CHEM 121

CHEM 35

Química Geral

EXAM #1

Septembre 20, 2000

Nome: Anne Serkey

SSN:

Lab T.A.:

INSTRUÇÕES: Leia todo o exame antes de começar. Responda a todas as perguntas. Para perguntas que envolvam cálculos, todo o seu trabalho — COMO chegou a uma determinada resposta é MAIS importante do que a própria resposta! Circule a sua resposta final às perguntas numéricas.

O exame inteiro vale um total de 150 pontos.Em anexo, encontra-se uma tabela periódica e uma folha de fórmula cheia de coisas úteis!

Good Luck!

1. (3 ptseach) Realizar as seguintes operações, e expressar a resposta com o número apropriado de números significativos:

a. 1.24056 +75,8 =

1.24056

+75,8

> Round to tenthsplace: 77.0

b. 320.55 -(6104.5/2.3) =

320.55

-2654.1304

> redondo para HUNDREDS place: -2300 or -2.3 x 103

c. (0,0045 x20.000,0) + (2813 x 12) =

90.000

+33756.000

> redondo para TEN THOUSANDS place:34000 or3.4 x 104

2. (3 ptseach) A temperatura mais baixa de sempre registada neste planeta é de -57.63 oC (registado a 21 de Julho de 1983 em Vostok, estação Antárctica Russa).

a. Expressthis temperature in oF.

oF= (9/5)oC + 32

= (9/5)(-57.63) + 32 = -71.734 oF à-71.73 oF

b. Expressthis temperature in Kelvins (K).

K= oC + 273.15

= -57.63 + 273.15 = 215.52 K à215.52 K

3. (10 pts) Uma amostra A26,27-g de um sólido é colocada num frasco. Tolueno, no qual o sólido isinsolúvel, é adicionado ao frasco de modo a que o volume do sólido e líquido seja de 50,00 mL. O tolueno sólido e o líquido juntos pesam 52,65 g. A densidade de tolueno à temperatura da experiência é de 0,864 g/mL. Qual é a densidade do sólido?

sólido+ tolueno = 52,65 g

sólido = 26.27 g

massof toluene = 26,38 g toluene

26.38 g tolueno x 1 ml tolueno = 30,53241 mL tolueno

0.864 g de tolueno

solid+ toluene = 50.00 mL

tolueno = 30.53241 mL

sólido = 19.46759 mL

densidade do sólido = 26,27 g

19.46759 mL

= 1.34942 g/mL à 1.35 g/mL

4. (16 pts) Preencher as lacunas na tabela seguinte:

5. (2 pts cada) A partir desta lista de elementos: Ar, H, Ga, Al, Ca, Br, Ge, K, O; escolha o que melhor se adapta a cada uma das seguintes descrições. Pode utilizar cada elemento apenas ONCE.

a. um alcalimetal: K

b. analkaline earth metal: Ca

c. a noblegas: Ar

d. ahalogen: Br

e. ametalloid: Ge

f. anonmetal listado no grupo IA: H

g. a metalthat forma um íon 3+: Al

h. anonmetal que forma um 2 ião: O

i. anelemento que se assemelha ao alumínio: Ga

6. (1 pt cada) Dê o símbolo atómico para os seguintes elementos:

a. cálcio: Ca

b. sódio: Na

c. mercúrio: Hg

d. chumbo: Pb

7. (1 pteach) Dê o nome do elemento para os seguintes símbolos atómicos:

a. Cu: Cobre

b. K: Potássio

c. H: Hidrogénio

d. Ag: Prata

8. (3 ptseach) Escrever uma equação química completa e equilibrada para cada uma das seguintes reacções:

a. O carboneto de cálcio sólido (CaC2) reage com água para formar uma solução aquosa de hidróxido de cálcio e gás de acetileno (C2H2).

CaC2(s) + 2H2O(l) àCa(OH)2(aq) + C2H2(g)

b. HBr + F2® HF + Br2

2HBr + F2 ® 2HF + Br2

c. CH4+ O2 ® CO2+ H2O

CH4 + 2O2 ® CO2+ 2H2O

9. (8 pts) O magnésio do elemento consiste em três isótopos naturais com massas23,98504, 24,98584, e 25,98259 amu. As abundâncias relativas destes três isótopos são 78,70, 10,13, e 11,17 por cento, respectivamente. A partir destes dados,calcular a massa atómica média de magnésio.

23.98504(0.7870)+ 24.98584(0.1013) + 25.98259(0.1117) =

18.87622648 + 2,531065592 + 2,9022553 = 24,3095474

= 24.31 amu

10. (6 pts) Mostrar a estrutura de theLewis para CH3Cl.

4+ 3 + 7 = 14 valence electrons

H

| _

H – C – Cl|

|

H

a. (3 pts) Qual a forma prevista pela teoria VSEPR para esta molécula?

