lista de exercícios - pesquisa.ufabc.edu.brpesquisa.ufabc.edu.br/pologroup/tq/listageral.pdf ·...

Lista de exercícios

2

PARTE 1

1.1 Classifique as seguintes propriedades

como físicas ou químicas:

(a) os objetos feitos de prata ficam escuros

com o tempo

(b) a cor vermelha do rubi deve-se à presença

de íons crômio;

(c) o ponto de fusão do etanol é 78°C.

1.2 Aponte as principais diferenças entre as

ligações iônica e covalente.

1.3 O que se entende por a) um composto

iônico e b) um composto molecular? Quais são

as propriedades típicas das duas classes de

compostos?

1.4 Analise as seguintes afirmativas como

verdadeiras ou falsas:

- Em um composto iônico, o número de cátions

é igual ao número de ânions.

- O composto Co4(CO)12 tem a mesma

composição percentual do Co12(CO)4

- Em cada reação, um reagente é limitante e

outro está em excesso.

- A conversão de Fe3+ a Fe2+ é uma oxidação.

- A fórmula molecular do cloreto de cálcio é

CaCl2.

1.5 Os compostos a seguir contêm íons

poliatômicos.

(a) Escreva a fórmula do fosfato de cálcio,

formado por íons cálcio e fosfato (PO43-).

(b) escreva a fórmula do sulfato de amônio

(NH4+) e sulfato (SO4

2-).

(c) a fórmula do carbonato de magnésio é

MgCO3. Qual é a carga do cátions em Ag2CO3?

(d) a fórmula do cromato de potássio é K2CrO4.

Qual é a carga do cátion em PbCrO4?

1.6 Escreva a fórmula de um composto

formado pela combinação de

(a) Al e Te;

(b) Mg e O;

(c) Na e S;

(d) Rb e I.

1.7 Classifique os seguintes compostos

iônicos como solúveis ou insolúveis em água:

(a) acetato de zinco, Zn(CH3CO2)2;

(b) hidróxido de ferro (III), Fe(OH)3;

(c) iodeto de prata, AgI;

(d) acetato de cobre (II), Cu(CH3CO2)2

1.8 A solubilidade de sais inorgânicos

geralmente é apresentada em gramas de

soluto dissolvido por 100 gramas de águas.

Considerando o gráfico abaixo, responda:

a) Qual a solubilidade (em g/100g de água) do

KCl a 70 oC? E do Pb(NO3)2 a 30 oC?

b) A 50 oC, qual dentre os sais de potássio

apresentados é mais solúvel em água?

c) Porque sais com o mesmo ânion (Ex: NaCL,

KCl, CaCl2) apresentam solubilidades

diferentes?

d) Pode-se verificar que os nitratos são

bastante solúveis. Porquê?

e) O processo de dissolução do KCl é

exotérmico ou endotérmico? E o do Ce2(SO4)3?

1.9 O metal cobre pode ser extraído de uma

solução de sulfato de cobre(II) por eletrolise. Se

29,50 g de sulfato de cobre (II) penta-hidratado,

CuSO4.5H2O, são dissolvidos em 100ml de água

e todo cobre sofre eletrodeposição, que massa

de cobre pode ser recuperada?

1.10 Que amostra em cada dos seguintes

pares contem maior número de mols de

átomos? (a) 75g de índio ou 80g de telúrio; (b)

15,0g P ou 15,0g S; (c) 7,36 x 1027 átomos Ru ou

7,36 x 1027 átomos de Fe.


3

1.11 Calcule a quantidade (em mols) de (a)

íons Ag+ em 2,00 g de AgCl; (b) UO3 em 6,00 x

102 g UO3; (c) íons Cl- em 4,19 mg FeCl3; (d) H2O

em 1,00 g AuCl3.2H2O.

1.12 Suponha que você comprou por engano

10 kg NaHCO3.10H2O por US$ 72 em vez de

10kg NaHCO3 por US$ 80. (a) Que quantidade

de água você comprou e quanto você pagou

por litro? (A massa de 1 litro de água é 1 kg.) (b)

Qual seria o preço justo pelo composto

hidratado, considerando custo zero para a

água?

1.13 Uma solução de amônia foi adquirida

para um almoxarifado. Sua molaridade é 15,0

mol.L-1.

(a) determine o volume de 15,0 mol.L-1 NH3(aq)

que deve ser diluído até 500 ml para preparar

uma solução 1,25 mol.L-1 NH3(aq).

(b) um experimento tem de usar 0,32 mol.L-1

NH3(aq). O técnico do almoxarifado estima que

serão necessários 15 litros da base. Que

volume de 15,0 mol.L-1 NH3(aq) deve ser usado

na preparação?

1.14 O acido clorídrico concentrado contem

37,50% HCl em massa e tem densidade 1,205

g.cm-3 que volume (em ml) de acido clorídrico

concentrado deve ser usado para preparar 100

ml HCl de 0,7436 mol.L-1?

1.15 O tálio e o oxigênio formam dois

compostos com as seguintes características:

Composto I Composto II

Porcentagem de

massa de Tl 89,49% 96,23%

Ponto de fusão 717°C 300°C

a) Determine as fórmulas químicas dos dois

componentes.

b) Determine o número de oxidação do tálio

em cada composto.

c) Imagine que os componentes são iônicos e

escreva a configuração eletrônica de cada íon

tálio.

d) Use os pontos de fusão para decidir que

composto tem mais caráter covalente em suas

ligações. O que você encontrou é consistente

com o que você esperaria a partir da

capacidade de polarização dos dois cátions?

1.16 Escreva a estrutura de Lewis de (a) íon

nitrônio, ONO+; (b) íon clorito, ClO2-; (c) íon

peróxido, O22-; (d) íon formato, HCO2

-.

1.17 Determine a carga formal de cada átomo

dos seguintes íons. Identifique a estrutura de

energia mais baixa em cada um deles.

1.18 Escreva as estruturas de Lewis das

seguintes espécies e identifique as que são

radicais: (a) o íon superóxido, O2-; (b) o grupo

metóxi, CH3O; (c) XeO4; (d) HXeO4-.

1.19 Utilize as estruturas de Lewis e a teoria

VSEPR para dizer a forma geométrica das

moléculas a seguir. Diga se são polares ou

apolares e quais os ângulos de ligação entre o

átomo central e cada átomo a seu redor: CO2,

CCl4, NH3, H2O, SO2, SO3, PCl3, PCl5, CH4,

CH3CH2OH (etanol), CH2Cl2, CCl4, CS2, SF4, BF3,

PCl3, SiO2, H2S.

1.20 Diga se as seguintes moléculas devem se

comportar como polares ou apolares:

(a) C5H5N (piridina, uma molécula semelhante

ao benzeno, exceto que um grupo CH é

substituído por um átomo de nitrogênio);

(b) C2H6 (etano);

(c) CHCl3 (tricloro-metano, também conhecido

como clorofórmio, um solvente orgânico

comum que já foi usado como anestésico).


4

1.21 Sabendo que o carbono tem valência

quatro em quase todos os seus compostos e

que ele pode formar cadeias e anéis de átomos

de carbono,

(a) Desenhe duas das três possíveis estruturas

de C3H4;

(b) Determine todos os ângulos de ligação de

cada estrutura;

(c) Determine a hibridização dos átomos de

carbono.

1.22 Como a teoria dos orbitais moleculares

explica as ligações iônicas e covalentes?

1.23 Identifique os orbitais híbridos utilizados

pelos átomos em negrito nas seguintes

moléculas:

(a) CH3CCCH3

(b) CH3NNCH3

(c) (CH3)2CC(CH3)2

(d) (CH3)2NN(CH3)2

1.24 Compare a hibridização e a estrutura do

carbono no grafite e no diamante. Como essas

estruturas explicam as propriedades físicas

dos dois alótropos?

