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2023 2023 Lista de Exercícios Lista de Exercícios Organizada pelos Docentes do Bacharelado em Química 2021 Organizada pelos Docentes do Bacharelado em Química 2021 Transformações Químicas e Físicas Indique se os seguintes materiais correspondem a um elemento composto puro mistura homogênea ou mistura heterogênea água do mar bronze mercúrio cloreto de sódio gasolina papel gelo açúcar vinho tinto ozônio Indique os tipos de transformações que ocorrem nos exemplos abaixo o cozimento de um bolo a preparação do café a combustão do álcool o cozimento de um ovo o aquecimento de um forno a fratura de um osso a tendência do ferro a enferrujar em regiões industrializadas a água da chuva tende a ser ácida o dióxido de carbono do ar é convertido em moléculas mais complexas pelas plantas na fotossíntese Uma colher de sal dissolvendose uma tigela de sopa Um químico investiga os pontos de ebulição e de fusão bem como a inflamabilidade da acetona Quais dessas propriedades são físicas quais são químicas Identifique todas as propriedades físicas e as mudanças nesta afirmação A temperatura do solo é um fator importante para o amadurecimento das laranjas porque afeta a evaporação de água e a umidade do ar circundante As afirmações seguintes referemse a propriedades físicas ou químicas O oxigênio gasoso sustenta a combustão Os fertilizantes auxiliam no aumento da produção agrícola A água ferve abaixo de 100 o C no topo de uma montanha O chumbo é mais denso que o alumínio O urânio é um elemento radioativo Ligações Iônicas Defina as principais energias envolvidas no processo de formação dos compostos iônicos Represente as etapas da formação da ligação iônica utilizando o NaCl como exemplo Escreva a fórmula de um composto formado pela combinação de a Al e Te b Mg e O c Na e S d Rb e I Escreva a fórmula do fosfato de cálcio formado por íons cálcio e fosfato PO 4 3 E screva a fórmula do sulfato de amônio formado por cátions amônio NH 4 e ânions sulfato SO 4 2 Apresente o n úmero de o xidação de cada um dos átomos presentes nas seguintes moléculas PbCrO 4 NaNO 3 Ca 3 PO 4 2 K 2 S BaCO 3 Al 2 SO 4 3 H 2 O HCl Bi 2 O 3 MgO K 2 CO 3 NH 4 NO 3 Dê o nome para cada uma das seguintes moléculas PbCrO 4 NaNO 3 Ca 3 PO 4 2 K 2 S BaCO 3 Al 2 SO 4 3 HCl Bi 2 O 3 MgO K 2 CO 3 NH 4 NO 3 Se a fórmula do carbonato de magnésio é MgCO 3 qual é a carga do cátion em Ag 2 CO 3 Se a fórmula do cromato de potássio é K 2 CrO 4 qual é a carga do cátion em PbCrO 4 O tálio e o oxigênio formam dois compostos com as seguintes características Composto I Composto II Porcentagem de massa de Tl 8949 9623 Ponto de fusão 717C 300C Determine as fórmulas químicas dos dois componentes Determine o número de oxidação do tálio em cada composto Ligação Covalente Como a teoria dos orbitais moleculares explica as ligações covalentes Utilize as estruturas de Lewis e a teoria VSEPR para dizer a forma geométrica das moléculas a seguir Diga se são polares ou apolares e quais os ângulos de ligação entre o átomo central e cada átomo a seu redor CO 2 CCl 4 NH 3 H 2 O SO 2 SO 3 PCl 3 PCl 5 CH 4 CH 3 CH 2 OH etanol CH 2 Cl 2 CCl 4 SF 4 BF 3 H 2 S Diga se as seguintes moléculas devem se comportar como polares ou apolares C 5 H 5 N piridina uma molécula semelhante ao benzeno exceto que um grupo CH é substituído por um átomo de nitrogênio C 2 H 6 etano CHCl 3 triclorometano também conhecido como clorofórmio um solvente orgânico comum que já foi usado como anestésico Sabendo que o carbono tem valência quatro em quase todos os seus compostos e que ele pode formar cadeias e anéis de átomos de carbono Desenhe duas das três possíveis estruturas de C 3 H 4 Determine todos os ângulos de ligação de cada estrutura Determine a hibridização dos átomos de carbono Identifique apresentando suas razões que substância em cada par tem provavelmente o ponto de fusão normal mais alto as estruturas de Lewis podem ajudar nos argumentos HCl ou NaCl C 2 H 5 OC 2 H 5 dietiléter ou C 4 H 9 OH butanol CHI 3 ou CHF 3 H 2 O ou CH 3 OH Identifique os orbitais híbridos utilizados pelos átomos em negrito nas seguintes moléculas CH 3 C CCH 3 CH 3 NN C H 3 CH 3 2 C CCH 3 2 Compare a hibridização e a estrutura do carbono no grafite e no diamante Como essas estruturas explicam as propriedades físicas dos dois alótropos Interações Intermoleculares Defina as interações intermoleculares dipolodipolo dipolodipolo induzido van der Waals e ligação de hidrogênio Coloque os seguintes tipos de interações iônicas e moleculares na ordem crescente de magnitude Íondipolo dipolo induzidodipolo induzido dipolodipolo na fase gás íoníon dipolodipolo na fase sólido Complete as seguintes afirmações sobre o efeito das forças intermoleculares nas propriedades físicas de uma substância Quanto mais alto for o ponto de ebulição de um líquído mais fortes mais fracas serão suas forças intermoleculares As substâncias que têm forças intermoleculares fortes têm pressões de vapor altas baixas As substâncias cujas forças intermoleculares são fortes têm tipicamente tensões superficiais altas baixas Qual seria o melhor solvente água ou benzeno para cada uma das seguintes substâncias KCl CCl 4 CH 3 COOH Qual seria o melhor solvente água ou tetracloreto de carbono para cada uma das seguintes substâncias NH 3 HCl I 2 Sabese que o petróleo é formado por uma mistura de diversos hidrocarbonetos que podem ser separados por meio da destilação fracionada O que são hidrocarbonetos Como eles podem ser classificados Qual o tipo de interação intermolecular presente nesses compostos Quais fatores influenciam na diferença de ponto de ebulição de cada um dos compostos apresentados na tabela abaixo Hidrocarboneto Intervalo de ebulição o C Fração C1 a C4 160 a 0 Gás natural e propano C5 a C11 30 a 200 Gasolina C10 a C16 180 a 400 Querosene óleo combustível C17 a C22 350 Lubrificantes C23 a C34 Sólidos de baixo ponto de fusão Graxa parafina C35 Sólidos Asfalto Escreva a estrutura do hexano e do 23dimetilbutano Qual possui maior ponto de ebulição Explique com base nas interações intermoleculares Explique por que sólidos iônicos como o NaCl têm altos pontos de fusão e mesmo assim dissolvemse na água ao passo que os sólidos reticulares como o diamante têm pontos de fusão muito altos e não se dissolvem em água Prediga a polaridade e o tipo de interação intermolecular para as seguintes moléculas clorofórmio hexano gás carbônico água iodo I 2 cloro Cl 2 e metanol Para quais das seguintes substâncias as interações dipolodipolo são importantes CH 4 CH 3 Cl CH 2 Cl 2 CHCl 3 CCl 4 Quais das seguintes moléculas provavelmente formam ligações de hidrogênio H 2 S CH 4 H 2 SO 4 PH 3 Quais das seguintes moléculas provavelmente formam ligações de hidrogênio CH 3 OCH 3 CH 3 COOH CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO Solubilidade 1 Explique por que sólidos iônicos como o NaCl têm altos pontos de fusão e mesmo assim dissolvemse em água 2 Classifique os seguintes compostos iônicos como solúveis ou insolúveis em água a acetato de zinco ZnCH 3 CO 2 2 b hidróxido de ferro III FeOH 3 c iodeto de prata AgI d acetato de cobre II CuCH 3 CO 2 2 3 Você recebeu uma solução para analisar que contém íons Ag Ca 2 e Zn 2 Quando você adiciona ácido clorídrico formase um precipitado branco Após filtração do sólido você adiciona ácido sulfúrico à solução Aparentemente nada acontece entretanto quando você borbulha sulfeto de hidrogênio formase um precipitado preto Que íons estão presentes na solução 4 A solubilidade de sais inorgânicos geralmente é apresentada em gramas de soluto dissolvido por 100 gramas de águas Considerando o gráfico abaixo responda Qual a solubilidade em g100g de água do KCl a 70 o C E do PbNO 3 2 a 30 o C A 50 o C qual dentre os sais de potássio apresentados é mais solúvel em água Porque sais com o mesmo ânion Ex NaCl KCl CaCl 2 apresentam solubilidades diferentes Podese verificar que os nitratos são bastante solúveis Porquê Reações 5 Balanceie as seguintes reações e classifiqueas como reação de formação de sólidos precipitação liberação de gás ou reação ácidobase Coloque os estados dos produtos formados em cada reação g l s ou aq K 2 CO 3aq CuNO 3 2aq CuCO 3 KNO 3 PbNO 3 2aq HCl aq PbCl 2 HNO 3 MgCO 3aq HCl aq MgCl 2 H 2 O CO 2 MnCl 2aq Na 2 S aq MnS NaCl K 2 CO 3aq ZnCl 2aq ZnCO 3 KCl FeOH 3aq HNO 3aq FeNO 3 3 H 2 O 6 Escreva uma equação química balanceada para cada uma das seguintes reações O metal potássio reage com água com produção de gás hidrogênio e hidróxido de potássio dissolvido em água A reação de ó xido de sódio Na 2 O e água produz hidróxido de sódio dissolvido em água O metal lítio reage a quente em atmosfera de nitrogênio para produzir nitreto de lítio Li 3 N A reação do metal cálcio com água leva ao aparecimento do gás hidrogênio e a formação de hidróxido de cálcio CaOH 2 7 Cada um dos cinco procedimentos a seguir leva a formação de um precipitado Escreva para cada reação as equações químicas que descrevem a formação do precipitado a equação global a equação iônica completa e equação iônica simplificada Indique os íons espectadores NH 4 2 CrO 4 aq é misturado com BaCl 2aq CuSO 4aq é misturado com Na 2 S aq FeCl 2aq é misturado com NH 4 3 PO 4aq K 2 C 2 O 4aq é misturado com CaNO 3 2aq NiSO 4aq é misturado com BaNO 3 2aq 8 Balanceie as seguintes equações iônicas simplificadas Ag aq CrO 2 4aq Ag 2 CrO 4s Ca 2 aq CO 3 2 aq CaCO 3s Cd 2 aq S 2 aq CdS s Ag aq SO 4 2 aq Ag 2 SO 4s Mg 2 aq OH aq MgOH 2s Ca 2 aq PO 4 3 aq Ca 3 PO 4 2s 9 Quais das seguintes reações são de óxidoredução Justifique Zn s 2NO 3 aq 4H aq Zn 2 aq 2NO 2g 2H 2 O l ZnOH 2s H 2 SO 4aq ZnSO 4aq 2H 2 O l Ca s 2H 2 O l CaOH 2s H 2g 10 O primeiro estágio na produção de ácido nítrico pelo processo