Usp_q_d_equilibrio

Grupo Exatas\nwww.grupoexatas.com.br\nEquilíbrio químico\n3. (2002) Vinho contém ácidos carboxílicos, como o tartárico e o málico, ambos ácidos fracos. Na produção de vinho, é usual determinar a concentração de tais ácidos. Para isto, uma amostra de vinho é titulada com solução aquosa de hidróxido de sódio de concentração conhecida. Se o vinho estiver muito ácido, seu pH poderá ser corrigido pela adição de uma bactéria que transforma o ácido málico em ácido lático. Além disso, também é usual controlar a quantidade de dióxido de enxofre, caso tenha sido adicionado como germicida. Para tanto, uma amostra de vinho é titulada com solução aquosa de iodo de concentração conhecida.\n\n(a) Qual dos indicadores da tabela abaixo deverá ser utilizado na titulação ácido-base? Justifique.\n(b) Por que a transformação do ácido málico em ácido lático contribui para o aumento do pH do vinho? Explique.\n(c) Qual a equação balanceada que representa a reação entre dióxido de enxofre e iodo aqüosos, em meio ácido, e na qual se formam íons sulfato e iodoet? Escreva essa equação.\n\nDados:\n\nIndicador pH de viragem\nAzul de bromotimol 3,0 - 4,6\nPípurta de bromocresol 5,2 - 6,8\nFenolftaleína 8,2 - 10,0\n\nConstantes de ionização: ácido málico: K1 = 4 x 10⁻⁴; K2 = 8 x 10⁻⁶\nácido lático: K = 1 x 10⁻⁴\n\nProfessora: Kelly Galhardo\nFUVEST\ncontato: spexatas@gmail.com Grupo Exatas\nwww.grupoexatas.com.br\nEquilíbrio químico\n4. (2003) Cobalto pode ser obtido a partir de seu óxido, por redução com hidrogênio ou monóxido de carbono. São dadas as equações representativas dos equilíbrios e suas respectivas constantes a 550 °C.\n\nI. CoO(s) + H2(g) ⇌ Co(s) + H2O(g) K1 = 67\nII. CoO(s) + CO(g) ⇌ Co(s) + CO2(g) K2 = 490\n\n(a) Mostre como se pode obter a constante (K3) do equilíbrio representado por\nCO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)\na 550 °C, a partir das constantes dos equilíbrios I e II.\n\n(b) Um dos processos industriais de obtenção de hidrogênio está representado no item a. A 550 °C, a reação, no sentido da formação de hidrogênio, é exotérmica. Para este processo, discuta a influência de cada um dos seguintes fatores:\n- aumento de temperatura.\n- uso do catalisador.\n- variação da pressão.\n\nProfessora: Kelly Galhardo\nFUVEST\ncontato: spexatas@gmail.com Grupo Exatas\nwww.grupoexatas.com.br\nEquilíbrio químico\nExercícios Dissertativos\n1. (2000) Considere o equilíbrio, em fase gasosa,\nCO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)\ncuja constante K, à temperatura de 430°C, é igual a 4. Em um frasco de 1 L, mantido a 430°C, foram misturados 1,0 mol de H2O, 1,0 mol de CO2 e 3,0 mol de H2. Esperou-se até o equilíbrio ser atingido.\n\n(a) Em qual sentido, no de formar mais CO ou de consumi-lo, a rapidez da reação é maior, até se igualar ao equilíbrio? Justifique.\n\n(b) Calcule as concentrações de equilíbrio de cada uma das espécies envolvidas (Lembrete: 4 = 22°).\nObs.: Considerou-se todos os gases envolvidos têm comportamento de gás ideal.\n\n2. (2001) Em uma experiência, realizada a 25 °C, misturaram-se volumes iguais de soluções aquosas de hidróxido de sódio e acetato de metila, ambas com concentração 0,020 mol/L. Observou-se que, durante a hidrólise alcalina do acetato de metila, ocorrer variação de pH.\n(a) Escreva a equação da hidrólise alcalina do acetato de metila.