exercícios de química 11.º

5/17/2018 Exerc cios de Qu mica 11.

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1. (omo e q ue o s a nim ais o btem 0az oto q ue Ih es e e ssen tia l?2 . Exp6que 0q ue mo tiv ou o s c ie ntistas. em fin ais d o se cu lo X IX .a p ro cu ra rem u rn p ro ce sso d eo bte n~ ao d o amon ia co p or s in te se .3 . 0 que e a " fixac ;ao do azoton?4. Indique algum as industrias im portantes que utilizam 0amonia co como ma te ria -p rima .5 . Indique as tres variaveis im portantes que tiveram que ser optim izadas para que 0p ro ce ss o d esin tese d o amon iac o se toma sse in du stria lm e nte re nta ve l.6 . Indique a form a como sao obtidos 0h id rog imio e 0azoto necessarios para a produ~ o indus-tria l d e amonia co .7 . Observe 0 e sq uem a se gu in te e d esc rev a a s in tera c~ oes q ue o co rrem DO l s up erfic ie do cata6-sador (ferro) durante a sintese do NH 3

[a)- - - - - [b).....- (c)--Superfk ie docatalisador8. (onstrua urn diagram a de fluxo sim p6ficado que represente as etapas m ais im portantes do

p ro ce sso d e$ in tese d o amon iac o.9 . Indique quais 05 p rin cip ais e fe ito s qu e 0 amon ia co p od e te r:


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.a]na saude.

REAC~OES QUiMICAS E EQUA~OEs Qui MICAS1 . C lassifique cada um a das seguin tes afirm a~oes com o verdadeira ou falsa:A. As express6es "reaccao quirn ica" e "equacao quirn ica" tem exactam ente 0 mesmo sig nifi-cado.B . Numa r ea cc ao qu irn k a, as substancias consum idas cham am -se produtos e as substandas que

se form am cham am -se reagentes.c. Numa equacao qu irnica, os reagentes e os produtos da reaccao sao representados pelas res-

p ec tiv as fo rmu la s q u"im ic as .D. Segundo a Lei de Lavoisier, 0 nCtme ro d e atornos de cada tipo de elemento tem de ser igual

nos reagentes enos produtos.

2. Em que lei e que se baseia 0 acerto de um a equa~ao qu im ica? E nuncie-a .3 . Indique 0 num ero de a tom os de cada elem ento represen tado em :

a)ZnSO" b) 2 K 3PO"

4 . Acerte as equa~oes quim icas seguin tes:a] H30+(aq)+Zn(s) ~ Hz (g]+Zn2+(aq)+H20 [R )b] C z H s O H [R ] + O 2 [g ) ~ C O 2 (g J + H 20 [g )c ) K [s]+ H 20 [ R ) ~ K H O [aq) + H z [g )5. Considere as equac;oes quim icas seguin tes. que foram acertadas in troduzindo as alteracees

a ss in ala da s a v erm e lh o:a) 2 A i [s) + O 2 [g) + 0 (g) ~ Af203 [s]


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5.1. Ind ique, para cada um a das equacoes qu ir nicas. se 0 a ce rto fo i co rre cto.5.2. Para as in de vidame nte ac erta das, in diqu e 0 e rro come tid o.5.3. A certe correctam ente as equacoes quirrrlcas re fe rid as n a a lin ea a nte rio r.

6. Determ ine a massa carrespandente a:a) 3 , l I - 6 mol de atornos de enxofreb) 5,0 0 mol de molecu les de e e 2c) 6 ,0 2 x 1 0 23 atornos de oxiqenio

7. Determ ine a q uantidade de substanda correspondente a:a) 100 9 de CH4 bJ l I - l I - ,O 9 de C6H 1206 c) 3,01 X 10 23 rnoleculas de CO 2

8. Calcule a massa de maqnesio existente em 11-0,0g de hidroxido de m agnesia, M g(HO )2.

9. Calcule a quantidade de cad a elemento existente em :a} 2,40 mol de CaC03b) 8,80 mol de Na2S04

10. Ind ique quantos atomos de cada elemento existem em:a) 23,2 9 de O2b) 2 9 l 1 - 9 de H 2S0 4

11. Determ ine quantas rnoleculas existem em 0,20 m ol de cada um a das seguintes substandas:a) N H 3b)02

12. Indique quais das quantidades seguintes correspond em a 2,00 mol de CO2:A. 12,0x 1023 atom os de carbonaB . 6,02 x 10 23 molecu les de CO 2c. l I - l I - ,O 9 de CO 2D . 4,00 mol de atornos de oxigen io13. Sabendo que 2!j.,0 9 de urn gas ocupam urn volume de 16,8 drn ', nas condicoes PTN, deter-

m ine a massa molar do gas.

111-. U ma am ,astra de dioxido de carbona gasoso contsm 8,98x 1023 moleculas de COz.Determineo volum e da am astra, nas condicoes PTN.

15. A agua pode ser obtida no estado gasoso por sintese de duas substancias elementares.15.1. E screva a equ acao qulrn ic a que traduz a reaccao, ind icando os sucessivos passos seguidos na

sua elaboracao,15.2. Calcule a quantidade de cada um a dessas duas substancias elem entares necessaria para pro-

duzir 36,04 9 de agua e verifique a Lei da Conservacao da M assa.


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ASP EC TO S QU AN TITAT IVO S D AS RE Aq:O ES QU TM IC AS16. Aequacao que traduz a s'in tese do amonlaco, por reaccao entre 0 azoto e 0 hidrogenio, e a

seguinte:Nz [g) + 3 Hz [g ) --'? 2 NH3 [g)

16.1. Escreva a equacao quirn ica que traduz a reaccao inversa.16.2. Qual a desiqnacao dada a um a reaccao do tipo dessa reaccao inversa?16.3. In diq ue q ual da s a lin eas se gu in tes a pre sen ta , co rre ctame nte , 0 siqn ifica tio dos a lgarism os 2 e

3 que surgem do lado dire ito da equacao de sin tese:A. 2 - c oe fic ie nte e ste qu io rn etric o: 3 - nGmero de rno le cu la s:B . 2 - c oe fic ie nte e ste qu lo rn etric o: 3 - nGm ero de atornos de hidroqenio :c. 2 - nG mero de m olecu les. 3 - coeftciente.estequiornetrico.D . 2 - nGmero de atomos da rnolecula 3 - coefic ien te es tequio rne trico .

17. Considere a reaccao representada pela equacao quim ica segu inte:FeS[s)+2HU[aq) --'? FeUz[aq)+HzS(g)

Indique as proporcoes entre as especies que reagem e as especies que se formam , expres-sas em :a] rnoleculas: b) moles; c) gramas.

18. carbonato de dildo, CaC03, pode ser decom posto por ac.;:ao do calor, com a form a.;:ao deoxido de dildo , CaO , e de dioxido de carbono, CO 2,18.1. E screva a equacao quirn ica que traduz a reaccao.18.2. Calcu le a quanti dade de CaC03 necessaria para produzir 2.0 m ol de CO z.

19. A reaccao do sodio com a agua pode ser representada pela equacao quirn ica seguinte:2 Na [s] + 2 H 20 [g ) --'? 2 NaHO (aq) + Hz (g)

Com base nesta equacao, ind ique os valores que devem ser atribuidos as le tras (A ). [B ). (C ) e[D ) para que 0 texto seguin te este ja correcto :

a] Quando 4 - mol de sadie reagem com [A) mol de aqua, formam -se [B) mol de hidroqernogasoso.

b] Quando [ C ) 9 de Na reagem com 18,0 9 de H 20, formam -se (D ) drrr' de Hz, medidos nas con-dicoes P TN.

20. acetate de etilo , urn solvente muito utilizado em certas co las e cim entos. pode ser prepa-rado por reaccao do acido acetico com 0etanol, que pode ser representada pela equac;ao qui-m ica que se segue: ~

CH3CO OH [aq) + CzH sO H [aq] --'? CH3COOCzH s (aq) + HzO []Determ ine a quantidade m axim a de acetato de etilo que pode ser obtida quando se fazem rea-gir 30,0 9 de acido acetico com excesso de etanol,


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2L r e a q a o l d e comb ustao d o aleo ol etilico p od e ser trad uzid a p ela seg uin te eq ua~ ao q uim ica:C 2HsOH e e ) + 30 2 (g) ~ 2 CO 2 (g ) + 3 H 20 (g )

Num a reaccao em que fo ram consum idos 23 ,4- 9 de a lcoo l en lico . determ ine:21.L 0 vo lume de oxiqen io gasto (em cond icoes PTN);21.2. 0 vo lume de dioxide de carbone que se fo rmou (em cond icoes PTN).

22. 0 propano e um com posto que existe no gas natural e e utilizado com o com bustlvel, pore xemplo , p ara c oz in ha r e p ara 0 aquedm ento. A c ornbustao do propano no ar pode ser repre-s en ta da p ela s eguin te e qu ac ;a o quim ic a:

C 3 H a [g ) + 5 0 2 (g ) --7 3 CO 2 (g ) + 4 - H 2 0 ()Calcu le a massa de d ioxide de carbona obtida na combustao de 2,00 mo l de propane, adm i-tindo que 0 oxiqe nio esta em e xcesso .

