Exercícios sobre Equilíbrio Químico para Exame de Química Agronômica

Química para Agronomia Lista de exercícios sugeridos para o EXAME Referência das avaliações 2 3 e 4 Cap 15 Livro Brown Manipulação da constante de equilíbrio a Reação escrita no sentido inverso portanto a Kinversa 1Kdireta 1 0013 779 b Analisa a grandeza dos valores Maior K reação favorecida no sentido dos produtos Manipulação da K Similar ao anterior Manipulação da K Similar ao anterior Temos as pressões no equilíbrio É preciso montar a expressão da Keq e inserir os valores no equilíbrio Pressões no equilíbrio Monta a K e insere os valores 𝐾𝑒𝑞 𝑃𝑁𝑂𝐶𝑙2 𝑃𝑁𝑂2 𝑃𝐶𝑙2 028 00952 0171 Temos as pressões de cada componente gasoso É preciso determinar a pressão inicial A pressão será definida pela equação 𝑃 𝑛𝑅𝑇 𝑉 𝐸𝑥 𝑑𝑜 𝑁𝑂 𝑃 010 0082 300 10 246 𝑎𝑡𝑚 Determine a pressão de cada componente e monte a tabela de equilíbrio 2NO 2H2 N2 2 H2O I 246 123 0 246 atm V 093 2x093 093 2x 093 atm Eq 153 1044 093 432 atm no equilíbrio Uzando a pressão do NO no equilíbrio temos uma variação de 093 que será relacionada com os demais componentes pela estequiometria Completa a tabela e determina a K Determine o Q da reação e compare com a constante Keq Monta a tabela de equilíbrio para determinar as pressões no equilíbrio 2 NO N2 O2 I 373 0 0 V 2x x x Eq 373 2x x x Aplica a condição na Keq Tem que resolver a eq De 2 grau para obter o valor de x Monta a tabela com as pressões no equilíbrio SO2Cl2 SO2 Cl2 Eq 331 159 x Aplica a condição na Keq para descobrir o valor de x 𝐾𝑒𝑞 𝑃𝑠𝑜2𝑃𝑐𝑙2 𝑃𝑠𝑜2𝑐𝑙2 239 159 𝑥 331 Equilíbrio heterogêneo O sólido não participa da Keq Temos Keq Ca2CrO4 71x104 x x resolve x e obtemse as concentrações Aplicações do princípio de Le Chatelier para analisar cada perturbação do equilíbrio Cap 14 CINÉTICA Pela reação temos 𝑣 𝐴 𝑡 𝐵 𝑡 a A quantidade produzida de B será a diferença da quantidade consumida de A Iniciase com 0065 após 10 min resta 0051 de A Portanto B produzido será B 0065 0051 0014 mol os demais tempos seguem a mesma metodologia b 𝑣 𝐴 𝑡 a velocidade em cada tempo será definida pela equação É preciso determinar a concentração em molL de A C mol de A volume em litro C 006501 065 molL no tempo zero 10 min C 051 molL V 051 065 10 0 0014 molL min Demais tempos segue a equação Aplicação da lei de velocidade 1 ordem v k N2O5 Substitui a constante e a concentração e encontra a velocidade Reação de 2 ordem Conceitos teóricos Monta a lei de velocidade com os dados da tabela Escolhe dois experimentos com 1 componente fixo e avalia qual o efeito da concentração do outro reagente sobre a velocidade Igual ao 1421 Exemplos na aula CAP 16 Brown Monta a relação de BronstedLowry H2SO3 H2O HSO3 H o HSO3 é a base conjugada Consultar a tabela de força ácida e básica A espécie mais forte reage como ácido a HCO3 F CO32 HF Igual ao 1615 Relações entre Kw H e OH Ácido fraco Usa a informação do pH e determina a H no equilíbrio Monta a tabela e determina o Ka Exemplo da aula Similar ao anterior Monta a tabela de equilíbrio HC7H5O2 H C7H5O2 I 0050 0 0 V x x x Eq 0050x x x Monta o Ka e descobre o valor de x Resolve pela tabela de equilíbrio Similar ao 1649 Relação Ka e Kb KwKa x Kb Monta a tabela de equilíbrio para a base fraca Similar aos casos anteriores Base fraca C18H21NO3 H2O C18H21NO3H OH Usa a informação do pH e determina o pOH obtendo a OH Monta a tabela de equilíbrio e descobre o Kb CAP 17 Brown Kps de sais Determinação do KPs ou solubilidade Segue o diagrama e a estequiometria dos sais a CaF2 solubilidade molar do composto CaF2 Ca2 2 F estequiometria 1 Ca 2 F 1 mol do composto resulta em 1 mol de Ca2 000124 molL 1 mol do composto resulta em 2 mol de F 2x 000124 molL 000248 molL KPS Ca2 F2 b 0011 g de SrF2 em 100 mL de água temos a massa de sal em 100 mL de solução saturada Precisamos obter a concentração em gL e seguir o diagrama até o Kps 0011 g sal 100 mL X 1000 mL X 011 gL solubilidade do composto Converte para molL 1 mol do SrF2 12562 g X 011 g X 000088 molL solubilidade molar Concentração dos íons 1 SrF2 Sr2 2 F Solubilidade molar 000088 M 