Que processo de separação de misturas poderia corresponder a etapa 1

A natureza, os produtos que adquirimos, os materiais confeccionados pelo ser humano, ou seja, de uma forma geral nós e tudo que nos cerca é formado por misturas (associação de substâncias). Para utilizarmos uma substância qualquer é fundamental realizar a separação de misturas.

Separação de misturas significa isolar um ou mais componentes (substâncias) que formam a mistura, seja ela homogênea (que apresenta apenas um aspecto visual, fase) ou heterogênea (que apresenta pelo menos dois aspectos visuais, fases).

Para realizar a separação dos componentes de uma mistura é necessária a utilização de um ou mais métodos. Abaixo, temos uma relação de diversos métodos de separação de misturas, porém alguns mais utilizados em misturas homogêneas, já outros em misturas heterogêneas:

OBS.: De uma forma geral a separação dos componentes de uma mistura quase sempre necessita da utilização de mais de um método.

a) Para misturas heterogêneas

• Catação: método de separação utilizado para separar os componentes de uma mistura formada por sólidos de tamanhos diferentes, ou de um sólido não dissolvido no líquido, utilizando recursos como as mãos, uma pinça, um pegador, etc, para fazer a retirada de um sólido. Exemplo: separar pedras dos grãos de feijão.

• Levigação: método que utiliza a força da água para arrastar o componente menos denso de uma mistura formada por sólidos de diferentes densidades. Exemplo: separar o cascalho do ouro.

• Ventilação: método que utiliza a força do vento para arrastar o componente menos denso de uma mistura formada por sólidos de diferentes densidades. Exemplo: separar a casca do grão de amendoim.

• Flotação: método no qual um líquido é adicionado a uma mistura formada por dois sólidos, os quais não se dissolvem e um deles é mais denso, enquanto o outro é mais denso que o líquido. Em seguida uma decantação é realizada. Exemplo: adicionar água em uma mistura formada por areia e isopor.

• Sifonação: Método no qual utilizamos mangueira, pipeta, canudo, seringa e etc, para retirar o líquido mais denso ou o menos denso de uma mistura formada por apenas líquidos. Exemplo: Separar os componentes da mistura formada por água e óleo.

• Filtração: método no qual um filtro de papel retem o componente sólido de uma mistura formada por um sólido e um gás, ou um sólido não dissolvido em um líquido. Exemplo: separar a areia da água.

• Filtração a vácuo: é um método que acelera a velocidade da realização deuma filtração. Isto ocorre porque o líquido filtrado não apresenta a resistência do ar ao cair dentro do recipiente. Exemplo: separar areia da água ou uma mistura pastosa.

• Decantação: Método no qual o componente menos denso da mistura (formada por um sólido não dissolvido em um líquido, ou entre dois líquidos que não se dissolvem) é posicionado em cima do componente mais denso, devido a ação da gravidade. Exemplo: separar barro da água.

• Separação com funil de bromo: é um equipamento específico com o qual é possível separar o líquido mais denso do líquido menos denso de uma mistura formada por líquidos imiscíveis, após a realização de uma decantação dos mesmos. Exemplo: separar água e óleo.

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• Centrifugação: é um método que acelera o fenômeno da decantação, quando a mistura é submetida a movimentos de translação em um equipamento denominado centrífuga

• Separação magnética: método no qual um ímã é utilizado para retirar o componente metálico presente em uma mistura formada por sólidos. Exemplo: separar a limalha de ferro da areia.

• Dissolução fracionada: método no qual um líquido é adicionado a uma mistura formada por dois sólidos com o objetivo de dissolver apenas um deles. Exemplo: adicionar água em uma mistura formada por sal e areia.

• Coagulação: método no qual uma substancia é adicionada a uma mistura com o intuito de se unir à componentes sólidos que estejam em suspensão em um líquido. Exemplo: adicionar sulfato de alumínio na água em uma estação de tratamento de água.

• Floculação: é um método que complementa a coagulação, já que nele a mistura é agitada para favorecer a ação do coagulante.