de Oswald é a reação do gás amônia com o gás oxigênio com produção do gás óxido nítrico e água no estado líquido O óxido nítrico reage novamente com oxigênio para dar o gás dióxido de nitrogênio que quando dissolvido em água produz ácido nítrico e óxido e nitrogênio Escreva as três equações balanceadas que levam à produção de ácido nítrico 11 Escreva a equação global a equação iônica completa e a iônica simplificada das seguintes reações de ácidobase Se uma substância for um ácido ou base fraca deixea na forma molecular ao escrever as equações a HF aq NaOH aq b CH 3 3 N aq HNO 3aq c LiOH aq HI aq d H 3 PO 4aq KOH aq e BaOH 2aq CH 3 COOH aq 12 Uma solução de amônia foi adquirida para um almoxarifado Sua molaridade é 150 molL 1 a determine o volume de 150 molL 1 NH 3aq que deve ser diluído até 500 ml para preparar uma solução 125 molL 1 NH 3aq b um experimento tem de usar 032 molL 1 NH 3 aq O técnico do almoxarifado estima que serão necessários 15 litros da base Que volume de 150 molL 1 NH 3aq deve ser usado na preparação Resp a V 1 00417 L b V 1 032 L 13 O ácido clorídrico concentrado contem 3750 HCl em massa e tem densidade 1205 gcm 3 que volume em ml de ácido clorídrico concentrado deve ser usado para pr eparar 100 ml HCl de 07436 mol L 1 Resp 6 mL de ácido clorídrico concentrado 14 Uma solução foi preparada dissolvendose 2345g de NaNO 3 em água o suficiente para preparar 2000 mL de solução a Que concentração molar de nitrato de sódio deveria ser escrita no rótulo b Se no procedimento cometeuse um engano e usouse um balão volumétrico de 2500 mL ao invés do balão de 2000 mL que concentração molar de nitrato de sódio foi efetivamente preparada Resp a 0138 molL b 0 11 molL de NaNO 3 Estequiometria Complete e balanceie as seguintes reações de óxido redução MEIO ÁCIDO P 4s PH 3g HPO 3 2 aq MnO 4 aq HSO 3 aq Mn 2 aq SO 4 2 aq MEIO BÁSICO CrOH 3 ClO 3 aq CrO 4 2 aq Cl aq MnO 2 s BrO 3 aq MnO 4 aq Br aq O metal cobre pode ser extraído de uma solução de sulfato de cobreII por eletrolise Se 2950 g de sulfato de cobreII pentahidratado CuSO 4 5H 2 O são dissolvidos em 100ml de água e todo cobre sofre eletrodeposição que massa de cobre pode ser recuperada Resp 75 g de Cu O tiossulfato de sódio é um fixador de fotografias que reage com o brometo de prata da emulsão do filme não exposto para formar brometo de sódio e um composto solúvel cuja formula é Na 3 AgS 2 O 3 2 2 Na 2 S 2 O 3aq AgBr s NaBr aq Na 3 AgS 2 O 3 2 aq a Quantos mols Na 2 S 2 O 3 são necessários para reagir com 10 g AgBr Resp 00106 mols de Na 2 S 2 O 3 b Calcule a mass a de brometo de prata que irá produzir a partir de 0033 mol Na 3 AgS 2 O 3 2 Resp 620 g O composto Diborano já foi considerado possível combustíve de foguetes A reação de combustão é B 2 H 6g 3O 2l 2HBO 2g 2H 2 O l O fato de que o HBO 2 um composto reativo é produzido e não o composto B 2 O 3 um composto inerte foi um dos fatores da interrupção dos estudos para uso como combustível a que massa de oxigênio líquído seria necessária para queimar 257g de B 2 H 6 Resp 89227 g b Determine a massa de HBO 2 produzida na combustão de 6g de B 2 H 6 Resp 1903 g de HBO 2 Os camelos armazenam a gordura triestearina C 57 H 110 O 6 em suas corcovas Além de ser uma fonte de energia a gordura é também fonte de água pois quando ela é usada ocorre a reação 2 C 57 H 110 O 6s 163 O 2g 114 CO 2g 110 H 2 O l Que massa de água pode ser obtida de 454g dessa gordura Resp 50469 g H 2 O Que massa de oxigênio é necessária para oxidar esta quantidade de triestearina Resp 132952 g O 2 A combustão de um hidrocarboneto produz água e dióxido de carbono por essa razão nuvens de gotas de água condensada são frequentemente vistas saindo do escapamento de automóveis especialmente em que em dais frios A densidade da gasolina é 079 gm L 1 Imagine que a gasolina está representada pelo octano para o qual a reação de combustão é 2 C 8 H 18l 25 O 2g 16 CO 2g 18 H 2 O l Calcule a massa de água produzida na combustão de 38 L de gasolina Resp 4266 g Um vaso de reação contém 577g de fósforo branco e 577g de oxigênio A primeira reação que ocorre é a formação de oxido de fósforo III I P 4s 3 O 2g P 4 O 6s Se o oxigênio presente é suficiente a reação prossegue com f ormação de oxido de fósforoV II P 4 O 6s 2 O 2g P 4 O 10s Qual é o reagente limitante para a formação do P 4 O 10 Resp O 2 Qual é a massa de P 4 O 10 produzida R esp 1024 g Quantos gramas de reagentes em excesso permanecem no vaso de reação Resp 1 0 g As chamas de oxiacetileno são usadas para soldas atingindo temperaturas próximas a 2000 o C Estas temperaturas são devidas à combustão do acetileno com oxigênio equação não balanceada C 2 H 2g O 2g CO 2g H 2 O g Partindo de 125g de ambos qual é o reagente limitante Resp O 2 Qual é o rendimento teórico em massa de H 2 O a ser obtido desta mistura reacional R esp 2808 g Se forem formados 225g de água qual é o rendimento percentual Resp 80 No processo de Oswald o ácido nítrico é produzido a partir de NH 3 por um processo de três et apas equações não balanceadas I NH 3g O 2g NO g H 2 O g II NO g O 2g NO 2g III NO 2g H 2 O g HNO 3aq NO g Supondo um rendimento de 82 em cada etapa quantos gramas de ácido nítrico podem ser fabricados a partir de 1000 g de amônia Resp 1 362 g de HNO 3 Uma amostra de 1600g de magnésio é queimada no ar produzindo uma mistura de dois sólidos iônicos óxido de magnésio e nitreto de magnésio A água é adicionada a esta mistura Ela reage com o óxido de magnésio formando 3544g de hidróxido de magnésio Escreva a equação balanceada para as três reações descritas acima Qual a massa de óxido de magnésio é formada pela combustão do magnésio Resp 2 44 g de MgO Qual a massa de nitreto de magnésio será formada Resp 0 17 g Uma solução de ácido clorídrico foi preparada colocandose 1000 mL do ácido concentrado em um frasco volumétrico de 1000 L e adicionandose água até a marca Outra solução foi preparada colocandose 0832g de carbonato de sódio anidro em um frasco volumétrico de 1000 mL e adicionandose água até a marca Então 2500 mL desta última solução foram pipetados para um frasco e titulada com o ácido diluído O ponto estequiométrico foi atingido após adição de 3125 mL do ácido Escreva uma equação balanceada para a reação de HCl aq com Na 2 CO 3aq Qual é a molaridade do ácido do clorídrico original Resp 12 5 molL Responda as questões sobre eletrólise Quanto tempo é necessário em horas para depositar por galvanização 2015 g de prata a partir de uma solução de nitrato de prata usando uma corrente de 20 mA MA Ag 108 Resp 25 h Quando uma mesma corrente é usada pelo mesmo tempo qual é a massa de cobre depositada em gramas a partir de uma solução de sulfato de cobre II MA Cu 636 Resp 059 g Dada a possível reação em uma pilha Cl 2 g 2 Br aq 2 Cl aq Br 2 l e os PotenciaisPadrão de Eletrodo Cl 2 g 2 e 2 Cl aq 136 V Br 2 l 2 e 2 Br aq 109 V Perguntase Essa reação é espontânea Qual a fem dessa possível pilha Resp 027 V Descreva o diagrama da Pilha e indique os polos negativos e positivos Entalpia Identifique os seguintes sistemas como abertos fechados ou isolados a café em uma garrafa térmica de ótima qualidade b líquido refrigerante na serpentina de uma geladeira c um calorímetro de bomba no qual benzeno é queimado d gasolina queimando em um motor de automóvel e mercúrio em um termômetro f uma planta viva Descreva três maneiras de aumentar a energia interna de um sistema aberto Quais desses métodos você poderia usar para aumentar a energia interna de um sistema fechado Calcule o calor que deve ser fornecido a uma chaleira de cobre de massa 5000 g que contém 7500g de água para aumentar sua temperatura de 230C até o ponto de ebulição da água 1000 C Dados calor específico do cobre c 0094 calgC calor específico da água é c 1 calgC Resp Q total 61369 cal Defina E ntalpia A oxidação de nitrogênio no exaustor quente de motores de jatos e de automóveis ocorre pela reação N 2 g O 2 g 2 NO g H 1806 kJ Qual é o calor absorvido na formação de 155 mol NO Resp 13997 kJ Qual é o calor absorvido na oxidação de 545 L de nitrogênio em 100 atm e 273 K Resp 4334 kJ Quando a oxidação de N 2 a NO foi completada em um calorímetro de bomba o calor absorvido medido foi igual a 492 J Que massa de gás nitrogênio foi oxidada Resp 762 10 2 g A combustão de octano é ex p ressa pela equação termoquímica C 8 H 18l 1 2 5 O 2g 8 CO 2g 9 H 2 O l H 5471 kJ mol 1 Qual é o calor gerado na combustão de 10 L de gasolina imagine que ela é composta exclusivamente de octano A densidade do octano é 070 gmL 1 Resp 336x10 5 kJ As entalpias padrão de combustão da grafita e do diamante são 39351 kJmol 1 e 39541 kJmol 1 respectivamente Calcule a variação na entalpia molar da transição grafita diamante Resp H 190 kJ Dois estágios sucessivos da preparação industrial do ácido sulfúrico são a combustão do enxofre e a oxidação do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre A partir das entalpias padrão de reação S s O 2 g SO 2 g H 29683 kJ 2 S s 3O 2 g 2 SO 3 g H 79144 kJ calcule a entalpia de reação da oxidação do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre na reação 2 SO 2 g O 2 g 2 SO 3 g Resp Δ H 19778 kJ Na preparação de ácido nítrico pela oxidação da amônia o primeiro produto é óxido nítrico que é depois oxidado a dióxido de nitrogênio A partir das entalpias padrão de reação N 2 g O 2 g 2 NO g H 1805 kJ N 2 g 2 O 2 g 2 NO 2 g H 664 kJ calcule a entalpia padrão de reação da oxidação do óxido nítrico a dióxido de nitrogênio 2 NO g O 2 g 2 NO 2 g Resp Δ H 1141 kJ Calcule a entalpia de reação da síntese do gás cloreto de hidrogênio H 2 g Cl 2 g 2HCl g a partir das seguintes informações NH 3 g HCl g NH 4 Cl s H 1760 kJ N 2 g 3H 2 g 2NH 3 g H 9222 kJ N 2 g 4 H 2 g Cl 2 g 2 NH 4 Cl s H 62886 kJ Resp Δ H 18464 kJ Calcule