\n(b) Calcule o pH da mistura de acetato de metila e hidróxido de sódio no instante em que as soluções são misturadas (antes de a reação começar).\n(c) Calcule a concentração de OH⁻ na mistura, ao final da reação, e apresente uma equação que represente o equilíbrio.\n\nCH3COO⁻(aq) + H2O(l) ⇌ CH3COOH(aq) + OH⁻(aq)\nA constante desse equilíbrio, em termos de concentrações em mol/L, a 25 °C, é igual a 5,6 x 10⁻¹⁰.\nDados:\nproduto iônico da água, Kw = 10⁻¹⁴ (a 25 °C)\n√5,6 = 2,37\n\nProfessora: Kelly Galhardo\nFUVEST\ncontato: spexatas@gmail.com 6. (2004) Num laboratório de ensino de Química, foram realizados dois experimentos:\n(I) Uma solução aquosa bastante concentrada de nitrato de prata (AgNO3) foi acidionada, gradativamente, a 100 mL de uma solução aquosa de cloreto de sódio de concentração desconhecida.\n(II) Fluoreto de lítio sólido (LiF) foi acidionado, gradativamente, a 100 mL de água pura.\n\nEm ambos os experimentos, registrou-se a condutibilidade elétrica em função da quantidade (em mols) de AgNO3 e LiF acidionados. No experimento I, a solução de AgNO3 era suficientemente concentrada para que não houvesse variação significativa do volume da solução de cloreto de sódio. No experimento II, a quantidade total de LiF era tão pequena que variações do volume do líquido puderam ser desprezadas.\nUtilize o gráfico para responder:\n(a) Qual dos registros, X ou Y, deve corresponder ao experimento I e qual, ao experimento II? Explique seu raciocínio.\n(b) Qual era a concentração da solução de cloreto de sódio original? Justifique.\n(c) Qual é a solubilidade do LiF, em mol por 100 mL de água? Justifique.\nDados:\nO produto de solubilidade do cloreto de prata é igual a 1,8 x 10^-10.\nA contribuição dos íons nitrato e cloreto, para a condutibilidade da solução, é praticamente a mesma.\n\nProfessora: Kelly Galhardo\nFUVEST\ncontato: spexcatas@gmail.com 7. (2005) A L-isoleucina é um aminoácido que, em milhares de anos, se transforma no seu isômero, a D-isoleucina. Assim, quando um animal morre e aminoácidos deixam de ser incorporados, o quociente entre as quantidades, em mol, de D-isoleucina e de L-isoleucina, que é igual a zero no momento da morte, aumenta gradativamente até atingir o valor da constante de equilíbrio. A determinação desses aminoácidos, num fóssil, permite datá-lo. O gráfico traz a fração molar de L-isoleucina, em uma mistura dos isômeros D e L, em função do tempo.\n(a) Leia no gráfico as frações molares de L-isoleucina indicadas com uma cruz e construa uma tabela com esses valores e com os tempos correspondentes.\n(b) Complete sua tabela com os valores da fração molar de D-isoleucina formada nos tempos indicados.\n(c) Calcule a constante de equilíbrio da isomerização.\nL-isoleucina ⇌ D-isoleucina\n(d) Qual é a idade de um osso fóssil em que o quociente entre as quantidades de D-isoleucina e L-isoleucina é igual a 1?\n\nProfessora: Kelly Galhardo\nFUVEST\ncontato: spexcatas@gmail.com 8. (2006) Considere uma solução aquosa diluída de dicromato de potássio, a 25 °C. Dentre os equilíbrios que estão presentes nessa solução, destacam-se:\nCr2O7^2- + H2O ⇌ 2 HCrO4^- \nHCrO4^- ⇌ H+ + CrO4^2- \nCr2O7^2- + H2O ⇌ 2 H+ + 2 CrO4^2- \nH2O ⇌ H+ + OH- \n\nConstante de equilíbrio (25°C)\nK1 = 2,0 x 10^-2 \nK2 = 7,1 x 10^-7 \nK3 = ? \nKw = 1,0 x 10^-14 \n(a) Calcule o valor da constante de equilíbrio K3.