23. Converteram -se 0,54 g de alum inio em cloreto de atum inio, por reaccao com cloro, de acor-d o c om a se gu in te eq uac ;a o q uim ica :

2A[s)+3U z (g) ~ 2AU 3[ s )23.1. C alcu le a m assa de clore to de a lurn ln io que se fo rm ou.23.2. Ca lcu le a m assa de cloro que e preciso utiliza r pa ra obter 10 ,0 9 de clo re to de a lum ln io .24. 0oxido de m agnesio, M gO, pode ser obtido por com bustao do m agnesio com oxigm io.211-.1. E screva a equacao qu lrn ica que traduz esta reaccao .211-.2. Ind iq ue qua l dos segu in tes qua lifica tivos se a plica a reaccao,

A. E u ma rea ccao de sin te se. B . E uma re acca o d e d ecomp os ic ao .211-.3. Foram rn isturados 6,00 9 de Mg com 6,00 drn ' de O2 [PTN).a) Verifiqu e q ua l e 0 r ea g en te lim ita nte .b} Adm itindo que a reaccao e com ple ta , ca lcu le a quantidade do reagen te em excesso no fina l da

reaccao.

26. 0 c lo re to d e p rata p od e se r o btid o p or rea cc ;a o d o c lo re to d e z in co com uma so luC;iiod e n itra -to d e p rata, d e aco rd o com a eq uac;ao q uim ica seg uin te:

< " , ZnCfz [s)+ 2 AgN03 (aq) -7' Zn[N03)z(aq)+2AgU[s)26.1. Calcule 0 vo lum e de so lucao de AgN03 [aq) 0 ,30 rno l.d rrr" necessa ria pa ra reag ir com 12,3 9

de clo re to de zineo .26.2. Calcu le a quantidade m axim a de clo re to de pra ta que po de se r obtida na reaccao .

25. t ri ssu lfu re to de tet ra fos foro , P"S3 ' que e um a das substsncias utilizadas no fabrico de f05-toros, pode ser preparado por aquedm ento de um a m istura de f65foro e de enxotre, a um atempe ra tu ra su perio r a 1000[.

25.1. C onside ran do que a rno le cu la de fosfo ro e fo rm ada por quatro atom os, P ~,represente a reac-c;:aodescrita an terio rm ente pe la respectiva equacao qu im ica e ace rte-a de acordo com a Leide Lavo is ie r.

25.2. Se uma m istu ra de 226 9 de fosfo ro e 158 9 de enxofre for aquecida a te conve rsao comple tade um dos reagentes:

a) ve rifiqu e q ua l e 0 reagen te que esta em excesso;b) ca lcu le a m assa de produto obtido .


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REND IMENTO DE UMA REACC;AO QU IM ICA E GRAU DE PUREZA DE UM MATERIAL

27. Nos aparelhos de solda oxiacetilenica, em que se atingem temperaturas de 2000 C . acham a resulta da combustao do acetileno com 0 oxigenio. de acordo com a equacaoq ufr nic a s eg uin te :

IAdm itindo que se fizeram reagir l15 9 de cada um dos reagentes e se torrnararn 19,4- 9 deaqua:

27.1. ve rifique q ual e o re agen te lim ita nte ;27.2. calcule 0 rend im ento da reaccao,

28. 0 trioxide de enxofre, S03 ' pode ser obtido por reaccao do dioxido de enxofre, 50 2 com ooxi-qen\Q,Q1.'

28.1. tsoe\la a equa~ao quumca Que traduz a reaccao.28.2. Calcule 0 volume [em condicoes PTN) de trioxide de enxofre que se forma, quando 128 9 de

dioxide de enxofre reagem com excesso de oxiqenio, adm itindo que 0 rendim ento da reaccaoe de 60% .29. A reaccao de com bustao do m etano pode ser traduzida pela seguin te equacao qufm ic~

CH~{g)+20dg) ~ CO z (g)+2H zD[g]Adm itindo um rendimento de 86% , calcule as quantidades de metano e de oxiqen io necessa-rias para a obtencao de 5,00 mol de dioxide de carbono.

30. Calcule a m assa de m etal existente em :al 60 ,0 9 de oxide de rnaqnesio com 12% de irnpurezas:b) 101 9 de cloreto de ferro [lIl) com um grau de pureza de 78% .

31. Uma amostra de calcaria, com a massa de 58 g. contern 80% de carbonato de caldol, CaC0 3A amostra fo i aquedda e 0CaC0 3 decornpos-se, de acordo com a equacao quim ica seguinte.:

CaCD 3 (5) ~ CaD (5 ) + CO 2 [g )Calcule a massa de 6xido de cakio obtida.

32. 0 carbonato de dildo pode ser obtido por reacc;ao entre 0 carbonato de sOdio e 0 hidroxidode dildo, segundo a equacao.

Na ZC0 3 [s] + Ca[HDh (aq) ~ CaCOds) + 2 NaHO (aq)Sabendo que, por reaccao de 10,0 9 de carbonato de s6dio com excesso de htdroxido de cal-cio se obtiveram 8,3 9 de carbonato de calcic, ca lcule :

32.1. 0 grau de pureza do carbonato de sod io:32.2. a percentagem de impurezas presente na amostra de carbonato de s6dio .


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38.L Dura nte a re acc ao , 0 sistem a absorve ou liberta energia para 0 e xte rio r? Po rq ue ?38.2.. As liqacoes quirn icas sao m ais fortes nos produtos ou nos reagentes? Justifique.38.3. Fac;:aum esquem a de um diagram a de energia para a reaccao apresentada.

33. Um a lam ina m etfllica de zinco, com a m assa de 20,0 g , con tem 10% d e impure za s, in erte s. Alam ina e introduzida em 1,00 dm3 de uma solw ;ao aquosa de HcR 3,00 rnol.drn", sendo cor-roida de acordo com a equac;:ao qulmica seguinte:

Zn ( 5 ) + 2 HC [aq) ~ ZnCz [aq) + H 2 (g )Adm itindo que a reaccao e completa e que tem um rendimento de 100%, calcule a quantid a-de de HC que esta em e xc esso .

34. Numa dada industria fo i fe ita a com bustao de 45,0 kg de m agnesio. contendo 20% d e im pu-rezas, de acordo com a equac;:ao quim ica seguinte:

2Mg[s)+O z[g] ~ ZMgO (s]Calcule 0 volume de oxiq en io nec es sa rio , em condicoes PTN, para a combustao de todo 0maqnesio. apresentando todas as etapas de resolucao.

35. A ureia, [NHz12CO . urn com posto m ulto utiHzado com o fertilizante, pode ser preparada pelare aC l;a o re pre se nta da p ela e qu ac ;:a o q u i m ic a s eg uin te :

2NH 3[aq]+C0 2(g] ~ [N Hz J zCO[aq)+H 20[C)S e f orem usados 10,0 9 de arnoniaco. com 5,0% de im purezas, na preparacao de u re ia , calc ule :

a J a quantidade de dioxide de carbo no que reage, adm itindo que esta em e xc ess o;b) 0 rendim ento da reaccao. s abe nd o q ue se o btive ram 14,7 9 de u re ia .

REACC;OES QU iM ICAS E BALANC;OS ENERGETICOS

36. C lassifique cada um a das seguintes afirm ac;oes com o verdadeira ou fa lsa:A. Quando ocorre um a re ac cao q uim ica n um sistema nao iso la do , a variacao da energia do siste-

ma e igual a d o meio e xte rior.B. N um sistem a fechado nao ha trocas de energia sob a forma de calor com 0 me io exte rio r.c. Quando ocorre um a re ac ca o q uim ic a e nd oe ne rq etic a num sistem a isolado, a tem peratura dos is tema d im inui.D. A s energias de ligac;:ao podem ser positivas ou negativas.

37. Num gobele m isturaram -se tiocianato de am enio, NH~SCN, e hidr6xido de baric octa-hidra-tado,8a(HO)z.8H zO . Colocou-se 0gobele sobre um a placa de cortka previam ente hum ede-ada com agua e verificou-se que a a gua congelou. ficando agarrada a parte exterior do gobe-Ie . A rea(!c;ao sera endoenergetica ou exoenergetica? P orque?

38. A re ac c;a o d e s'inte se d o io de to d e h id ro ge nio tern uma e nta lp ia ne ga tiv a:H z (g) + 1 2 (g) ~ 2 H I [g) AH = -18 kJ


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39. Consid ere as reacc ;oes cuja s eq uac oes q u'im ica s e entalp ias de reaccao sao as seg uin tes:(1) C ZH 4 [g) + 3 O 2 (g) --7 2 CO 2 [g)+ 2 H 20 ( f ) 8 .H 1:::: -1411 kJ(2) Nz [g) + 2 o, (g) -- 7 2 NOz [g) 8 .H z : : : : + 8,1 kJ

39.1. C lassifique as reacc;:6es representadas do ponto de vista enerqet ico,39,2. Explique os fen6menos responsaveis pela variacao de energia, no decurso de uma reaccao

quimica

O. Con sid ere a s se gu in te s e ne rg ia s d e lig ac ;a o:L l G A ~ A o

436 941 347 413 393Determ ine a variacao de entalpia de cada uma das reaccoes seguintes e indique se a reaccaoe endoterrnica ou exotermicaa}3Hz[g}+N z [g) --7 2NH3 (g }b} 2 CH 4 [g) --7 C 2H 6 {g} + Hz (g)

41. Considere a reaccao representada pela equacao quim ica seguinte:2 H2 (g) + O 2 [g) -- 7 2 HzO [g )

~1.1. Determ ine a variacao de entalpia da reaccao, recorrendo aos valores de energias de Iigac;:aoapresentados na tabela seguinte, e classifique a reaccao do ponto de vista enerqetico.

