ b) _________________ c) _________________

Value of absorbância that you it will use in its calculations: ______________

5. Measures you add of absorbância that you has effected (only in the case where it was necessary to carry through them). Media(s) indicates a(s) solução(ões):

Value

Solution

6. The concentration of C 2 4 2- in sample X is: _____ mol/L.

7. The solubility of composite M x (C 2 the 4 y unknown is: _____ mol/L.

8. The value of pK s that you it determined is:

9. It indicates all the calculations that you effected to arrive at the value of pKs

10. Therefore, the formula of composite M x (C 2 the 4 y is:

EXPERIMENTAL PROBLEM N the 2

Identification Of Benzofenona And Synthesis Of Difenilcarbinol (Benzidrol)

Material And Reagents

Balloon with esmerilhada mouth

Condenser with hoses

2 150 containers of ml

Kitasato

Funnel of Büchner with extension

Hose of vacuum

Paper filter

Test tube of 25 ml

Bottle for cromatoplaca with eluente (acetate of etila)

Revealing bottle p / cromatoplaca c / (iodine)

Spatula

Glass of clock

Capillaries

Funnel

Clamps of three tips in the extremity

Pipette of 5 ml

10 tubes of assay

Bath for heating

Paper pH

Container to keep the gotten product

Bottle with borohidreto of sodium

Bottle with solution of benzofenona for the cromatoplaca.

6 bottles dropper that contain:

Solution of 2,4 dinitrofenilhidrazina

Bromine water

Potassium iodine-iodide solution

HCl 10%

NaOH 10%

Methanol (Ch 3 Oh)

Its work will be lead in two stages:

The first part consists of identifying amongst three composites, which of them is benzofenona.

b. Second, benzidrol is the reduction of benzofenona in accordance with the following reaction:

To follow, the operations describe at great length that you must carry through in each case.

IDENTIFICATION OF THE BENZOFENONA

In its table of work you have three you show in solution, labelled with the letters, B and C, one of them is benzofenona and the others two are unknown substances. You it will have to determine which of the three is benzofenona and which functional groups are gifts in the others two samples. For this, you make use of: solution of 2,4- dinitrofenilhidrazina, the necessary bromine water and reagents so that you it carries through the test of the halofórmio.

After that we show as you must proceed to carry through each one of these reactions:

Test of the 2,4 dinitrofenilhidrazina:

In an assay tube it puts, approximately, 2 drops of the solution-problem, and 10 drops of the solution of reagent 2,4 - dinitrofenilhidrazina. If it will be necessary, heats it in bath-Maria per 5 minutes.

Test of the halofórmio:

In a tube of small assay ml of water places 1, six drops of the solution of the unknown composition and 20 drops of the potassium iodine-iodide solution, add to drop the drop and agitating the solution of NaOH the 10%.. It waits 3 minutes to certify itself of that the test was positive.

Test of the bromine water

In an assay tube it places 4 drops of the solution of the substance-problem and adds the bromine water.

IT WRITES DOWN IN ITS LEAF OF REPLY, THE RESULTS GOTTEN IN THE THREE PREVIOUS TESTS.

ATTAINMENT OF THE BENZIDROL

Inside of the balloon already he is benzofenona (0,5g) necessary for its reaction and rocks of boiling necessary to control the boiling.

The first pacing of the reaction consists of dissolution of benzofenona: for this it all adds to the balloon methanol, removes it of the bed with very well-taken care of and agitates it softly. Later, reuna slowly and carefully all boridreto of sodium: this operation will have to be made with very well-taken care of because it is a very exotérmica reaction. It again arrests the balloon in the bed and adapte the condenser in position of refluxo (it verifies if the water tap is opened). To complete its reaction you need to heat; e for this, introduces the balloon in bath-Maria and connects the device in the electric current (it is certifyd that water before binding it exists). It writes down the time when the mixture to start refluxo and from this moment, counts 20 minutes. It prevents that the water of the bath-Maria if spill; being necessary it disconnect it.