000088M 2 x 000088 000176 M Aplica no Kps Kps Sr2x F2 Kps 000088 x 0001762 272x109 Obtém o kps Demais são similares Temos a solubilidade do composto em gL Utiliza a MM do composto e converte a solubilidade para molL Depois obtémse o KPS Similar ao 1737 Detalhe queremos a solubilidade do sal básico MnOH2 em condições de pH Tratamento similar ao efeito do íon comum Um tampão terá pH praticamente fixo Portanto em cada condição de pH vamos considerar que no equilíbrio a OH em solução deve ser correspondente ao pH fornecido Ex pH 7 No pH 7 a OH 10 x107 molL é a quantidade de OH na solução tampão início MnOH2 s Mn2 2 OH I 0 10x107 conc De OH no tampão 7 V x 2x Eq x 10x107 2x A OH tem que se manter fixa para manter o pH do tampão em 7 Portanto o OH liberado pelo sal pouco solúvel 2x será neutralizado no tampão desta forma no equilíbrio a OH 10x107 M mantendo o pH7 O x da tabela de equilíbrio será a nova solubilidade do sal dentro do tampão O Kps do sal é conhecido Montando o KPS Mn2 OH2 16x1013 x 10x1072 x 160 molL a nova solubilidade do sal denro do tampão Convertendo para gL 8895 gmol x 160 142x10 3 gL Precipitação seletiva Similar aos casos que vimos em aula considerando a concentração do sulfato Quociente de solubilidade a Imagine a solução de CaCl2 10 L de solução com 0050 mol de CaCl2 Adicione uma base até atingir pH8 Neste caso não há variação de volume precisamos somente das concentrações das espécies que participam do sal precipitado Ca2 e OH CaCl2 Ca2 2 Cl Ca2 0050 molL Para ter pH8 então o pOH 6 OH 10pOH 106 10 x 106 molL Como precipita o CaOH2 precisamos da OH presente na solução Não sabemos se estas concentrações serão suficientes para saturar a solução portanto calculamos o Q CaOH2 Ca2 2 OH Q Ca2 OH2 Q 0050 x 10x1062 usamos as das fontes de Ca e OH Q 50 x 1014 Comparando Q com o Kps 65x106 tabelado temos Q Kps não precipita b É similar porém tem que considerar a variação de volume e recalcular as concentrações e a reação de dupla troca que ocorre com as duas soluções salinas Fizemos um similar em sala GRAVIMETRIA E VOLUMETRIA VÁRIOS RESOLVIDOS EM SALA DURANTE AS AULAS Exercícios 1 Considere a mistura de duas soluções contendo 05231g de KBr e uma quantidade de AgNO3 O precipitado formado de AgBr apresenta uma massa de 08145g Determine qual a pureza do KBr presente nesta mistura 2 02500 g de KCl foi utilizado para precipitar Ag obtendo 02912g de AgCl puro Qual a pureza do KCl 3 O cálcio presente em uma amostra de 200 mL de água natural foi determinado por precipitação com oxalato de etila O precipitado foi calcinado em um cadinho com massa de 266002g vazio A massa do cadinho com a amostra CaO foi de 267134g Determine a concentração de Ca nesta água em g100mL de amostra 4 0485g de uma amostra de solo contendo Fe2 e Fe3 foi oxidada e o Fe3 precipitado como óxido de ferro hidratado Fe2O3xH2O O precipitado foi filtrado lavado e calcinado pesando 0248g de Fe2O3 puro Determine a quantidade de Ferro na amostra 5 Um minério de ferro foi analisado pela dissolução de uma amostra de 11324g em HCl A solução foi diluída em H2O e o Fe foi precipitado na forma de Fe2O3xH2O pela adição de NH3 Após filtrado e lavado o material foi calcinado obtendo 05394g de Fe2O3 puro Calcule a de Ferro na amostra Converta a quantidade de Fe2O3 para de Fe3O4 6 Calcule o volume de NH3 necessário para precipitar o Fe de uma amostra como FeOH3 em uma amostra inicial pesando 0700g com teor de 25 em Fe2O3 7 Uma amostra de 02356 g contendo apenas NaCl 5844 gmol e BaCl2 20823 gmol gerou 04637 g de AgCl seco 14332 gmol Calcule o porcentual de cada composto de halogênio presente na amostra 8 Determine a massa de AgNO3 16987 gmol para preparar 20 L de uma solução 0050 molL Qual o volume desta solução necessária para preparar 100 mL de uma solução 0015 molL de AgNO3 9 500 mL de uma solução de HCl requereu 2971 mL de uma solução BaOH2 001963 molL para alcançar o ponto final da titulação Qual a concentração de da solução de HCl 10 Uma amostra de liga de ferro pesando 08040g e dissolvida em ácido O ferro é titulado com 4722 mL de uma