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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 1.M - Ex. 12

A nicotina, o estimulante do tabaco, tem efeitos fisiológicos muito complexos no organismo. Sua massa molar é 162   g . m o l - 1 . A queima de uma amostra de massa 0,385 g produziu 1,072   g   de dióxido de carbono, 0,307   g   de água e 0,068   g   de nitrogênio.Quais são as formulas empírica e molecular da cafeína e escreva a equação de combustão.

Passo 1

Vamos calcular o número de mols de cada produto e depois fazer a proporção estequimetrica para calcular a quantidade de cada elemento em mol.

n C O 2 = 1,072 g 44 , 01   g . m o l - 1 = 0 , 0243   m o l   ; n H 2 O =   0 , 307 g 18 g . m o l - 1 = 0 , 017 m o l ;

n N 2 = 0 , 068   g 28   g . m o l - 1 = 0,0 024   m o l

Mas; ( 1 m o l   d e   C O 2 : 1   o l   d e   C ) ,( 1   m o l   d e   H 2 O : 2   m o l   d e   H ), ( 1   m o l   d e   N 2 : 2   m o l   d e   N

Numero de mols de cada elemento:

n C = 0,0 243   m o l   ⟹ m C = 0 , 291 g

n H = 0,0 34   m o l   ⟹ m H = 0 , 0 34 g

n N = 0,00 48   m o l   ⟹ m N = 0 , 0 6 g

Somando as 3 massas obtidas

m t o t a l = 0 , 3 85   g

Essa massa é perfeitamente igual a massa de nicotina que foi queimada, portanto podemos ter certeza que na nicotina só há esses 3 elementos.

Passo 2

A relação molar entre os elementos é

0,0 243   m o l   d e   C : 0,0 34   m o l     d e   H : 0,00 4 8   m o l   d e   N

Dividindo pelo menor valor entre eles ( 0,00 48 m o l )

5 , 1   m o l   d e   C : 7 , 1   m o l     d e   H : 2,1   m o l   d e   N : 1   m o l   d e   N

Dessa forma, a formula empírica é:

C 5 H 7 N

Passo 3

A massa molar da formula empírica é:

M M C 5 H 7 N =   81   g . m o l - 1

A massa molar da nicotina é 1 62   g . m o l - 1

Portanto, massa molar da nicotina é o dobro da massa molar da formula empírica

Dessa forma, a formula da nicotina é:

C 10 H 1 4 N 2

E a reação de combustão é :

C 10 H 1 4 N 2 ( s ) + 27 2 O 2 ( g ) → 10 C O 2 ( g ) + 7 H 2 O ( l ) + N 2 ( g )

Resposta

a) C 5 H 7 N

b) C 10 H 14 N 2

c) C 10 H 14 N 2 ( s ) + 27 2 O 2 ( g ) → 10 C O 2 ( g ) + 7 H 2 O ( l ) + N 2 ( g )

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