Fsica e Qumica A 11. Ano ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Ficha de Trabalho A (Constante de Equilbrio)

1. A constante e equilbrio Kc da reaco

2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)

igual a 4,0x1013, temperatura de 25 C.

1.1 Na mistura reaccional em equilbrio predominam os reagentes ou os produtos?

1.2 Se a concentrao de monxido de azoto e de oxignio for igual a 2,6x10-6 mol dm-3 no equilbrio, qual a concentrao de dixido de azoto no equilbrio?

2. Uma mistura em equilbrio a 1200 K, num recipiente de 2,0 dm3 de capacidade, contm 0,60 mol de CO, 0,20 mol de H2 e 0,040 mol de H2O, sendo a quantidade de CH4 desconhecida.

CO (g) + 3 H2 (g) CH4 (g) + H2O (g)

Qual a quantidade de metano na mistura, sabendo que a constante de equilbrio Kc igual a 3,92?

3. Considere a reaco, cujo Kc 0,58 a uma determinada temperatura.

CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)

Num reactor com a capacidade de 50 L introduziram-se, a 1000 C, 1,00 mol de CO e 1,00 mol de H2O.Determine as quantidades das vrias substncias presentes quando atingido o equilbrio.

4. Num recipiente de 2,0 dm3 de capacidade fez-se reagir, a determinada temperatura, 1,0 mol de H2 com 2,0 mol de I2, de acordo com a equao:H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)

A constante de equilbrio, temperatura da experincia, 55. Calcule as concentraes das diferentes espcies qumicas presentes no equilbrio.

5. Uma amostra de 2,0 mol de NO2 colocada num reactor de 80,0 L de capacidade, temperatura de 200 C, tendo-se dissociado 6,0%.A equao que traduz este equilbrio :

2 NO2 (g) 2 NO (g) + O2 (g)

Calcule o valor da constante de equilbrio da reaco a 200 C.

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Ficha de Trabalho B (Equilbrio Qumico)

1. O amonaco uma substncia gasosa, temperatura ambiente, de grande utilidade para a sociedade em geral.Assim, para fornecer as indstrias e as actividades que dependem do amonaco como matria-prima, necessrio ter um processo industrial rendvel para a sua produo, como o caso do processo Haber-Bosch, que utiliza o azoto e o hidrognio gasosos como reagentes, de acordo com o seguinte equilbrio:N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)A figura seguinte traduz a percentagem molar de amonaco, em equilbrio, na mistura gasosa obtida a partir de N2 e H2 para temperaturas no intervalo 400-600 C e a diferentes presses.

1.1 De acordo com a informao apresentada, seleccione a alternativa CORRECTA.(A) Para uma mesma temperatura, quando a mistura reaccional comprimida, a percentagem molar de amonaco obtida menor.(B) A sntese do amonaco pelo mtodo de Haber-Bosch um processo endotrmico.(C) Se ocorrer uma diminuio de temperatura, no sistema a presso constante, a percentagem molar de amonaco obtida maior.(D) Se ocorrer um aumento de presso, no sistema a temperatura constante, o equilbrio evolui no sentido inverso.

1.2 Num recipiente fechado de capacidade 2,00 L, a uma temperatura TA, foram colocados 1,00 mol de N2(g) e 3,00 mol de H2(g). Sabe-se que, ao atingir o equilbrio, existem 0,080 mol de NH3, 0,96 mol de N2(g) e 2,88 mol de H2(g).Calcule a constante de equilbrio, Kc, temperatura TA.Apresente todas as etapas de resoluo, incluindo a expresso da constante de equilbrio, Kc.

1.3 Um balo contm 4,48 dm3 de amonaco, NH3(g), em condies normais de presso e temperatura (PTN).Seleccione a alternativa que permite calcular o nmero de molculas de amonaco que existem no balo.

1.4 Suponha que trabalha como engenheiro(a) qumico(a) numa unidade industrial de produo de amonaco.Explique, num texto, de acordo com a informao apresentada, como poderia optimizar a produo de amonaco pelo processo de Haber-Bosch, tendo em conta a influncia da temperatura e da presso, bem como a utilizao de um catalisador.

1.5 A configurao electrnica de um tomo de azoto, no estado de menor energia, pode ser representada por [He] 2s2 2p3.Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase:A geometria de uma molcula de amonaco ...(A) ... piramidal triangular, e o tomo central possui apenas trs pares de electres.(B) ... piramidal triangular, e o tomo central possui trs pares de electres ligantes e um no ligante.(C) ... triangular plana, e o tomo central possui apenas trs pares de electres.(D) ... triangular plana, e o tomo central possui trs pares de electres ligantes e um no ligante.