1.25 A estrutura de Lewis da cafeína,

C8H10N4O2, um estimulante comum, é

mostrada abaixo:

(a) Dê a hibridização de todos os átomos,

exceto os hidrogênios.

(b) Na base de sua resposta ao item anterior,

estime os ângulos de ligação entre os átomos

de carbono e nitrogênio.

1.26 Defina as interações intermoleculares:

dipolo-dipolo, dipolo-dipolo induzido, van der

Waals e ligação de hidrogênio.

1.27 Prediga a polaridade e o tipo de interação

intermolecular para as seguintes moléculas:

clorofórmio, hexano, gás carbônico, água, iodo

(I2), cloro (Cl2) e metanol.

1.28 Para quais das seguintes substâncias as

interações dipolo-dipolo são importantes?

(a) CH4

(b) CH3Cl

(c) CH2Cl2

(d) CHCl3

(e) CCl4

1.29 Quais das seguintes moléculas

provavelmente formam ligações de

hidrogênio?

(a) H2S

(b) CH4

(c) H2SO4

(d) PH3

1.30 Quais das seguintes moléculas

provavelmente formam ligações de hidrogênio:

(a) CH3OCH3

(b) CH3COOH

(c) CH3CH2OH

(d) CH3CHO

1.31 Coloque os seguintes tipos de interações

iônicas e moleculares na ordem crescente de

magnitude:

(a) Íon-dipolo;

(b) dipolo induzido-dipolo induzido

(c) dipolo-dipolo na fase gás

(d) íon-íon

(e) dipolo-dipolo na fase sólido

1.32 Explique por que sólidos iônicos, como o

NaCl, têm altos pontos de fusão e, mesmo

assim, dissolvem-se rapidamente na água, ao

passo que os sólidos reticulares, como o

diamante, têm pontos de fusão muito altos e

não se dissolvem em água.

1.33 Complete as seguintes afirmações sobre

o efeito das forças intermoleculares nas

propriedades físicas de uma substância:

(a) Quanto mais alto for o ponto de ebulição de

um líquído (mais fortes, mais fracas) serão

suas forças intermoleculares.


5

(b) As substâncias que têm forças

intermoleculares fortes têm pressões de vapor

(altas, baixas).

(c) As substâncias cujas forças intermoleculares

são fortes têm, tipicamente, tensões

superficiais (altas, baixas).

(d) Quanto mais alta for a pressão de vapor de

um líquido, (mais fortes, mais fracas) serão

suas forças intermoleculares.

(e) Como o nitrogênio, N2, tem forças

intermoleculares (fortes, fracas), tem tem uma

temperatura crítica (alta, baixa).

(f) As substâncias cujas pressões de vapor são

altas têm, correspondentemente, pontos de

ebulição (altos, baixos).

(g) Como a água tem um ponto de ebulição

relativamente alto, ela tem forças

intermoleculares (fortes, fracas) e,

correspondentemente, entalpia de vaporização

(alta, baixa).

1.34 Identifique, apresentando suas razões,

que substância em cada par tem,

provavelmente, o ponto de fusão normal mais

alto (as estruturas de Lewis podem ajudar nos

argumentos):

(a) HCl ou NaCl;

(b) C2H5OC2H5 (dietil-éter) ou C4H9OH (butanol);

(c) CHI3 ou CHF3;

(d) H2O ou CH3OH.

1.35 Os pontos de fusão dados abaixo

correspondem às substâncias da lista. Faça

corresponder os pontos de ebulição e as

substâncias, levando em conta as energias

relativas das forças intermoleculares.

(a) p.b. (ºC): -162; -88,5; 28; 36; 64,5; 78,3; 82,5;

140; 205; 290

(b) Substância: CH4; CH3CHOHCH3; C6H5CH3OH

(tem um anel benzeno); CH3CH3; C5H9OH

(cíclico); (CH3)2CHCH2CH3; CH3OH;

HOCH2CHOHCH2OH; CH3(CH2)3CH3; CH3CH2OH.

(c) Sugestão: o ponto de ebulição de

(CH3)2CHCH2CH3 é 28ºC e o de CH3OH é 64,5.

1.36 As tensões superficiais dadas abaixo (em

mN.m-1, em 20ºC) são dos líquidos listados.

Faça corresponder as tensões superficiais e as

substâncias.

(a) Tensão superficial: 18,43; 22,75; 27,80;

28,85; 72,75.

(b) Composto: H2O; CH3(CH2)4CH3; C6H6;

CH3CH2OH; CH3COOH.

1.37 A glicose, a benzofenona (C6H5COC6H5) e

o metano são exemplos de compostos que

formam sólidos moleculares.

(a) Que tipos de forças mantém essas

moléculas no sólido molecular?

(b) Coloque os sólidos na ordem crescente de

ponto de fusão.

1.38 Sabe-se que o petróleo é formado por

uma mistura de diversos hidrocarbonetos que

podem ser separados por meio da destilação

fracionada.

(a) O que são hidrocarbonetos? Como eles

podem ser classificados?

(b) Qual o tipo de interação intermolecular

presente nesses compostos?

(c) Quais fatores influenciam na diferença de

ponto de ebulição de cada um dos compostos

apresentados na tabela abaixo.

Hidrocarboneto Intervalo de

ebulição (oC)

Fração

C1 a C4 -160 a 0 Gás natural e

propano

C5 a C11 30 a 200 Gasolina

C10 a C16 180 a 400 Querosene, óleo

combustível

C17 a C22 > 350 Lubrificantes

C23 a C34 Sólidos de baixo

ponto de fusão

Graxa, parafina

> C35 Sólidos Asfalto

(d) Escreva a estrutura do hexano e do 2,3-

dimetil-butano. Qual possui maior ponto de

ebulição? Explique com base nas interações

intermoleculares.

1.39 Escreva as estruturas do cis-1,2-

dicloroeteno e do trans-1,2-dicloroeteno. Qual

dessas moléculas é polar?

1.40 Os grupos seguintes são encontrados em

algumas moléculas orgânicas. Quais são

hidrofílicos e quais são hidrofóbicos:

(a) –OH


6

(b) CH3CH2 –

(c) –CONH2

(d) –Cl

1.41 Qual seria o melhor solvente, água ou

benzeno, para cada uma das seguintes

substâncias:

(a) KCl

(b) CCl4

(c) CH3COOH

1.42 Qual seria o melhor solvente, água ou

tetracloreto de carbono, para cada uma das

seguintes substâncias:

(a) NH3

(b) HCl

(c) I2

1.43 “O glifosato (N-(fosfonometil) glicina) é um

herbicida sistêmico não seletivo (mata qualquer

tipo de planta) desenvolvido para matar ervas,

principalmente perenes. Segundo a empresa

“Monsanto”, principal produtora no Brasil, o

glifosato liga-se fortemente ao solo, não atingindo

os aquíferos, sendo rapidamente metabolizado

por desfosforilação”.

Considerando a estrutura do glifosato,

explique, em termos de interações

intermoleculares, porque este composto “liga-

se fortemente ao solo”

1.44 A superfície de um vidro contém muitos

grupos –OH ligados aos átomos de silício de

SiO2, o maior componente do vidro. Se o vidro

for tratado com Si(CH3)3Cl (cloro-trimetil-

silano), uma reação acontece, com eliminação

de HCl e formação de Si–O:

(a) (superfície)–OH + Si(CH3)3Cl (superfície)–

OSi(CH3)3 + HCl

(b) Como essa reação afetará a interação dos

líquidos com a superfície do vidro?