• Tamisação: método no qual utiliza-se um peneira para separar grãos sólidos de tamanho maior presentes em uma mistura. Peneirar a farinha de trigo.

• Fusão fracionada: método utilizado para separar os componentes de uma mistura homogênea formada apenas por sólidos que apresentam diferentes pontos de fusão. A mistura é aquecida até atingir o menor ponto de fusão. Assim, em seguida, por filtração ou peneiração, o sólido restante é separado do líquido. Exemplo: separação dos componentes do ouro 18 quilates.

• Solidificação fracionada: método utilizado para separar os componentes de uma mistura formada por líquidos miscíveis que apresentem diferentes pontos de fusão através do resfriamento da mistura. A temperatura é diminuída até o menor ponto de fusão para que apenas um dos componentes seja transformado em sólido. Exemplo: separar a parafina dos resíduos do petróleo.

• Evaporação: método utilizado quando não temos o objetivo de reutilizar o líquido presente na mistura. Assim, ao evaporar o sólido é separado. Exemplo: separação da água do sal em uma salina.

• Destilação simples: método utilizado para separar os componentes de uma mistura formada por um sólido dissolvido em um líquido. Nele o líquido é vaporizado e em seguida condensado, sendo recolhido em um outro recipiente. Exemplo: separar a mistura água e sal.

• Destilação fracionada: método utilizado para separar os componentes de uma mistura formada por dois ou mais líquidos miscíveis (que estão dissolvidos entre si). A mistura é aquecida fazendo com que os líquidos sejam vaporizado, porém antes de serem condensados, os vapores são separados em uma coluna de fracionamento. Exemplo: separar a mistura formada por água e acetona.

• Destilação por arraste de vapor: método que utiliza o calor do vapor de água sobre uma mistura para fazer um componente dela vaporizar. Exemplo: obtenção de essências a partir de plantas.

Agora, clique e amplie seus conhecimentos nos diversos métodos de separação de misturas propostos nos textos abaixo.

Olá, meus queridos… Tudo bem? Prof. Prazeres para resolver a prova de química da 2ª Fase do Vestibular da FUVEST 2020. Nesta página, você vai conferir os meus comentários e ainda vai poder baixar a resolução de todas as questões em PDF. Vamos nessa??

Questão 01

As concentrações de alguns íons em amostras de água estão representadas nos gráficos a seguir. A origem de cada amostra (1, 2 e 3) foi omitida, mas pode corresponder a: amostra de água do mar; amostra de água de chuva numa região costeira; amostra de água doce de rio.

a) O bicarbonato na água pode vir de diferentes fontes. Cite uma fonte de bicarbonato comum às três amostras.

b) Preencha a tabela da folha de respostas com a correspondência entre as amostras 1, 2 e 3 e o ambiente em que foram coletadas.

c) É esperado que a concentração de íons cloreto na água coletada da chuva em um ambiente continental seja igual, maior ou menor à de ambientes costeiros (ambos sem poluição)? Justifique sua resposta.

Gabarito

a) A fonte comum de bicarbonato a todas as amostras é o ar atmosférico que apresenta CO2 (g) que, ao entrar em contato com a água da atmosfera, sofre as seguintes transformações:

b)

c) A concentração de íons cloreto na água da chuva das amostras é igual, porque o íon cloreto é encontrado na forma iônica. Os compostos iônicos apresentam elevadíssima temperatura de fusão e ebulição, logo, não sofrem vaporização. A concentração de cloreto nas amostras é nula.

Questão 02

O experimento conhecido como “chuva de ouro” consiste na recristalização, à temperatura ambiente, de iodeto de chumbo (PbI2). A formação desse sal pode ocorrer a partir da mistura entre nitrato de chumbo (Pb(NO3)2) e iodeto de potássio (KI). Outro produto dessa reação é o nitrato de potássio (KNO3) em solução aquosa.

Tanto o Pb(NO3)2 quanto o KI são sais brancos solúveis em água à temperatura ambiente, enquanto o PbI2 é um sal amarelo intenso e pouco solúvel nessa temperatura, precipitando como uma chuva dourada.