L l G A ~ A o436 4 - 9 8 4 - 6 4

41.2. Calcule a variacao de entalpia da reaccao inversa e c1assifique-a do ponto de vista enerqetico.

42. A reaccao de hidroqenacao do acetileno. C 2H z po de ser rep re sen tad a p ela seg uin te e qu acaoquimica:CzHz[g} + 2 Hz (g ) --7 C zH dg ) L ' l H : : : : - 294 kJDetermine 0 valor rnedio da energia de ligac;:ao C = = C, em CzHz, sabendo que:E 1 ig (C - H ) ::::413 kirnor '. E 1 ig (H - H ) ::::436 kirnor ': E 1 i9 (C - C) := 347 k.Irnor '.

43. Considere as reaccoes a que correspondem as equar;oes quim icas e entalpias de form ac;aoseguintes:(l)Hz (g)+U z(g) --72HU (g) I1H

1=-183kJ.mol-1

(2) Hz [g) -- 7 2 H (g)(3 ] e e z [g ) --7 2 c e (g )

11H z = 436 kf.rnot'I1H3 = 243 kf.rn ol '

43.1. Indique as reaccoes que sao exoterrnicas. Justifique.43.2. A entalpia das reaccoes (2) e (3] teria que ser necessariamente positiva. Porque?11-3.3. Calcule a energia de liqacao H - c . e .


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44 . C ansidere as reaccoes a que correspondem as equacoes qu im icas e en ta lp ias de to rm acaoseguintes:(1) 2 [ [ s ) + O2 [g) ---7 2 CO [g) libertam -se 221 k l.rn or '

libertam -se Li-83 k lrno l '44.1. C lassifique cada reaccao sob 0 po nto d e vista en erqe tico. Ju stifiqu e.44.2. Da5 hipoteses A , B , [ e D , indique qual e a que se aplica a reaccao sequ in te :

[[sJ+H 20 [g)---7 Hzlg)+CO (g)A. Libertam -se 131 kJ para 0 me io e xte rio r.B. Sao absorvidos 131 kJ do m eta exterior.c. Sao absorvidos 352 kJ do m eio exterior.D. Libertam -se 352 kJ para 0 me io e xte rio r.

45. C onsidere as reaccoes represen tadas pelas equacoes quim icas seguin tes e as respectivasv ar ia ce es d e en ta lp ia :(1) L i-Fe [s) + 3 O 2 [g) ---7 2 Fe20d5) L'.H l = - 16Li-6 krrnor '(2) L i-A t . (5) + 3 O 2 [g) ---7 2 A t . 203 (5) LlH z = - 332Li- kirnor'

45.1. Estabeleca a re lacao alqebrica que existe entre a equacao [3] e as equacoes [1) e (2).45.2. E screva a expressao que perm ite ca lcu lar L'.H 3a partir de L'.H i e de L'.H z .45.3. Calcule 0 va lo r de L '.H 3'45.4. Enuncie a lei que esta subjacente a essa expressao de cakulo.4 6. A reaccao d e fo rm a c;ao do m e tana p od e ser rep resentad a p ela seg uin te eq uac;ao qu im ica:

[ (5) + 2 H2 [g) ---7 C H~ [g)46.1. A partir das equacoes terrnoquimicas seguintes, determ ine a variacao da enta lpia da reaccao

de form acao do m etano:[l)C [s)+02(g)---7 [0 2 [g) L '.H=-393kJ(2) Hz [g) +_!_ O 2 (gJ ---7 H 20 [ )2 .(3)CH4[g)+20 2(g)---7 CO z (g)+2H zO[.e)

L '.H = - 285,5 kJL'.H = - 890 ,5 kJ

46.2. C lassifique a reaccao de form acao do m etano do ponto de vista enerqetico.


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REVERSIB ILIDADE DAS REACt-0ES QUIM ICAS. EQUILiB R IO QUiM ICO COMOEXEM PLQ D E UtA EQ UI.L iB RIO D INAM ICO

1. 05 graficos I. II e II I re pre se ntam a v aria ~a o d a c on ce ntra ~a o d os re ag en te s e d os p ro du to s d ere ac ~a o a o lo ng o d o tem po em tre s situ a~ oe s d ife re nte s:C /mol.dm-3

tIsII

tIs1.1. Indique, justi ficando, 0 g ra fic o que corre sponde a uma reac cao irre ve rs lv el.1.2. In diq ue , ju stific ando , o s q ra fic os que corre spondem a reac coes re ve rs lv eis .1.3. Qual e a re ac cao rev erslve l em que a rea cca o dire cta e a ma is e xte nsa? Porque?2 . o g ra fic o a o la do re pre se nta a v aria ~a o a o lo ng o d o tempoda co ncen tracao do s reage ntes e do p ro duto n a reac~ ao

d e sln te se d o d io xid o d e a zo to :2 NO [g ) + O 2 (g) ~ 2 NO z [g J

Exp liq ue por que ra zao quando se a tin ge 0 equillb rio pare -ce que a reaccao parou.

2.1.

c/mo l.dm -32, 2 l O 21.8~I\:""""r-~~--l1.4 " . ~ " ' " i - ;_ _ ...;N:.:.:O::"""_"ii NO z0.8 ~!

2.2. A reaccao apresentada e mu ito e xte nsa? Porque? 10 tfmin2:.3. E sboce um grafico da velocidade da reaccao em funcao do tem po e identifique as curvas da

reac cao d ire cta e da reac cao in ve rs a.


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3. Num recip iente fechado, a um a determ inada tem peratura, m isturaram -se hidrogenio, H 2 eiodo, 12q ue re agiram de a cordo com a e qu ac;ao q ulm ica seg uin te :H , (g ) + 1 2 (g ) ~ 2 H I (g )(incolo rj (v io le ta j (inco lorj

Na t abela q ue s e s egue in dic am -s e a s c on centra co es in icia is d e H 2 e de I,e a concentracao deH 2 no equilibrio, a essatemperatura:CONCENTRA~Ao [rno l/d rn "] IHI(g)1

No equil ibr ia0,400,Q3

0,40A

oB

Initial

3.1. D eterm ine os valores de A e B.3.2. Po r que razao a colo ra cao v io le ta in ic ia l nao desaparece comp le tamente , mas estabiliz a?

Ij.. M isturaram -se 2,00 m ol de C . e 2 e 2,00 mol de 8r2, q ue rea giram d e a co rdo com eq uac;ao :c z , [g ) + B r z (g ) ~ 2 B re R (g )

Calcule a quantidade de todas as especies presentes no momento em que a quantidade dosreagentes e 10% in fe rio r a inicial.

CONSTANTE DE EQUILIBR IO QUIMICO, K c:RELA~AO ENTRE K c: E A EXTENSAO DA REACC;AO5. C lassifique como verdadeira ou fa lsa cad a uma das seguintes afirm ac;oes:A. A co nstan te de um eq uillbrio qu irnico e igual a razao entre 0 p ro du to d as concentra co es dos

produtos de reaccao e 0 p rodu to das concentra coes dos reagen te s, e le vadas aos re spec tiv oscoeficientes estequiornetr icos,

B . 0 v alo r d a c on sta nte d e equ ilib rio 56 depende da tempe ra tu ra .c. Se 0 v alo r d a c on sta nte d e equ illb rio fo r mu ito b aix o, a e xte ns ao da re ac cao d ire cta e maio r d oque a e xte ns so da re ac cao in ve rs a.D. Parauma dada tempera tu ra , 0 v alo r d a c on s ta nte d e equillbrio e independente das concentra -

coes in ic ia is da mistu ra reaccional.E. 0 valor da constante de equilibrio de uma reaccao depende da form a como a equacao quirn i-

ca q ue tra du z a re ac cao e sta e scrita e a ce rta da .

6 0 g ra1ico representa, a uma dada tempe ra tu ra , a v aria c;a o no tempo da c on centre ca o dos re a-g en te s e dos p ro du to s, p ara a re ac c;a o:

H z (g ) + 1 2 (g ) ~ 2 HI (g ) C : /m o l.d m -36.1. In dique as concentra coes in ic ia is dos reagen te s.6.2. 0 equ illb rio a tin giu -s e no in sta nte t e o Porque?6.3. Determine 0 valo r da constante de equ illb rio .

3,02,52,01,51,00.5


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o pentacloreto de f6sforo gasoso decom poe-se a temperatura de 250 D C , de acordo com ae qua ca o q uirn ica se guinte :

pees (g ) ~ pee 3 (g ] + e e z (g )Uma mistura destas substancias, em equilibrio, encontra-se encerrada num balao de 10,0 L deca pacid ad e e co ntern 0,75 mol de PUs' 0,50 mol de pee3 e 0,50 mol de eez. Determ ine 0 valorda constante de equilibrio a essa tem peratura.