1.45 O Picloram ou tordon é um herbicida

caracterizado pelo odor de cloro e pela

solubilidade em solventes polares. É um sólido

branco, encontrado no mercado como sal

amínico ou potássico. Considerando a

estrutura do Picloram, responda:

a) Qual é a estrutura de seu sal potássico?

b) Porque o Picloram é solúvel em solventes

polares?

c) Explique em termos de interações

intermoleculares.

1.46 Quais funções orgânicas estão presentes

na estrutura do PicloramVeja a representação

abaixo sobre a interação entre parte das fitas

de nucleotídeos que compõe o DNA:

(a) Qual o nome da interação intermolecular

representada pela linha pontilhada que

mantém as duas fitas em formato de dupla

hélice?

(b) Quais são os átomos (C, N, H ou S) ou

grupos de átomos (OH, NH, NH2, SH) que estão

nas posições destacadas em bolinhas

vermelhas com as letras X, Y, Z, W e K?


7

PARTE 2

I - Reações Químicas e Estequiometria

2.1 Balanceie as seguintes reações e

classifique-as como reação de formação de

sólidos (precipitação), liberação de gás ou

reação ácido-base. Coloque os estados dos

produtos formados em cada reação: (g), (l), (s) ou

(aq).

a. K2CO3(aq) + Cu(NO3)2(aq) → CuCO3 + KNO3

b. Pb(NO3)2(aq) + HCl(aq) → PbCl2 + HNO3

c. MgCO3(aq) + HCl(aq) → MgCl2 + H2O + CO2

d. MnCl2(aq) + Na2S(aq) → MnS + NaCl

e. K2CO3(aq) + ZnCl2(aq) → ZnCO3 + KCl

f. Fe(OH)3(aq) + HNO3(aq) → Fe(NO3)3 + H2O

2.2 Quais das seguintes reações são de

óxido-redução? Justifique.

a) Zn(s) + 2NO3-(aq) + 4H+

(aq) → Zn2+(aq) + 2NO2(g) +

2H2O(l)

b) Zn(OH)2(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + 2H2O(l)

c) Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(s) + H2(g)

2.3 Complete e balanceie as seguintes

reações de óxido redução:

MEIO ÁCIDO:

P4(s) PH3(g) + HPO32-

(aq)

MnO4-(aq) + HSO3-

(aq) Mn2+(aq) + SO4

2-(aq)

MEIO BÁSICO:

Cr(OH)3 + ClO3-(aq) CrO4

2- (aq) + Cl-(aq)

MnO2 (s) + BrO3-

(aq) MnO4-(aq) + Br-

(aq)

2.4 A seguinte reação redox é usada, em

meio ácido no “Bafômetro” para determinar o

nível de álcool no sangue:

H+(aq)+Cr2 O7

- 2(aq)+ C2H5OH(aq) Cr3+

(aq)+C2H4O(aq)+H2O(l)

a) Identifique os elementos que mudam de

estado de oxidação e indique os números de

oxidação inicial e final desses

elementos;

b) Escreva e balanceie a semi-reação de

oxidação;

c) Escreva e balanceie a semi-reação de

redução;

d) Combine as semi-reações para obter a

equação redox balanceada.

2.5 Escreva uma equação química

balanceada para cada uma das seguintes

reações:

a) O metal potássio reage com água com

produção de gás hidrogênio e hidróxido de

potássio dissolvido em água;

b) A reação de oxido de sódio (Na2O) e água

produz hidróxido de sódio dissolvido em água;

c) O metal lítio reage a quente(Δ) em

atmosfera de nitrogênio para produzir nitreto

de lítio(Li3N);

d) A reação do metal cálcio com água leva ao

aparecimento do gás hidrogênio e a formação

de hidróxido de cálcio(Ca(OH)2).

2.6 O hidrogenofosfito de ferro (II) (FeHPO3) é

oxidado por íons hipoclorito em solução

básica. Os produtos são íon cloreto, íon fosfato

e hidróxido de ferro (III). Escreva a equação

balanceada de cada semi-reaçõe e a equação

total.

2.7 Descreva a evidência para a afirmação

de que o hidrogênio pode agir como redutor e

como oxidante. Dê equações químicas que

suportem a sua evidência.

2.8 Em um estágio da produção comercial

do metal ferro em um alto-forno, o óxido de

ferro (III)(Fe2O3) reage com o monóxido de

carbono para formar Fe3O4(s) e dióxido de

carbono. Em um segundo estágio o Fe3O4(s)

reage com o excesso de monóxido de carbono

para produzir ferro elementar, sólido, e

dióxido de carbono. Escreva as equações

balanceadas de todo o processo.

2.9 O tiossulfato de sódio, que como penta-

hidrato (Na2S2O35H2O), forma grandes cristais

brancos e é usado como “” fixador” em

fotografias pode ser preparado fazendo-se

passar oxigênio em uma solução de

polissulfeto de sódio, Na2S5, em álcool e por

fim adicionando água, formando dióxido de

enxofre como subproduto. O polissulfeto de


8

sódio é feito pela ação do gás sulfeto de

hidrogênio sobre uma solução de sulfeto de

sódio em álcool, esse por sua vez, é feito pela

reação do gás sulfeto de hidrogênio com

hidróxido de sódio (sólido). Escreva as três

equações químicas que mostram como o

fixador é preparado a partir do sulfeto de

hidrogênio e hidróxido de sódio. Use o símbolo

“alc” para indicar o estado das espécies

dissolvidas em álcool.

2.10 O primeiro estágio na produção de ácido

nítrico pelo processo de Oswald é a reação do

gás amônia com o gás oxigênio, com produção

do gás óxido nítrico e água no estado líquido.

O óxido nítrico reage novamente com oxigênio

para dar o gás dióxido de nitrogênio que,

quando dissolvido em água produz ácido

nítrico e óxido e nitrogênio. Escreva as três

equações balanceadas que levam à produção

de ácido nítrico.

2.11 Escreva a equação química balanceada

das seguintes reações:

a) A reação entre o hidreto de sódio e água;

b) A formação do gás de síntese;

c) A hidrogenação da eteno (H2C=CH2), dê o

número de oxidação dos átomos de carbono

do reagente e do produto;

d) A reação do magnésio com o ácido

clorídrico.

2.12 Cada um dos cinco procedimentos a

seguir leva a formação de um precipitado.

Escreva, para cada reação, as equações

químicas que descrevem a formação do

precipitado: a equação global, a equação iônica

completa e equação iônica simplificada.

Indique os íons espectadores.

a) (NH4)2CrO4(aq) é misturado com BaCl2(aq);

b) CuSO4(aq) é misturado com Na2S(aq);

c) FeCl2(aq) é misturado com (NH4)3PO4(aq);

d) K2C2O4(aq) é misturado com Ca(NO3)2(aq);

e) NiSO4(aq) é misturado com Ba(NO3)2(aq).

2.13 Para cada uma das seguintes reações,

apresente dois compostos iônicos solúveis em

água que, ao serem misturados em água,

levam às seguintes equações iônicas

simplificadas.

a) 2Ag+ (aq)+CrO-2

4 (aq) Ag2CrO4(s)

b) Ca2+(aq)+CO3

2-(aq)CaCO3(s), a reação

responsável pela decomposição de calcário.

c) Cd2+(aq)+S2+

(aq)CdS(s), uma substância

amarela usada para colorir vidro

d) d)2Ag+(aq)+SO4

2+ (aq)Ag2SO4

e) Mg2+(aq)+2OH-

(aq)MgOH2(s)

f) 3Ca2+(aq)+2PO4

-3 (aq) Ca3(PO4)2(s)

2.14 Você recebeu uma solução para analisar

para íons Ag+, Ca2+ e Zn2+. Quando você

adiciona ácido clorídrico, forma-se um

precipitado branco. Após filtração do sólido,

você adiciona ácido sulfúrico à solução.