a entalpia de reação da formação do cloreto de alumínio anidro 2 Al s 3 Cl 2 g 2 AlC l 3 s a partir dos seguintes dados 2 Al s 6 HCl aq 2 AlCl 3 aq 3 H 2 g H 1049 kJ HCl g HCl aq H 748 kJ H 2 g Cl 2 g 2 HCl g H 185 kJ AlCl 3 s AlCl 3 aq H 323 kJ Resp Δ H 14068 kJ Entropia e Energia Livre de Gibbs Defina Entropia Que substância em cada um dos seguintes pares você esperaria que tivesse a maior entropia padrão molar em 298 K Explique seu raciocínio a iodo ou bromo b os dois líquidos ciclopentano e 1penteno c eteno também conhecido como etileno ou uma massa equivalente de polietileno uma substância formada pela polimerização do etileno Defina Energia Livre de Gibbs Por que existem tantas reações exotérmicas espontâneas Explique como uma reação endotérmica pode ser espontânea Se um processo exotérmico for espontâneo qual será a contribuição da entropia descreva a contribuição entrópica Explique por que cada uma das seguintes declarações é falsa a Reações cujas energias livres de reação são negativas ocorrem espontânea e rapidamente b Todas as amostras de um elemento puro independentemente de seu estado físico tem energia livre de formação igual a zero c Uma reação exotérmica que produz mais mols de gás do que consume tem energia livre padrão de reação positiva O nitrato de potássio dissolve facilmente em água e sua entalpia de solução é 349 kJmol 1 A entalpia de solução favorece ou não o processo de dissolução A variação de entropia do sistema é positiva ou negativa quando o sal dissolve A variação de entropia do sistema é principalmente o resultado de mudanças de desordem posicional ou de desordem térmica A variação de entropia da vizinhança é principalmente o resultado de mudanças de desordem posicional ou de desordem térmica Suponha que um cubo de gelo de massa igual a 100 g foi colocado em um copo com agua ligeiramente acima de 0 o C Quando o gelo derrete 33kJ de energia é absorvida a partir da vizinhança na forma de calor Qual é a variação de entropia da amostra cubo de gelo e na vizinhança água Resp S viz 012 kJK Determine o valor de ΔG o e a espontaneidade para a decomposição do peróxido de hidrogênio a 25C 2 H 2 O 2 l 2 H 2 Ol O 2 g Use os seguintes dados termodinâmicos para calcular Espécie Δ H kJmol S JKmol H 2 O 2 l 188 110 H 2 Ol 286 70 O 2 g 0 Resp G 1165 kJmol 1 Processo espontâneo a T 25 o C Calcule o G da reação a 25C e interprete seu valor Em que temperatura a reação do Br 2 l Br 2 g será espontânea Considere H 3091 kJmol S 932 JmolK Resp G 3136 Jmol T 587 o C Cinética O seguinte perfil de reação esquemático descreve a reação A D a A reação total é exotérmica ou endotérmica b Quantos intermediários existem Identifiqueos c Identifique os complexos ativados e os intermediários de reação d Qual é a etapa determinante da velocidade da reação e Qual é a etapa mais rápida Explique sua resposta Complete as afirmações seguintes relativas à produção de amônia pelo processo Haber cuja reação total é N 2g 3H 2g 2NH 3g a A velocidade de desaparecimento de N 2 é vezes a velocidade de desaparecimento de H 2 b A velocidade de formação de NH 3 é vezes a velocidade de desaparecimento de H 2 c A velocidade de formação de NH 3 é vezes a velocidade de desaparecimento de N 2 Complete as afirmações seguintes para a reação 2N 2 O 5g 4NO 2g O 2g a A velocidade de desaparecimento de N2O5 é vezes a velocidade de formação de O2 b A velocidade de formação de NO2 é vezes a velocidade de desaparecimento de N2O5 c A velocidade de formação de NO2 é vezes a velocidade de formação de O2 Uma reação química apresentou a seguinte equação de velocidade experimental Velocidade kA 2 O que acontecerá com a velocidade de reação se i a concentração A for triplicada ii a concentração A for reduzida pela metade Na reação 2CrO 4 2 aq 2H Cr 2 O 7 2 aq H 2 O l a velocidade de formação de íons dicromato é 014 molL 1 s 1 a Qual é a velocidade de reação dos íons cromato b Qual é a velocidade única da reação Brometo de nitrosila NOBr é sintetizado a partir de NO e Br 2 de acordo com a seguinte equação química 2 NO g Br 2g 2NOBr g Resultados experimentais mostram que a reação é de segunda ordem em relação ao NO e de primeira ordem em relação ao Br 2 Com base nestas informações responda às seguintes questões a Escreva a equação de velocidade para a reação b Qual será a variação na velocidade inicial se a concentração de NO variar de 00024 mol L 1 a 00012 mol L 1 Escreva as unidades das constantes de velocidade quando as concentrações estão em mols por li tro e o tempo em segundos para a reações de ordem zero b reações de primeira ordem c reações de segunda ordem A reação de decomposição do pentóxido de dinitrogênio N 2 O 5 é de primeira ordem Qual é a velocidade inicial da decomposição de N 2 O 5 quando 345 g N 2 O 5 são colocados em um balão de 0750 L aquecido em 65C 338 K Nesta reação ᴋ 52 x 10 3 s 1 na lei de velocidade velocidade de decomposição de N 2 O 5 Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação A B C produtos Concentração Inicial mmolL 1 Exp A B C Velocidade mmolL 1 s 1 1 348 305 400 3700 2 087 305 400 925 3 087 050 400 025 4 348 305 100 231 5 300 250 150 Apresente a lei de velocidade desta reação Qual é a ordem da reação Determine a partir dos dados o valor da constante da velocidade Calcule a velocidade reação quando A 30 mmolL 1 B 25 mmolL 1 e C 15 mmolL 1 O ácido selenoso em meio ácido na presença de íons iodeto forma o selênio metálico o ânion triiodeto I 3 e moléculas de água A tabela abaixo apresenta os valores da velocidade de reação para diferentes concentrações iniciais dos reagentes em mmolL 1 a 298 K 25 o C H 2 SeO 3 I H Velocidade mmolL 1 s 1 125 125 125 87 250 125 125 173 125 375 125 783 250 125 250 1384 300 25 15 Escreva a equação química e a lei de velocidade desta reação Qual é a ordem da reação Determine a partir dos dados o valor da constante da velocidade Calcule a velocidade reação quando H 2 SeO 3 30 mmolL 1 I 25 mmolL 1 e H 15 mmolL 1 Cinética Leis integradas Quando 052 g H 2 e 019 g I 2 são colocados em um balão de reação de 750 mL aquecido em 700K eles reagem por um processo de segunda ordem primeira ordem em cada reagente em que ᴋ 0063 Lmol 1 s 1 na lei de velocidade para a velocidade de formação de HI a Qual é a velocidade inicial de reação b Qual será o fator de aumento da velocidade de reação se a concentração de H 2 na mistura for dobrada Ouro radioativo Au198 é utilizado no diagnóstico de problemas renais O tempo de meia vida do isótopo é de 27 dias Se iniciarmos um processo de decaimento com uma quantidade de 56 mg de Au198 qual será a quantidade do isótopo após 64 horas Determine a constante de velocidade das seguintes reações de primeira ordem expressas como a velocidade de perda de A a A B sabendo que a concentração de A decresce à metade do valor inicial em 1000 s b A B sabendo que a concentração de A decresce de 067 molL 1 a 053 molL 1 em 25s A decomposição do cloreto de sulforila SO 2 Cl 2 segue uma cinética de primeira ordem e tem k 28110 3 min 1 na lei de velocidade de decomposição a uma determinada temperatura Se a concentração inicial do cloreto de sulforila for 170 molL 1 qual será a sua concentração após 10 minutos Quanto tempo levará para a concentração de cloreto de sulforila cair de 14 molL 1 até 035 molL 1 nestas condições Quanto tempo levará para a concentração de cloreto de sulforila seja 10 da concentração inicial A reação de decomposição do pentóxido de dinitrogênio N 2 O 5 é de primeira ordem com constante de velocidade igual a 37 x 10 5 s 1 em 298 K a Qual é a meiavida em horas da decomposição de N 2 O 5 em 298K b Se N 2 O 5 0 00567 mol L 1 qual será a concentração de N 2 O 5 após 35 h c Quanto tempo em minutos passará até que a concentração de N 2 O 5 caia de 00567 molL 1 a 00135 molL 1 A meiavida da decomposição de primeira ordem de A é 355s Qual é o tempo necessário para que a concentração de A caia até a um quarto b 15 do valor inicial c um nono da concentração inicial A decomposição de peróxido de hidrogênio H 2 O 2 forma água e gás oxigênio Esta reação segue uma cinética de primeira ordem em relação a água oxigenada e tem k 4110 2 min 1 na lei de velocidade de decomposição Apresente a equação química Se a concentração inicial de água oxigenada for 070 molL 1 qual será a sua concentração após 10 minutos Quanto tempo levará para a concentração de água oxigenada cair de 04molL 1 a 015molL 1 Qual é o tempo necessário para que a concentração de água oxigenada decresça de um quarto O etano C 2 H 6 forma radicais CH 3 em 700 C em uma reação de primeira ordem para a qual ᴋ 198 h 1 a Qual é a meiavida da reação b Calcule o tempo necessário para que a quantidade de etano caia de 115 x 10 3 mol até 235x 10 4 mol em um balão de reação de 500 mL em 700 C Para os exercícios a seguir considere as seguintes informações sobre Ordem da reação i Se um gráfico de ln A contra o tempo é uma reta a reação é de primeira ordem ii Se o gráfico de 1A contra o tempo é uma ret a a reação é de segunda ordem iii A concentração do reagente em uma reação de ordem zero cai em velocidade c onstante até que ele se esgote A velocidade de uma reação de ordem zero é independente da concentração Considerando que os dados a seguir foram obtidos para a reação 2HI g H 2g I 2g em 580 K determine a partir do gráfico a constante de velocidade e b a lei de velocidade única Eixo x Eixo y Eixo y Eixo y Tempo s HI molL 1 ln HI 1 HI 0 1000 1000 0112 2000 0061 3000 0041 4000 0031 Considerando que os dados a seguir foram obtidos para a reação H 2g I 2g 2HI g em 780 K determine a partir do gráfico a ordem de reação para o H 2 Eixo x Eixo y Eixo y Eixo y Tempo s H 2 mmolL 1 ln H 2 1 H 2 0 1000 1 043 2 027 3 020 4 016 Considerando que os dados a seguir foram obtidos para