Questão 18 (2º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2004

Question

A combustão completa de uma amostra de um hidrocarboneto de fórmula molecular \ce{C5H10} produziu 11{,}2\text{ L} de \ce{CO2} nas CNTP. Na ausência de luz, esse hidrocarboneto não reage com solução de bromo.

a) Determine a massa, em gramas, da amostra de hidrocarboneto. (3,0 pontos)

b) Proponha uma fórmula estrutural plana, condizente com os fenômenos químicos descritos. (2,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 18 (2º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2004

2º dia · Química: Volume molar e estequiometria de gases

A combustão completa de uma amostra de um hidrocarboneto de fórmula molecular \ce{C5H10} produziu 11{,}2\text{ L} de \ce{CO2} nas CNTP. Na ausência de luz, esse hidrocarboneto não reage com solução de bromo.

a) Determine a massa, em gramas, da amostra de hidrocarboneto. (3,0 pontos)

b) Proponha uma fórmula estrutural plana, condizente com os fenômenos químicos descritos. (2,0 pontos)

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Resolução comentada

Resposta esperada pela UFG

a) O \ce{CO2} comporta-se como um gás ideal, ou seja, em 22,4 L de gás tem-se 1 mol do mesmo. Assim, em 11, 2 L de \ce{CO2} produzidos na reação de combustão, tem-se 0,5 mol desse gás.

22{,}4\text{ L} \text{ —— } 1\text{ mol}

11{,}2\text{ L} \text{ —— } \text{X} = 0{,}5\text{ mol}

A estequiometria da reação indica que são produzidos 5 mols de \ce{CO2} para cada mol de hidrocarboneto. Assim, calcula-se que, para a produção de 0,5 mol de \ce{CO2}, é necessário 0,1 mol de \ce{C5H10}.

\ce{C5H10} + \frac{15}{2}\,\ce{O2 -> 5 CO2 + 5 H2O}

5\text{ mols } \ce{CO2} \text{ —— } 1\text{ mol } \ce{C5H10}

0{,}5\text{ mols } \ce{CO2} \text{ —— } \text{X} = 0{,}1\text{ mol } \ce{C5H10}

A massa molar do hidrocarboneto é de 70 g/mol, portanto, a massa de 0,1 mol de amostra do hidrocarboneto é de 7 g.

1\text{ mol } \ce{C5H10} \text{ —— } 70\text{g}

0{,}1\text{ mol } \ce{C5H10} \text{ —— } \text{X} = 7\text{g}

(3,0 pontos)

b) O candidato deverá representar uma das fórmulas estruturais planas a seguir:

[Figura: Fórmulas estruturais planas dos isômeros cíclicos do \ce{C5H10} (ciclopentano, metilciclobutano, 1,1-dimetilciclopropano, 1,2-dimetilciclopropano e etilciclopropano) seguidas pelas representações \ce{O=C=O}; \ce{O=O} e a fórmula angular da água com oxigênio central ligado a dois hidrogênios]

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Resolução comentada

a) Primeiro escrevemos a combustão completa e balanceada:

\ce{C5H10 + 15/2 O2 -> 5 CO2 + 5 H2O}

A proporção é de 1 mol de \ce{C5H10} para 5 mols de \ce{CO2}.

Nas CNTP, o volume molar é 22{,}4\ \text{L/mol}. Então:

Quantidade de \ce{CO2}: n = \dfrac{11{,}2}{22{,}4} = 0{,}5\ \text{mol}.
Quantidade de hidrocarboneto: n = \dfrac{0{,}5}{5} = 0{,}1\ \text{mol}.
Massa molar do \ce{C5H10}: 5\cdot 12 + 10\cdot 1 = 70\ \text{g/mol}.
Massa da amostra: m = 0{,}1\cdot 70 = 7{,}0\ \text{g}.

Massa da amostra = 7,0 g.

b) A fórmula \ce{C5H10} segue \ce{C_nH_{2n}}, que serve para alcenos ou para cicloalcanos. Um alceno reagiria com \ce{Br2} em solução, por adição à dupla ligação, mesmo sem luz, descorando a solução. Como o hidrocarboneto não reage com bromo na ausência de luz, ele não tem dupla ligação. Logo, é um cicloalcano.

O cicloalcano com 5 carbonos é o ciclopentano: cinco grupos \ce{CH2} ligados em anel, cada carbono ligado a dois hidrogênios.

Outras estruturas cíclicas de fórmula \ce{C5H10}, como metilciclobutano, também seriam aceitáveis. O ciclopentano, por ser mais estável, é o exemplo mais usual.

Fórmula estrutural: ciclopentano, anel de 5 carbonos (\ce{CH2})_5.

Assuntos: Volume molar e estequiometria de gases, Hidrocarbonetos.

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Questão 18 no caderno Grupo 1 da 2ª etapa da UFG 2004

Fonte: UFG 2ª etapa 2004 · 2º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