Aparentemente nada acontece, entretanto

quando você borbulha sulfeto de hidrogênio

forma-se um precipitado preto. Que íons estão

presentes na solução?

2.15 Uma solução foi preparada dissolvendo-

se 2,345g de NaNO3 em, o suficiente para

preparar 200,0 mL de solução.

a) Que concentração molar de nitrato de sódio

deveria ser escrita no rótulo?

b) Se no procedimento cometeu-se um engano

e usou-se um balão volumétrico de 250,0 mL

ao invés do balão de 200,0 mL, que

concentração molar de nitrato de sódio foi

efetivamente preparada?

2.16 Escreva a equação global, a equação

iônica completa e a iônica simplificada das

seguintes reações de ácido-base. Se uma

substância for um ácido ou base fraca, deixe-a

na forma molecular ao escrever as equações.

a) HF(aq)+NaOH(aq)

b) (CH3)3N(aq)+HNO3(aq)

c) LiOH(aq)+HI(aq)

d) H3PO4(aq)+KOH(aq) (O ácido fosfórico é um

ácido triprótico. Escreva a equação da reação

completa do KOH)

e) Ba(OH)2(aq)+CH3COOH(aq)

2.17 Escreva as equações balanceadas para as

seguintes reações redox:


9

a) Deslocamento do íon cobre(II) de uma

solução pelo metal magnésio;

b) Formação do íon Ferro(III)na seguinte

reação: Fe2+ (aq)+Ce4+

(aq)Fe3+(aq) +Ce3+

(aq)

c) Síntese do cloreto de hidrogênio a partir de

seus elementos;

d) Formação de ferrugem (equação

simplificada): Fe(s)+ O2(g) Fe2O3

2.18 O tiossulfato de sódio é um fixador de

fotografias que reage com o brometo de prata

da emulsão do filme não exposto para formar

brometo de sódio e um composto solúvel cuja

formula é Na3(Ag(S2O3)2):

2 Na2S2O3(aq) + AgBr(s) NaBr(aq) +

Na3(Ag(S2O3)2)(aq).

a) Quantos mols Na2S2O3 são necessários para

reagir com 1,0 mg AgBr?

b) Calcule a massa de brometo de prata que

ira produzir 0,033 mol Na3(Ag(S2O3)2).

2.19 O composto Diborano já foi considerado

possível combustíve de foguetes.A reação de

combustão é :

B2H6(g) +3O2(l) 2HBO2(g) +2H2O(l)

O fato de que o HBO2, um composto reativo, é

produzido e não o composto B2O3,um

composto inerte, foi um dos fatores da

interrupção dos estudos para uso como

combustível.

a) que massa de oxigênio líquído seria

necessária para queimar 257g de B2H6?

b) Determine a massa de HBO2 produzida na

combustão de qo6g de B2H6

2.20 Os camelos armazenam a gordura

triestearina, C57H110O6, em suas corcovas. Além

de ser uma fonte de energia, a gordura é

também fonte de água pois, quando ela é

usada ocorre a reação:

2 C57H110O6(s) + 163 O2(g) 114 CO2(g) + 110

H2O(l).

a) Que massa de água pode ser obtida de 454g

dessa gordura?

b) Que massa de oxigênio é necessária para

oxidar esta quantidade de triestearina?

2.21 A combustão de um hidrocarboneto

produz água e dióxido de carbono (por essa

razão, nuvens de gotas de água condensada

são frequentemente vistas saindo do

escapamento de automóveis, especialmente

em que em dais frios). A densidade da gasolina

é 0,79 g.mol-1. Imagine que a gasolina está

representada pelo octano, para o qual a reação

de combustão é

2 C8H18(l) + 25 O2(g) 16 CO2(g) + 18 H2O(l).

Calcule a massa de água produzida na

combustão de 3,8 l de gasolina.

2.22 Uma solução de ácido clorídrico foi

preparada colocando-se 10,00 ml do ácido

concentrado em um frasco volumétrico de

1,000 l e adicionando-se água até a marca.

Outra solução foi preparada colocando-se

0,832g de carbonato de sódio anidro em um

frasco volumétrico de 100,0 ml e adicionando-

se água até a marca. Então, 25,00 ml desta

última solução foram pipetados para um

frasco e titulada com o ácido diluído. O ponto

estequiométrico foi atingido após adição de

31,25 ml do ácido.

a) escreva uma equação balanceada para a

reação de HCl(aq) com Na2CO3(aq);

b) Qual é a molaridade do ácido do clorídrico

original?

2.23 Um vaso de reação contem 5,77g de

fósforo branco e 5,77g de oxigênio. A primeira

reação que ocorre é a formação de oxido de

fósforo (III):

I. P4(s) + 3 O2(g) P4O6(s).

Se o oxigênio presente é suficiente, a reação

prossegue, com formação de oxido de

fósforo(V):

II. P4O6(s) + 2 O2(g) P4O10(s).

a) Qual é o reagente limitante para a formação

do P4O10?

b) Qual é a massa de P4O10 produzida?

c) quantos gramas de reagentes em excesso

permanecem no vaso de reação?

2.24 O estimulante do café e do chá é a

cafeína, uma substancia de massa molar 194


10

g.mol-1,na queima de 0,376g de cafeína

formam-se 0,682g de dióxido de carbono,

0,174g de água e 0,110g de nitrogênio.

Determine as fórmulas empírica e molecular

da cafeína e escreva a equação de sua

combustão.

2.25 Um subproduto industrial só tem C, H, O

e Cl em sua fórmula. Quando 0,100g do

composto foi analisado por combustão,

produziram-se 0,0682g CO2 e 0,0140g H2O. A

percentagem de massa de Cl no composto era

55,0%. Quais são as formulas empírica e

molecular do composto?

2.26 As chamas de oxiacetileno são usadas

para soldas, atingindo temperaturas próximas

a 2000oC. Estas temperaturas são devidas à

combustão do acetileno com oxigênio

(equação não balanceada):

C2H2(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g)

a) Partindo de 125g de ambos, qual é o

reagente limitante?

b) Qual é o rendimento teórico em massa de

H2O a ser obtido desta mistura reacional?

c) Se forem formados 22,5g de água, qual é o

rendimento percentual?

2.27 No processo de Oswald o ácido nítrico é

produzido a partir de NH3 por um processo de

três etapas (equações não balanceadas):

I. NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g)

II. NO(g) + O2(g) NO2(g)

III. NO2(g) + H2O(g) HNO3(aq) + NO(g)

Supondo um rendimento de 82% em cada

etapa, quantos gramas de ácido nítrico podem

ser fabricados a partir de 1,00x104g de

amônia?

2.28 Uma amostra de 1,600g de magnésio é

queimada no ar produzindo uma mistura de

dois sólidos iônicos: óxido de magnésio e

nitreto de magnésio. A água é adicionada a

esta mistura. Ela reage com o óxido de

magnésio formando 3,544g de hidróxido de

magnésio.

a) Escreva a equação balanceada para as três

reações descritas acima.

b) Qual a massa de óxido de magnésio é

formada pela combustão do magnésio?

c) Qual a massa de nitreto de magnésio será

formada?

2.29 Um estudante deseja preparar 25g do

composto [Co(NH3)5SCN]Cl2 pela reação:

[Co(NH3)5Cl]Cl2(s) + KSCN(s) [Co(NH3)5SCN]Cl2(s)

+ KCl(s)

Ele é instruído no sentido de usar um excesso

de 50% de KSCN e espera obter um

rendimento de 85% na reação. Quantos

gramas de cada reagente ele deve usar?