After this time, it suspends the heating, it disconnect the bath-Maria and com.cuidado it removes the balloon. It waits 10 minutes so that if it cools, it takes off the condenser, it closes the water of the condenser and transfers the reaction mixture to a container of precipitated.

At this moment you conclude the process, to put, are probable that all benzofenona has not reacted still, this you you will have to demonstrate at least of two forms.

For this he uses the reagents for tests of identification that you make use and the game for chromatography of fine board.

After disclosing the board, he marks with a pencil the spots that appear, he draws it in the indicated place, and joins it in the leaf of responses.

He writes the results of these two tests in the leaf of responses.

A time carried through its tests, adds 5 mL of water to the container where if it finds the mixture reacional and it heats it in bath-Maria per five minutes. After this time, adds 2 mL of acid clorídrico 10% and continues the procedure, drop the drop of this solution, until reaching one pH slightly acid.

The vacuum prepares the percolating system and washes the precipitated one gotten. When to consider that he is dry, it disconnect the vacuum and, using a spatula, transfers its product to a plastic bag. It weighs the product and it annexes the plastic bag the leaf of responses.

BENZOFENONA IDENTIFICATION

It below writes its results in the picture, marking with a sign (+) when the test will be positive and with a sign (-) when the test will be minus.

Test

It shows

Amostra B

Amostra C

de 2, 4-dinitrofenilhidrazina

     

de halofórmio

     

de água de bromo

     

Como conclusão responda as seguintes perguntas:

Grupos funcionais presentes na amostra A _________________________

Grupos funcionais presentes na amostra B __________________________

Grupos funcionais presentes na amostra C _________________________

Portanto, a benzofenona está na amostra __________________________

OBTENÇÃO DO BENZIDROL

I) Informações sobre a prova utilizando os reagentes.

a) Escreva a reação que lhe permite estabelecer se restou benzofenona sem reagir, utilizando os reagentes disponíveis:

b) Restou benzofenona sem reagir ? SIM _______ NÃO ______

II) Informações da cromatoplaca

  1. Resultado da cromatoplaca. Desenhe e cole a sua placa nos lugares indicados.

b) Restou benzofenona sem reagir ? SIM _____ NÃO _____

 

NOTA IMPORTANTE: É possível que as respostas encontradas para as perguntas I b) e II b) não coincidam. Isto não significa que haja um erro.

III) Cálculo de Rendimento:

O rendimento da reação é: _________________ %

II Olimpíada Ibero-americana de Química

EXAME TEÓRICO, aplicado em 14.10.96 (10h as 15h)


PROBLEMA 1. Química Inorgânica.

No diagrama aparecem as etapas realizadas para identificar os cátions metálicos presentes na fração solúvel de um mineral que foi atacado com ácido clorídrico

 

À solução vermelho-púrpura intenso da última prova (A), é adicionada NaOH concentrado e um excesso de sulfito de sódio. A solução adquire uma cor verde escuro (B) que, com aquecimento, desaparece, formando um precipitado de cor negra (C).

O precipitado negro é tratado com ácido clorídrico, obtendo-se uma solução incolor (D) e um gás irritante com propriedades descolorantes (E), que contém 63% em massa do elemento metálico.

 

 

PERGUNTAS:

1. Mencionar três ânions que poderiam estar presentes no mineral original.

2. a) Escrever a configuração eletrônica do cátion 1.

b) Dar a fórmula do precipitado marrom avermelhado.

c) Escrever a equação balanceada da reação de descoloração da solução vermelho sangue.

d) O azul da Prússia (ppt. azul) é um sal. Escreva sua fórmula.

3. a) A que família pertence o cátion 2?

b) Este cátion é identificado quando está presente em uma substância muito abundante na Terra, tanto no reino mineral como no animal. Qual é a fórmula deste composto?

c) Mencione três exemplos de materiais naturais onde se encontra o composto mencionado em b).