2. O dixido de enxofre, SO2, conhecido por ser um gs poluente, tem uma faceta mais simptica e, certamente, menos conhecida: usado na indstria alimentar, sob a designao de E220, como conservante de frutos e de vegetais, uma vez que preserva a cor natural destes.2.1 O dixido de enxofre um composto cujas unidades estruturais so constitudas por tomos de enxofre, S, e de oxignio, O.Relativamente a estes tomos e tendo em conta a posio relativa dos respectivos elementos naTabela Peridica, seleccione a afirmao correcta.(A) O conjunto de nmeros qunticos (2, 1, 0, ) pode caracterizar um dos electres de valncia de qualquer dos tomos, no estado de energia mnima.(B) Os electres de valncia de ambos os tomos, no estado de energia mnima, distribuem-se pelo mesmo nmero de orbitais.(C) Os electres de valncia de qualquer dos tomos, no estado de energia mnima, distribuem-se por orbitais com l = 1 e com l = 2.(D) As configuraes electrnicas de ambos os tomos, no estado de energia mnima, diferem no nmero de electres de valncia.

2.2 O dixido de enxofre, SO2, e o oxignio, O2, so duas substncias com propriedades qumicas diferentes, sendo ambas gasosas nas condies ambientais de presso e temperatura.2.2.1 O grfico da figura ao lado traduz o modo como varia o volume, V, de uma amostra de um gs ideal com a quantidade de substncia, n, a presso e temperatura constantes.

Com base no grfico, e admitindo que SO2 e O2 se comportam como gases ideais, seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte.Em duas amostras gasosas, uma de SO2 e outra de O2, nas mesmas condies de presso e temperatura, se os gases tiverem...(A) ... volumes iguais, tm massas iguais.(B) ... volumes iguais, tm a mesma densidade.(C) o mesmo nmero de molculas, tm volumes iguais.(D) o mesmo nmero de molculas, tm a mesma densidade.

2.2.2 Calcule o nmero de molculas de SO2(g) que existem numa amostra de 50,0 cm3 desse gs, em condies normais de presso e temperatura (PTN).Apresente todas as etapas de resoluo.

2.3 O dixido de enxofre reage com o oxignio, de acordo com a seguinte equao qumica:2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) Kc = 208,3 ( temperatura T)2.3.1 Considere que, temperatura T, foram introduzidas, num recipiente com 1,0 L de capacidade, 0,8 mol de SO2(g), 0,8 mol de O2(g) e 2,6 mol de SO3(g).Seleccione a alternativa que contm os termos que devem substituir as letras (a) e (b), respectivamente, de modo a tornar verdadeira a afirmao seguinte.Nas condies referidas, o quociente da reaco, Qc, igual a (a) __ , o que permite concluir que o sistema se ir deslocar no sentido (b) __, at se atingir um estado de equilbrio.(A) ... 13,2 inverso (B) 0,076 inverso (C) 0,076 directo (D) 13,2 directo

2.3.2 A figura seguinte representa o modo como varia a percentagem de trixido de enxofre, SO3(g), formado, em equilbrio, em funo da temperatura, presso constante de 1 atm.

Com base na variao observada no grfico, justifique a seguinte afirmao.A reaco exotrmica no sentido directo.

3. Um sistema qumico muito estudado o que corresponde reaco entre o hidrognio gasoso e o vapor de iodo para formar iodeto de hidrognio, HI. Esta reaco reversvel traduzida pela seguinte equao qumica:H2(g) + I2(g) 2 HI(g)Tal como qualquer outro sistema qumico em equilbrio, tambm este sistema capaz de evoluir num sentido ou noutro, devido a algumas alteraes que nele se produzam. temperatura de 430 C, fez-se reagir 0,500 mol de H2(g) e 0,500 mol de I2(g), num recipiente fechado, de capacidade igual a 1,00 L. A reaco qumica progrediu, tendo-se estabelecido, num dado instante, uma situao de equilbrio. Este equilbrio foi depois perturbado pela adio de HI(g).Simulando esta situao experimental, obteve-se o grfico apresentado na figura seguinte, que representa a evoluo das concentraes dos reagentes e do produto da reaco, ao longo do tempo, mesma temperatura.