2.30 A vitamina B12, também conhecida

como cobalamina, tem fórmula molecular

C63H88N14O14PCO. Que massa de CO2 e H2O

seria produzida na análise por combustão de

0,1674g de cobalamina?

II - ENTROPIA, ENTALPIA e ENERGIA LIVRE

2.31 Identifique os seguintes sistemas como

abertos, fechados ou isolados:

(a) café em uma garrafa térmica de ótima

qualidade;

(b) líquido refrigerante na serpentina de uma

geladeira;

(c) um calorímetro de bomba no qual benzeno

é queimado;

(d) gasolina queimando em um motor de

automóvel;

(e) mercúrio em um termômetro;

(f) uma planta viva.

2.32 Descreva três maneiras de aumentar a

energia interna de um sistema aberto. (b)

Quais desses métodos você poderia usar para

aumentar a energia interna de um sistema

fechado?

2.33 Calcule o calor que deve ser fornecido a

uma chaleira de cobre de massa 500,0 g, que

contém 750,0g de água, para aumentar sua

temperatura de 23,0°C até o ponto de ebulição

da água, 100,0 °C. (b) Que percentagem do

calor foi usada para aumentar a temperatura


11

da água? Dados, calor específico do cobre c =

0,094 cal/g.°C ou 24,5 J/mol.K

2.34 A variação de energia interna na

combustão de 1,00 mol CH4 (g) em um cilindro,

de acordo com a reação CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2

(g) + 2 H2O (g), é -892,4 kJ. Se um pistão ligado ao

cilindro realiza 492 kJ de trabalho de expansão

devido à combustão, qual é a quantidade de

calor perdida pelo sistema (mistura de reação)?

2.35 Defina entalpia.

2.36 A radiação, em um forno de microondas,

é absorvida pela água da comida que se quer

aquecer. Quantos fótons de comprimento de

onda 4,50 mm são necessários para aquecer

350g de água de 25°C até 100°C? Imagine que

toda a energia é utilizada no aumento de

temperatura.

2.37 A oxidação de nitrogênio no exaustor

quente de motores de jatos e de automóveis

ocorre pela reação.

N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g) ∆H°= +180,6 kJ

(a) Qual é o calor absorvido na formação de

1,55 mol NO?

(b) Qual é o calor absorvido na oxidação de

5,45 L de nitrogênio, em 1,00 atm e 273 K?

(c) Quando a oxidação de N2 a NO foi

completada em um calorímetro de bomba, o

calor absorvido medido foi igual a 492 J. Que

massa de gás nitrogênio foi oxidada?

2.38 A combustão de octano é exressa pela

equação termoquímica

CH8H18 (l) + 25/2 O2 (g) 8 CO2 (g) + 9 H2O (l)

∆H° = - 5.471 kJ

Estime a massa de octano que deveria ser

queimada para produzir calor suficiente para

aquecer o ar de uma sala de 12 pés X 12 pés X

8 pés de 40°F até 78°F, em um dia frio de

inverno. Use a composição normal do ar para

determinar sua densidade e considere a

pressão igual a 1,00 atm. (b) Qual é o calor

gerado na combustão de 1,0 galão de gasolina

(imagine que ela é composta exclusivamente

de octano)? A densidade do octano é 0,70 g.mL-

1.

2.39 As entalpias padrão de combustão da

grafita e do diamante são -393,51 kJ.mol-1 e -

395,41 kJ.mol-1, respectivmente. Calcule a

variação na entalpia molar da transição grafita

diamante.

2.40 Dois estágios sucessivos da preparação

industrial do ácido sulfúrico são a combustão

do enxofre e a oxidação do dióxido de enxofre

a trióxido de enxofre. A partir das entalpias

padrão de reação

S (s) + O2 (g) SO2 (g)

∆H° = -296,83 kJ

2 S (s) + 3O2 (g) 2 SO3 (g)

∆H° = - 791,44 kJ

calcule a entalpia de reação da oxidação do

dióxido de enxofre a trióxido de enxofre na

reação

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3

(g)

2.41 Na preparação de ácido nítrico pela

oxidação da amônia, o primeiro produto é

óxido nítrico, que é depois oxidado a dióxido

de nitrogênio. A partir das entalpias padrão de

reação,

N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g) ∆H°=

+ 180,5 kJ

N2 (g) + 2 O2 (g) 2 NO2 (g) ∆H°=

+66,4 kJ

calcule a entalpia padrão de reação da

oxidação do óxido nítrico a dióxido de

nitrogênio:

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

2.42 Calcule a entalpia de reação da síntese do

gás cloreto de hidrogênio H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl

(g) a partir das seguintes informações:

NH3 (g) + HCl (g) NH4Cl (s)

∆H°= -176,0 kJ

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

∆H°= -92,22 kJ

N2 (g) + 4 H2 (g) + Cl2 (g) 2

NH4Cl (s) ∆H°= -628,86 kJ


12

2.43 Calcule a entalpia de reação da formação

do cloreto de alumínio anidro,

2 Al (s) + 3 Cl2 (g) 2 AlC3 (s)

a partir dos seguintes dados:

2 Al (s) + 6 HCl (aq) 2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g) ∆H°= -

1.049 kJ

HCl (g) HCl (aq) ∆H°= - 74,8 kJ

H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g) ∆H°= - 185 kJ

AlCl3 (s) AlCl3 (aq) ∆H°= - 323 kJ

2.44 O recipiente A está cheio com 1,0 mol de

átomos de um gás ideal monoatômico. O

recipiente B tem 1,0 mol de átomos ligados

como moléculas diatômicas que não são

vibracionalmente ativas. O recipiente C tem 1,0

mol de átomos ligados como moléculas

diatômicas vibracionalmente ativas. Todos os

recipientes estão, inicialmente, na temperatura

Ti e a temperatura aumenta até Tf. Coloque os

recipientes na ordem crescente de variação de

entropia. Explique seu raciocínio.

2.45 A entropia de vaporização da acetona é

aproximadamente 85 J.K-1.mol-1. (a) Estime a

entalpia de vaporização da acetona no ponto

de ebulição normal, 56,2°C. (b) Qual é a

variação de entropia da vizinhança quando 10g

de acetona, CH3COCH3, condensam no ponto

de ebulição normal?

2.46 Que substância, em cada um dos

seguintes pares, você esperaria que tivesse a

maior entropia padrão molar em 298 K?

Explique seu raciocínio.

(a) iodo ou bromo;

(b) os dois líquidos, ciclo-pentano e 1-penteno;

(c) eteno (também conhecido como etileno) ou

uma massa equivalente de polietileno, uma

substância formada pela polimerização do

etileno.

2.47 Por que existem tantas reações

exotérmicas espontâneas.

2.48 Explique como uma reação endotérmica

pode ser espontânea.

2.49 Se um processo exotérmico for

espontâneo, qual será a contribuição da

entropia? (descreva a contribuição entrópica).

2.50 Explique por que cada uma das seguintes

declarações é falsa:

(a) Reações cujas energias livres de reação são

negativas ocorrem espontânea e rapidamente.

(b) Todas as amostras de um elemento puro,

independentemente de seu estado físico, tem

energia livre de formação igual a zero.

(c) Uma reação exotérmica que produz mais

mols de gás do que consume tem energia livre

padrão de reação positiva.

2.51 O nitrato de potássio dissolve facilmente

em água e sua entalpia de solução é +34,9

kJ.mol-1. (a) A entalpia de solução favorece ou

não o processo de dissolução? (b) A variação

de entropia do sistema é positiva ou negativa,

quando o sal dissolve? (c) A variação de

entropia do sistema é, principalmente, o

resultado de mudanças de desordem

posicional ou de desordem térmica? (d) A

variação de entropia da vizinhança é,

principalmente, o resultado de mudanças de

desordem posicional ou de desordem térmica?