solução de KMnO4 002242 molL Determine o ferro da amostra em Fe e como Fe3O4 11 Uma amostra de 1000 mL de água salobra foi alcalinizada e o sulfeto presente na amostra foi titulado com 1647 mL de AgNO3 002310 molL Determine a concentração de H2S em ppm desta amostra Cap 25 Química Orgânica Livro Brown Nomenclatura isômeros grupos funcionais Desenhe a estrutura de um hidrocarboneto C5 cadeia aberta que tenha somente ligações simples alcano um cíclico de ligações simples cicloalcano uma ligação dupla alceno e uma ligação tripla alcino Insaturação é o termo relacionado as ligações múltiplas ligação sigma e pi Desenhe todas as estruturas diferentes com 5 carbonos e 10 hidrogênios Nomenclatura regras Compare os isômeros estruturais e determine quais são iguais e quais estruturas são diferentes moléculas Desenhe as estruturas Ex 11dicloro1buteno C C Cl Cl H CH2 CH3 o carbono 1 tem dois ligantes iguais sem a possibilidade de gerar isômero cis ou trans Conferir na tabela de funções orgânicas e identificar cada função Conferir na tabela de funções orgânicas e identificar cada função Uma mesma molécula pode ter mais de uma função orgânica Analisar as estruturas e identificar os tipos de isômeros Carbono quiral carbono com 4 ligantes diferentes Analisar cada estrutura e identificar se há a presença do carbono quiral Existindo o carbono quiral temos um isômero óptico INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 1 Indique a ordem crescente das temperaturas de ebulição dos compostos acima Temos compostos de classes diferentes hidrocarboneto álcool e éter Devemos comparar a ordem do ponto de ebulição analisando o tamanho de cadeia área de contato entre as moléculas e também o tipo de interação intermolecular Todas as estruturas possuem 6 carbonos Resposta II I III IV estrutura compacta menor PE comparada a estrutura linear 1 somente interação de van de Waals éter possui interação dipolodipolo aumentando o PE e por fim e álcool estrutura linear acompanhada da função álcool que pode formar ligação hidrogênio 2 Devemos analisar o efeito do tamanho da cadeia e a função orgânica em função da solubilidade Hidrocarboneto de cadeia longa muito pouco solúvel álcool linear até 5 carbonos possui solubilidade limitada e ácido carboxílico de cadeia curta muito solúvel Resposta letra A 3 Analisar o tamanho de cadeia carbônica e o tipo de função orgânica e interação Temos dois hidrocarbonetos de cadeia pequena a e b baixo PE um álcool de cadeia curta baixo PE um clorado interação dipolodipolo e um ácido carboxílico e O composto com a função ácido carboxílico terá o maior PE devido a ligação hidrogênio 4 Todos apresentam o mesmo tipo de interação forças de van der Waals A maior estrutura maior área de contato entre as moléculas terá maior PE e também será líquido nas condições ambientes O pentano será líquido e os demais gases na condição ambiente 5 Avaliar o tipo de interação intermolecular entre as diferentes funções orgânicas 6 Indique o par de solventes que NÃO são miscíveis entre si Forças intermoleculares próximas resultará em miscibilidade entre as espécies Os compostos diferentes que tiverem o mesmo tipo de interação intermolecular ou interações de mesma equivalência será miscíveis 7 Qual dos compostos apresenta o maior ponto de ebulição Desenhe as estruturas e analise o tamanho de cadeia carbônica e o tipo de interação Interação mais forte maior PE Etanamida possui o maior ponto de ebulição Ligações hidrogênios mais fortes devido ao grupo amida quando comparado aos demais compostos 8 Todos hidrocarbonetos Avaliar a relação estrutura e PE Cadeia normal cadeia linear 9 Quanto maior a cadeia carbônica linear maior a massa molar e consequentemente maior ponto de ebulição O composto III terá PE superior aos compostos I e II 10 Examine os compostos abaixo e faça uma previsão da solubilidade em água de cada um Água polar interage muito bem com compostos polares via dipolodipolo e também consegue interagir com grupos funcionais que possibilitam ligação hidrogênio Temos que avaliar o tipo de interação existente