a decomposição de A sendo 2 A 4 B C determine a partir do gráfico a ordem de velocidade e constante de velocidade e b a lei de velocidade única Eixo x Eixo y Eixo y Eixo y Tempo s A mmolL 1 ln A 1 A 0 257 400 150 800 087 1200 051 1600 030 Indique quais das seguintes declarações sobre a catálise são verdadeiras Se a declaração for falsa explique por quê a Em um processo de equilíbrio o catalisador aumenta a velocidade da reação direta e deixa inalterada a velocidade da reação inversa b O catalisador não é consumido durante a reação c A trajetória da reação é a mesma na presença ou na ausência do catalisador mas as constantes de velocidade das reações direta e inversa diminuem d Um catalisador heterogêneo funciona porque liga uma ou mais de uma das moléculas que sofrem reação à superfície do catalisador e As enzimas são proteínas naturais que servem de catalisadores em sistemas biológicos f A constante de equilíbrio de uma reação é maior na presença de um catalisador mas as constantes de velocidade das reações direta e inversa diminuem Equilíbrio Químico Verifique se as seguintes afirmações estão certas ou erradas Se estiverem erradas explique por quê Uma reação pá ra quando atinge o equilíbrio Uma reação em equilíbrio não é afetada pelo aumento da concentração de produtos Se a reação começa com maior pressão dos reagentes a constante de equilíbrio será maior Se a reação começa com concentrações maiores de reagentes as concentrações de equilíbrio de cada produto será maior e Em uma reação de equilíbrio a reação inversa começa assim que os produtos se formam f Se fizermos uma reação ocorrer mais rapidamente podemos aumentar a quantidade do produto no equilíbrio g A energia livre de reação é zero no equilíbrio h A energia livre padrão de reação é zero no equilíbrio Escreva a expressão do equilíbrio K c para cada uma das seguintes reações a CO g Cl 2g COCl g Cl g b H 2g Br 2g 2HBr g c 2H 2 S g 3O 2g 2SO 2g 2H 2 O g d 2NO g O 2g 2 NO 2g e SbCl 5g SbCl 3g Cl 2g f N 2g 2H 2g N 2 H 4g Uma amostra de 010 mol H 2g e uma de 010 mol Br 2g são colocadas em um recipiente fechado de 20 L Deixase que a reação H 2g Br 2g 2HBr g atinja o equilíbrio Uma amostra de 020 mol HBr é colocada em um segundo recipiente fechado de 20 L na mesma temperatura e deixase que atinja o equilíbrio com H 2 e Br 2 Quais das quantidades a seguir serão diferentes nos dois recipientes Quais serão iguais Explique suas respostas a quantidade de Br 2 b concentração de H 2 c a razão HBrH 2 Br 2 d a razão HBrBr 2 e a razão HBr 2 H 2 Br 2 f a pressão total no recipiente Quando 00172 mol HI é aquecido até 500K em um recipiente fechado de 200 L a mistura resultante em equilíbrio contém 190 g HI Calcule K c para a reação de decomposição 2HI g H 2g I 2g Calcule o valor da constante de equilíbrio K da reação O 2g O g O 3g sabendo que NO 2g NO g O g K 6810 49 O 3g NO g NO 2g O 2g K 5810 34 O processo HaberBosch para a síntese da amônia foi desenvolvido no início desse século sendo largamente utilizado hoje em dia Nesse processo a mistura de nitrogênio e hidrogênio gasosos é submetida a elevada pressão na presença de catalisadores em temperatura de 450C A reação pode ser representada a seguir N 2 g 3 H 2 g 2 NH 3 g H 100 kJmol Com relação ao processo HaberBosh é incorreto afirmar que a alta temperatura tem como objetivo aumentar a concentração de amônia obtida no equilíbrio o uso do catalisador e a alta temperatura permitem que a reação ocorra em uma velocidade economicamente viável a alta pressão desloca o equilíbrio no sentido de produzir mais amônia o catalisador não influi na concentração final de amônia obtida após atingido o equilíbrio para separar a amônia dos reagentes resfriamse os gases obtendo amônia liquída a 33C retornando o H 2 e o N 2 que não reagiram para a câmara de reação A reação de um ácido orgânico com um álcool forma ésteres Por exemplo a reação do ácido acético CH 3 COOH com etanol C 2 H 5 OH em um solvente orgânico forma o éster conhecido como acetato de etila CH 3 COOC 2 H 5 e água A reação com K c 40 é CH 3 COOH l C 2 H 5 OH l CH 3 COOC 2 H 5sol H 2 O l Se as concentrações iniciais de CH 3 COOH e C 2 H 5 OH são 032 e 630 molL 1 respectivamente e nenhum dos produtos está presente inicialmente qual deverá ser a concentração do éster no equilíbrio Diga para cada um dos seguintes equilíbrios se haverá deslocamento na direção dos reagentes ou dos produtos quando a temperatura aumenta a N 2 O 4 g 2 NO 2 g H 57 kJ mol b Ni s 4 CO g NiCO 4 g H 161 kJ mol c CO 2g 2NH 3 g CONH 2 2 s H 2 O g H 90 kJ mol A reação total da fotossíntese é 6CO 2g 6H 2 O l C 6 H 12 O 6aq 6O 2g H 2802 kJmol Suponha que a reação está no equilíbrio Diga qual é a consequência que cada uma das seguintes mudanças teria sobre a composição de equilíbrio tendência de mudança na direção dos reagentes tendência de mudança na direção dos produtos o u não ter consequência alguma a o aumento da pressão parcial de O 2 b compressão do sistema c aumento da quantidade de CO 2 d aumento da temperatura e remoção parcial de C 6 H 12 O 6 f adição de água g redução da pressão parcial de CO 2 Produto Solubilidade e Ácido Base PRODUTO SOLUBILIDADE Determine o K ps das seguintes substâncias pouco solúveis conhecidas as suas solubilidades molares a AgBr 88x10 7 molL 1 b PbCrO 4 13x 10 7 molL 1 c BaOH 2 011 molL 1 d MgF 2 12x10 3 molL 1 Calcular a solubilidade do BaSO 4 em uma solução 001 molL 1 de Na 2 SO 4 Dado BaSO 4s Ba 2 aq SO 4 2 aq K ps 15 x10 9 Calcular a solubilidade do AlOH 3 Dado AlOH 3s Al 3 aq 3OH aq K ps 5x 10 33 Formarseá ou não um precipitado de PbCl 2 ao se misturarem volumes iguais de soluções 01 molL 1 de PbNO 3 2 e 001 molL 1 de NaCl Dado PbCl 2s Pb 2 aq 2Cl aq K ps 16x 10 5 Em que pH começa a precipitar o MgOH 2 se a concentraçao do Mg 2 na solução é 001 molL 1 Dado MgOH 2s Mg 2 aq 2 OH aq K ps 89 x 10 12 Que concentração de Ag em mols por litro deve estar presente no ínicio da precipitação do AgCl de uma solução contendo 10x10 4 mols de Cl por litro AgCl s Ag aq Cl aq K ps 178 x 10 10 Se 011 mg de AgBr se dissolve em 1000 mL de água a uma dada temperatura qual é o produto de solubilidade deste sal naquela temperatura Diga se Ag 2 CO 3 precipita de uma solução formada por uma mistura que contém 100 mL de 10x 10 4 molL 1 AgNO 3aq e 100 mL de 10 x 10 4 molL 1 Na 2 CO 3aq O hidróxido de magnésio MgOH 2 é uma base pouco solúvel em água apresentando constante de produto de solubilidade K ps 410 12 Uma suspensão desta base em água é conhecida comercialmente como leite de magnésia sendo comumente usada no tratamento de acidez no estômago Calcule em molL a solubilidade do MgOH 2 numa solução saturada desta base Escreva a equação balanceada da reação de neutralização total do hidróxido de magnésio com ácido clorídrico HCl A fluoretação da água potável de uma cidade produz uma concentração de íons fluoreto próxima a 5 x 10 3 molL 1 Se a água utilizada na cidade for dura água que contém íons Ca 2 pode ocorrer precipitação de CaF 2 durante a fluoretação Qual é a concentração máxima de íons Ca 2 que pode estar presente em solução para que não ocorra precipitação durante a fluoretação Ignore a eventual protonação do F K ps 40x10 11 ÁCIDO E BASE Escreva as fórmulas dos ácidos conjugados de a CH 3 NH 2 metilamina b hidrazina NH 2 NH 2 c HCO 3 e das bases conjugadas de d HCO 3 e C 6 H 5 OH fenol f CH 3 COOH Escreva as fórmulas dos ácidos conjugados de a H 2 O b OH c C 6 H 5 NH 2 anilina e das bases conjugadas de d H 2 S e HPO 4 2 f HClO 4 Identifique a o ácido e a base de Bronsted e b a base e o ácido conjugado formado na seguinte reação HNO 3aq HPO 4 2 aq NO 3 aq H 2 PO 4 aq HSO 3 aq NH 4 aq NH 3aq H 2 SO 3aq O pH de várias soluções foi medido em um laboratório de pesquisas de uma empresa de alimentos Converta os seguintes valores de pH para molaridade de íons H 3 O a 33 o pH do suco de laranja azedo b 67 o pH de uma amostra de saliva c 44 o pH da cerveja d 53 o pH de uma amostra de café 15 Calcule o pH e o pOH de cada uma das seguintes soluções de ácido ou base forte em água a 00146 molL 1 HNO 3aq b 011 molL 1 HCl aq c 00092 molL 1 BaOH 2aq d 200 ml de 0175 molL 1 KOH aq depois da dissolução até 500 x 10 2 mL e 136 mg de NaOH dissolvido em 0350 L de solução f 750 mL de 35 10 4 molL 1 HBr aq depois da dissolução até 0500 L Admita que o café tem pH 50 e leite tem pH 60 Sabendose que pH log H e que pH pOH 14 calcule a concentração de OH no café a concentração de H em molL em uma média de café com leite que contém 100 mL de cada bebida Um suco de tomate tem pH 40 e um suco de limão tem pH 20 Sabendose que pH log H e pH pOH 14 Calcule quantas vezes a concentração de H do suco de limão é maior do que a concentração de H do suco de tomate Calcule o volume de solução aquosa de NaOH de concentração 0010molL 1 necessário para neutralizar 100 mL de cada um dos sucos Dê os valores de K a dos seguintes ácidos a ácido fosfórico H 3 PO 4 pK a1 212 b ácido fosforoso H 3 PO 3 pK a1 200 c ácido selenoso H 2 SeO 3 pK a1 246 d íon hidrogenosselenato HSeO 4 pK a2 192 e Liste os ácidos em ordem crescente de força Escreva a equação do equilíbrio de transferência de prótons de cada um dos seguintes ácidos fracos e dê a expressão da constante de acidez K a Identifique a base conjugada escreva a equação apropriada para a transferência de prótons e escreva a expressão da constante de basicidade K b a HClO 2 b HCN Explique o que ocorre a com a concentração dos íons H 3 O de uma solução de ácido acético quando se adiciona ace tato de sódio sólido b com a porcentagem de desprotonação do ácido benzóico em uma solução de ácido benzóico quand o se adiciona ácido clorídrico c com o pH da solução quando se adiciona cloreto de amônia sólido a uma solução de amônia em água 12 10