(e) Qual é a força responsável pela dissolução

de KNO3?

2.52 Adenosina-trifosfato (ATP) é uma

molécula extremamente importante em

sistemas biológicos. Consulte fontes de

referência padrão em sua biblioteca para

determinar como essa molécula é usada para

transferir energia e facilitar processos não-

espontâneos necessários à vida.


13

PARTE 3

3.1 Complete as afirmações seguintes,

relativas à produção de amônia pelo processo

Haber, cuja reação total é N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g).

(a) A velocidade de desaparecimento de N2 é _

vezes a velocidade de desaparecimento de H2.

(b) A velocidade de formação de NH3 é

vezes a velocidade de desaparecimento de H2.

(c) A velocidade de formação de NH3 é

vezes a velocidade de desaparecimento de N2.

3.2 Uma reação química apresentou a

seguinte equação de velocidade experimental:

“Velocidade = k[A]2”. O que acontecerá com a

velocidade de reação se:

(i) a [A] for triplicada (aumentada três vezes)?

(ii) a [A] for reduzida pela metade ([A]/2)?

3.3 (a) Na reação 2CrO42-

(aq) + 2H+ Cr2O7

2-(aq)

+ H2O(l), a velocidade de formação de íons

dicromato é 0,14 mol.L-1.s-1. Qual é a

velocidade de reação dos íons cromato? (b)

Qual é a velocidade única da reação?

3.4 Brometo de nitrosila, NOBr, é sintetizado

a partir de NO e Br2, de acordo com a seguinte

equação química:

2 NO(g) + Br2(g) 2NOBr(g)

Resultados experimentais mostram que a

reação é de segunda ordem em relação ao NO

e de primeira ordem em relação ao Br2. Com

base nestas informações, responda às

seguintes questões:

a) Escreva a equação de velocidade para a

reação.

b) Qual será a variação na velocidade inicial se

a concentração de NO variar de 0,0024 mol L-1

a 0,0012 mol L-1?

3.5 Escreva as unidades das constantes de

velocidade quando as concentrações estão em

mols por litro e o tempo em segundos para (a)

reações de ordem zero; (b) reações de primeira

ordem; (c) reações de segunda ordem.

3.6 A reação de decomposição do pentóxido

de dinitrogênio, N2O5, é de primeira ordem.

Qual é a velocidade inicial da decomposição de

N2O5, quando 3,45 g N2O5 são colocados em

um balão de 0,750 L, aquecido em 65°C (338

K)? Nesta reação, ᴋ = 5,2 x 10-3 s-1 na lei de

velocidade (velocidade de decomposição de

N2O5).

3.7 Os dados apresentados na Tabela 1

referem-se à seguinte reação química:

A 2B Tabela 1. Variação da concentração do produto em função do

tempo.

Tempo (s) [B] (mol L-1)

0,00

10,0

20,0

30,0

40,0

0,000

0,326

0,572

0,750

0,890

a) Fazer um gráfico utilizando-se os dados

apresentados na Tabela 1 e, a partir do gráfico,

calcule a variação da [B] para cada intervalo de

10 segundos, no intervalo definido entre 0,00 a

40,0 segundos.

b) O que acontece com a velocidade de

variação da [B] de um intervalo para outro?

Explique o resultado observado.

c) Compare a velocidade de variação da [A]

com a velocidade de variação de [B] para os

respectivos intervalos de tempo calculados no

item (a). Calcule a velocidade de variação da [A]

para o intervalo compreendido entre 10,0 e

20,0 segundos. Explique os resultados obtidos.

d) Qual é o valor da velocidade instantânea

quando [B] = 0,750 mol L-1?

3.8 Os seguintes dados cinéticos foram

obtidos para a reação A + B + C produtos. Concentração Inicial (mmol.L-1)

Exp. [A] [B] [C] Velocidade

(mmol.L-1.s-1)

1 3,48 3,05 4,00 37,00

2 0,87 3,05 4,00 9,25

3 0,87 0,50 4,00 0,25

4 3,48 3,05 1,00 2,31

5 3,00 2,50 1,50 ?

a) Apresente a lei de velocidade desta reação.


14

b) Qual é a ordem da reação?

c) Determine, a partir dos dados, o valor da

constante da velocidade.

d) Calcule a velocidade reação quando [A] = 3,0

mmol.L-1, [B] = 2,5 mmol.L-1 e

[C] = 1,5 mmol.L-1.

3.9 O ácido selenoso em meio ácido, na

presença de íons iodeto, forma o selênio

metálico, o ânion triiodeto (I3-) e moléculas de

água. A tabela abaixo apresenta os valores da

velocidade de reação para diferentes

concentrações iniciais dos reagentes (em

mmol.L-1) a 298 K (25 oC).

[H2SeO3] [I-] [H

+]

Velocidade

(mmol.L-1

.s-1

)

1,25 1,25 1,25 8,7

2,50 1,25 1,25 17,3

1,25 3,75 1,25 78,3

2,50 1,25 2,50 138,4

3,00 2,5 1,5 ?

a) Escreva a equação química e a lei de

velocidade desta reação.

b) Qual é a ordem da reação?

c) Determine, a partir dos dados, o valor da

constante da velocidade.

d) Calcule a velocidade reação quando

[H2SeO3] = 3,0 mmol.L-1, [I-] = 2,5 mmol.L-1 e

[H+] = 1,5 mmol.L-1.

3.10 Quando 0,52 g H2 e 0,19 g I2 são

colocados em um balão de reação de 750 mL,

aquecido em 700K, eles reagem por um

processo de segunda ordem (primeira ordem

em cada reagente) em que ᴋ = 0,063 L.mol-1.s-1

na lei de velocidade (para a velocidade de

formação de HI). (a) Qual é a velocidade inicial

de reação? (b) Qual será o fator de aumento da

velocidade de reação se a concentração de H2

na mistura for dobrada?

3.11 Ouro radioativo (Au-198) é utilizado no

diagnóstico de problemas renais. O tempo de

meia vida do isótopo é de 2,7 dias. Se

iniciarmos um processo de decaimento com

uma quantidade de 5,6 mg de Au-198, qual

será a quantidade do isótopo após 64 horas?

3.12 Determine a constante de velocidade das

seguintes reações de primeira ordem,

expressas como a velocidade de perda de A:

(a) A B, sabendo que a concentração de A

decresce à metade do valor inicial em 1000 s.

(b) A B, sabendo que a concentração de A

decresce de 0,67 mol.L-1 a 0,53 mol.L-1 em 25s.

(c) 2A B + C, sabendo que [A]0= 0,153 mol.L-1

e que após 115s a concentração de B cresce

para 0,034 mol.L-1.

3.13 A decomposição do cloreto de sulforila

(SO2Cl2) segue uma cinética de primeira ordem

e tem

k = 2,81.10-3 min-1 na lei de velocidade de

decomposição a uma determinada

temperatura.

a) Se a concentração inicial do cloreto de

sulforila for 1,70 mol.L-1, qual será a sua

concentração após 10 minutos?

b) Quanto tempo levará para a concentração

de cloreto de sulforila cair de 1,4 mol.L-1 até

0,35 mol.L-1 nestas condições?

c) Quanto tempo levará para a concentração

de cloreto de sulforila seja 10% da

concentração inicial?