8 . 0 dibxido de azoto pode ser obtido por reaccao entre 0 monoxide de azoto e 0 oxigenio, deacordo com a equacao quim ica:

2NO [g) +o, [g) ~ 2 NOz [g )M isturaram -se monoxide de azoto e oxiqenio, a uma temperatura de 230 DC, ten do -se o bti-do as concentracoes seguintes quando se atingiu 0 equilibrio:INOI = 0,014 molll 10zi = 0,022 mol/L INOzl = 1,63 moll l

B.1. Calcule 0 valor da constante de equilibrio para esta reaccao,B.2 . Face ao valor encontrado, explique se a reaccao e muito ou pouco extensa.9. Introduziram-se 0,80 mol de CO e 0,80 mol de H20 num recipiente de 1,0 L, a temperatura

de 1000 K . As substsncias reagiram de acordo com a equac;:ao quim ica:C O [g) + H 20 [g} ~ CO2 [g ) + H z [g )

Sabendo que a massa de monoxide de carbona, CO , presente no equillbrio e igual a 10,9 g:9.1. calcule as quantidades dos constitu intes da m istura no equilibrio:9.2. calcule 0 valor da constante de equilibrio da reaccao, K c ' a tempera tu ra re fe rid a.10. Num reactor de 2,0 L, introduziram -se, a um a determ inada tem peratura, 1,60 mol de 502 e

0,80 mol de N0 2, que reagiram de acordo com a equacao quim ica segujnte:50 2 (g ) + NOz [g) ~ 50 3 [g ) + NO [g)

5abendo que a con stante desse equilibrio, a tempera tu ra cons id era da , e igual a 0,36:10.1. determ ine a concentracao de todas as especies no equilibrio:10.2. como variaria a con stante de equilibrio se a quantidade inicia l de 50 2 e de NOz fosse dobra?

Porque?

11 Introduziram-se 0,20 mol de brometo de iodo,lB r, num recipiente de 1.00 L, a um a determ i-nada temperatura. 0 ISr reagiu de acordo com a equac;:ao quim ica seguinte:

2 1 B r [g) ~ 1 2 (g) + B r2 (g)Sabendo que a constante de equilibrio da reaccao, a tempera tu ra consid era da , e igual a 0,026:

11.1. preveja, justificando, se no equilibrio predom inam os reagentes ou os produtos;11.2. calcule as concentracoes das especies presentes no equilibrio.

12. Apresentam-se, seguidamente, os valores das constantes de equilibria de duas reaccoes, auma dada tempera tu ra :(l]c(sl+COz(gl ~ 2CO{gl KC1=1,4xl012(2) COU z [g) ~ CO [g) + eez [g) KC2 = 1,81


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13.C onsidere as reaccees (1), (2) e (3 ), cu ja s co nsta nte s d e eq uilibria sao K I, K2eK3:(1) 2 50 z (g) + o, (gJ ~ 2 SOdg)(2] 2 co [g) + o, (g ) f 2 CO zfg )(3) 2503 [g) + 2 CO [g) ~ 2 SO z (g) + 2 COz (g )Ind ique qual das relacoes seguintes, A, B, C au 0, e verdade ira :

14. Con sid ere a s re acc ce s re pre se nta da s p ela s e quac oe s q uim ic as s eg uin te s:(1) P U ' 3 (g) + Cz (g) ~ PU5 (g) K C l = 24-,0

K c z = 3,4-514.1. 5em e fe ctu ar calculos, ind ique qual das reaccoes deve ser a m ais extensa.14.2. Calcule a grau de conversao de reagentesem produtos para cada uma das reaccoes, admit in-

do que se partiu de reagentes com a concentracao igual a 1,00 rnol/l,15. Num recip iente com 0volum e de 2,00 dm', in tro du ziu -se uma ce rta q ua ntid ade d e o xid o d e

d ia zo to , NzO ,e de h id ra zina, N zH4A re acc ao entre e sta s d ua s espedes tem um a constante deequ ilib ria ig ua l a 8 ,9 x 10-4, a tempe ra tu ra d e 25 oc, e pode s er re pre se nta da p ela e quaC ;a oqu imica seguin te :

2 NzO (g) + N 2H ~ [g) f 3 N2 (g) + 2 H20 [g)15.1. Indique, justificando, se no equilibrio predom inam os reagentes ou os produtas.15.2. Sabendo que no equilibrio as quantidades de NzO e N2H~ sao iquais a 0,80 mol e a 1,90 mol ,

respectivam ente, ca lcule as concentrac;:6es de N z e de HzO .

QUO CIE NTE D A RE AC ~AO , QcPREVISAO D O SENT ID O D A PRO GRESSAO D E U MA REAC~AO QU 1M ICA

16. Num recip iente fechado, rea lizaram -se duas experiencias, A e B, em que se m isturaramh id ro ge nio , lo do e io de to d e h id ro ge nio , q ue re ag iram de a co rd o com a equac;a o qu im ic a:

Hz[g)+ lz(g) ~ 2H l[g) K c = 5 0


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11. 0 fosgenio, COCiz [g), pode ser sintetizado a partir de m onoxido de carbono, CO[g), e decloro, C il [g ), d e a co rd o com a re aq ;a o q ufm ica re pre se nta da p or:

CO (g ) + c r , (g) ~ cocz, [g )C onsidere um recip iente de 2,50 L, em que existem 0,10 mol de CO, 0,10 mol de e e 2 e0,024 mol de COUz, a um a tem peratura a qual a constante de equilibrio e igual a 10,0.Verifiq ue se 0 sistema esta em equilibrio e, se nao estiver, preveja em que senti do ira evo-lu ir a reaccao.

18. N um vasa fechado com 0volum e de 3,00 dm3, a uma dete rm in aaa tempe ra tu ra , in tro du zi-ram-se 0,234 m ol de S02' 0,132 m ol de Oz e 0,024 m ol de 503, Estas espedes podem reag irentre si de acordo com a equal;ao qufm ica: -

2 SOz[g)+02 [g) ~ 2503 [g)

Sabe nd o q ue a e ssa t empe ra tu ra a constante de equilibrio e ig ua l a 3,52 x 10-7, v erifiq ue s e 0sistema esta em equ illbrio e , ca so nao este ja , p re ve ja em que sen tid o ira e vo lu ir.19. Num re cip iente de 2,00 dm l colocaram-se 88 9 de CO2e 89,6 dm" de H z (PTN),que reagiramde a co rd o com a equ a~ ao qUlm ica se gu in te :

COdg) + Hz [g) ~ CO (g ) + H 20 (g )Quando 0 s is tema at ing iu 0 equilibrio, ve rifico u-se q ue IC 02 (g)1 = 0,34 mol/ern".

19.1. Calcu le as concentracoes de CO [g) e H20 ( g J no equi llbrio.19.2. Verifique se, a mesma tempera tu ra , a seguin te a firrn ac ao e verdadeira ou fa ls a:

"Se fo rem m istu ra do s, n um re cip ie nte d e 2,00 dm', 2,0 mol de CO2, 3,10 m ol de Hz,1,20 molde CO e 1,20 m ol de HzO ,0 sistema va i e vo lu ir n o se ntid o d a formacao de CO."20. Misturaram-se 2,14 mol de N Z0 4 e 2.00 mol de NO z num recip iente de 1,00 L. Es tes daiscomposto s re ag iram de a co rd o com a equ al;a o q uim ica se gu in te , a uma tempe ra tu ra a q ua l a

cons tan te de equil ib rio e ig ua l a 3,45:N Z0 4 (g) ~ 2 NO z [g)20.1. Verifiq ue em que se ntid o evoluiu 0 equilibrio.20.2. Calcu le as concentracoes de NZ04 [g) e de N02 (g ) no equi llbrio.

FACTO RES QU E PO DEM INFLUENCIAR A EVO L.UC;AO DO SISTEM A REACCIO NAL21. 0 g ra ftc o ao la do re fe re -s e a reaccao rep resen tada pe la

equa~ao qu imica :N2[g) + 3 Hz (g) ~ 2 NH3[g)

Observe 0 qrafico e indique se as afirrnacoes seguintessao verdadeira s ou fa ls as , ju stific ando as fals as :


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A. aumentou em t1>porque fo i a dic io nado H 222. M is turaram -se 0 ,60 mol de H 2 (g) e 0 ,60 mol de S 2 (g) num recipiente de 1,00 dm ', a 1000 K ,

tendo-se verificado que, quando 0 equillh rio fo i a ting ido, a quantidade de H z tin ha b aix ad opara 0 ,12 m ol. A reacr;ao que ocorreu pode ser representada por:

2Hz[g }+Sz(g) ~ 2 H zS[g ]22.1. Calcu le a cornposicao d a m is tu ra n o e qu ilib rio .22.2. Num dado momenta t1,a concentracao de H z fo i aumentada para 0 ,30 m ol/om ". Ind ique 0

sentido de evo lucao do sis tem a, baseando-se quer na Lei de Le Chate lie r. quer no conceito deq uo cie nte d e re acca o.