Em um laboratório, o mesmo experimento foi realizado em dois frascos. Em ambos, 100 mL de solução 0,1 mol.L‐1 de Pb(NO3)2 e 100 mL de solução 0,2 mol.L‐1 de KI foram misturados. Ao primeiro frasco foi também adicionado 20 mL de água destilada, enquanto ao segundo frasco foi adicionado 20 mL de solução 0,1 mol.L‐1 de iodeto de sódio (NaI).

A tabela a seguir apresenta os dados de solubilidade dos produtos da reação em diferentes temperaturas.

Responda aos itens a seguir considerando os dados do enunciado e o equilíbrio químico de solubilidade do iodeto de chumbo:

a) Indique se o procedimento do segundo frasco favorece ou inibe a formação de mais sólido amarelo.

b) Para separar o precipitado da solução do primeiro frasco e obter o PbI2 sólido e seco, foi recomendado que, após a precipitação, fosse realizada uma filtração em funil com papel de filtro, seguida de lavagem do precipitado com água para se retirar o KNO3 formado e, na sequência, esse precipitado fosse colocado para secar. Nesse caso, para se obter a maior quantidade do PbI2, é mais recomendado o uso de água fria (4 °C) ou quente (80 °C)? Justifique.

c) Encontre a constante do produto de solubilidade (KPS) do iodeto de chumbo a 32 °C.

Gabarito

a) O aumento da concentração de iodeto desloca o equilíbrio iônico para o sentido de formação do precipitado.

b) Segundo a tabela fornecida, quanto maior a temperatura da água, maior a solubilidade do sal. Para obter maios quantidade de PbI2 deve-se evitar a sua dissolução em água quente. Portanto, deve-se utilizar água fria para diminuir a quantidade de íons dissolvidos na solução.

c) PbI2 a 32 °C apresenta a solubilidade de 0,922 g/L.

Primeiramente, converte-se 0,922 g/L para mol/L, sabendo que a massa molar do PbI2 é igual a 461 g/mol:

Sabe-se que para cada S mol de PbI2 dissociado, forma-se S mol de Pb2+ e 2S de I–.

Para

Questão 03

O médico Hans Krebs e o químico Feodor Lynen foram laureados com o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1953 e 1964, respectivamente, por suas contribuições ao esclarecimento do mecanismo do catabolismo de açúcares e lipídios, que foi essencial à compreensão da obesidade. Ambos lançaram mão de reações clássicas da Química Orgânica, representadas de forma simplificada pelo esquema que mostra a conversão de uma cadeia saturada em uma cetona, em que cada etapa é catalisada por uma enzima (E) específica:

a) Complete, no espaço determinado na folha de respostas, a fórmula estrutural do produto (IV) formado pela oxidação do álcool representado na estrutura (III).

b) Identifique pelo número qual das espécies (I, II ou III) possui isomeria geométrica (cis ‐ trans) e desenhe os isômeros. c) Se R1 e R2 forem cadeias carbônicas curtas, os compostos representados por(III)serão bastante solúveis em água, enquanto que, se R1 e/ou R2 forem cadeias carbônicas longas, os compostos representados por (III)serão pouco solúveis ou insolúveis em água. Por outro lado, os compostos representados por (I) e (II) serão pouco solúveis ou insolúveis em água independentemente do tamanho das cadeias. Explique a diferença do comportamento observado entre as espécies(I) e (II) e a espécie (III).

Note e adote:

Considere R1 e R2 como cadeias carbônicas saturadas diferentes, contendo átomos de carbono e hidrogênio.

Gabarito

a)

b)

c) Os compostos I e II são hidrocarbonetos, logo, são apolares e pouco solúveis em água.

O composto III de pequena cadeia carbônica apresenta pequena apolaridade quando comparada a polaridade do grupo hidroxila, que realiza interações polares do tipo ligação de hidrogênio. Devido à ligação de hidrogênio provocada pelo grupo hidroxila, o composto III é solúvel em água.