4. a) Qual(is) é(são) o(s) estado(s) de oxidação mais comum(ns) do cátion 3?

b) Escrever a(s) configuração(ões) eletrônica(s) correspondente(s).

c) Escrever a reação deste cátion com hidróxido de sódio diluído.

d) Escrever a reação deste cátion com hidróxido de sódio concentrado.

e) Escrever a reação deste cátion com ácido sulfídrico

5. a) Qual é o cátion 4?

b) Dizer qual é a espécie que forma o cátion 4 , permitindo sua identificação na prova final.

c) Escreva a equação balanceada da reação de formação da solução verde

d) Escrever a equação balanceada da reação de formação do precipitado negro, a partir da solução verde.

e) Escrever a equação balanceada da reação entre o precipitado negro e o ácido clorídrico.

6. Dois dos quatro cátions são paramagnéticos, e dois são diamagnéticos. Identifique-os:

7. Espécie que forma o cátion 4 para sua identificação final:

8. Reação de formação da solução verde:

9. Reação de formação do precipitado negro, a partir da solução verde:

10. Reação entre o precipitado negro e o ácido clorídrico.

 

Problema 2

As transformações químicas entre grupos funcionais são a base da síntese orgânica e da determinação da estrutura química dos compostos orgânicos, em muitos casos. A seguir apresentamos um exemplo disso:

1a) O 1-bromobutano reage com hidróxido de potássio aquoso resultando no produto A.

1b) O composto A em presença de sódio metálico produz a substância intermediária B, observando-se desprendimento de um gás. Quando a substância intermediária B reage com brometo de etila resulta o composto C.

1c) Por outro lado, quando o 1-bromobutano reage com magnésio metálico em éter etílico anidro obtém-se o composto intermediário D que, adicionado ao valeraldeído (pentanal) resulta no intermediário E, que reage com ácido clorídrico diluído e produz o composto F.

1d) Se o composto F é aquecido na presença de ácido sulfúrico, forma o composto G.

1e) O composto G é submetido a uma reação de ozonólise seguida por tratamento com zinco metálico em meio ácido dando os produtos H e I.

1f) O composto G também reage com bromo em tetracloreto de carbono para dar o produto J, que após ser tratado com hidróxido de potássio e depois com sodamida a 150° C, produz o intermediário K, que quando esfriado e misturado à água produz o composto L.

1g) O composto L reage com o cloreto de metil-magnésio observando-se desprendimento de um gás para dar o intermediário M. A este, é adicionado 2-butanona e, em seguida, ácido clorídrico diluído obtendo-se o composto N.

Perguntas

1. Escreva as estruturas dos compostos intermediários e produtos de A até N.

2. Escreva o nome químico dos produtos obtidos (exceto intermediários).

3. Quantos estereoisômeros tem o composto G ? Faça a representação estereoquímica e escreva o nome adequado de cada um.

4. Que gás se desprende na reação de A com sódio metálico? Escreva a fórmula e nome deste gás.

5. Que gás se desprende na reação de L com cloreto de metil-magnésio? Escreva a fórmula e o nome deste gás.

6. Quantos estereoisômeros se obtém ao tratar G com bromo em tetracloreto de carbono? Escreva os estereoisômeros formados usando a projeção de Fischer.

 

Problema 3

O cloreto de sódio é um dos compostos químicos de maior interesse devido, não só a sua importância em processos vitais como também pela grande quantidade de produtos industriais que são obtidos a partir dele. Este composto se encontra abundantemente na natureza acompanhado sempre de outros compostos químicos.

Para analisar uma amostra procedente de uma salina que continha unicamente uma mistura de NaCl e KCl, utilizaram-se três procedimentos diferentes, baseados todos na precipitação do cloreto em forma de AgCl.