23. C onsidere a reac.;ao de equilibrio representada pela equa.;ao quim ica seguin te :2 NzO [g] + N2H~ [g) ~ 3 N z [g) + 2 HzO [g)

23.1. Calcu le a constante de equilibrio , sabendo que num recip iente com 0 vo lume de 3,00 drn 'existen; em equilibrio 0 ,80 mol de NzO , 1,90 mol de N zH 4, 0 ,30 mol de N z e 0 ,20 mol de HzD .

23.2. E m que sentido evo lu i 0 equillbrio se forem introduzidos rnais 0 ,50 m ol de N z no recip ien te?Porque?

24. A reaccao representada seguidamente tern uma constante de equilibrio igua l a 0 ,050 , a umadada tempe ra tu ra :

Nz[g)+Oz[g] ~ 2NO[g)24.1. C alcu le as concentracoes de equitihrio num recip iente de 1,00 L em que foram introduzidos

0 ,060 mol de N z [g ) e 0 ,042 mol de O 2 [g).24.2 Indique 0 sentido em que evo lu i 0 equH lbrio se forem adicionados 0 ,011 m ol de NO.2!!-.3 C alcu le a cornposicao do sistem a no novo estado de equilibrio.

25. A uma temperatura e levada, m is turaram -se, num recip iente com 0 vo lume de 2,00 L,0 ,24 mol de rnnnexido de carbono, CO (g), e 0 ,13 mol de cloro , C2(g), os quais reag iram deacordo com a seguin te equar;ao qui'm ica:

CO [g ) + C z (g) ~ COU z (g )25.1. Sabendo que a constante de equilibno, a tempe ra tu ra u tiliz ada, e igua l a 10 ,0 , ca lcu le a con-centracao de CO (z e de Ciz no equ il ib rio .25.2. Explique de que modo evolu i oequillbrio se forem adic ionados 0 ,060 mol de c1oro a cornpo-

sicao de equilibrio , sem alteracao da tem peratura ou do volum e.25.3. C alcu le a cornposicao do sistem a no novo estado de equillbrio .

26. Num recip iente de 2,00 drn ' in troduziram -se 4,00 mol de H z e 2,40 mol de Iz , que re ag iramd e a co rd o ~ com a e qu aca o q uim ica :,Quando 0 s istema a tin giu 0 equilfbrio, verificou-se que a concentracao de Hz era igua l a0 ,90 mol/drrr'. Seguidamente, no instante t1, a concentracao de I z fo i aumentada para3,00 mol/dm'.

26.1. C alcu le a cornposicao do sis tem a no estado de equiltbrio in ic ia l.26.2. E xplique em que sentido evo lu i 0 s istema a te se r a tin gid o 0 novo estado de equilibria , recor-


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Na tabela seguinte apresentam -se os valores das concentracees de dioxido de azoto e detetroxido de diazoto no equilibrio, quando se introduz N 02 num recip iente fechado, a um adeterminada tempera tu ra :

IN02 (g)1

Concentr a~oe s no equ il1bri o [mol ldm3)0,200,02

0 ,0A

Concentr a~oe s in ic ia is (molldm3)

_.1, Determine 0 va lo r d e A ,Z"".2, Calcule 0 valo r da constante de equ illb rio a essa tempe ra tu ra .l~.3. Sabendo que a reaccao e exoterrnica e q ue n o equillbrio a m istura a pre senta uma cor acasta-

nhada, devido a presen ce de NOz [0 N Z0 4 e um gas incolor), explique a que acontece a cor dam is tu ra se:a) 0 volume d im inu ir; b) 0 recipiente for mergulhad o em gelo.

2 B . Cons idere os seguin te s s is temas em equU ib rio quim ico:A. H2 [g) + Brdg) ~ 2 HBr [g) B . C ls ] + H 20 [g) ~ CO (gJ + Hz [g)c.P(fs(g) ~ P C R 3(g)+U '2(g] D ,COz[g]+H2(g) ~ CO [g]+HzO [g]Indique , justificando, os equilibrios que nao sao a fe ctados pela variacao da pressao.

29. 0 brom eto de hidrogenio pode ser obtido por reac~ao entre atom os de brom o e atom os deh id ro genio , d e a co rd o c om a segu in te e qua!;a o:[1) H (g) + Br (g) ~ HBr (g) .1.H l = ?

29.1. Calcu le o .1 .H de formacao do H Br [gJ a partir de H [g) e Br [g), sabendo que:[2) H2[g) ~ 2 H [gJ .1.H2= 436,4 kJ/mol;(3) Br2 [g) ~ 2 Br [g](4) Hz (g ]+Br2(g) ~ 2HBr[g)

.1.H3= 192 ,5 kJ/mo l;

.1.H4= - 7 2 , 4 - kJ/mol.29.2. Classifique a reaccao [1) do ponto de vista terrnodinamico.29.3. T endo em consideracao a Lei de Le Chatelier, sugira uma forma d e aumentar 0 re nd imento d areaccao de formacao de HBr [gJ, a partir de H (g) e de Br [q].30. Consid ere a s in fo rma~oe s segu in te s, re ia tiva s a reaq:ao do monoxido de carbona com a

agua, em sis tema fe chado:REAC~Ao co (g ) + H 20 (g ) f : Z CO 2 (g ) + Hz (g )

2250 ,007

4250.109

6250,455

30,1. Qua is o s compos to s p re dom in an te s n o equ illb rio , a 2 25C. Porq ue?30.2. C la ssifiq ue a re accao do pon to d e vista terrnodinamko.30.3. C lass ifiq ue como verdadeira ou fa ls a cada uma das a firrnacoes seguin te s:A. A quantid ade de H2 [g) aumenta quando a temperatura d o sistema aumen ta.B . A quantid ade de H zO (gJ dim inui quand o a temperatura do sistema aurnenta.


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31. Mistu raram -se d uas q uan tid ades d iferentes de Hz (g) e 1 2 [g ), a d uas tem peratu ras d iferen -tes, qu e reag iram de aco rdo com a eq uac;ao qU lm ica seg uinte:Hz(g)+lz(g) ~ 2HI(g)

As m is tu ra s e vo lu iram a te a o e sta do de equ ilibria , d e a co rd o com os e sq uemas apre se nta do snos graficos 1 e 2, em que T2 > T 1.

c/mOI.L-~ C/mOI.L-~4 43 3 H 22 2 H I1 1 1 2IIt/min t/min

31.1. Calcule 0 valo r da con stante de equ ilibrio as temp era tu ras T Ie T2'31.2. Explique se 0 sentido de form acao de H I e exote rrnico ou endoter rn ico .32. N o g ratico ao lado esta esquem atizada a form a com o varia a constante de equilibrio em fun-c ;ao d a tempe ra tu ra, p ara tres tip os d e re acc ;o es, I, I Ie III.

~:,I I I

Temperatura32.1. Indique qua l( ais ) das a tir rnacces sequ in tes esta [ao) carrec ta (s ):A. A re ac ca o I e e ndote rrn ica , a re acc ao II e p ra tic amen te a te rrn ic a e a re ac ca o III e exoterrnicaB. 0 a que cim ento, a volume consta nte, do sistema an de ocorre a re accao I d eslo ca 0 equillbrio

no sen tido inve rso.c. Com 0 aumen to d a tempe ra tu ra , a v elo cid ad e da re ac ca o I a umen ta , a v elo cid ad e da re acc ao

II n ao se a lte ra e a velo cidade da reaccao III d im inui.32.2. Com base no g ra fic o, in diq ue -uma fo rma de aumenta r 0 re nd imen to d a re acc ao III.

33. 0 D.HdaT~acc;ao qu im i ca r ep re sen tada . segu idamen te e positive:Ndg)+02[g) ~ 2NO[g) i1H>OIndique 0 sen tid a da evo lu cao do equ ilib rio , quando:

a) a tempe ra tu ra aumenta ;b) a p re ssao aumenta , por dirntruncao do volume .


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p epilrac;ao industria l do m etanol e urn processo exoterrnico que pode ser representado por:CO [g) +2 Hz (g) + z CH30H [g} L1H < 0

C lassifiq ue cad a uma das se gu intes afirm ac;:6e s como verda deira o u fa lsa:o aum ento da pressao favorece a form acao de m etanoLA c on sta nte d e equ illb rio , K c' dim inu i com 0 a um en to d a temp era tu ra .Se fo r removido CO do sistema, a reaccao evolui no se ntido d irecto.A a dica o de um catalisador faz aum entar 0 valor da constante de equilibrio, K c-,Introduzindo um gas inerte no sistema, a posicao de equi libr io nao e alteradao galo ap resen ta do n a figura e urn indicador case iro da hum idadeda atmosfera e, portanto , da possibilidade de vir a chover [quantomais hum idade houver na atmosfera maior e a probabilidade dequeda de chuva). E ste ind ic:ador base ia-se num equilibrio qu im icoenvolvendo a substsnda que reveste a m iniatura , urn complexoa zu l d e co ba lto [II):

t!.H>0Rela tivame nte a e ste equilibrio, c la ss ifiq ue as segu in te s afirrnacoesem verd ade iras ou fa lsas:5 e a tempe ra tu ra nao variar, 0 aumento da hum idade do ar [% de H20 no ar) faz deslocar 0e qu ilibrio n o se ntid o in ve rso .A adicao de c e - tem como consequencia a formacao de m ais com plexo azu l.5e a tem peratura baixar 0 equilibrio de sloca -se no se ntido inverso .Se a temperatura se mantiver constante e 0 indicado r m udar de a zul pa ra co r-de-ro sa e sinalde que pode vir a chover.