Questão 04

O lítio foi identificado no século XIX a partir das observações do naturalista e estadista brasileiro José Bonifácio de Andrada e Silva. Em 2019, esse elemento ganhou destaque devido ao Prêmio Nobel de Química, entregue aos pesquisadores John Goodenough, Stanley Whittingham e Akira Yoshino pelas pesquisas que resultaram na bateria recarregável de íon lítio.  Durante o desenvolvimento dessa bateria, foi utilizado um eletrodo de CoO2(s) (semirreação I) em conjunto com um eletrodo de lítio metálico intercalado em grafita (LiC6(s)) (semirreação II) ou um eletrodo de lítio metálico (Li(s)) (semirreação III).

(I) CoO2(s) + Li+ (aq) + 1e– → LiCoO2(s)    E° = + 1,00 V

(II) Li+ (aq) + C6(s) + 1e– → LiC6(s)              E° = ‐ 2,84 V

(III) Li+ (aq) + 1e– → Li(s)                            E°= ‐ 3,04 V

Considerando essas semirreações:

a) Escreva a reação global da bateria que utiliza o lítio metálico como um dos eletrodos.

b) Indique qual dos dois materiais, lítio metálico ou lítio metálico intercalado em grafita, será um agente redutor mais forte. Justifique com os valores de potencial de redução padrão.

Em 1800, José Bonifácio descobriu o mineral petalita, de fórmula XAlSi4O10 (na qual X é um metal alcalino). Em 1817, ao assumir que X = Na, o químico sueco Johan Arfwedson observou que a petalita apresentaria uma porcentagem de metal alcalino superior ao determinado experimentalmente. Ao não encontrar outros substitutos conhecidos que explicassem essa incongruência, ele percebeu que estava diante de um novo elemento químico, o Lítio (Li).

c) Explique, mostrando os cálculos, como a observação feita por Arfwedson permitiu descobrir que o elemento novo era o Lítio.

Note e adote:

Massas molares (g.mol-1): Li = 7; O = 16; Na = 23; Al = 27; Si = 28.

% em massa de Al na petalita: 8,8%

Gabarito

a) redução: CoO2 (s) + Li+ (aq) + e- → LiCoO2 (s)

 Oxidação: Li (s) → Li+ (aq) + 1e–

Reação global: CoO2 (s) + Li (s) → LiCoO2 (s)

b) O agente redutor é a espécie química que provoca a redução, ou seja, que sofre oxidação. A espécie que apresenta maior tendência a sofrer oxidação é aquela que apresenta o maior potencial de oxidação. Potenciais de oxidação:

Li (s) Eoxi = + 3,04 V | LiC6 (s) Eoxi = +2,84 V

Assim, o agente redutor mais forte é o Li(s) porque apresenta o maior potencial de oxidação (+ 3,04 V).

c) A porcentagem da massa de alumínio na fórmula XAlSi4O10 é igual a 8,8%, calcula-se a massa de 100%:

Sabe-se que massa molar da substância é igual a 306,8 g/mol, portanto, calcula-se a massa molar de X:

MX + Al + 4 · Si + 10 · 16 = 306,8 g/mol

MX + Al + 4 · Si + 10 · O = 306,8 g/mol

MX + 27 g/mol + 4 · 28 g/mol + 10 · 16 g/mol = 306,8 g/mol

MX = 7,8 ≈ 8 g/mol (que é a massa molar do lítio)

Questão 05

Arla 32 é uma solução de aproximadamente 32 g de ureia (H2NCONH2) em 100 mL de água utilizada em veículos a diesel para diminuir as emissões de óxidos de nitrogênio (NO e NO2), que podem causar problemas ambientais quando em excesso na atmosfera. A solução de Arla, ao ser adicionada aos gases de escape do motor, em alta temperatura, forma amônia (reação I). Em uma segunda etapa, a amônia formada reage com NO2 e gera gás nitrogênio e água (reação II).