3.1 Tendo em conta a informao fornecida pelo grfico, seleccione a alternativa que completa correctamente a frase seguinte.Os instantes que correspondem ao estabelecimento do equilbrio inicial, igualdade das concentraes de reagentes e de produto, e adio de HI(g), so, respectivamente, (A) ... t1, t3 e t5(B) ... t3, t1 e t6(C) ... t3, t1 e t5(D) ... t2, t4 e t6

3.2 Escreva a expresso que traduz a constante de equilbrio, Kc, da reaco em causa.Utilizando a informao contida no grfico, calcule o valor dessa constante, temperatura referida.Apresente todas as etapas de resoluo.

4. Leia o texto seguinte.A Qumica progrediu de uma arte para uma cincia, quando os qumicos comearam a medir a quantidade de cada substncia que era consumida e de cada substncia que era obtida numa reaco qumica. Em muitas destas reaces nenhum dos reagentes se esgota, coexistindo uma certa quantidade destes com os produtos da reaco so reaces incompletas; em alguns casos, estas reaces podem ser reversveis, chegando a dar origem a equilbrios qumicos.Reger, D., Qumica: Princpios e Aplicaes, Gulbenkian, 1997 (adaptado)4.1 A decomposio trmica do clorato de potssio, KClO3(s), traduzida por2 KClO3(s) 2 KCl(s) + 3 O2(g)Seleccione a nica alternativa que corresponde quantidade de cloreto de potssio, KCl(s), que resulta da reaco completa de 38,7 g de clorato de potssio impuro contendo 5,0% de impurezas inertes.(A) 0,300 mol(B) 0,315 mol(C) 0,331 mol(D) 0,349 molM (KClO3) = 122,55 g mol14.2 A reaco reversvel, traduzida porCoCl2 6 H2O(s) CoCl2 2 H2O(s) + 4 H2O(g) (slido de cor rosa) (slido de cor azul)

utilizada como indicador do grau de humidade atmosfrica, baseando-se na variao da cor do slido.Indique a cor do slido num dia de muita humidade.

5. A atmosfera terrestre tem vindo a ser contaminada por diversos gases poluentes, como CO2, CH4, NOx, SO2, etc., sendo alguns deles responsveis pelas chuvas cidas.Uma das reaces que est na origem das chuvas cidas a reaco do dixido de enxofre, SO2(g), com o oxignio da atmosfera, O2(g), originando trixido de enxofre, SO3(g), traduzida por2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)O grfico da figura seguinte representa uma das possveis evolues das concentraes dos componentes da mistura reaccional em funo do tempo, em recipiente fechado contendo inicialmente uma mistura de SO2(g) e O2(g).

Seleccione a alternativa que contm a sequncia que refere a evoluo das concentraes de SO2(g), O2(g) e SO3(g), respectivamente.(A) III, II e I.(B) II, III e I.(C) III, I e II.(D) II, I e III.

6. O amonaco, obtido industrialmente pelo processo de Haber-Bosch, uma substncia relevante na nossa sociedade, pelas suas mltiplas utilizaes. matria-prima no fabrico de fertilizantes, de cido ntrico, de explosivos, de detergentes, entre outros.O hidrognio, H2(g), usado no fabrico do amonaco, normalmente obtido a partir do gs natural, essencialmente constitudo por metano, CH4(g), reaco que pode ser traduzida pela equao qumicaCH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3 H2(g)6.1 Calcule o volume de hidrognio que se obtm, medido em condies PTN, considerando a reaco completa de 960 kg de metano com excesso de vapor de gua.M(CH4) = 16,04 g mol1

6.2 Num recipiente fechado de capacidade 5,0 dm3, uma mistura constituda por 1,0 mol de H2(g), 2,5 mol de N2(g) e 2,0 mol de NH3(g) encontra-se a 500 C. A essa temperatura, a constante de equilbrio da reaco traduzida porN2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) Kc = 0,30.Mostre, com base no valor do quociente de reaco, Qc, que a concentrao de amonaco, na mistura reaccional, diminui at se estabelecer o equilbrio.Apresente todas as etapas de resoluo.7. O metano, principal constituinte do gs natural, um combustvel muito utilizado.A combusto completa do metano, CH4, pode ser representada por:CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g) H = 802 kJ mol1As curvas 1, 2, 3 e 4, esboadas no grfico da figura seguinte, podem representar a evoluo, ao longo do tempo, das concentraes de reagentes e de produtos de uma reaco de combusto completa do metano, admitindo que esta ocorre em sistema fechado.