3.14 A reação de decomposição do pentóxido

de dinitrogênio, N2O5, é de primeira ordem

com constante de velocidade igual a 3,7 x 10-5

s-1, em 298 K. (a) Qual é a meia-vida (em horas)

da decomposição de N2O5, em 298K? (b) Se

[N2O5]0= 0,0567 mol. L-1, qual será a

concentração de N2O5 após 3,5 h? (c) Quanto

tempo (em minutos) passará até que a

concentração de N2O5 caia de 0,0567 mol.L-1 a

0,0135 mol.L-1?

3.15 A meia-vida da decomposição de

primeira ordem de A é 355s. Qual é o tempo

necessário para que a concentração de A caia

até (a) um quarto; (b) 15% do valor inicial; (c)

um nono da concentração inicial?

3.16 A decomposição de peróxido de

hidrogênio (H2O2) forma água e gás oxigênio.

Esta reação segue uma cinética de primeira

ordem em relação a água oxigenada e tem k =


15

4,1.10-2 min-1 na lei de velocidade de

decomposição.

a) Apresente a equação química. Se a

concentração inicial de água oxigenada for

0,70 mol.L-1, qual será a sua concentração após

10 minutos?

b) Quanto tempo levará para a concentração

de água oxigenada cair de 0,4mol.L-1 até

0,15mol.L-1?

c) Qual é o tempo necessário para que a

concentração de água oxigenada decresça de

um quarto?

3.17 O etano, C2H6, forma radicais CH3, em 700

°C, em uma reação de primeira ordem, para a

qual

ᴋ = 1,98 h-1.

(a) Qual é a meia-vida da reação?

(b) Calcule o tempo necessário para que a

quantidade de etano caia de 1,15 x 10-3 mol até

2,35x 10-4 mol em um balão de reação de 500

mL, em 700 °C.

(c) Quanto restará de uma amostra de 6,88 mg

de etano em um balão de reação de 500 mL,

em 700°C, após 45 min?

Para os exercícios a seguir, considere as

seguintes informações sobre Ordem da

reação: (i) Se um gráfico de ln [A] contra o

tempo é uma reta, a reação é de primeira

ordem; (iib) Se o gráfico de 1/[A] contra o

tempo é uma reta, a reação é de segunda

ordem; (iii) A concentração do reagente em

uma reação de ordem zero cai em velocidade

constante até que ele se esgote. A velocidade

de uma reação de ordem zero é independente

da concentração.

3.18 Considerando que os dados a seguir

foram obtidos para a reação 2HI (g) H2(g) +

I2(g), em 580 K, determine, a partir do gráfico, a

constante de velocidade e (b) a lei de

velocidade única:

Eixo “x” Eixo “y” Eixo “y” Eixo “y”

Tempo (s) [HI] (mol.L-1

) ln [HI] 1 / [HI]

0 1,000

1000 0,112

2000 0,061

3000 0,041

4000 0,031


foram obtidos para a reação H2(g) + I2(g) 2HI (g)

em 780 K, determine, a partir do gráfico, a

ordem de reação para o H2:

Eixo “x” Eixo “y” Eixo “y” Eixo “y”

Tempo (s) [H2] (mmol.L

-

1)

ln [H2] 1 / [H2]

0 1,000

1 0,43

2 0,27

3 0,20

4 0,16


foram obtidos para a decomposição de A,

sendo

2 A 4 B + C, determine, a partir do gráfico, a

ordem de velocidade e constante de

velocidade e (b) a lei de velocidade única Eixo “x” Eixo “y” Eixo “y” Eixo “y”

Tempo (s) [A] (mmol.L-1

) ln [A] 1 / [A]

0 2,57

400 1,50

800 0,87

1200 0,51

1600 0,30


16

3.21 Indique quais das seguintes declarações

sobre a catálise são verdadeiras. Se a

declaração for falsa, explique por quê.

(a) Em um processo de equilíbrio, o catalisador

aumenta a velocidade da reação direta e deixa

inalterada a velocidade da reação inversa.

(b) O catalisador não é consumido durante a

reação.

(c) A trajetória da reação é a mesma na

presença ou na ausência do catalisador, mas

as constantes de velocidade das reações direta

e inversa diminuem.

(d) Um catalisador deve ser cuidadosamente

escolhido de modo a mudar o equilíbrio na

direção dos produtos.

3.22 Indique quais das seguintes declarações

sobre a catálise são verdadeiras. Se a

declaração for falsa, explique por quê.

(a) Um catalisador heterogêneo funciona

porque liga uma ou mais de uma das

moléculas que sofrem reação à superfície do

catalisador.

(b) As enzimas são proteínas naturais que

servem de catalisadores em sistemas

biológicos.

(c) A constante de equilíbrio de uma reação é

maior na presença de um catalisador, mas as

constantes de velocidade das reações direta e

inversa diminuem.

(d) Um catalisador muda a trajetória de uma

reação de modo a torná-la mais exotérmica.

3.23 O seguinte perfil de reação esquemático

descreve a reação A D.

(a) A reação total é exotérmica ou

endotérmica?

(b) Quantos intermediários existem?

Identifique-os.

(c) Identifique os complexos ativados e os

intermediários de reação.

(d) Qual é a etapa determinante da velocidade

da reação?

(e) Qual é a etapa mais rápida? Explique sua

resposta.


17

PARTE 4

4.1 Verifique se as seguintes afirmações

estão certas ou erradas. Se estiverem erradas,

explique por quê.

(a) Uma reação para quando atinge o

equilíbrio.

(b) Uma reação em equilíbrio não é afetada

pelo aumento da concentração de produtos.

(c) Se a reação começa com maior pressão dos

reagentes, a constante de equilíbrio será

maior.

(d) Se a reação começa com concentrações

maiores de reagentes, as concentrações de

equilíbrio de cada produto será maior.

(e) Em uma reação de equilíbrio, a reação

inversa começa assim que os produtos se

formam.

(f) Se fizermos uma reação ocorrer mais

rapidamente, podemos aumentar a

quantidade do produto no equilíbrio.

(g) A energia livre de reação é zero no equilíbrio.

(h) A energia livre padrão de reação é zero no

equilíbrio.

4.2 Escreva a expressão do equilíbrio Kc para

cada uma das seguintes reações:

(a) CO(g) + Cl2(g) COCl(g) + Cl(g)

(b) H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)

(c) 2H2S(g) + 3O2(g) 2SO2(g) + 2H2O(g)

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

(e) SbCl5(g) SbCl3(g) + Cl2(g)

(f) N2(g) + 2H2(g) N2H4(g)

4.3 Uma amostra de 0,10 mol H2(g) e uma de

0,10 mol Br2(g) são colocadas em um recipiente

fechado de 2,0 L. Deixa-se que a reação H2(g) +

Br2(g) 2HBr(g) atinja o equilíbrio. Uma

amostra de 0,20 mol HBr é colocada em um

segundo recipiente fechado de 2,0 L, na

mesma temperatura, e deixa-se que atinja o

equilíbrio com H2 e Br2. Quais das quantidades

abaixo serão diferentes nos dois recipientes?

Quais serão iguais? Explique suas respostas.

(a) quantidade de Br2;

(b) concentração de H2;

(c) a razão [HBr]/[H2][Br2];

(d) a razão [HBr]/[Br2];

(e) a razão [HBr]2/[H2][Br2];

(f) a pressão total no recipiente.

4.4 Use os seguintes dados, que foram

coletados em 460°C e que são as

concentrações molares de equilíbrio, para

determinar a constante Kc da reação H2(g) + I2(g)

2HI(g).

[H2] (mol.L-1

) [I2] (mol.L-1

) [HI] (mol.L-1

)

6,47 x 10-3

0,594 x 10-3

0,0137

3,84 x 10-3

1,52 x 10-3

0,0169

1,43 x 10-3

1,43 x 10-3

0,0100

4.5 A constante de equilíbrio da reação

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) é K= 2,5 x1010 em

500K. Encontre o valor de K para cada uma das

seguintes reações, na mesma temperatura.