(I) H2NCONH2(aq) + H2O (l) → 2 NH3(g) + CO2(g)

(II) 8 NH3(g) + 6 NO2(g) → 7 N2(g) + 12 H2O(g)

a) Escreva a fórmula de Lewis da ureia.  

b) Calcule quantos litros de solução de Arla 32 são necessários para consumir todo o NO2 produzido em uma viagem de 100 km, considerando que a quantidade de NO2 formado por esse veículo é de 460 mg por km rodado. Indique os cálculos.

c) Considerando que a reação entre NH3 e NO forma os mesmos produtos que a reação II, o volume gasto de Arla 32 para consumir o NO seria menor, igual ou maior ao usado para consumir uma mesma quantidade em mol de NO2? Justifique mostrando a reação entre NH3 e NO.

Note e adote:

Considerar todas as reações com 100% de rendimento.

Massas molares: ureia = 60 g.mol-1; NO2 = 46 g.mol-1

Distribuição eletrônica: H: 1s1; C: 1s22s22p2;N: 1s22s22p3; O:1s22s22p4

Gabarito

a)

b) Calcula-se a massa de NO2 consumida durante o deslocamento de 100 km:

Determina-se a reação global entre ureia e NO2:

Reação global:

A proporção, em mol, da reação entre ureia (massa molar igual a 60 g/mol) e NO2 (massa molar igual a 46 g/mol) é de 4 mol de CO(NH2)2 para 6 mol de NO2 (ou 2 para 3). Calcular-se a massa de CO(NH2)2 consumida por 46 g de NO2:

Calcula-se o volume da solução de Arla 32 que contenha 40 g de CO(NH2)2:

y = 125 mL = 0,125 mL

c) A reação balanceada entre NH3 e NO é:

4 NH3 + 6 NO → 5 N2 + 6 H2O

Determina-se a reação global entre CO(NH2)2 e NO:

Reação Global:

Compara-se as duas reações globais:

Percebe-se que, para o mesmo número de mols de NO e NO2, ocorre menor consumo de ureia pela solução de NO do que pela solução de NO2.

Questão 06

Muitos metais (Mn+) em água, dependendo do pH da solução, formam hidróxidos (M(OH)n) insolúveis. Esse comportamento pode ser descrito pela equação (I), que relaciona o valor de pH com o logaritmo da concentração do metal (log [Mn+]), para uma dada temperatura, em que KPS é a constante do produto de solubilidade do hidróxido do metal.

Equação (I):  log[Mn+] = log(KPS) + 14n – n(pH)    

O comportamento da equação (I) é representado no gráfico, no qual as linhas mostram o valor de pH e log[Mn+] em que se inicia a precipitação de cada um dos metais. Em condições mais alcalinas do que a apresentada na linha de cada metal, será observada a espécie insolúvel como hidróxido e, em condições mais ácidas do que a apresentada na linha, será observada a espécie em sua forma solúvel.

a) Pinte, no gráfico da folha de respostas, a região onde o Cr3+ se encontra na forma solúvel e o Ti4+ se encontra na forma de Ti(OH)4 insolúvel.

b) As linhas que representam Mg2+ e Ca2+ possuem a mesma inclinação, mas diferem da inclinação das linhas que representam Cr3+ e Xn+, que possuem a mesma inclinação entre si. Indique a carga n de Xn+ e justifique com base na equação (I).

c) Indique qual das espécies tem maior valor de KPS: Ca(OH)2 ou Mg(OH)2. Justifique com base nas informações dadas.

Gabarito

a)

b) Observando a equação, percebe-se que o coeficiente angular da função em relação ao pH é a incógnita n.

Tanto a reta de Xn+ e Cr3+ apresentam a mesma inclinação, ou seja, o mesmo coeficiente angular que é o n. Assim, conclui-se que ambos apresentam o mesmo valor de n. A valência de Cr3+é +3, logo, Xn+ será X3+.

c) Compara-se dois pontos no gráfico de Mg2+ e Ca2+:

Sabe-se que para log [Mn+] = 0 para ambas as retas, tem-se:

Sabe-se que , logo, log(K_{PS_{Mg^{2+}}})” alt=”\dpi{100} \large log(K_{PS_{Ca^{2+}}})>log(K_{PS_{Mg^{2+}}})” align=”absmiddle”>

Resolução FUVEST 2020 – 2ª fase – Química

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