36. A reaccao do dioxido de enxofre com 0 oxigenio e urn processo exotermico, que pode serre pre se nta do p ela e qu ac;a o quimica seguinte:

250 2 (g ) + o, [g) ~ 2503 (g )a). .]1: ]

Ind iqu e como varia :a concentracao de 50z no equilibrio, quando a tem peratura aum enta;a concentracao de O 2 no equilibrio, quando a pressao aumenta;a concentracao de 503 no equilibrio, se for re tirado 50z;a constante de equillbrio, quando a tem peratura dim inui;a concentracao de 50 3 n o e qu il'ib rio , q ua nd o se a dicio na um ca ta lisa do r.o acid a nitrico pode ser produzido a partir do m onoxido de azoto, por urn processo que envol-ve duas reaccees, como se pode observar na representacao seguinte:[I) 2 NO (g) + O 2 [g ) + z 2 NO dg) 6 .H > 0(IIJ 3 N O z (g ) + H 20 [f) ~ 2 HN0 3 [aq) + NO (g)C onsiderando apenas a reaccao [I), indique se a producao de acido nitrico aum enta ou dim inuiq uan do se in tro duzem as alte raco es segu intes:a) in je cc ;:a o de NO ; b) re du ca o d a p re ssa o: c] a um en to d a temp era tu ra .

37.


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38. Considere 0 seg uin te sistem a fec ha do em eq uilibrio :CO (g) + H 20 [g) f:! CO 2 [g ) + H 2. [g ) ,1H>O

o PROCESSO DE HABER-BOSCH

Preveja em que sentido varia 0 equH lbrio no caso das seguintes alteracoes:a] adic;a o de C O 2; d} aumento da pressao.b) dirninuicao da temperatura ; e) adic ;a o de um ca ta lis ad or.c) adicao de helio gasoso;

39. 0 amon'iaco e uma d as su csta nc ie s c om ma io r u tiliz ac ;a o n a a ctu alid ad e, q ue r d ire etamen te ,q ue r como maU~ria -p rima para 0 fa bric o d e o utra s su bs ta nc ia s, P o r isso , 0 p ro ce sso d e sin te -se do am oniaco, desenvolvido por H aber-B o sch, representou urn grande avanc;o no desen-volv imento indu stria l. A s in te se do amon ia co e u rn p roc esso ex oterm ico, q ue po de ser re pre-se ntad o p or:

39.1. Atendendo a que ,1H < O.explique com o e que a temperatura afecta 0 de grau conversao dosreagentes em arnoniaco. no equil lb rio .

39.2. 0 aumento de pressao favorece a producao de arnoniaco. Indique as l imitacoes que poderahaver em relacao it u tiliza c;a o de p re ss ce s e le va da s.

39.3. Indique qual a funcao do catalisador utilizado no processo.39.4. No processo industria l de sintese, 0 am onlaco vai sendo retirado, it medida que e produzido;explique, utilizando a Lei de Le Chatelier, como e que este procedimento altera 0 rendimento

da reaccao,1 1-0 . N o diag ram a d e flu xo seg uin te e sta re presen tado 0proc esso de o bten cao ind ustria l d o amo-

niaco,B omb a d e re circ ula ca o e c orn pre ss ao d e g as es

Expansaod e g as es ~-r" __

Saida de NH3 Aquec imen to prev ia40.1. Quais os reagentes utilizados na slntese do am oniaco?40.2. Quais as materias-primas utilizadas na sintese do amonlaco?40.3. A raaccao e endote rrn ica ou e xo te rrn ica ?


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i,

U NID AD E 1 QU IM ICA E INDOSTRIA : EQUIL iBRIO E DESEQU IUBRIOS

pag.4A pesar de 0 azo to ser um elem ento m uito abun-dante na a tm osfera , a m a io ria dos seres v ivosnao e capaz de 0 a ssim ila r sob a fo rm a ga sosa 8.molecula r, N 2; ex iste, apena s, um pequenogrupo de bacterias capaz de 0 fa ze r. N o en ta nto ,o a zo to tambem ex iste nos so los sob ou tras fo r-m as, que sao d irectam en te esslmilavets pelagenera lidade da s plan tas, en tre a s qua is m uitosvegetais utilizados na al imentacao animal .

2. Duran te 0 seculo X IX verificou -se um grandeaum en to da pcputacso, em especia l nos pa isesma i s i ndu st ri al iz a dos , 0 que levou ao aum entodo consum o de a lim ento s. Su rg iu , assim , um agrande p rocu ra de fertilizantes a zo tados, quep erm itissem qu e a ag ricultura se to rnasse m aisefic iente. A producao de am onla co por sln teseperm itiu cobrir grande pa rte da procura dessesfertilizantes, tendo-se transfo rm ado num dosprocessos m ais im portantes da industria quim i-ca da epoca .

3. Cham a-se fixa!;ao do azoto a c ap ta !;a o d ir ec tado azoto atrnostertco fe ita por um pequenog rupo de bac teria s ex isten tes nas raizes d e a lg u-m as p lanta s legum inosa s, transform ando -on ou tros co mpo sto s a zota do s directa men te asst-m ilaveis pelos restantes seres v ivos.

1 1 - . In du stria d e fe rtiliz an te s; in du stria d e refrig era -!;ao ; in du stria p etro llfe ra ; ind ustria d e plasticos:in du stria fa rm aceutica; i nd u st ria t ex ti l.

5. A t em pera tu ra , a pressao e a veloc idade (uso deum ca ta li sa d o r] .

6. 0 azoto e obtido d irectam en te do a r. 0 hid roge-nio e ob tido a pa rtir do gas na tura l: 0 metano ,q u e r ep re se nt a 95% do ga s na tura l, reage com aagua com a form a!;ao de h id rogenio .

7.(a ) As m oleculas de N 2 e de H2 aprox im am -se e

l ig am - se ii i s up er fi cie d o ca ta lis ad o r.A interac!;ao com a superfic ie eonduz a quebrade liga~ao entre os a tom os das moleeutas e aform a~ao de liga .;oes ferro -a zo to e ferro- h id ro -genio .

(b)

(e ) O s a tom os de H eN sao m uito reac tivos e corn-b inam -se pa ra form ar a molecula de NH " que selib erta d a s up erfie ie d o c ata lis ad or.

Nz (g )t H2(g)t

Nz(g) + H 2 (g )r Nz [g J + Hz Isl- NH 3 (g )N 2 (g ) + H 2 (g )

9.a) o contac to com 0 am on iaco no estado gasoso e

em so lu .;ao aquosa pode eausar a irritacao da svias respiraterias, dos o lhos e da pele . Se 0tem po e 0 n lvel de exposicao to rem e lev ad os ,podem oeo rre r lesoes eo rpora is severas.o am onlaco pode dar origem a va ries tipos dep roblem as am bien ta is, com destaque para aeutrotizacac dos cu rsos de agua e a ac id ifiea .;aod os s olo s.

b J

1. Verdade iras: c. D .Falsas: A; B .

2. Lei de Lavo isier. 0 nurnero de a tom os de cadae lem ento deve ser igua l nos reagentes enosprodutos.

3.a)b)

Z n: 1; S : 1 ;0 : ll -K: 6; P: 2; 0: 8

If..a]b)c]

2H,O'" (aq)+Zn(s] -7 H 2(g)+zn2+[aq)+2H,o(f](2H50H (l) + 3 O 2 (g ) -7 2 (0 , [g ) + 3 H ,O (g)2 K [ s) + 2 H ,O (ll -7 2 K HO (aq ) + H , (g )


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5.2.a) Foi introduzido uma entidade (0 oxigenio atomi-

co) que nao faz parte nem dos reagentes nemdos produtos.

b) Ao alterar 0 coeficiente de um dos elementosque constituem uma formula quimica, criou-seuma subs tancia diferente (que neste caso nem 16.sequer existe). 16.1. 2 NH3(g) ~ N, [g) + 3 H, (g)

5..5.1. a) incorrecto; b) incorrecto; c) correcto.