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2023 2023 Lista de Exercícios Lista de Exercícios Organizada pelos Docentes do Bacharelado em Química 2021 Organizada pelos Docentes do Bacharelado em Química 2021 Transformações Químicas e Físicas Indique se os seguintes materiais correspondem a um elemento composto puro mistura homogênea ou mistura heterogênea água do mar bronze mercúrio cloreto de sódio gasolina papel gelo açúcar vinho tinto ozônio Indique os tipos de transformações que ocorrem nos exemplos abaixo o cozimento de um bolo a preparação do café a combustão do álcool o cozimento de um ovo o aquecimento de um forno a fratura de um osso a tendência do ferro a enferrujar em regiões industrializadas a água da chuva tende a ser ácida o dióxido de carbono do ar é convertido em moléculas mais complexas pelas plantas na fotossíntese Uma colher de sal dissolvendose uma tigela de sopa Um químico investiga os pontos de ebulição e de fusão bem como a inflamabilidade da acetona Quais dessas propriedades são físicas quais são químicas Identifique todas as propriedades físicas e as mudanças nesta afirmação A temperatura do solo é um fator importante para o amadurecimento das laranjas porque afeta a evaporação de água e a umidade do ar circundante As afirmações seguintes referemse a propriedades físicas ou químicas O oxigênio gasoso sustenta a combustão Os fertilizantes auxiliam no aumento da produção agrícola A água ferve abaixo de 100 o C no topo de uma montanha O chumbo é mais denso que o alumínio O urânio é um elemento radioativo Ligações Iônicas Defina as principais energias envolvidas no processo de formação dos compostos iônicos Represente as etapas da formação da ligação iônica utilizando o NaCl como exemplo Escreva a fórmula de um composto formado pela combinação de a Al e Te b Mg e O c Na e S d Rb e I Escreva a fórmula do fosfato de cálcio formado por íons cálcio e fosfato PO 4 3 E screva a fórmula do sulfato de amônio formado por cátions amônio NH 4 e ânions sulfato SO 4 2 Apresente o n úmero de o xidação de cada um dos átomos presentes nas seguintes moléculas PbCrO 4 NaNO 3 Ca 3 PO 4 2 K 2 S BaCO 3 Al 2 SO 4 3 H 2 O HCl Bi 2 O 3 MgO K 2 CO 3 NH 4 NO 3 Dê o nome para cada uma das seguintes moléculas PbCrO 4 NaNO 3 Ca 3 PO 4 2 K 2 S BaCO 3 Al 2 SO 4 3 HCl Bi 2 O 3 MgO K 2 CO 3 NH 4 NO 3 Se a fórmula do carbonato de magnésio é MgCO 3 qual é a carga do cátion em Ag 2 CO 3 Se a fórmula do cromato de potássio é K 2 CrO 4 qual é a carga do cátion em PbCrO 4 O tálio e o oxigênio formam dois compostos com as seguintes características Composto I Composto II Porcentagem de massa de Tl 8949 9623 Ponto de fusão 717C 300C Determine as fórmulas químicas dos dois componentes Determine o número de oxidação do tálio em cada composto Ligação Covalente Como a teoria dos orbitais moleculares explica as ligações covalentes Utilize as estruturas de Lewis e a teoria VSEPR para dizer a forma geométrica das moléculas a seguir Diga se são polares ou apolares e quais os ângulos de ligação entre o átomo central e cada átomo a seu redor CO 2 CCl 4 NH 3 H 2 O SO 2 SO 3 PCl 3 PCl 5 CH 4 CH 3 CH 2 OH etanol CH 2 Cl 2 CCl 4 SF 4 BF 3 H 2 S Diga se as seguintes moléculas devem se comportar como polares ou apolares C 5 H 5 N piridina uma molécula semelhante ao benzeno exceto que um grupo CH é substituído por um átomo de nitrogênio C 2 H 6 etano CHCl 3 triclorometano também conhecido como clorofórmio um solvente orgânico comum que já foi usado como anestésico Sabendo que o carbono tem valência quatro em quase todos os seus compostos e que ele pode formar cadeias e anéis de átomos de carbono Desenhe duas das três possíveis estruturas de C 3 H 4 Determine todos os ângulos de ligação de cada estrutura Determine a hibridização dos átomos de carbono Identifique apresentando suas razões que substância em cada par tem provavelmente o ponto de fusão normal mais alto as estruturas de Lewis podem ajudar nos argumentos HCl ou NaCl C 2 H 5 OC 2 H 5 dietiléter ou C 4 H 9 OH butanol CHI 3 ou CHF 3 H 2 O ou CH 3 OH Identifique os orbitais híbridos utilizados pelos átomos em negrito nas seguintes moléculas CH 3 C CCH 3 CH 3 NN C H 3 CH 3 2 C CCH 3 2 Compare a hibridização e a estrutura do carbono no grafite e no diamante Como essas estruturas explicam as propriedades físicas dos dois alótropos Interações Intermoleculares Defina as interações intermoleculares dipolodipolo dipolodipolo induzido van der Waals e ligação de hidrogênio Coloque os seguintes tipos de interações iônicas e moleculares na ordem crescente de magnitude Íondipolo dipolo induzidodipolo induzido dipolodipolo na fase gás íoníon dipolodipolo na fase sólido Complete as seguintes afirmações sobre o efeito das forças intermoleculares nas propriedades físicas de uma substância Quanto mais alto for o ponto de ebulição de um líquído mais fortes mais fracas serão suas forças intermoleculares As substâncias que têm forças intermoleculares fortes têm pressões de vapor altas baixas As substâncias cujas forças intermoleculares são fortes têm tipicamente tensões superficiais altas baixas Qual seria o melhor solvente água ou benzeno para cada uma das seguintes substâncias KCl CCl 4 CH 3 COOH Qual seria o melhor solvente água ou tetracloreto de carbono para cada uma das seguintes substâncias NH 3 HCl I 2 Sabese que o petróleo é formado por uma mistura de diversos hidrocarbonetos que podem ser separados por meio da destilação fracionada O que são hidrocarbonetos Como eles podem ser classificados Qual o tipo de interação intermolecular presente nesses compostos Quais fatores influenciam na diferença de ponto de ebulição de cada um dos compostos apresentados na tabela abaixo Hidrocarboneto Intervalo de ebulição o C Fração C1 a C4 160 a 0 Gás natural e propano C5 a C11 30 a 200 Gasolina C10 a C16 180 a 400 Querosene óleo combustível C17 a C22 350 Lubrificantes C23 a C34 Sólidos de baixo ponto de fusão Graxa parafina C35 Sólidos Asfalto Escreva a estrutura do hexano e do 23dimetilbutano Qual possui maior ponto de ebulição Explique com base nas interações intermoleculares Explique por que sólidos iônicos como o NaCl têm altos pontos de fusão e mesmo assim dissolvemse na água ao passo que os sólidos reticulares como o diamante têm pontos de fusão muito altos e não se dissolvem em água Prediga a polaridade e o tipo de interação intermolecular para as seguintes moléculas clorofórmio hexano gás carbônico água iodo I 2 cloro Cl 2 e metanol Para quais das seguintes substâncias as interações dipolodipolo são importantes CH 4 CH 3 Cl CH 2 Cl 2 CHCl 3 CCl 4 Quais das seguintes moléculas provavelmente formam ligações de hidrogênio H 2 S CH 4 H 2 SO 4 PH 3 Quais das seguintes moléculas provavelmente formam ligações de hidrogênio CH 3 OCH 3 CH 3 COOH CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO Solubilidade 1 Explique por que sólidos iônicos como o NaCl têm altos pontos de fusão e mesmo assim dissolvemse em água 2 Classifique os seguintes compostos iônicos como solúveis ou insolúveis em água a acetato de zinco ZnCH 3 CO 2 2 b hidróxido de ferro III FeOH 3 c iodeto de prata AgI d acetato de cobre II CuCH 3 CO 2 2 3 Você recebeu uma solução para analisar que contém íons Ag Ca 2 e Zn 2 Quando você adiciona ácido clorídrico formase um precipitado branco Após filtração do sólido você adiciona ácido sulfúrico à solução Aparentemente nada acontece entretanto quando você borbulha sulfeto de hidrogênio formase um precipitado preto Que íons estão presentes na solução 4 A solubilidade de sais inorgânicos geralmente é apresentada em gramas de soluto dissolvido por 100 gramas de águas Considerando o gráfico abaixo responda Qual a solubilidade em g100g de água do KCl a 70 o C E do PbNO 3 2 a 30 o C A 50 o C qual dentre os sais de potássio apresentados é mais solúvel em água Porque sais com o mesmo ânion Ex NaCl KCl CaCl 2 apresentam solubilidades diferentes Podese verificar que os nitratos são bastante solúveis Porquê Reações 5 Balanceie as seguintes reações e classifiqueas como reação de formação de sólidos precipitação liberação de gás ou reação ácidobase Coloque os estados dos produtos formados em cada reação g l s ou aq K 2 CO 3aq CuNO 3 2aq CuCO 3 KNO 3 PbNO 3 2aq HCl aq PbCl 2 HNO 3 MgCO 3aq HCl aq MgCl 2 H 2 O CO 2 MnCl 2aq Na 2 S aq MnS NaCl K 2 CO 3aq ZnCl 2aq ZnCO 3 KCl FeOH 3aq HNO 3aq FeNO 3 3 H 2 O 6 Escreva uma equação química balanceada para cada uma das seguintes reações O metal potássio reage com água com produção de gás hidrogênio e hidróxido de potássio dissolvido em água A reação de ó xido de sódio Na 2 O e água produz hidróxido de sódio dissolvido em água O metal lítio reage a quente em atmosfera de nitrogênio para produzir nitreto de lítio Li 3 N A reação do metal cálcio com água leva ao aparecimento do gás hidrogênio e a formação de hidróxido de cálcio CaOH 2 7 Cada um dos cinco procedimentos a seguir leva a formação de um precipitado Escreva para cada reação as equações químicas que descrevem a formação do precipitado a equação global a equação iônica completa e equação iônica simplificada Indique os íons espectadores NH 4 2 CrO 4 aq é misturado com BaCl 2aq CuSO 4aq é misturado com Na 2 S aq FeCl 2aq é misturado com NH 4 3 PO 4aq K 2 C 2 O 4aq é misturado com CaNO 3 2aq NiSO 4aq é misturado com BaNO 3 2aq 8 Balanceie as seguintes equações iônicas simplificadas Ag aq CrO 2 4aq Ag 2 CrO 4s Ca 2 aq CO 3 2 aq CaCO 3s Cd 2 aq S 2 aq CdS s Ag aq SO 4 2 aq Ag 2 SO 4s Mg 2 aq OH aq MgOH 2s Ca 2 aq PO 4 3 aq Ca 3 PO 4 2s 9 Quais das seguintes reações são de óxidoredução Justifique Zn s 2NO 3 aq 4H aq Zn 2 aq 2NO 2g 2H 2 O l ZnOH 2s H 2 SO 4aq ZnSO 4aq 2H 2 O l Ca s 2H 2 O l CaOH 2s H 2g 10 O primeiro estágio na produção de ácido nítrico pelo processo