Seleccione a nica alternativa que identifica correctamente o reagente, ou o produto da reaco, que corresponde a cada uma das curvas.(A) 1 CO2 2 H2O 3 O2 4 CH4(B) 1 H2O 2 CO2 3 O2 4 CH4(C) 1 H2O 2 CO2 3 CH4 4 O2(D) 1 CO2 2 H2O 3 CH4 4 O2

8. O processo de sntese industrial do amonaco, desenvolvido pelos qumicos alemes Haber e Bosch, no incio do sculo XX, permitiu obter, em larga escala, aquela substncia, matria-prima essencial no fabrico de adubos qumicos.A sntese do amonaco, muito estudada do ponto de vista do equilbrio qumico, pode ser representada por:N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) H < 08.1 Considere que se fez reagir, na presena de um catalisador, 0,500 mol de N2(g) e 0,800 mol de H2(g), num recipiente com o volume de 1,00 dm3. Admita que, quando o equilbrio foi atingido, temperatura T, existiam no recipiente, alm de N2(g) e H2(g), 0,150 mol de NH3.Calcule o rendimento da reaco de sntese.Apresente todas as etapas de resoluo.

8.2 Seleccione a nica alternativa que contm os termos que preenchem, sequencialmente, os espaos seguintes, de modo a obter uma afirmao correcta.Se ocorrer um aumento da temperatura do sistema, inicialmente em equilbrio, este ir evoluir no sentido da reaco _____, verificando-se um _____ da concentrao do produto.(A) directa decrscimo(B) inversa decrscimo(C) inversa aumento(D) directa aumento

SOLUES FICHA TRABALHO B

FICHA TRABALHO C1. Para alm de sais, tambm o CO2 atmosfrico se dissolve na gua, dissoluo essa que se pode traduzir pelo equilbrio CO2(g) CO2(aq).Seleccione a alternativa que permite completar correctamente a frase seguinte.A solubilidade do CO2 na gua aumentada devido ocorrncia da reaco reversvel traduzida pela equao(A) ... CO2(aq) + H2O(l) 2 HCO3(aq) + H3O+(aq).(B) ... CO2(aq) + 2 H2O(l) HCO3(aq) + H3O+(aq).(C) ... CO2(aq) + H2O(l) HCO3(aq) + H3O+(aq).(D) ... CO2(aq) + 2 H2O(l) HCO3 +(aq) + H3O+(aq).

2. No mbito de um projecto sobre chuva cida, foram medidos, a uma mesma temperatura, os valores de pH de duas amostras de gua da chuva: uma amostra da gua que pingava das agulhas de um pinheiro e outra, da gua que escorria pelo tronco. Os valores obtidos esto indicados na figura seguinte.

Com base na informao dada, seleccione a afirmao CORRECTA.(A) A gua da chuva recolhida junto s agulhas do pinheiro mais cida do que a gua recolhida junto ao tronco.(B) A gua da chuva recolhida junto ao tronco do pinheiro tem menor valor de pOH do que a gua recolhida junto s agulhas.(C) A gua da chuva recolhida junto ao tronco do pinheiro tem menor concentrao de ies H3O+ do que a gua recolhida junto s agulhas.(D) A gua da chuva recolhida junto s agulhas do pinheiro e a gua da chuva recolhida junto ao tronco apresentam igual valor de Kw.

3. Considere uma amostra de gua da chuva, que apresenta um pH igual a 5,6, temperatura de 25 C.Seleccione a alternativa que corresponde ao valor correcto de pH de uma amostra B de gua da chuva, poluda, cuja concentrao em ies H+ 100 vezes maior do que a que existe na amostra A, mesma temperatura.(A) 2,0 (B) 2,6 (C) 3,6 (D) 7,64. O fluoreto de hidrognio, HF(g), apresenta elevada solubilidade em gua.O fluoreto de hidrognio, em soluo aquosa, sofre uma reaco de ionizao que pode ser traduzida pela seguinte equao qumica:HF(aq) + H2O(l) F(aq) + H3O+(aq)Seleccione a alternativa que refere as duas espcies que, na reaco acima indicada, se comportam como bases de Brnsted-Lowry.(A) H2O(l) e F(aq)(B) F(aq) e H3O+(aq)(C) HF(aq) e F(aq)(D) HF(aq) e H2O(l)

5. A chuva normal tem, usualmente, pH cerca de 5,6.Indique o gs que, ao dissolver-se, responsvel por este valor.

6. Na tabela seguinte apresentam-se os valores de pH dessa soluo neutra, a diversas temperaturas.

Indique, justificando a sua resposta, como varia o produto inico da gua, Kw, em funo da temperatura, com base nesta tabela.

SOLUES FICHA C