I. Um método gravimétrico consiste em pesar o AgCl .

Este método consiste em precipitar os íons cloreto com um excesso de íons prata. O precipitado branco formado deve repousar. Este processo, chamado de digestão do precipitado, deve ser realizado em um lugar escuro. Passado certo tempo, o precipitado é separado por filtração, lavado e seco. Porém, se não forem tomadas precauções, este precipitado adquire um tonalidade acinzentada devido à decomposição causada pela luz, com produção de prata e cloro. Por sua vez, o cloro pode sofrer auto-redox, produzindo hipoclorito e cloretos quais são precipitados em excesso de íons prata. Estas reações de decomposição têm por conseqüência um erro na determinação.

II. A quantidade de íons prata necessária para obter um precipitado de AgCl pode também ser obtida pela oxidação de um eletrodo de prata.

III. Outro método alternativo, que permite determinar em um tempo menor a quantidade de cloretos presentes em uma amostra , se baseia na mesma reação de precipitação de AgCl. Neste método, a massa de precipitado não é pesada, mas mede-se a variação do potencial de um eletrodo de prata mergulhado na solução onde se realiza a precipitação (ou seja, acrescentando uma solução de íons Ag+ ou produzindo estes íons em forma culombimétrica).

Responda as perguntas apresentadas na folha de respostas, pois lhe permitirão comparar os três possíveis métodos.

I. Para efetuar a determinação por método gravimétrico, tomou-se uma massa de 0,1175 g da mistura de cloretos. Obteve-se uma massa de precipitado branco igual 0,2866 g .

I.1. A massa de NaCl presente nos 0,1175 g da mistura de cloretos , que deu lugar ao precipitado branco de massa igual a 0,2866 g, é: ____ g.

I.2. Isto corresponde a uma porcentagem de : ______ % NaCl

I.3. Escreva todas as equações das reações balanceadas que ocorrem quando o AgCl se decompõe por efeito da luz:

I.4. Os sólidos que são pesados em um precipitado de AgCl, parcialmente descomposto, são:

I.5. Se, durante o processo de digestão do precipitado, 10 % da massa total de AgCl forem decompostos pela luz, a massa de sólidos totais que são pesados em cada 100 g de AgCl (teórico) seria:

I.6. Isto significaria um erro de: por________________ de ___________%

excesso ou falta

II.1. A quantidade de eletricidade necessária para oxidar a prata e produzir 0,1434 g de AgCl é igual a: _____ C. * Faraday = 96500 C

II.2. Se esta oxidação é efetuada com uma intensidade constante e igual a 0,5 mA, o tempo necessário para precipitar 0.1434 g de AgCl será:

III. Ao responder as perguntas abaixo, você poderá concluir se o ponto final da reação corresponde a uma mudança significativa do valor do potencial. Considere para suas respostas que a quantidade da amostra pesada eqüivale a uma solução que contém uma concentração de íons cloreto igual a 0,10 mol/L.

III.1 Complete os quadros vazios da tabela abaixo, indicando a expressão que permite calcular o valor do potencial e o valor do referido potencial para as diferentes etapas da precipitação:

Etapa

Expressão

Valor de potencial/ENH

Se há precipitação de 1% de Cl-

   

Se há precipitação de 50% de Cl-

   

Se há precipitação de 99 % de Cl-

   

Se há precipitação de todo o Cl- e se há adição de excesso de íons Ag+ = 1% ( a respeito da concentração inicial de Cl- )

   

Se há precipitação de todo o Cl- e se há adição de excesso de íons Ag+ = 10% (a respeito da concentração inicial de Cl-)

   

* Dados: Eo (V/ENH) Ag+ / Ago = 0.8 y AgCl/ Ago = 0,22

III.2 Desenhe a curva que representa o valor de " E versus volume de Ag+ adicionado"

III. Este método permite determinar o ponto de equivalência da reação de precipitação?

Sim Não

IV. Escreva uma reação em que se utilize o NaCl como matéria prima na indústria:

 

 

Problema 4


Uma das melhores formas de obter alcanos é a reação de hidrogenação de alcenos. Este processo é útil para converter duplas ligações C=C em ligações simples. A hidrogenação é um processo exotérmico; de fato, as entalpias de hidrogenação (D H) nos dão informação valiosa acerca da estabilidade relativa de compostos insaturados.

