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Exercícios sobre fração molar

Estes exercícios sobre fração molar testarão suas habilidades para realizar cálculos sobre essa forma de concentração de soluções que envolve quantidade de matéria (mol) e massa.

Questão 1

(UFPA) Uma massa de 160 g de NaOH foi dissolvida em 216 g de água. A fração em quantidade de matéria do soluto e do solvente nessa solução é, respectivamente: (Dadas as massas atômicas: Na = 23u, O = 16 u, H = 1u)

a) 0,4 e 0,18

b) 0,16 e 0,216

c) 0,25 e 0,75

d) 0,426 e 0,574

e) 40 e 120

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Questão 2

(Acafe-SC) Leite de vaca contém em média 45 g de lactose, C12H22O11, por litro. A fração em quantidade de matéria da lactose no leite é de, aproximadamente: (Considere o leite formado de água e lactose apresentando uma densidade de 1g/mL)

(Dadas as massas atômicas: C = 12 u, O = 16 u, H = 1 u)

a) 1,4.10-3

b) 5,6.10-3

c) 8,5.10-3

d) 2,4.10-3

e) 1,0.10-2

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Questão 3

Uma solução foi preparada pela adição de hidróxido de lítio (LiOH) em água. Ao final do seu preparo, os cálculos realizados por um químico apontaram que a fração em quantidade de matéria do soluto era de 0,05 e a quantidade de matéria da solução era igual a 10. A partir desses conhecimentos, qual é o valor da massa de água, em gramas, que foi utilizada no preparo da solução? (Dadas as massas atômicas: Li = 7u, O = 16 u, H = 1u)

a) 371g

b) 171g

c) 271g

d) 71g

e) 7,1g

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Questão 4

Qual é a quantidade de matéria do soluto presente em uma solução que apresenta fração em quantidade de matéria e quantidade de matéria do solvente coincidentemente iguais a 0,74?

a) 0,46 mol

b) 0,36 mol

c) 0,74 mol

d) 0,16 mol

e) 0,26 mol

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra c).

Dados fornecidos pelo exercício:

  • m1 ou massa do soluto (material dissolvido) = 160 g
  • m2 ou massa do solvente (material que dissolve o outro) = 216 g
  • massa atômica do Na = 23 u
  • massa atômica do O = 16 u
  • massa atômica do H = 1u
  • X1 (fração molar do soluto) = ?
  • X2 (fração molar do solvente) = ?

Como o exercício solicita as frações molares e forneceu apenas massas, teremos que realizar os passos a seguir:

1o Passo: Cálculo da massa molar do soluto (NaOH - M1) e do solvente (H2O – M2). Isso é feito pela multiplicação da massa atômica do elemento pela sua quantidade na fórmula, seguida da soma da multiplicação feita para cada um.

  • Para o NaOH (M1):

M1 = 23.1 + 16.1 + 1.1

M1 = 23 + 16 + 1

M1 = 40 g/mol

  • Para o H2O (M2):

M2 = 1.2 + 16.1

M2 = 2 + 16

M2 = 18 g/mol

2o Passo: Determinar a quantidade de matéria do soluto (n1), solvente (n2) e solução (n). Para o soluto e o solvente, dividimos as massas fornecidas no exercício pelas suas massas molares; para a solução, somamos a do soluto e a do solvente.

  • Para o soluto (n1):

n1 = m1
       M1

n1 = 160
      40

n1 = 4 mol

  • Para o solvente (n2):

n2 = m2
       M2

n2 = 216
       18

n2 = 12 mol

  • Para a solução (n):

n = n1 + n2

n = 4 + 12

n = 16 mol

3o Passo: Determinar a fração de quantidade de matéria do soluto (X1) e do solvente (X2) dividindo a quantidade de matéria pela quantidade de matéria da solução:

  • Para o soluto (X1):

X1 = n1
      n

X1 =
      16

X1 = 0,25

  • Para o solvente (X2):

X2 = n2
      n

X2 = 12
      16

X2 = 0,75 mol

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Resposta Questão 2

Letra d).

