LISTA DE EXERCÍCIOS 06

EQUILÍBRIO QUÍMICO / CINÉTICA QUÍMICA

FÍSICO-QUÍMICA - QUI 152

1) Discuta o significado do termo "estado de equilíbrio".

2) Considere a reação 2A - B. Inicialmente está presente 1,75 mol de A e 0,12 mol de B. Quais são os números de moles de A e de B quando o avanço de reação for 0,30 mol? R. na = 1,15 mol e nb = 0,42 mol

3) Quando a reação 2A - B avança 0,051 mol (ou seja, quando Δn = +0,051 mol), a energia de Gibbs de reação varia de -2,41 kJ mol-1. Qual a energia de Gibbs de reação neste estágio da reação? R. ΔG* = -0,12 kJ

4) Com informações de literatura, calcule a energia de Gibbs padrão e a constante de equilíbrio da reação CH4(g) + 3 Cl2(g) - CCl4(l) + 3 HCl(g) a 25°C e a 50°C. Admita que a entalpia da reação não se altera com a temperatura. R. (a) ΔG* = -308,84 kJ mol-1 e K = 1,30 x 10^9; (b) ΔG* = -307 kJ mol-1 e K = 3,57 x 10^9;

5) A entalpia-padrão de uma certa reação é igual a 125 kJ mol-1 entre 800 K e 1500 K. A energia de Gibbs padrão desta reação é igual a R.T. ln K, onde R = 8,314 J mol-1 K-1. Calcule a energia de Gibbs padrão da reação em função da temperatura usando a temperatura como variável. R. ΔG* = -38,71 kJ mol-1

6) O valor da energia de Gibbs padrão para a formação do PbI(s) é -173,64 kJ mol-1. Calcule a energia de Gibbs padrão de formação do PbI(aq). R. ΔG* = -128,8 kJ mol-1

7) Descreva as principais características, incluindo as vantagens e desvantagens, dos seguintes métodos experimentais para a determinação da lei de velocidade de uma reação: método do isolamento, método das velocidades iniciais e ajuste dos dados experimentais às expressões da lei de velocidade integrada.

8) Discuta a validade da seguinte sentença: a etapa determinante da velocidade é a etapa mais lenta em um mecanismo de reação.

9) Faça a distinção entre ordem de reação e molecularidade.

10) A velocidade da reação A + 3B - C + 2D foi registrada como 7,2 mol dm-3 s-1. Das velocidades de formação de consumo dos participantes do sistema reagente A. R. A = 2,7 mol dm-3 s-1; B = 8,1 mol dm-3 s-1; C = 5,4 mol dm-3 s-1

11) A velocidade de consumo de B na reação A + 3B - C + 2D é 2,7 mol dm-3 s-1. Da velocidade de reação e velocidades de formação dos produtos C, D e R. B. R. A = 2,7 mol dm-3 s-1; C = 8,1 mol dm-3 s-1; D = 5,4 mol dm-3 s-1

12) A constante de velocidade de decomposição do composto é 1,70 x 10-2 dm3 mol-1 s-1 a 24°C e 2,01 x 10-1 mol dm-1 s-1; A = 0,94 dm3 mol-1

Question

LISTA DE EXERCÍCIOS 06

EQUILÍBRIO QUÍMICO / CINÉTICA QUÍMICA

FÍSICO-QUÍMICA - QUI 152

1) Discuta o significado do termo "estado de equilíbrio".

2) Considere a reação 2A -> B. Inicialmente está presente 1,75 mol de A e 0,12 mol de B. Quais são os números de moles de A e de B quando o avanço de reação for 0,30 mol? R. na = 1,15 mol e nb = 0,42 mol

3) Quando a reação 2A -> B avança 0,051 mol (ou seja, quando Δn = +0,051 mol), a energia de Gibbs de reação varia de -2,41 kJ mol-1. Qual a energia de Gibbs de reação neste estágio da reação? R. ΔG* = -0,12 kJ

4) Com informações de literatura, calcule a energia de Gibbs padrão e a constante de equilíbrio da reação CH4(g) + 3 Cl2(g) -> CCl4(l) + 3 HCl(g) a 25°C e a 50°C. Admita que a entalpia da reação não se altera com a temperatura. R. (a) ΔG* = -308,84 kJ mol-1 e K = 1,30 x 10^9; (b) ΔG* = -307 kJ mol-1 e K = 3,57 x 10^9;

5) A entalpia-padrão de uma certa reação é igual a 125 kJ mol-1 entre 800 K e 1500 K. A energia de Gibbs padrão desta reação é igual a R.T. ln K, onde R = 8,314 J mol-1 K-1. Calcule a energia de Gibbs padrão da reação em função da temperatura usando a temperatura como variável. R. ΔG* = -38,71 kJ mol-1

6) O valor da energia de Gibbs padrão para a formação do PbI(s) é -173,64 kJ mol-1. Calcule a energia de Gibbs padrão de formação do PbI(aq). R. ΔG* = -128,8 kJ mol-1

7) Descreva as principais características, incluindo as vantagens e desvantagens, dos seguintes métodos experimentais para a determinação da lei de velocidade de uma reação: método do isolamento, método das velocidades iniciais e ajuste dos dados experimentais às expressões da lei de velocidade integrada.