de Oswald é a reação do gás amônia com o gás oxigênio com produção do gás óxido nítrico e água no estado líquido O óxido nítrico reage novamente com oxigênio para dar o gás dióxido de nitrogênio que quando dissolvido em água produz ácido nítrico e óxido e nitrogênio Escreva as três equações balanceadas que levam à produção de ácido nítrico 11 Escreva a equação global a equação iônica completa e a iônica simplificada das seguintes reações de ácidobase Se uma substância for um ácido ou base fraca deixea na forma molecular ao escrever as equações a HF aq NaOH aq b CH 3 3 N aq HNO 3aq c LiOH aq HI aq d H 3 PO 4aq KOH aq e BaOH 2aq CH 3 COOH aq 12 Uma solução de amônia foi adquirida para um almoxarifado Sua molaridade é 150 molL 1 a determine o volume de 150 molL 1 NH 3aq que deve ser diluído até 500 ml para preparar uma solução 125 molL 1 NH 3aq b um experimento tem de usar 032 molL 1 NH 3 aq O técnico do almoxarifado estima que serão necessários 15 litros da base Que volume de 150 molL 1 NH 3aq deve ser usado na preparação Resp a V 1 00417 L b V 1 032 L 13 O ácido clorídrico concentrado contem 3750 HCl em massa e tem densidade 1205 gcm 3 que volume em ml de ácido clorídrico concentrado deve ser usado para pr eparar 100 ml HCl de 07436 mol L 1 Resp 6 mL de ácido clorídrico concentrado 14 Uma solução foi preparada dissolvendose 2345g de NaNO 3 em água o suficiente para preparar 2000 mL de solução a Que concentração molar de nitrato de sódio deveria ser escrita no rótulo b Se no procedimento cometeuse um engano e usouse um balão volumétrico de 2500 mL ao invés do balão de 2000 mL que concentração molar de nitrato de sódio foi efetivamente preparada Resp a 0138 molL b 0 11 molL de NaNO 3 Estequiometria Complete e balanceie as seguintes reações de óxido redução MEIO ÁCIDO P 4s PH 3g HPO 3 2 aq MnO 4 aq HSO 3 aq Mn 2 aq SO 4 2 aq MEIO BÁSICO CrOH 3 ClO 3 aq CrO 4 2 aq Cl aq MnO 2 s BrO 3 aq MnO 4 aq Br aq O metal cobre pode ser extraído de uma solução de sulfato de cobreII por eletrolise Se 2950 g de sulfato de cobreII pentahidratado CuSO 4 5H 2 O são dissolvidos em 100ml de água e todo cobre sofre eletrodeposição que massa de cobre pode ser recuperada Resp 75 g de Cu O tiossulfato de sódio é um fixador de fotografias que reage com o brometo de prata da emulsão do filme não exposto para formar brometo de sódio e um composto solúvel cuja formula é Na 3 AgS 2 O 3 2 2 Na 2 S 2 O 3aq AgBr s NaBr aq Na 3 AgS 2 O 3 2 aq a Quantos mols Na 2 S 2 O 3 são necessários para reagir com 10 g AgBr Resp 00106 mols de Na 2 S 2 O 3 b Calcule a mass a de brometo de prata que irá produzir a partir de 0033 mol Na 3 AgS 2 O 3 2 Resp 620 g O composto Diborano já foi considerado possível combustíve de foguetes A reação de combustão é B 2 H 6g 3O 2l 2HBO 2g 2H 2 O l O fato de que o HBO 2 um composto reativo é produzido e não o composto B 2 O 3 um composto inerte foi um dos fatores da interrupção dos estudos para uso como combustível a que massa de oxigênio líquído seria necessária para queimar 257g de B 2 H 6 Resp 89227 g b Determine a massa de HBO 2 produzida na combustão de 6g de B 2 H 6 Resp 1903 g de HBO 2 Os camelos armazenam a gordura triestearina C 57 H 110 O 6 em suas corcovas Além de ser uma fonte de energia a gordura é também fonte de água pois quando ela é usada ocorre a reação 2 C 57 H 110 O 6s 163 O 2g 114 CO 2g 110 H 2 O l Que massa de água pode ser obtida de 454g dessa gordura Resp 50469 g H 2 O Que massa de oxigênio é necessária para oxidar esta quantidade de triestearina Resp 132952 g O 2 A combustão de um hidrocarboneto produz água e dióxido de carbono por essa razão nuvens de gotas de água condensada são frequentemente vistas saindo do escapamento de automóveis especialmente em que em dais frios A densidade da gasolina é 079 gm L 1 Imagine que a gasolina está representada pelo octano para o qual a reação de combustão é 2 C 8 H 18l 25 O 2g 16 CO 2g 18 H 2 O l Calcule a massa de água produzida na combustão de 38 L de gasolina Resp 4266 g Um vaso de reação contém 577g de fósforo branco e 577g de oxigênio A primeira reação que ocorre é a formação de oxido de fósforo III I P 4s 3 O 2g P 4 O 6s Se o oxigênio presente é suficiente a reação prossegue com f ormação de oxido de fósforoV II P 4 O 6s 2 O 2g P 4 O 10s Qual é o reagente limitante para a formação do P 4 O 10 Resp O 2 Qual é a massa de P 4 O 10 produzida R esp 1024 g Quantos gramas de reagentes em excesso permanecem no vaso de reação Resp 1 0 g As chamas de oxiacetileno são usadas para soldas atingindo temperaturas próximas a 2000 o C Estas temperaturas são devidas à combustão do acetileno com oxigênio equação não balanceada C 2 H 2g O 2g CO 2g H 2 O g Partindo de 125g de ambos qual é o reagente limitante Resp O 2 Qual é o rendimento teórico em massa de H 2 O a ser obtido desta mistura reacional R esp 2808 g Se forem formados 225g de água qual é o rendimento percentual Resp 80 No processo de Oswald o ácido nítrico é produzido a partir de NH 3 por um processo de três et apas equações não balanceadas I NH 3g O 2g NO g H 2 O g II NO g O 2g NO 2g III NO 2g H 2 O g HNO 3aq NO g Supondo um rendimento de 82 em cada etapa quantos gramas de ácido nítrico podem ser fabricados a partir de 1000 g de amônia Resp 1 362 g de HNO 3 Uma amostra de 1600g de magnésio é queimada no ar produzindo uma mistura de dois sólidos iônicos óxido de magnésio e nitreto de magnésio A água é adicionada a esta mistura Ela reage com o óxido de magnésio formando 3544g de hidróxido de magnésio Escreva a equação balanceada para as três reações descritas acima Qual a massa de óxido de magnésio é formada pela combustão do magnésio Resp 2 44 g de MgO Qual a massa de nitreto de magnésio será formada Resp 0 17 g Uma solução de ácido clorídrico foi preparada colocandose 1000 mL do ácido concentrado em um frasco volumétrico de 1000 L e adicionandose água até a marca Outra solução foi preparada colocandose 0832g de carbonato de sódio anidro em um frasco volumétrico de 1000 mL e adicionandose água até a marca Então 2500 mL desta última solução foram pipetados para um frasco e titulada com o ácido diluído O ponto estequiométrico foi atingido após adição de 3125 mL do ácido Escreva uma equação balanceada para a reação de HCl aq com Na 2 CO 3aq Qual é a molaridade do ácido do clorídrico original Resp 12 5 molL Responda as questões sobre eletrólise Quanto tempo é necessário em horas para depositar por galvanização 2015 g de prata a partir de uma solução de nitrato de prata usando uma corrente de 20 mA MA Ag 108 Resp 25 h Quando uma mesma corrente é usada pelo mesmo tempo qual é a massa de cobre depositada em gramas a partir de uma solução de sulfato de cobre II MA Cu 636 Resp 059 g Dada a possível reação em uma pilha Cl 2 g 2 Br aq 2 Cl aq Br 2 l e os PotenciaisPadrão de Eletrodo Cl 2 g 2 e 2 Cl aq 136 V Br 2 l 2 e 2 Br aq 109 V Perguntase Essa reação é espontânea Qual a fem dessa possível pilha Resp 027 V Descreva o diagrama da Pilha e indique os polos negativos e positivos Entalpia Identifique os seguintes sistemas como abertos fechados ou isolados a café em uma garrafa térmica de ótima qualidade b líquido refrigerante na serpentina de uma geladeira c um calorímetro de bomba no qual benzeno é queimado d gasolina queimando em um motor de automóvel e mercúrio em um termômetro f uma planta viva Descreva três maneiras de aumentar a energia interna de um sistema aberto Quais desses métodos você poderia usar para aumentar a energia interna de um sistema fechado Calcule o calor que deve ser fornecido a uma chaleira de cobre de massa 5000 g que contém 7500g de água para aumentar sua temperatura de 230C até o ponto de ebulição da água 1000 C Dados calor específico do cobre c 0094 calgC calor específico da água é c 1 calgC Resp Q total 61369 cal Defina E ntalpia A oxidação de nitrogênio no exaustor quente de motores de jatos e de automóveis ocorre pela reação N 2 g O 2 g 2 NO g H 1806 kJ Qual é o calor absorvido na formação de 155 mol NO Resp 13997 kJ Qual é o calor absorvido na oxidação de 545 L de nitrogênio em 100 atm e 273 K Resp 4334 kJ Quando a oxidação de N 2 a NO foi completada em um calorímetro de bomba o calor absorvido medido foi igual a 492 J Que massa de gás nitrogênio foi oxidada Resp 762 10 2 g A combustão de octano é ex p ressa pela equação termoquímica C 8 H 18l 1 2 5 O 2g 8 CO 2g 9 H 2 O l H 5471 kJ mol 1 Qual é o calor gerado na combustão de 10 L de gasolina imagine que ela é composta exclusivamente de octano A densidade do octano é 070 gmL 1 Resp 336x10 5 kJ As entalpias padrão de combustão da grafita e do diamante são 39351 kJmol 1 e 39541 kJmol 1 respectivamente Calcule a variação na entalpia molar da transição grafita diamante Resp H 190 kJ Dois estágios sucessivos da preparação industrial do ácido sulfúrico são a combustão do enxofre e a oxidação do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre A partir das entalpias padrão de reação S s O 2 g SO 2 g H 29683 kJ 2 S s 3O 2 g 2 SO 3 g H 79144 kJ calcule a entalpia de reação da oxidação do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre na reação 2 SO 2 g O 2 g 2 SO 3 g Resp Δ H 19778 kJ Na preparação de ácido nítrico pela oxidação da amônia o primeiro produto é óxido nítrico que é depois oxidado a dióxido de nitrogênio A partir das entalpias padrão de reação N 2 g O 2 g 2 NO g H 1805 kJ N 2 g 2 O 2 g 2 NO 2 g H 664 kJ calcule a entalpia padrão de reação da oxidação do óxido nítrico a dióxido de nitrogênio 2 NO g O 2 g 2 NO 2 g Resp Δ H 1141 kJ Calcule a entalpia de reação da síntese do gás cloreto de hidrogênio H 2 g Cl 2 g 2HCl g a partir das seguintes informações NH 3 g HCl g NH 4 Cl s H 1760 kJ N 2 g 3H 2 g 2NH 3 g H 9222 kJ N 2 g 4 H 2 g Cl 2 g 2 NH 4 Cl s H 62886 kJ Resp Δ H 18464 kJ Calcule