Autor: Davi Maricato
INICIANTE
Olimpíada de Química do Estado de São Paulo – 2025
Uma das estratégias para capturar o dióxido de carbono envolve a utilização de bases que reagem com o CO2, removendo-o da atmosfera e convertendo-o em compostos estáveis. O hidróxido de magnésio é uma base fraca, pouco solúvel em água, que pode reagir com CO2 gasoso.
A) Apresente as equações balanceadas para as reações químicas entre o CO2 e o hidróxido de magnésio e entre o CO2 e o hidróxido de sódio.
B) Considerando-se 1,0 kg de cada um destes dois hidróxidos, qual deles assegura maior absorção de CO2?
C) Considerando o CO2 como um gás ideal, quantos litros deste gás são removidos da atmosfera após reação completa com 1,0 kg de Mg(OH)2? Considere o volume molar do CO2 igual a 22,4 L.
Dados:
Massas molares (g/mol): Mg = 24.3; Na = 23,0; O = 16,0; C = 12,0;
INTERMEDIÁRIO
Olimpíada Brasileira de Química 2016 – Fase III
A fonte de oxigênio que aciona o motor de combustão interna de um automóvel é o ar. O ar é uma mistura de gases, principalmente, N2 (~79 %) e O2 (~21 %). No cilindro de um motor de automóvel, o nitrogênio pode reagir com o oxigênio para produzir o gás de óxido nítrico, NO. Como o NO é emitido a partir do tubo de escape do carro, ele pode reagir com mais oxigênio para produzir gás de dióxido de nitrogênio.
A) Apresente as estruturas de Lewis (representação por pontos) para o óxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio. Qual é a geometria e hibridação sobre o átomo N? Justifique a sua resposta.
B) Escreva as equações químicas balanceadas para ambas as reações.
C) Tanto o óxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio são poluentes que podem levar à chuva
ácida e aquecimento global; coletivamente, eles são chamados de gases “NOx”. Em 2007, os Estados Unidos emitiram aproximadamente 22 milhões de toneladas de dióxido de nitrogênio na atmosfera. Considere que a reação do nitrogênio e oxigênio seja completa e estime quantos gramas de O2 foram consumidos para isso.
D) Os termos chuva ácida e aquecimento global foram citados no item C. Com base em seus conhecimentos defina com clareza esses respectivos termos. Além dos gases NOx, quais os outros gases que conjuntamente são responsáveis pela chuva ácida? Justifique sua resposta.
E) A produção dos gases NOX é uma reação lateral indesejada do principal processo de combustão do motor que transforma octano (C8H18), em CO2 e água. Se 85 % do oxigênio em um motor são usados para fazer a combustão do octano e o restante usado para produzir o dióxido de nitrogênio, calcule quantos gramas de dióxido de nitrogênio seriam produzidos durante a combustão de 500 gramas de octano.
AVANÇADO
Preparatório 2009 (Traduzido) – Ideal and not-so-ideal gases
A força que um gás exerce sobre as paredes de seu recipiente surge das colisões entre as partículas do gás e a superfície. Em uma única colisão, a magnitude do impulso da força exercida sobre a superfície é igual à mudança no momento normal à superfície:
$m\Delta v$
A força sobre a superfície é então o impulso, multiplicado pela taxa na qual as partículas colidem com a superfície.
Como o movimento das partículas dentro de um gás é aleatório, o número de colisões que ocorrem por unidade de tempo é constante para um gás a temperatura constante.
A temperatura de um gás reflete a distribuição das velocidades das partículas dentro do gás. Para um determinado gás, as velocidades das partículas serão maiores, em média, em temperaturas mais altas.
A) Dadas as informações acima, e assumindo que o gás está inicialmente à temperatura ambiente e à pressão atmosférica, considere como a realização das seguintes ações provavelmente afetaria a pressão. A pressão dobraria, cairia pela metade, aumentaria ligeiramente, diminuiria ligeiramente ou permaneceria inalterada?
I. Dobrar o número de partículas no gás.
II. Dobrar o volume do recipiente no qual o gás está confinado.
III. Dobrar a massa das partículas no gás (assuma que as velocidades das partículas permanecem constantes).
IV. Aumentar a temperatura em 10°C.
O modelo de gás ideal assume que não há interações entre as partículas do gás. As partículas de um gás real interagem por meio de uma variedade de forças, como forças dipolo-dipolo, forças dipolo-dipolo induzido e interações de van der Waals (dipolo induzido-dipolo induzido). Uma curva típica mostrando a energia potencial de interação entre duas partículas é mostrada à direita:
A força entre duas partículas em uma determinada separação r pode ser calculada a partir do gradiente da curva de energia potencial, ou seja:
B) Qual é a força (atrativa/repulsiva/aproximadamente zero) nos quatro pontos marcados A, B, C e D na figura?
O desvio da não idealidade em um gás é frequentemente quantificado em termos da razão de compressão, Z:
Onde Vm é o volume molar do (gás) real, e Vm⁰ é o volume molar de um gás ideal nas mesmas condições de temperatura, pressão etc.
C) Combine os seguintes valores de Z com o tipo dominante de interação no gás.
i) [ Z = 1 ]
ii) [ Z < 1 ]
iii) [ Z > 1 ]
a) Forças atrativas dominam
b) Forças repulsivas dominam
c) Não há forças intermoleculares, comportamento de gás ideal
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