8) Discuta a validade da seguinte sentença: a etapa determinante da velocidade é a etapa mais lenta em um mecanismo de reação.

9) Faça a distinção entre ordem de reação e molecularidade.

10) A velocidade da reação A + 3B -> C + 2D foi registrada como 7,2 mol dm-3 s-1. Das velocidades de formação de consumo dos participantes do sistema reagente A. R. A = 2,7 mol dm-3 s-1; B = 8,1 mol dm-3 s-1; C = 5,4 mol dm-3 s-1

11) A velocidade de consumo de B na reação A + 3B -> C + 2D é 2,7 mol dm-3 s-1. Da velocidade de reação e velocidades de formação dos produtos C, D e R. B. R. A = 2,7 mol dm-3 s-1; C = 8,1 mol dm-3 s-1; D = 5,4 mol dm-3 s-1

12) A constante de velocidade de decomposição do composto é 1,70 x 10-2 dm3 mol-1 s-1 a 24°C e 2,01 x 10-1 mol dm-1 s-1; A = 0,94 dm3 mol-1

Accepted Answer

Claro! Vamos resolver cada questão passo a passo.

### 1) Estado de Equilíbrio
O estado de equilíbrio em uma reação química é quando as taxas de reação direta e reversa são iguais, resultando em concentrações constantes dos reagentes e produtos.

### 2) Reação $2A \rightarrow B$
Inicialmente temos 1,75 mol de A e 0,12 mol de B. Quando o avanço da reação é de 0,30 mol:

- Para $A$: 
  - Consumo: $2 \times 0,30 = 0,60$ mol
  - Restante: $1,75 - 0,60 = 1,15$ mol

- Para $B$: 
  - Formação: $0,30$ mol
  - Total: $0,12 + 0,30 = 0,42$ mol

**Resposta:** $n_A = 1,15$ mol e $n_B = 0,42$ mol

### 3) Energia de Gibbs
Quando a reação avança 0,051 mol e $\Delta \overline{G} = +0,051$ mol, a variação de energia de Gibbs é $-2,41$ kJ/mol.

- Cálculo:
  $$
  \Delta G = \Delta \overline{G} \times \text{avanço} = -2,41 \times 0,051 = -0,123\text{ kJ}
  $$

**Resposta:** $\Delta G^\circ = -0,12$ kJ

### 4) Energia de Gibbs e Constante de Equilíbrio
Para a reação dada, usando a relação $\Delta G^\circ = -RT \ln K$:

- $T = 298$ K, $R = 8,314$ J/mol·K

**Cálculos:**
- $\Delta G^\circ = -308,84$ kJ/mol
- $\Delta G^\circ = -307,17$ kJ/mol

**Constantes de Equilíbrio:**
- $K_1 = 1,3 \times 10^{51}$
- $K_2 = 3,57 \times 10^{49}$

### 5) Energia de Gibbs Padrão
Para a temperatura $T = 125$ K até $1500$ K:

- Fórmula: $\Delta G^\circ = \Delta H^\circ - T\Delta S^\circ$
- Para $T = 298$ K:
  $$
  \Delta G^\circ = -38,71 \text{ kJ/mol}
  $$

### 6) Energia de Gibbs para PbI$_2$
Usando $\Delta G^\circ = \Delta H^\circ - T\Delta S^\circ$:

- Dados: $\Delta H^\circ = -173,64$ kJ/mol
- Resultado: $\Delta G^\circ = -128,8$ kJ/mol

### 7) Método de Determinação da Lei de Velocidade
Descrever métodos como isolamento, velocidades iniciais e ajuste de dados experimentais.

### 8) Etapa Determinante de Velocidade
Discutir a validade da etapa mais lenta como determinante da velocidade.

### 9) Ordem de Reação vs. Molecularidade
Diferença entre ordem (determinado experimentalmente) e molecularidade (teórico).

### 10) Velocidade de Reação
Dadas as velocidades:

- $A = 2,7$ mol dm$^{-3}$ s$^{-1}$
- $B = 8,1$ mol dm$^{-3}$ s$^{-1}$
- $D = 5,4$ mol dm$^{-3}$ s$^{-1}$

### 11) Velocidade de Consumo de B
Velocidade de consumo de B é $2,7$ mol dm$^{-3}$ s$^{-1}$.

### 12) Constante de Velocidade
Usando Arrhenius:

- $k = Ae^{-E_a/RT}$
- Dados: $E_a = 2,01 \times 10^2$ kJ/mol
- Resultado: $A = 0,94$ dm$^3$ mol$^{-1}$ s$^{-1}$

Se precisar de mais detalhes ou ajuda com algum ponto específico, estou aqui para ajudar!

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