a entalpia de reação da formação do cloreto de alumínio anidro 2 Al s 3 Cl 2 g 2 AlC l 3 s a partir dos seguintes dados 2 Al s 6 HCl aq 2 AlCl 3 aq 3 H 2 g H 1049 kJ HCl g HCl aq H 748 kJ H 2 g Cl 2 g 2 HCl g H 185 kJ AlCl 3 s AlCl 3 aq H 323 kJ Resp Δ H 14068 kJ Entropia e Energia Livre de Gibbs Defina Entropia Que substância em cada um dos seguintes pares você esperaria que tivesse a maior entropia padrão molar em 298 K Explique seu raciocínio a iodo ou bromo b os dois líquidos ciclopentano e 1penteno c eteno também conhecido como etileno ou uma massa equivalente de polietileno uma substância formada pela polimerização do etileno Defina Energia Livre de Gibbs Por que existem tantas reações exotérmicas espontâneas Explique como uma reação endotérmica pode ser espontânea Se um processo exotérmico for espontâneo qual será a contribuição da entropia descreva a contribuição entrópica Explique por que cada uma das seguintes declarações é falsa a Reações cujas energias livres de reação são negativas ocorrem espontânea e rapidamente b Todas as amostras de um elemento puro independentemente de seu estado físico tem energia livre de formação igual a zero c Uma reação exotérmica que produz mais mols de gás do que consume tem energia livre padrão de reação positiva O nitrato de potássio dissolve facilmente em água e sua entalpia de solução é 349 kJmol 1 A entalpia de solução favorece ou não o processo de dissolução A variação de entropia do sistema é positiva ou negativa quando o sal dissolve A variação de entropia do sistema é principalmente o resultado de mudanças de desordem posicional ou de desordem térmica A variação de entropia da vizinhança é principalmente o resultado de mudanças de desordem posicional ou de desordem térmica Suponha que um cubo de gelo de massa igual a 100 g foi colocado em um copo com agua ligeiramente acima de 0 o C Quando o gelo derrete 33kJ de energia é absorvida a partir da vizinhança na forma de calor Qual é a variação de entropia da amostra cubo de gelo e na vizinhança água Resp S viz 012 kJK Determine o valor de ΔG o e a espontaneidade para a decomposição do peróxido de hidrogênio a 25C 2 H 2 O 2 l 2 H 2 Ol O 2 g Use os seguintes dados termodinâmicos para calcular Espécie Δ H kJmol S JKmol H 2 O 2 l 188 110 H 2 Ol 286 70 O 2 g 0 Resp G 1165 kJmol 1 Processo espontâneo a T 25 o C Calcule o G da reação a 25C e interprete seu valor Em que temperatura a reação do Br 2 l Br 2 g será espontânea Considere H 3091 kJmol S 932 JmolK Resp G 3136 Jmol T 587 o C Cinética O seguinte perfil de reação esquemático descreve a reação A D a A reação total é exotérmica ou endotérmica b Quantos intermediários existem Identifiqueos c Identifique os complexos ativados e os intermediários de reação d Qual é a etapa determinante da velocidade da reação e Qual é a etapa mais rápida Explique sua resposta Complete as afirmações seguintes relativas à produção de amônia pelo processo Haber cuja reação total é N 2g 3H 2g 2NH 3g a A velocidade de desaparecimento de N 2 é vezes a velocidade de desaparecimento de H 2 b A velocidade de formação de NH 3 é vezes a velocidade de desaparecimento de H 2 c A velocidade de formação de NH 3 é vezes a velocidade de desaparecimento de N 2 Complete as afirmações seguintes para a reação 2N 2 O 5g 4NO 2g O 2g a A velocidade de desaparecimento de N2O5 é vezes a velocidade de formação de O2 b A velocidade de formação de NO2 é vezes a velocidade de desaparecimento de N2O5 c A velocidade de formação de NO2 é vezes a velocidade de formação de O2 Uma reação química apresentou a seguinte equação de velocidade experimental Velocidade kA 2 O que acontecerá com a velocidade de reação se i a concentração A for triplicada ii a concentração A for reduzida pela metade Na reação 2CrO 4 2 aq 2H Cr 2 O 7 2 aq H 2 O l a velocidade de formação de íons dicromato é 014 molL 1 s 1 a Qual é a velocidade de reação dos íons cromato b Qual é a velocidade única da reação Brometo de nitrosila NOBr é sintetizado a partir de NO e Br 2 de acordo com a seguinte equação química 2 NO g Br 2g 2NOBr g Resultados experimentais mostram que a reação é de segunda ordem em relação ao NO e de primeira ordem em relação ao Br 2 Com base nestas informações responda às seguintes questões a Escreva a equação de velocidade para a reação b Qual será a variação na velocidade inicial se a concentração de NO variar de 00024 mol L 1 a 00012 mol L 1 Escreva as unidades das constantes de velocidade quando as concentrações estão em mols por li tro e o tempo em segundos para a reações de ordem zero b reações de primeira ordem c reações de segunda ordem A reação de decomposição do pentóxido de dinitrogênio N 2 O 5 é de primeira ordem Qual é a velocidade inicial da decomposição de N 2 O 5 quando 345 g N 2 O 5 são colocados em um balão de 0750 L aquecido em 65C 338 K Nesta reação ᴋ 52 x 10 3 s 1 na lei de velocidade velocidade de decomposição de N 2 O 5 Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação A B C produtos Concentração Inicial mmolL 1 Exp A B C Velocidade mmolL 1 s 1 1 348 305 400 3700 2 087 305 400 925 3 087 050 400 025 4 348 305 100 231 5 300 250 150 Apresente a lei de velocidade desta reação Qual é a ordem da reação Determine a partir dos dados o valor da constante da velocidade Calcule a velocidade reação quando A 30 mmolL 1 B 25 mmolL 1 e C 15 mmolL 1 O ácido selenoso em meio ácido na presença de íons iodeto forma o selênio metálico o ânion triiodeto I 3 e moléculas de água A tabela abaixo apresenta os valores da velocidade de reação para diferentes concentrações iniciais dos reagentes em mmolL 1 a 298 K 25 o C H 2 SeO 3 I H Velocidade mmolL 1 s 1 125 125 125 87 250 125 125 173 125 375 125 783 250 125 250 1384 300 25 15 Escreva a equação química e a lei de velocidade desta reação Qual é a ordem da reação Determine a partir dos dados o valor da constante da velocidade Calcule a velocidade reação quando H 2 SeO 3 30 mmolL 1 I 25 mmolL 1 e H 15 mmolL 1 Cinética Leis integradas Quando 052 g H 2 e 019 g I 2 são colocados em um balão de reação de 750 mL aquecido em 700K eles reagem por um processo de segunda ordem primeira ordem em cada reagente em que ᴋ 0063 Lmol 1 s 1 na lei de velocidade para a velocidade de formação de HI a Qual é a velocidade inicial de reação b Qual será o fator de aumento da velocidade de reação se a concentração de H 2 na mistura for dobrada Ouro radioativo Au198 é utilizado no diagnóstico de problemas renais O tempo de meia vida do isótopo é de 27 dias Se iniciarmos um processo de decaimento com uma quantidade de 56 mg de Au198 qual será a quantidade do isótopo após 64 horas Determine a constante de velocidade das seguintes reações de primeira ordem expressas como a velocidade de perda de A a A B sabendo que a concentração de A decresce à metade do valor inicial em 1000 s b A B sabendo que a concentração de A decresce de 067 molL 1 a 053 molL 1 em 25s A decomposição do cloreto de sulforila SO 2 Cl 2 segue uma cinética de primeira ordem e tem k 28110 3 min 1 na lei de velocidade de decomposição a uma determinada temperatura Se a concentração inicial do cloreto de sulforila for 170 molL 1 qual será a sua concentração após 10 minutos Quanto tempo levará para a concentração de cloreto de sulforila cair de 14 molL 1 até 035 molL 1 nestas condições Quanto tempo levará para a concentração de cloreto de sulforila seja 10 da concentração inicial A reação de decomposição do pentóxido de dinitrogênio N 2 O 5 é de primeira ordem com constante de velocidade igual a 37 x 10 5 s 1 em 298 K a Qual é a meiavida em horas da decomposição de N 2 O 5 em 298K b Se N 2 O 5 0 00567 mol L 1 qual será a concentração de N 2 O 5 após 35 h c Quanto tempo em minutos passará até que a concentração de N 2 O 5 caia de 00567 molL 1 a 00135 molL 1 A meiavida da decomposição de primeira ordem de A é 355s Qual é o tempo necessário para que a concentração de A caia até a um quarto b 15 do valor inicial c um nono da concentração inicial A decomposição de peróxido de hidrogênio H 2 O 2 forma água e gás oxigênio Esta reação segue uma cinética de primeira ordem em relação a água oxigenada e tem k 4110 2 min 1 na lei de velocidade de decomposição Apresente a equação química Se a concentração inicial de água oxigenada for 070 molL 1 qual será a sua concentração após 10 minutos Quanto tempo levará para a concentração de água oxigenada cair de 04molL 1 a 015molL 1 Qual é o tempo necessário para que a concentração de água oxigenada decresça de um quarto O etano C 2 H 6 forma radicais CH 3 em 700 C em uma reação de primeira ordem para a qual ᴋ 198 h 1 a Qual é a meiavida da reação b Calcule o tempo necessário para que a quantidade de etano caia de 115 x 10 3 mol até 235x 10 4 mol em um balão de reação de 500 mL em 700 C Para os exercícios a seguir considere as seguintes informações sobre Ordem da reação i Se um gráfico de ln A contra o tempo é uma reta a reação é de primeira ordem ii Se o gráfico de 1A contra o tempo é uma ret a a reação é de segunda ordem iii A concentração do reagente em uma reação de ordem zero cai em velocidade c onstante até que ele se esgote A velocidade de uma reação de ordem zero é independente da concentração Considerando que os dados a seguir foram obtidos para a reação 2HI g H 2g I 2g em 580 K determine a partir do gráfico a constante de velocidade e b a lei de velocidade única Eixo x Eixo y Eixo y Eixo y Tempo s HI molL 1 ln HI 1 HI 0 1000 1000 0112 2000 0061 3000 0041 4000 0031 Considerando que os dados a seguir foram obtidos para a reação H 2g I 2g 2HI g em 780 K determine a partir do gráfico a ordem de reação para o H 2 Eixo x Eixo y Eixo y Eixo y Tempo s H 2 mmolL 1 ln H 2 1 H 2 0 1000 1 043 2 027 3 020 4 016 Considerando que os dados a seguir foram obtidos para