Pares de electrões de ligação = tetraédrico

b. (3 pts) Os valores de electronegatividade para C, H e Cl são 2,55, 2,2 e 3,16, respectivamente. Que ligação(ões) é(são) a mais polar?

Forthe C-H bonds: ΔEN = 2,55 – 2,2 = 0.35

Forthe C-Cl bond: ΔEN = 3,16 – 2,55 = 0.61

A ligação C-Cl tem maior ΔEN, por isso é a mais polar.

c. (3 pts) Será que esta molécula tem um dipolo líquido? Em caso afirmativo, indique as moléculas positivas e negativas, na estrutura Lewis, pelos símbolos d+ e d-, respectivamente.

Sim, existe um dipolo líquido uma vez que a ligação C-Cl é mais polar do que as ligações C-H. Uma vez que Cl é o mais EN, o d- será sobre o Cl. Uma vez que H é o menos EN, o d+ estará nos três hidrogens.

11. (9 pts) Desenhar as estruturas theLewis e VSEPR para SF6.

S= 6 valence electrons

F= 7 x6 = 42 valence electrons

42+ 6 = 48 valence electrons

F F

| / 3 pares de electrões não ligados à volta

F – S – F cada F = 36 electrões

/ | +

F F 6 obrigações S-F = 12 electrões= 48 e-

A estruturaVSEPR para SEIS pares de electrões é Octahedral

12. Ibuprofeno, um potente remédio para a dor de cabeça, tem uma massa molar de cerca de 206 gramas e foi determinado em 75,69 % C, 8,80 % H, e 15,51 % O por massa.

a. (12 pts)Determinar a fórmula empírica para ibuprofeno.

75.69g C x 1 mole C = 6.30188 molC

12.0107 g C

8.80g H x 1 mole H = 8.730678 mol H

1.00794 g H

15.51g O x 1 mole O = 0.969411 molO

15.9994 g O

C: 6.30188 mol = 6,50 x 2 =13

0,969411 mol

H: 8.730678 mol = 9,00 x 2 =18

0,969411 mol

O: 0.969411 mol = 1,00 x 2 = 2

0.969411 mol

So, C13H18O2

b. (6 pts) Determinar a fórmula molecular do ibuprofeno.

13C = 13 x 12 = 156

18H = 18 x 1 = 18

2 O = 2 x 16 = 32

Massa empírica = 206 g/mol = massa molar

Empirical Formula = Fórmula Molecular = C13H18O2

c. (6 pts) Calcular a massa molecular molar de ibuprofeno ao mg/mol.

13C = 13 x 12.0107 = 156.1391

18H = 18 x 1.00794 = 18.1429

2 O = 2 x 15.9994 = 32.9988

206.2808 g/mol à 206.281 g/mol

(206.281 mg/mol)

13. (9 ptseach) Um comprimido de Advil™ contém 200. mg de ibuprofeno.

a. Quantas moléculas de ibuprofeno estão num único Advil™ comprimido?

200. mg Ibu x 1grama x 1 mol Ibu x 6.02214 x 1023 moléculas =

1000 mg 206.281 g Ibu 1 mol Ibuprofeno

= 5,8387733 x 1020 moléculas

= 5.84 x 1020molecules Ibuprofen

b. Como existem manimoles de oxigénio (do ibuprofeno) num único Advil™ comprimido?

200. mg Ibu x 1grama x 1 mol Ibu x 2 mol O =

1000 mg 206.281 g Ibu mol Ibuprofen

= 1.93919249 x 10-3mol O

= 1.94 x 10-3mol O

EXTRACREDIT! – 10 pontos

Temos vindo a afirmar durante todo o semestre que, para sistemas de dimensão atómica e molecular, as forças electromagnéticas entre e com átomos são muito maiores do que as forças gravitacionais entre átomos e partículas subatómicas. Ok, vamos demonstrar que com alguns cálculos!

Calcular:

1) Amagnitude da força atractiva coulombica entre o protão no núcleo de um átomo de hidrogénio e o electrão que gira à sua volta. Para os fins deste cálculo, assumir que a distância que separa o protão e o electrão é 5 Å.

2) Temagnitude da força de atracção gravitacional entre as mesmas duas partículas num átomo de hidrogénio.

Com base nos seus cálculos, justifica-se a nossa suposição?

1) Coulombicattraction:

F = 1 x q1q2 e = 8,85 x 10-12C2-N-1-m-2

4peo r2

= (1.60 x 10-19C)(-1,60 x 10-19C) =

4(3,14159)( 8,85 x 10-12 C2-N-1-m-2)(5x 10-10 m)2

= -9,20761 x 10-10 N =-9.21 x 10-10 N

2) Atracção gravitacional:

F = – Gm1m2 G = 6.67 x 10-11 N-m2-kg-2

r2

electrão de massa:

5.4858 x 10-4 amu x 1,66054x 10-24g x 1 kg = 9,10939 x 10-31 kg