Dados fornecidos pelo exercício:

  • Concentração (C) de lactose no leite = 45 g/L (a cada litro de leite, temos 45 g de lactose)
  • m1 ou massa do soluto (lactose) = 45 g
  • Densidade (d) do leite (água + lactose) = 1 g/mL (como a densidade da solução é de 1 grama a cada 1 mL, logo, se temos 1 L de solução, temos 1000 gramas de solução)
  • massa da solução (m) = 1000g (como a massa da solução é a soma da massa do soluto e a massa do solvente, logo, a massa do solvente é de 955 gramas)
  • m2 ou massa do solvente (água) = 955 g
  • X1 (fração molar do soluto) = ?
  • Fórmula molecular da lactose = C12H22O11
  • massa atômica do C = 12 u
  • massa atômica do O = 16 u
  • massa atômica do H = 1 u

1o Passo: Cálculo da massa molar do soluto e do solvente. Isso é feito pela multiplicação da massa atômica do elemento pela sua quantidade na fórmula, seguida da soma da multiplicação feita para cada um.

  • Para o C12H22O11 (M1):

M1 = 12.12 + 1.22 + 16.11

M1 = 144 + 22 + 176

M1 = 342 g/mol

  • Para o H2O (M2):

M2 = 1.2 + 16.1

M2 = 2 + 16

M2 = 18 g/mol

2o Passo: Determinar a quantidade de matéria do soluto (n1), solvente (n2) e solução (n). Para o soluto e o solvente, dividimos as massas fornecidas no exercício pelas suas massas molares; para a solução, somamos a do soluto e a do solvente.

  • Para o soluto (n1):

n1 = m1
       M1

n1 = 45
      342

n1 = 0,13 mol

  • Para o solvente (n2):

n2 = m2
      M2

n2 = 955
      18

n2 = 53,05 mol

  • Para a solução (n):

n = n1 + n2

n = 0,13 + 53,05

n = 53,18 mol

3o Passo: Determinar a fração de quantidade de matéria do soluto (X1) e do solvente (X2) dividindo a quantidade de matéria pela quantidade de matéria da solução.

X1 = n1
      n

X1 = 0,13
        53,18

X1 = 0,0024 ou 2,4.10-3

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Resposta Questão 3

Letra b). Dados fornecidos pelo exercício:

  • m2 ou massa do solvente = ?
  • quantidade de matéria da solução (n) = 10 mol
  • massa atômica do O = 16 u
  • massa atômica do Li = 7 u
  • massa atômica do H = 1 u
  • X1 (fração molar do soluto) = 0,05

Como o exercício solicita a massa do solvente, faremos os passos a seguir:

1o Passo: Cálculo da quantidade de matéria do soluto, pois o exercício forneceu a quantidade de matéria total (n) e a fração em quantidade de matéria do soluto (X1).

X1 = n1
      n

0,05 = n1
         10

n1 = 0,05.10

n1 = 0,5 mol

2o Passo: Determinar a quantidade de matéria do solvente (n2), pois conhecemos a quantidade de matéria do soluto (n1) e da solução (n).

n = n1 + n2

10 = 0,5 +n2

n2 = 10 – 0,5

n2 = 9,5 mol

3o Passo: Cálculo da massa molar do solvente (H2O- M2) por meio da multiplicação da massa atômica do elemento pela sua quantidade na fórmula, seguida da soma da multiplicação feita para cada um.

M2 = 1.2 + 16.1

M2 = 2 + 16

M2 = 18 g/mol

4o Passo: Calcular a massa do solvente (H2O) utilizando sua quantidade de matéria (n2) e sua massa molar (M2) na expressão do cálculo da quantidade de matéria do solvente:

n2 = m2
      M2

9,5 = m2
       18

m2 = 9,5.18

m2 = 171 gramas

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Resposta Questão 4

Letra e).

Dados fornecidos pelo exercício:

  • quantidade de matéria do solvente (n2) = 0,74 mol
  • quantidade de matéria do soluto (n1) = ?
  • X2 (fração molar do soluto) = 0,74

Como o exercício quer a quantidade de matéria do soluto, faremos os passos a seguir:

1o Passo: Cálculo da quantidade de matéria da solução (n), pois o exercício forneceu a quantidade de matéria e a fração em quantidade de matéria do solvente:

X2 = n2
      n

0,74 = 0,74
         n

0,74.n = 0,74

n = 0,74
      0,74

n = 1 mol

2o Passo: Determinar a quantidade de matéria do soluto (n1), pois conhecemos a quantidade de matéria do solvente (n2) e da solução (n):

n = n1 + n2

1 = n1 + 0,74

n1 = 1 – 0,74

n1 = 0,26 mol

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