em cada composto e comparar com a característica da água 11 A Tabela abaixo mostra os dados de solubilidade e ponto de ebulição para cinco compostos etanol heptano hexano e 1propanol Com base na Tabela indique qual propriedade se refere a cada composto apresentado Avaliar cada estrutura etanol heptano hexano e 1propanol e relacionar a solubilidade e PE Etanol e propanol solubilidade infinita em água porém possuem PE diferentes identificar qual será o composto II e III Heptano e hexano são insolúveis em água Podem ser o composto I e IV Identificar pelo PE 12 Analisar comparando tipo de interação entre os compostos 13 Resposta B 14 Os pontos de ebulição sob pressão de 1 atm da propanona butanona pentan3ona e hexan3ona são respectivamente 56 80 101 e 124ºC a escreva as fórmulas estruturais destas substâncias b estabeleça uma relação entre as estruturas e os pontos de ebulição Avaliar a relação estrutura e interações intermoleculares 15 Faça a correlação da coluna da esquerda que apresenta nomes de álcoois com a coluna da direita que apresenta pontos de ebulição 1 etanol a 65 C metanol 2 butan1ol b 78C etanol 3 propan1ol c 97C propanol 4 metanol d 118C butanol Qual a associação correta para cada composto em relação ao Peb Todos os compostos apresentam a mesma função orgânica A diferença no PE se dará em função da maior massa molar dos compostos 16 Em uma tabela de propriedades físicas de compostos orgânicos foram encontrados os dados abaixo para compostos de cadeia linear I II III e IV Esses compostos são etanol heptano hexano e propan1ol não necessariamente nesse ordem composto PE ºC Solubilidade em água I 690 insolúvel II 785 infinita III 974 infinita IV 984 insolúvel Os compostos I II III e IV são respectivamente Exercício 11 ficou repetido 17 A atividade bactericida de determinados compostos fenólicos devese em parte à atuação desses compostos como detergentes que solubilizam e destroem a membrana celular fosfolipídica das bactérias Quanto menor for a solubilidade dos compostos fenólicos em água maior será a ação antiséptica Com relação às solubilidades dos compostos fenólicos I II e III em água identifique a opção correta quanto a ordem de solubilidade I II III Quanto maior o número de radicais apolares presente no anel aromático menor será a solubilidade do composto III II I O composto 1 será o mais solúvel 18 A figura que melhor representa a evaporação do metanol é Resposta d Metanol é um composto molecular e passará da fase líquida para a fase vapor preservando a mesma estrutura molecular 19 Na figura abaixo encontramse representantes de várias funções químicas OH OH CH3 OH CH CH3 CH3 CH3 Assinale com V as alternativas verdadeiras e com F as falsas 1 V Os nomes dos compostos 1 2 3 4 e 5 são metano metanol metanal ácido metanoico e ácido carbônico respectivamente 2 F O composto 1 é polar 3 F Dos compostos considerados o que forma mais ponte de hidrogênio é o metano 4 V O ponto de ebulição do metanol é maior que o do metanal 5 V Os compostos 2 4 e 5 podem formar interação dipolodipolo e ligação hidrogênio 6 F O composto 2 é mais solúvel em água comparado ao composto 4 7 V O composto 3 apresenta a função cetona 20 O inseticida Baygon apresenta a seguinte fórmula estrutural Com referência a esse composto podese afirmar verdadeiro V ou falso F F todos os átomos de carbono apresentam geometria trigonal plana F possui elevada solubilidade em água F não forma interações intermoleculares do tipo ponte de hidrogênio V forma interações do tipo van der Waals F é pouco solúvel em solventes apolares V pode formar interações do tipo dipolodipolo F na estrutura do composto está presenta a função cetona 21 O metanol embora seja muito utilizado industrialmente e como combustível é o mais tóxico dos álcoois A principal interação intermolecular presente neste líquido é a ligação de hidrogênio Qual figura abaixo representa essa interação Assinalea a c b d Resposta d A ligação hidrogênio ocorre com o par de elétron livre do oxigênio da função álcool com o H presente na função álcool da molécula vizinha