5.3.a) ~Ai (5) + 3 0, [g) -7 2 Ai,O, (5)b) 2 Na (5 ) + 2 Hct' (aq) -7 2 NaCl (aq) + H, (g)6. a) m ==111 g; b) m ==354 g; c) m ==16,0 9

a)n=6,24 mol; b)n==0,2~4mol; c)n=O,sOO mol.8. m (Mg) = 16,7 9 b)9. a) Ca: 2,40 mol; C:2,40 mol; 0: 7,20 mol

b) Na:17,6 mot; 5; 8,80 mol; 0: 35,2 mol10. a)Nto) = 8,13 X lOB

b) N[H) = 3,61 x 102~;N (5) ==1,81 x 10'"(0)==7,22x10"

11. a) N==1,2 X 10"; b) N = = 1.2 X 102312. a); d).13. M = = 32,0 g/mol14. V = 33.~ dm'15.15.1. 1.0 - identifica~ao - os reagentes sao 0 oxigenio

e 0 hidrogenio; 0produto e a agua;2.0 - formulas quimicas - 0.. H, e H,O;3.0 - esboco da equa"ao - 0, +H, ~ H,O;4. - estados fisicos - O,(g) + H,(g] ~ H,O(g);5. - acerto da equa~ao (lei de Lavoisier) -0, (g) + 2 H, (g) ~ 2 H,O [g) - 0mesmo niimerode atomos de oxigenio (2) e de hidrogenio (~)em c;adaurn dos membros da equacao,

15.2. n (mot) = meg)M(g/mol)n (H,O) = 36.0~ 9 2,00 mol(2 x 1.01 + 16,00] g/molA partir da equa~ao quimica: n [H,) = 2,00 mol;n (0.1 = = _ !_ x 2.00 mol = 1,00 mol2m (g) = n (mol) xM (g/mot)

conservacao da massam [H,+0,) = 4,04 9+ 32.00 9= 36,O.~9=m [H,O)2 H, (g) + O,(g) ~ 2 H,O (g)

16.2. Reac~ao de decompos icao .16.3. B.17.a) 1 molecula de sulfureto de ferro(II) reage com 2

molecutas de ctoreto de hidrogenio, com a for-mat;ao de 1 molecula de cloreto de ferro (II)e de1 molecula de sulfureto de hidrogenio.1 mole de sulfureto de ferro(II) reage com 2moles de cloreto de hidrogenio, com a format;aode 1 mole de cloreto de ferro(lI) e de 1 mole desulfureto de hidrogenio.81,90 q de 5ulfuteto de fenot'l) teaqem com72,92 9 de cterato de hidrogenio, com a forma-.;ao de 126,74 9 de cloreto de ferro(lI) e de34.08 9 de sulfurate de hidrogenio.

18.18.1. CaCO, (5] ~ CaO [5] + CO, (g)18.2. n [CaCO,)= 2,0 mol19.a) [A ) 4; [B ) 2b) rC) 23,0; [D) 11,220. m = = 44,0 9 [n = 0,500 mol)21.21.1. V=34,l dm'21.2. V=22,8 dm'22. m= 264g

23.23.1. m [AiCl,) = 2,67 923.2. m [C.e,) ==7,98 924.24.1. 2 Mg (5 1 + 0, (g) ~ 2 MgO (5]24.2. A. E uma reaCt;aOde sintese.24.3. a] Reagente limitante - Mg


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25.2. a) reagente em excesso - enxofreb) m(P45,) = 361 9

26.15.1. V(AgNO,]= 0,60 dm'26,2. n(AgC.e]= 0,180 mol27.27.1. Reagente limitante - O221.2. 'YJ=74,9%28.28.1. 2 SO, (g) + 0, (gJ ~ :2SO, (g):'8.2. V(SO,) = 27 dm'29. n(CH4) = 5,8 mol n(02) = 12 mol30.30.1. m=3:2g30.2. m=21g31. m:::26g32.32.1. grau de pureza = 88%32.2. impurezas = 12%33. n (HC)excss o= 2,45 mol34. m(Mg) = 0,80 x 45,0 kg = 36,0 kg

n =...!!..::::} n(Mg}= 36,0 x 10' 9 * *M 24,3 g/moln (Mg) = 1,48 x 10' mol1 1n(02)=2'n(Mg) ::::} n(02) =2x 1,48 Xla' mol

=7,4Xl0' molVmo,,,=22,4dm'/mol::::} V [0,) = nxVmo',,== 7,4 x 10' mol x22,4 dm'/molV(a,) = 1,66 x 104 dm'

35.35.1. n[COJ = 0,28 mol35.2. 'IJ= 88%36. Verdadeiras: C;Falsas: A; B ; D .37. A reaq:ao e endoenerqetlca, uma vez que

necessitou de energia do exterior; por isso, atemperatura exterior baixou, congelando a agua.

38.38.1. A energia do sistema diminui; portanto, 0 siste-

maliberta energia.38.2. As liga"oes quimicas sao mais fortes nos produ-

tos, uma vez que houve liberta"ao de energiadurante a reaccao,

38.3.

reagentes

\

~H


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1.1.1. 0 gratico III,uma vez que ao fim de algum tempo

se da 0 desaparecim ento to tal do reagente.1.2. Os graficos I e II,urna vez que ao fim de algum

tempo as concent racees dos reagentes e dosprodutos estabilizam e nenhum a e igual a zero ;atinge-se um equilibria d inam ico: as reac~oesdirecta e inversa continuam a dar-se, mas ame sm a v elo cid ad e.

1.3. A reaccao II, porque no equilibrio a quantidade 8.de produto da reac~ao e superior a quantidaded e re ag en te .

2.2.1. A partir do momento em que 0 sistem a atinge 0

equil ibrio, parece que a reaq;ao term inou per-que as concent racoes de todas as substancias sernantsm constantes. N o entanto, 0 equilibrio e 9.

5. V erdadeiras: A , B , D , E ; Falsas: e.6.6.1. IH , (g)linid" = II , [gllinida' = 2,0mollL6.2. P orque a partir desse instante as concent racdes

de todas as especies reactivas se m antem cons-tantes.K _ (lHII) 'C - (lH,1 x 1 l , I l ~ K , = S3.3.

7.

_ INO ,I' < = > 1\_ [1,63), < = >Kc- IO ,IINO I' - [0,022) (0,014)'1\:= 6 , 2 x 105

8.2. K< = > n c e qu ilib rio , a q ua ntid ad e d e p ro du to s e

8.1.

m uito m aior do que a de reagentes, ou seja, a reac~ aoe muito e xten sa no se ntid o d ire cto .d inam ico, uma vez que a reacl;ao directa e a 9.1. n (CO) = n(H ,O ) = 0,39 molreac~ao inversa se continuam a dar, m as Iim esm a velocidade, pelo que se com pensam .

2.2. Nao, um a vez que, no equil'ibrio , a cencentracaod o p ro du to (NO, ) e in fe rio r a concentracao dosreagentes (N O eO ,).

2.3.

Equ il ib ri o qu 'im ico

Tempoteq [instante em que 0 equilibrioquirnico e atingido]

Vi = velocidade da reaccao directa;V, = velocidade da reac~ao inversa

3.3.1. A = 1I,(g)lequi!ibno=0,03 mol /dm'

B = IHI(g]lequifibriO0,74 mol ldm'3.2. A cor nae desaparece completamente, porque a

reaq;ao nao e completa; quando se atinge 0equilibrio , perm anece um a pequena quantidadede I, [v io leta). em equilibrio com H , e com H I,pete que a cor estabiliza.

4 . n (el,) = 1,8 mol; n (B r ,) = 1,8 mol;

9.2.n{CO,) = n[H,) = 0,41 molK = (lCO,1 x JH,I)c ( lCOI x IH ,O IJ ~ K,= 1,1

10.10.1. IS O,I = 0,60 molfdm'

INO,I = ISO,I = INOI = = 0,20 mol /dm'10.2. A constante nao iria variar, um a vez que s o

d ep en de d a te mp era tu ra.1 1 .11.1. Como K ,, isso signifiea que no equilibrio a

quantidade de reagentes e maior do que a quan-tidade de produtos da reaccao.11.2. I IB r l = 0,15 m ollL ; 11,1= IBr ,1 = 0,024 molfL

12. K , = ( ~ : ' ] ' = 4,3X10"13. B

14.14.1. A r ea c~ ao (1], um a vez que uma reac-;ao e tanto

m ais com pleta quanto m aior for a sua constanted e equi li br io .14.2. Reacc;ao (1): ex= 82%; re ac -;a o (2 ): {l= 59%.

1S.1S.1. Como K,l, conclu iu-se que no equilibrio a

quantidade de reage ntes e superior a quantida-de de produtos da reaccao .

1S.2. IN,I = = = 0,50 m oU dm '; IH ,O I = 0,34 mol /dm'


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16.16.1. A . Q , = [ lHIIJ2 => Q , = 50 = K , - 0 sistemaIH ,I x l l, l

esta em eq uilib rio .B.Q , = 100 = K,- 0sistem a n ao esta em eq uilib rio .

16.2. Como Q , > K " a reaq ;ao evo lu i no sen tido de bai-xar Q " isto e, no sen tido inverso .

17. Q ICOCi ,1 => Q 6 K . -c= 1(01 x IC iJ ,= " ,- 0 sistem a naoesta em e quil ib ri o.Como Q c < K , => 0 sistem a evo lu i no sen tidod irec to (sen tido do aum ento de Q ,).

18. Q , ;: 0,24 > K,;: 3,52 X 10-7 - 0 sistem a evo lu i nose ntid o in ve rs o

19.19.1. 1(0 (g) I = IH 20 (g)1 =0,66 mol /dm '19.2. K,= 0,96 e Q c=0,23; Q c < K c => 0 s is tem a e vo lu i

no sen tido de aum entar Q " isto e , no sen tido da for-m a~ ao d e C O , pelo q ue a afirm a~ ao e v erd ad eira .