1. No caso do 2 buteno, o isômero cis apresenta um D H de hidrogenação de -119 kJ/mol, enquanto que para o isômero trans, o D H de hidrogenação é de -15kJ/mol. Em ambos os casos, o produto obtido é o n-butano.

Comparando os valores de D H de hidrogenação, pode-se concluir que o isômero mais estável é o: (Marque com uma cruz). Cis _____ Trans _____ .

2. Calcule o volume de hidrogênio, em litros, necessário para hidrogenar 110 g de trans-2-buteno, medido à pressão da Cidade do México de 0,77 atm e a temperatura de 25oC, considerando o comportamento geral dos gases:

3. A medição do calor de combustão serve para determinar o calor de formação de muitos compostos orgânicos. Para a formação de CO2 (g) , o D Hf é - 393,51 kJ/mol . Para a formação de água líquida, o D Hf é de - 285,83 kJ/mol.

O D H de combustão do trans-2-buteno é de - 2707 kJ/mol. Com estes dados, calcule o D Hf do trans-2-buteno. Todos os dados são a 25oC

  1. Na ausência de catalisador, uma reação de hidrogenação pode ser muito lenta. Se na presença de catalisador, reagirmos um mol de trans-2-buteno com dez mols de hidrogênio gasoso, poderíamos supor que o trans-2-buteno é consumido de acordo com uma cinética de primeira ordem. Os dados experimentais estão apresentados na tabela abaixo:

t / min

0

5

10

15

20

25

ntrans-2-buteno/mol

1,000

0,980

0,961

0,942

0,923

0,905

 

o processo ocorre num recipiente fechado, de volume constante de 100 litros e a temperatura constante de 25 ºC.

i) Calcule a constante de velocidade aparente da reação. Indique as unidades na sua resposta.

ii) Calcule o tempo em que será consumida a metade do trans-2-buteno.

iii) Depois de calcular a pressão inicial, calcule o tempo em que a pressão do sistema diminui a 2,5 atm.

5. Os catalisadores incrementam a velocidade de uma reação; porém, não modificam a situação final, apenas chega-se mais rapidamente ao equilíbrio.

A energia livre de Gibbs de formação a 25° C do trans-2-buteno é 15,323 kcal/mol, a do cis-2-buteno 16,007 kcal/mol e a do butano -3,754 kcal/mol.

i) Calcule a constante de equilíbrio para a reação de hidrogenação do trans-2-buteno, a uma temperatura constante de 25° C.

ii) Para a reação de hidrogenação do trans-2-buteno, que efeito tem sobre a constante de equilíbrio um aumento de a temperatura?

Ao aumentar a temperatura,

aumenta

não muda

diminui

a constante de equilíbrio

     

iii ) Que efeito tem sobre a constante de equilíbrio um aumento da pressão?

Ao aumentar a pressão,

aumenta

não muda

diminui

a constante de equilíbrio

     

R = 0,08205 L . atm . mol-1 . K-1 R = 8,3140 J/mol . K

ii ) Para a reação de hidrogenação do trans-2-buteno, qual o efeito do aumento de temperatura sobre a constante de equilíbrio?

 

Ao aumentar a temperatura,

aumenta

não muda

diminui

a constante de equilíbrio

     

 

iii ) Qual o efeito do aumento da pressão sobre a constante de equilíbrio ?

Ao aumentar a pressão,

aumenta

não muda

diminui

a constante de equilíbrio

     

Problema 5


Em algumas das reações apresentadas abaixo, é possível obter mais de um isômero. Use, quando corresponder, o que se obtém em maior proporção. Responda somente o que se pergunta.

Perguntas.

1. Escreva as estruturas de A até J.

2. A reação do tolueno com cloro usando cloreto de ferro III é via radical livre ou iônica ?

3. A reação de C com cloro utilizando luz é via radical livre ou iônica ?

4. Se o produto I apresentar estereoisômeros, escreva suas estruturas e indique suas configurações absolutas (R ou S).

5. Qual é a configuração absoluta (R ou S) do reagente usado na reação de I a J?

6. Se o produto J obtido apresentar estereoisômeros, escreva suas estruturas e indique suas configurações absolutas (R ou S).