\n(b) Essa solução de dicromato foi neutralizada. Para a solução neutra, qual é o valor numérico da relação [Cr2O7^2-]/[CrO4^2-]? Mostre como obteve esse valor.\n(c) A transformação de íons dicromato em íons cromato, em meio aquoso, é uma reação de oxidação?\n\nProfessora: Kelly Galhardo\nFUVEST\ncontato: spexcatas@gmail.com (2008) Mesmo em regiões não poluídas, a água da chuva não apresenta pH igual a 7, devido ao CO2 atmosférico, que nela se dissolve, estabelecendo-se os equilíbrios CO2(g) ⇌ CO2(aq) equilíbrio1 CO2(aq) + H2O(l) ⇌ H+(aq) + HCO3-(aq) equilíbrio2 No equilíbrio 1, o valor da concentração de CO2 dissolvido na água, [CO2(aq)], é obtido pela lei de Henry, que fornece a solubilidade do CO2 na água, em função da pressão parcial desses gases, PCO2, no ar: [CO2(aq)] = k · PCO2, onde k = 3,5 × 10^-2mol·L^-1·atm, a 25ºC O valor da constante do equilíbrio 2, a 25 °C, é 4,4 × 10^-7mol·L. (a) Atualmente, a concentração de CO2 na atmosfera se aproxima de 400 ppm. Calcule a pressão parcial de CO2 para um local em que a pressão do ar é 1,0 atm. (b) Escreva a expressão da constante do equilíbrio 2. (c) Calcule o pH da água da chuva (o gráfico ao lado poderá ajudar, evitando operações como extração de raiz quadrada e de logaritmo). Observação: ppm = partes por milhão. (2009) A reforma do gás natural com vapor de água é um processo industrial de produção de hidrogênio, em que também se gera monóxido de carbono. O hidrogênio, por sua vez, pode ser usado na síntese de amônia, na qual reage com nitrogênio. Tanto a reforma do gás natural quanto a síntese de amônia são reações de equilíbrio. Na figura, são dados os valores das constantes desses equilibrios em função dos valores de temperatura. A curva de K1 refere-se à reforma do gás natural e a K2 à síntese de amônia. As constantes de equilíbrio estão expressas em termos de pressões parciais, em atm. (a) Escreva a equação química balanceada que representa a reforma do principal componente do gás natural com vapor de água. (b) Considere um experimento a 450 °C, em que as pressões parciais de hidrogênio, monóxido de carbono, metano e água são, respectivamente, 0,30; 0,40; 1,00 e 0,90 atm. Nessas condições, o sistema está em equilíbrio químico? Justifique sua resposta por meio de cálculos e análise da figura. (c) A figura permite concluir que uma das reações é exotérmica e a outra, endotérmica. Qual é a reação exotérmica? Justifique sua resposta. (2009) Compostos de enxofre (IV) podem ser adicionados ao vinho como conservantes. A depender do pH do meio, irão predominar diferentes espécies químicas de S (IV) em solução aquosa, conforme mostra a tabela: pH composto de S (IV) < 1,5 dióxido de enxofre hidratado, SO2(aq) de 1,5 até 6,5 íon hidrogenossulfito hidratado, HSO3-(aq) > 6,5 íon sulfito hidratado, SO3^(2-)(aq) (a) Em água, as espécies químicas SO2(aq) e HSO3-(aq) estão em equilíbrio. Escreva a equação química balanceada que representa esse equilíbrio. (b) Explique por que, em soluções aquosas com pH baixo, predomina SO2(aq) e não HSO3-(aq) (c) Analisando-se uma amostra de vinho a 25 °C, encontrando-se uma concentração de íons OH- igual a 1,0 × 10^-10mol/L. Nessas condições, qual deve ser o composto de S (IV) predominante na solução? Explique sua resposta. Dado: Produto iônico da água a 25°C = Kw = 1,0 × 10^-14(mol/L)².