a decomposição de A sendo 2 A 4 B C determine a partir do gráfico a ordem de velocidade e constante de velocidade e b a lei de velocidade única Eixo x Eixo y Eixo y Eixo y Tempo s A mmolL 1 ln A 1 A 0 257 400 150 800 087 1200 051 1600 030 Indique quais das seguintes declarações sobre a catálise são verdadeiras Se a declaração for falsa explique por quê a Em um processo de equilíbrio o catalisador aumenta a velocidade da reação direta e deixa inalterada a velocidade da reação inversa b O catalisador não é consumido durante a reação c A trajetória da reação é a mesma na presença ou na ausência do catalisador mas as constantes de velocidade das reações direta e inversa diminuem d Um catalisador heterogêneo funciona porque liga uma ou mais de uma das moléculas que sofrem reação à superfície do catalisador e As enzimas são proteínas naturais que servem de catalisadores em sistemas biológicos f A constante de equilíbrio de uma reação é maior na presença de um catalisador mas as constantes de velocidade das reações direta e inversa diminuem Equilíbrio Químico Verifique se as seguintes afirmações estão certas ou erradas Se estiverem erradas explique por quê Uma reação pá ra quando atinge o equilíbrio Uma reação em equilíbrio não é afetada pelo aumento da concentração de produtos Se a reação começa com maior pressão dos reagentes a constante de equilíbrio será maior Se a reação começa com concentrações maiores de reagentes as concentrações de equilíbrio de cada produto será maior e Em uma reação de equilíbrio a reação inversa começa assim que os produtos se formam f Se fizermos uma reação ocorrer mais rapidamente podemos aumentar a quantidade do produto no equilíbrio g A energia livre de reação é zero no equilíbrio h A energia livre padrão de reação é zero no equilíbrio Escreva a expressão do equilíbrio K c para cada uma das seguintes reações a CO g Cl 2g COCl g Cl g b H 2g Br 2g 2HBr g c 2H 2 S g 3O 2g 2SO 2g 2H 2 O g d 2NO g O 2g 2 NO 2g e SbCl 5g SbCl 3g Cl 2g f N 2g 2H 2g N 2 H 4g Uma amostra de 010 mol H 2g e uma de 010 mol Br 2g são colocadas em um recipiente fechado de 20 L Deixase que a reação H 2g Br 2g 2HBr g atinja o equilíbrio Uma amostra de 020 mol HBr é colocada em um segundo recipiente fechado de 20 L na mesma temperatura e deixase que atinja o equilíbrio com H 2 e Br 2 Quais das quantidades a seguir serão diferentes nos dois recipientes Quais serão iguais Explique suas respostas a quantidade de Br 2 b concentração de H 2 c a razão HBrH 2 Br 2 d a razão HBrBr 2 e a razão HBr 2 H 2 Br 2 f a pressão total no recipiente Quando 00172 mol HI é aquecido até 500K em um recipiente fechado de 200 L a mistura resultante em equilíbrio contém 190 g HI Calcule K c para a reação de decomposição 2HI g H 2g I 2g Calcule o valor da constante de equilíbrio K da reação O 2g O g O 3g sabendo que NO 2g NO g O g K 6810 49 O 3g NO g NO 2g O 2g K 5810 34 O processo HaberBosch para a síntese da amônia foi desenvolvido no início desse século sendo largamente utilizado hoje em dia Nesse processo a mistura de nitrogênio e hidrogênio gasosos é submetida a elevada pressão na presença de catalisadores em temperatura de 450C A reação pode ser representada a seguir N 2 g 3 H 2 g 2 NH 3 g H 100 kJmol Com relação ao processo HaberBosh é incorreto afirmar que a alta temperatura tem como objetivo aumentar a concentração de amônia obtida no equilíbrio o uso do catalisador e a alta temperatura permitem que a reação ocorra em uma velocidade economicamente viável a alta pressão desloca o equilíbrio no sentido de produzir mais amônia o catalisador não influi na concentração final de amônia obtida após atingido o equilíbrio para separar a amônia dos reagentes resfriamse os gases obtendo amônia liquída a 33C retornando o H 2 e o N 2 que não reagiram para a câmara de reação A reação de um ácido orgânico com um álcool forma ésteres Por exemplo a reação do ácido acético CH 3 COOH com etanol C 2 H 5 OH em um solvente orgânico forma o éster conhecido como acetato de etila CH 3 COOC 2 H 5 e água A reação com K c 40 é CH 3 COOH l C 2 H 5 OH l CH 3 COOC 2 H 5sol H 2 O l Se as concentrações iniciais de CH 3 COOH e C 2 H 5 OH são 032 e 630 molL 1 respectivamente e nenhum dos produtos está presente inicialmente qual deverá ser a concentração do éster no equilíbrio Diga para cada um dos seguintes equilíbrios se haverá deslocamento na direção dos reagentes ou dos produtos quando a temperatura aumenta a N 2 O 4 g 2 NO 2 g H 57 kJ mol b Ni s 4 CO g NiCO 4 g H 161 kJ mol c CO 2g 2NH 3 g CONH 2 2 s H 2 O g H 90 kJ mol A reação total da fotossíntese é 6CO 2g 6H 2 O l C 6 H 12 O 6aq 6O 2g H 2802 kJmol Suponha que a reação está no equilíbrio Diga qual é a consequência que cada uma das seguintes mudanças teria sobre a composição de equilíbrio tendência de mudança na direção dos reagentes tendência de mudança na direção dos produtos o u não ter consequência alguma a o aumento da pressão parcial de O 2 b compressão do sistema c aumento da quantidade de CO 2 d aumento da temperatura e remoção parcial de C 6 H 12 O 6 f adição de água g redução da pressão parcial de CO 2 Produto Solubilidade e Ácido Base PRODUTO SOLUBILIDADE Determine o K ps das seguintes substâncias pouco solúveis conhecidas as suas solubilidades molares a AgBr 88x10 7 molL 1 b PbCrO 4 13x 10 7 molL 1 c BaOH 2 011 molL 1 d MgF 2 12x10 3 molL 1 Calcular a solubilidade do BaSO 4 em uma solução 001 molL 1 de Na 2 SO 4 Dado BaSO 4s Ba 2 aq SO 4 2 aq K ps 15 x10 9 Calcular a solubilidade do AlOH 3 Dado AlOH 3s Al 3 aq 3OH aq K ps 5x 10 33 Formarseá ou não um precipitado de PbCl 2 ao se misturarem volumes iguais de soluções 01 molL 1 de PbNO 3 2 e 001 molL 1 de NaCl Dado PbCl 2s Pb 2 aq 2Cl aq K ps 16x 10 5 Em que pH começa a precipitar o MgOH 2 se a concentraçao do Mg 2 na solução é 001 molL 1 Dado MgOH 2s Mg 2 aq 2 OH aq K ps 89 x 10 12 Que concentração de Ag em mols por litro deve estar presente no ínicio da precipitação do AgCl de uma solução contendo 10x10 4 mols de Cl por litro AgCl s Ag aq Cl aq K ps 178 x 10 10 Se 011 mg de AgBr se dissolve em 1000 mL de água a uma dada temperatura qual é o produto de solubilidade deste sal naquela temperatura Diga se Ag 2 CO 3 precipita de uma solução formada por uma mistura que contém 100 mL de 10x 10 4 molL 1 AgNO 3aq e 100 mL de 10 x 10 4 molL 1 Na 2 CO 3aq O hidróxido de magnésio MgOH 2 é uma base pouco solúvel em água apresentando constante de produto de solubilidade K ps 410 12 Uma suspensão desta base em água é conhecida comercialmente como leite de magnésia sendo comumente usada no tratamento de acidez no estômago Calcule em molL a solubilidade do MgOH 2 numa solução saturada desta base Escreva a equação balanceada da reação de neutralização total do hidróxido de magnésio com ácido clorídrico HCl A fluoretação da água potável de uma cidade produz uma concentração de íons fluoreto próxima a 5 x 10 3 molL 1 Se a água utilizada na cidade for dura água que contém íons Ca 2 pode ocorrer precipitação de CaF 2 durante a fluoretação Qual é a concentração máxima de íons Ca 2 que pode estar presente em solução para que não ocorra precipitação durante a fluoretação Ignore a eventual protonação do F K ps 40x10 11 ÁCIDO E BASE Escreva as fórmulas dos ácidos conjugados de a CH 3 NH 2 metilamina b hidrazina NH 2 NH 2 c HCO 3 e das bases conjugadas de d HCO 3 e C 6 H 5 OH fenol f CH 3 COOH Escreva as fórmulas dos ácidos conjugados de a H 2 O b OH c C 6 H 5 NH 2 anilina e das bases conjugadas de d H 2 S e HPO 4 2 f HClO 4 Identifique a o ácido e a base de Bronsted e b a base e o ácido conjugado formado na seguinte reação HNO 3aq HPO 4 2 aq NO 3 aq H 2 PO 4 aq HSO 3 aq NH 4 aq NH 3aq H 2 SO 3aq O pH de várias soluções foi medido em um laboratório de pesquisas de uma empresa de alimentos Converta os seguintes valores de pH para molaridade de íons H 3 O a 33 o pH do suco de laranja azedo b 67 o pH de uma amostra de saliva c 44 o pH da cerveja d 53 o pH de uma amostra de café 15 Calcule o pH e o pOH de cada uma das seguintes soluções de ácido ou base forte em água a 00146 molL 1 HNO 3aq b 011 molL 1 HCl aq c 00092 molL 1 BaOH 2aq d 200 ml de 0175 molL 1 KOH aq depois da dissolução até 500 x 10 2 mL e 136 mg de NaOH dissolvido em 0350 L de solução f 750 mL de 35 10 4 molL 1 HBr aq depois da dissolução até 0500 L Admita que o café tem pH 50 e leite tem pH 60 Sabendose que pH log H e que pH pOH 14 calcule a concentração de OH no café a concentração de H em molL em uma média de café com leite que contém 100 mL de cada bebida Um suco de tomate tem pH 40 e um suco de limão tem pH 20 Sabendose que pH log H e pH pOH 14 Calcule quantas vezes a concentração de H do suco de limão é maior do que a concentração de H do suco de tomate Calcule o volume de solução aquosa de NaOH de concentração 0010molL 1 necessário para neutralizar 100 mL de cada um dos sucos Dê os valores de K a dos seguintes ácidos a ácido fosfórico H 3 PO 4 pK a1 212 b ácido fosforoso H 3 PO 3 pK a1 200 c ácido selenoso H 2 SeO 3 pK a1 246 d íon hidrogenosselenato HSeO 4 pK a2 192 e Liste os ácidos em ordem crescente de força Escreva a equação do equilíbrio de transferência de prótons de cada um dos seguintes ácidos fracos e dê a expressão da constante de acidez K a Identifique a base conjugada escreva a equação apropriada para a transferência de prótons e escreva a expressão da constante de basicidade K b a HClO 2 b HCN Explique o que ocorre a com a concentração dos íons H 3 O de uma solução de ácido acético quando se adiciona ace tato de sódio sólido b com a porcentagem de desprotonação do ácido benzóico em uma solução de ácido benzóico quand o se adiciona ácido clorídrico c com o pH da solução quando se adiciona cloreto de amônia sólido a uma solução de amônia em água 12 10