7. Mencione três constantes físicas que podem diferençar os estereoisômeros do composto J obtido.

Problema 6


 

INVESTIGAÇÃO DE UM PRECIPITADO.

Muitos cátions metálicos precipitam na forma de hidróxidos quando são tratados com uma solução de hidróxido de sódio ou potássio; com freqüência, esta propriedade se utiliza para a identificação de alguns destes cátions.

Porém, estas reações não são tão simples como à primeira vista pode parecer. Assim é o caso da reação do sulfato de cobre (II) com hidróxido de sódio, que pode ser feita de duas maneiras diferentes.

Se a solução do sulfato de cobre (II) é vertida sobre a base alcalina em excesso, obtém-se um precipitado de hidróxido de cobre (II) de cor azul. Porém, quando o hidróxido alcalino é vertido lentamente sobre a solução de sulfato, observa-se a formação de um precipitado de cor verde claro. A fórmula deste precipitado não está claramente definida e varia de acordo com diferentes autores. De forma geral, esta reação pode ser escrita como:

x Cu2+ + y OH- + z SO42+ ® (Cu2+)x ( OH- )y ( SO42-)z ¯

Você pode determinar os valores dos coeficientes estequiométricos (x,y,z) a partir dos resultados de um procedimento experimental que foi realizado com esta finalidade e que é descrito a seguir:

a) Tomaram-se 10 mL de uma solução 0,2 mol/L de sulfato de cobre (II), à qual se adicionaram volumes medidos de uma solução de NaOH 0,200 mol/L. Depois de cada adição, mediu-se o pH da solução. Desde as primeiras adições, observou-se a formação de um precipitado, P, de cor verde claro e verificou-se que o ponto final da reação coincidiu com um volume de 14,95 mL da solução de NaOH.

b) Uma vez atingido este ponto final, após a filtração, o precipitado P foi lavado cuidadosamente com água (a solução filtrada F era incolor). O precipitado P foi redissolvido em HCl diluído e esta solução foi completada até um volume de 50.0 mL ( solução R) .

c) Da solução R tomou-se uma alíquota de 25,0 mL, a qual foi tratada com um excesso de KI. O iodo liberado foi titulado com uma solução de Na2S2O3 0,100 mol/L usando amido como indicador. Foram necessários 9,90 mL da solução de tiossulfato para atingir o ponto final (viragem) da titulação.

d) Outra alíquota de 25.0 mL da solução R foi tratada com cloreto de bário em excesso e foi aquecida para permitir a coagulação do precipitado branco formado. A massa pesada deste precipitado obtido (precipitado T), uma vez lavado e seco, foi de 0,1167 g .

Responda:

1. Qual é a equação da reação realizada na etapa b do procedimento anterior?

2. Quais são as equações da reação realizada na etapa c do procedimento anterior?

3. A quantidade de cobre inicial utilizada na experiência é: ___ mol.

4. O número de mols de NaOH adicionados para alcançar o ponto final é: ___.

5. Que substância(s) contém a solução filtrada F ?

6. Indique uma reação que permita, com um experimento simples, verificar a presença ou a ausência de íons Cu2+ na solução do filtrado F . Indique o que seria observado.

7. O número de mols de tiossulfato usados na titulação da alíquota é: ___ mol.

8. A quantidade total de Cu (II) no precipitado P é: ___ mol.

9. A fórmula do composto que constitui o precipitado branco T obtido é:

10. A quantidade que corresponde aos 0,1167 g do precipitado branco T obtido é : ___ mol.

11. De acordo com suas respostas anteriores, a fórmula mínima do precipitado verde formado (P) é:

12. A expressão do produto de solubilidade do precipitado é:

13. O gráfico que representa a variação do pH durante a adição de NaOH à solução de CuSO4 é:

 

 

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