Química – Semana 198

Elaborado/adaptado por: Letícia Setúbal

INICIANTE

(UKCho – 2013, adaptada. Todos os problemas abaixo foram retirados dessa prova). A aterrissagem do rover Curiosity em Marte, em agosto de 2012, foi realizada utilizando propulsores de hidrazina monopropelente com empuxo variável. A hidrazina, N₂H₄, é popular na NASA porque sua decomposição não produz dióxido de carbono. A hidrazina é passada sobre um catalisador adequado e se decompõe em seus elementos. A rápida produção desses gases quentes é o que gera o empuxo. Durante a decomposição, pode ocorrer a formação de amônia como intermediário.

(a) Escreva uma equação balanceada para a decomposição da hidrazina formando amônia e gás nitrogênio.

(b) A hidrazina pode ser obtida pela reação entre amônia e peróxido de hidrogênio:

$[ 2NH_3(g) + H_2O_2(l) \rightarrow N_2H_4(l) + 2H_2O(l) ]$

$[ \Delta_r H^\circ = -241,0\ \text{kJ mol}^{-1} ]$

Calcule a variação de entalpia padrão para a decomposição da hidrazina em seus elementos.

As entalpias padrão de formação (em kJ mol⁻¹) são:

Substância	ΔfH° (kJ mol⁻¹)
NH₃	−46,1
H₂O₂	−187,8
H₂O	−285,8

INTERMEDIÁRIO

As medalhas de bronze contêm cobre. Uma amostra de 0,800 g de uma medalha de bronze foi dissolvida em ácido nítrico concentrado quente. Após resfriamento e diluição, adicionou-se um excesso de solução de iodeto de potássio, e a solução foi completada para 250,0 cm³. Uma alíquota de 25,00 cm³ dessa solução consumiu 12,20 cm³ de uma solução de tiossulfato de sódio 0,100 mol dm⁻³, utilizando amido como indicador.

As reações envolvidas são:
$2Cu^{2+}(aq) + 4I^-(aq) \rightarrow 2CuI(s) + I_2(aq)$
$I_2(aq) + 2S_2O_3^{2-}(aq) \rightarrow 2I^-(aq) + S_4O_6^{2-}(aq)$

(b) Calcule a porcentagem em massa de cobre na medalha de bronze. Todas as medalhas dos Jogos Olímpicos de Londres 2012 possuíam:

• diâmetro = 85 mm
• espessura = 7 mm

A medalha de prata era composta por:

• 92,5% prata
• 7,5% cobre

(em massa).

Calcule a massa de uma medalha de prata. Suponha que a densidade da liga varie proporcionalmente à composição em massa.

Densidades:

Metal	Densidade (g cm⁻³)
Ag	10,49
Cu	8,96

(c) As medalhas de ouro são feitas de ouro, prata e cobre. Uma amostra de 5,000 g de uma medalha de ouro foi aquecida com excesso de ácido nítrico concentrado. O resíduo insolúvel foi separado por filtração, lavado, seco e pesado. Sua massa foi de 0,067 g. Em seguida, adicionou-se um excesso de ácido clorídrico diluído à solução nítrica obtida. O precipitado formado foi separado por filtração, lavado, seco e pesado. Sua massa foi de 6,144 g. Calcule a porcentagem em massa de ouro, prata e cobre na medalha de ouro.

AVANÇADO

(e) Escreva as estruturas faltantes a síntese abaixo.