20.20.1. Q = INO , ( aq JI ' => Q = 187

c IN 20 . (aq)1 cQ , < K , - 0 sistem a evo lu i no sen tido d irec to , a teQ , =K , .20.2. I NO , (a q) 1 = 2,54 mol/dm 3I N ,O . (a q) 1 = 1,87 mol fdm3

21. Verdadeiras: B, 0; Falsas: A - s e tiv es se side adi-cionado H , (g ), IH , (g )1 teria tido um aum entobrusco ; C - 0 valo r da constan te de equ ilib rio sod ep en de d a tem pera tu ra .

22.22.1. n (H ,) =0,12 m ol; n (5 ,) =0,36 mol ;

n (H ,S ) = 0,48 mol22.2. Lei de L e Chatelier: com o fo i ad ic ionado um rea-

gente , 0eq uilib rio ev olu i n o sen tid o d e co ntrariaressa ad i~ iio , ou seja , no sen tldo d irec to ;K , _ IH~SI.o ' 44; Q , = IH,SI ' = 7,1;IH,I .q x ISJ.. IH ,I ' x 15 21Q , < K , - 0 equ illb rio evo lu i no sen tido de aum en-tar Q " ou seja , no sen tido d irec to .

23.231 K = IN ,p x IH ,O Y = 9 8 io- c IN ,O I' x IN ,H .I ,x u23.2. D e acordo com a Lei de L e Chatelter, a r ea cc ao

evo lu ita no sen tido que con traria a ad i~ao de N "ou seja , no sen tido inverso .

24.

24.2. D e acordo com a L ei de L e Chate lier, a reacc;aoevotuira no sen tido que con traria a ad ic;ao de N O,ou seja , no sen tido inverso .

24.3. INOI = 0,011 m ol/L ; 1 0,1 =0,042 mol /L;IN,I = 0,060 mol/L

25.25.1. I(O (i, (g il = 0,031 m ol/L ; IC i, (g )l =0,034 mollL25.2. D e acordo com a L ei de L e Chatelier, a re ac ~a o

evo lu ira no sen tido ..que c:on traria a ad ic ;ao dec e " ou seja , no sen tido d irec:to .

25.3. I(O (i, (g )1 =0,051 mo lfL ; Ic e, [g il =0,074 mol /L;leo (g)1 = 0,069 moi/l.

26.26.1. IH,I = 0,90 mol/dm 3; 11,1= 0,10 mol fdm ' ;

IHI I = 2,20mot/dm'26.2. Se a concentracao de I, e aumentada , 0 sistemadeixa de estar em equilib rio . A ad i~ao de umprodu to provoca 0 aum ento do quocien te dareaccao [os produ tos su rgem no n u merador),que se to rna m aior do que a constan te de equili-b rio . E nta o:Q [ > K , ~ reaccao evo lu i no sen tido inverso(d im in uic ;a o d e Q c l

26.3. IH,I = 0,12 mo l/d m ": 1 1,1;: 2,22 mol fdm ' ;IHI I = 3,76 mol/dm"

27.27.1. A =0,09 mol fdm3

K = IN 20 , (g)1 => K - 225272. c INO , [g )l' ,-27.3. 1-A cor castanha fica m enos in tensa ; com o 0

volum e dim inu i, a pressao aum enta , pelo que 0sistem a evo lu i no sen tido de con trariar 0aum ento de pressao , ou seja , no sen tido dehaver m enos m oles de gas; portan to , h a conver-sao de NO , em N ,O u -2 - Q uando a tem peratu ra baixa 0 e qu ilib rio e vo -lu i no sen tido de con trariar essa d im inu ic ;ao , ouseja , no sen tido da producao de calo r; com o areacc;ao e exo term ica , a evotucao d o e qu ilib rioda-se no sen tido d irec to; portan to , fo rm a-seN 20 . e desaparece N0 2 , pelo que a cor castanhase to rna m enos in tensa.

28. A e D , um a vez que a som a dos c:oefic ien tes este-qu lo rnetricos das especies gasosas e igual de ume do outro lado da equa~ao qu im ica .

29.29.1. (1)=- ~ (2)-! (3)+ ~ (4) =>


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Noen tan to , a t empe r at ur as b a ix a s a r ea c~ ao t or na --se mu ito le nta , q ua se n ao s e p ro du zin do amon ia -co . A so lu~ aocons is te em adopt ar uma t empe r at u-r a d e c omp r om i ss o, s uf ic ie n tement e a lta p ar a q u ea re ac ~a o o co rra , m a s 0 ma is b aix a p os siv el p araq ue 0 g ra u d e c on ve rs ao n ao se ja mu lto b aix o.A u ti li za ~a o d e p re ss ii es e le va d as p o de a ca rr et ardo is tipos de prob lem as: custo , um a vez que haga5t05 m aio r es em m ateriais e em tecn olog ia ;se qu ra nc a, d ev id o Ii m aior p robab ilidade deo co rr en c ia d e a ci de n te s.o e fe ito d o c ata lisa do r e tornar a reac~ao m aisra pid a, p erm l tin do q ue se o bte nh a a m e sm a q ua n-tid ad e d e p ro du to n um m e no r esp ac o d e te m po .

39.'1-. S egu nd o a L ei d e L e C hatelier, se fo r rem ovidoamoniaco 0 e qu ilib rio d eslo ca -se n o se ntid o d ec om p en sa r e ssa rem o "a o, o u se ja , fav ore ce nd oa fo rm a "a o d e m a is am o niac o.

29.2. Reac~ao exoterrnfca, um a vez que tem um valo rd e i 1Hnegat iv o .

29.3. D im in uh ;a o da te m pe ra tu ra , u m a v ez q ue 0 eq ui-lib rio e vo lu i n o se ntid o d e c on tra ria r e ssa d im i-n ui ca o, o u s eja , p ro d uz in d o c alo r; c omo a r ea cc aoe e xo te rrn ic a e vo lu i n o se ntid o d ire tto , a um e n-ta nd o 0 re nd im e nto d a p ro du .;a o d e HB r(g ). 39.2.

30.3~.!' Como K c l , o s co mp osto s p red om inantes sao

os reagen tes, C O (g) e H ,O (g).30.2. A reaccao e e nd ote rrn lc a, d ad o q ue K c aumen ta

q ua nd o a tem p eratu ra a um e nta . 39.3.30.3. Ve r da de ir as : A , B , D ; F al sa s: C .31 .31 .1 . K T l = 4.,5; K T 2 = 1,331.2 . E e xete rm ic o, u m a v ez q ue K c aum en ta qu and o a

t emp e ra tu ra d im i nu i; is to e : q ua nd o a tempe ra -tu ra b aix a, 0 siste m a e vo lu i n o se ntid o d a p ro du -r ;a o d e c alo r. q ue e 0 se ntid o d a fo rm a c;a o d e H I.

32 .32 .1 . A afirm ac;ao A .32.2. Diminuh; ao d a t empe r at ur a.33.a} Com o a reaccao e e nd o te rm i ca ( ~H>O ), e favo-

recida pelo au men to d a tem peratu ra: a reaccaoev olu i no sen tid o em que h ii cap ta .;ao de calo r,isto e , n o s en ti do d ire ct o.o e q uil ib rio n ao e afectado , um a vez que a a)som a dos coeficientes estequ im etriccs dasespedes gasosas e igual de um e do outro ladod a e qu ac ao q u'im i ca .

34.. V e rd ad eira s: A , B , E ; F alsa s: C , D .35. Ve r da de ira s: B , C ,D ;F a ls as : A .36 . a) aum enta; b ) d im inu i; c) d im inui; d} aum en ta;

e ) n ao v aria .37 . a) Aum enta; b ) D im inu i; c) Aum en ta .38 . a) sentid o inverso;b ,) sentid o inv erso; c) n ao alte-

ra 0 e qu ilib rio ; d ) n ao a lte ra 0 e qu illb rio ; e ) n aoa lt er a 0 equi li br io

39.39.1 . Com o 0 processo e e xo te rr ni co ( ~H < OJ , a d im i -

n ui~ ao d a te m pe ra tu ra fa z a um en ta r 0 v alo r d ac on sta nte d e e qu ilib rio , o u se ja, a q ua ntid ad e d eam on ia co n o e qu ilib rio a um e nta c om a d im in ui-c ; aoda tempera tu ra .

!J.O.40.!' O s re ag en tes u tiliz ad os n a sin te se d o am on ia co

sao 0 N , (g ) e H , ( gJ.4.0.2. A s rnaterias-prim as utilizadas na sin tese do

amon ia co sa o 0ar e 0ga s n a tu r al .!J.0.3. A reacc ;ao e exctermtca40.4. Porque 0 am on iaco tem um pon to de ebu lic ;iio

m uito superio r ao do hid roqenio e ao do azo to .A ssim , usan do um a tem peratu ra inferio r a dop on to d e e bu li.;a o d o am on ia co , m a s su pe rio r ad o p on to d e e bu li.;a o d os o utro s d ois g ase s, so 0amoniaco e q ue c on de nsa , p od en do s er se pa ra dod os o utro s d ois .

exercícios de química 11.º

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