(a) SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g)

(b) SO3(g) SO2(g) + 1/2O2(g)

(c) 3SO2(g) + 3/2O2(g) 3SO3(g)

4.6 Determine K, a parir dos seguintes dados

de equilíbrio coletados em 24°C, para a reação

NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g).

PNH3(bar) PH2S(bar)

0,307 0,307

0,364 0,258

0,539 0,174

4.7 Para a reação H2(g) + I2(g) 2HI(g),

K=160 em 500K. A análise da mistura de reação

em 500K mostrou que sua composição é PH2=

0,20 bar, PI2= 0,10 bar e PHI= 0,10 bar.

(a) Calcule o quociente da reação.

(b) Será que a mistura de reação está em

equilíbrio?

(c) Caso não esteja, a tendência é formar mais

reagentes ou mais produtos?

4.8 Quando 0,0172 mol HI é aquecido até

500K em um recipiente fechado de 2,00 L, a

mistura resultante em equilíbrio contém 1,90 g

HI.


18

Calcule Kc para a reação de decomposição

2HI(g) H2(g) + I2(g).

4.9 (a) Calcule o valor da constante de

equilíbrio, K, da reação O2(g) + O(g) O3(g),

sabendo que

NO2(g) NO(g) + O(g) K= 6,8 x 10-

49

O3(g) + NO(g) NO2(g) + O2(g) K= 5,8

x 10-34

(b) A pressão total inicial de uma mistura

equimolar dos reagentes é 4,0 bar. Quais são

as pressões parciais dos reagentes e produtos

no equilíbrio?

4.10 O processo Haber-Bosch, para a síntese

da amônia, foi desenvolvido no início desse

século, sendo largamente utilizado hoje em

dia. Nesse processo, a mistura de nitrogênio e

hidrogênio gasosos é submetida a elevada

pressão, na presença de catalisadores em

temperatura de 450°C. A reação pode ser

representada a seguir:

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ∆H= -100 kJ/mol

Com relação ao processo Haber-Bosh é

incorreto afirmar que

a) a alta temperatura tem como objetivo

aumentar a concentração de amônia obtida no

equilíbrio.

b) o uso do catalisador e a alta temperatura

permitem que a reação ocorra em uma

velocidade economicamente viável.

c) a alta pressão desloca o equilíbrio no

sentido de produzir mais amônia.

d) o catalisador não influi na concentração

final de amônia obtida após atingido o

equilíbrio.

e) para separar a amônia dos reagentes

resfriam-se os gases, obtendo amônia liquída a

-33°C, retornando o H2 e o N2 que não

reagiram para a câmara de reação.

4.11 A reação de um ácido orgânico com um

álcool forma ésteres. Por exemplo, a reação do

ácido acético, CH3COOH, com etanol, C2H5OH,

em um solvente orgânico, forma o éster

conhecido como acetato de etila, CH3COOC2H5,

e água. A reação é

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 +

H2O Kc= 4,0 em 100°C

Se as concentrações iniciais de CH3COOH e

C2H5OH são 0,32 e 6,30 mol.L-1,

respectivamente, e nenhum dos produtos está

presente inicialmente, qual deverá ser a

concentração do éster no equilíbrio?

4.12 Um reator de 3,00 L é preenchido com

0,342 mol CO, 0,215 mol H2 e 0,125 mol

CH3OH. O equilíbrio é atingido na presença de

um catalisador de óxido de zinco-crômio (III).

Em 300°C, Kc= 1,1 x 10-2 para a reação CO(g) + 2

H2(g) CH3OH(g)?

(a) A concentração molar do CH3OH aumenta,

diminui ou permanece inalterada, à medida

que a reação se aproxima do equilíbrio?

(b) Qual é a composição da mistura no

equilíbrio?

4.13 Diga, para cada um dos seguintes

equilíbrios, se haverá deslocamento na direção

dos reagentes ou dos produtos quando a

temperatura aumenta.

(a) N2O4 (g) 2 NO2 (g) , ∆H°= +57 kJ

(b) X2(g) 2 X(g), em que X é um halogênio

(c) Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4 (g), ∆H°= -161 kJ

(d) CO2(g) + 2NH3 (g) CO(NH2)2 (s) + H2O(g),

∆H°= -90 kJ

4.14 A reação total da fotossíntese é 6CO2(g) +

6H2O(l) C6H12O6(aq) + 6O2(g) e ∆H°= +2802

kJ. Suponha que a reação está no equilíbrio.

Diga qual é a consequência que cada uma das

seguintes mudanças teria sobre a composição

de equilíbrio (tendência de mudança na

direção dos reagentes, tendência de mudança

na direção dos produtos, ou não ter

consequência alguma):

(a) o aumento da pressão parcial de O2;

(b) compressão do sistema;

(c) aumento da quantidade de CO2;;

(d) aumento da temperatura;

(e) remoção parcial de C6H12O6;


19

(f) adição de água;

(g) redução da pressão parcial de CO2.

4.15 Escreva as fórmulas dos ácidos

conjugados de

(a) CH3NH2 (metilamina);

(b) hidrazina, NH2NH2;

(c) HCO3-,

e das bases conjugadas de

(d) HCO3-;

(e) C6H5OH (fenol);

(f) CH3COOH.

4.16 Escreva as fórmulas dos ácidos

conjugados de

(a) H2O;

(b) OH-;

(c) C6H5NH2 (anilina)

e das bases conjugadas de

(d) H2S;

(e) HPO42-;

(f) HClO4.

4.17 Identifique (a) o ácido e a base de

Bronsted e (b) a base e o ácido conjugado

formado na seguinte reação:

HNO3(aq) + HPO42-

(aq) NO3-(aq) + H2PO4

-(aq).

HSO3-(aq) + NH4+

(aq) NH3(aq) + H2SO3(aq).

4.18 O pH de várias soluções foi medido em

um laboratório de pesquisas de uma empresa

de alimentos. Converta os seguintes valores de

pH para molaridade de íons H3O+:

(a) 3,3 (o pH do suco de laranja azedo);

(b) 6,7 ( o pH de uma amostra de saliva);

(c) 4,4 (o pH da cerveja);

(d) 5,3 (o pH de uma amostra de café).

4.19 Calcule o pH e o pOH de cada uma das

seguintes soluções de ácido ou base forte em

água:

(a) 0,0146 M HNO3(aq);

(b) 0,11 M HCl(aq);

(c) 0,0092 M Ba(OH)2(aq);

(d) 2,00 ml de 0,175 M KOH(aq) depois da

dissolução até 5,00 x 102 mL;

(e) 13,6 mg de NaOH dissolvido em 0,350 L de

solução;

(f) 75,0 mL de 3,5 x 10-4 M HBr(aq) depois da

dissolução até 0,500 L.

4.20 Admita que o café tem pH = 5,0 e leite

tem pH = 6,0.

Sabendo-se que pH= -log [H+] e que pH + pOH=

14, calcule:

a) a concentração de OH- no café

b) a concentração de H+, em mol/L, em uma

“média” de café com leite que contém 100 mL

de cada bebida.

4.21 Um suco de tomate tem pH= 4,0 e um

suco de limão tem pH= 2,0.

Sabendo-se que pH= -log [H+] e pH + pOH= 14:

a) Calcule quantas vezes a concentração de H+

do suco de limão é maior do que a

concentração de H+ do suco de tomate.

b) Calcule o volume de solução aquosa de

NaOH de concentração 0,010mol.L-1 necessário

para neutralizar 100 mL de cada um dos sucos.

4.22 Dê os valores de Ka dos seguintes ácidos:

(a) ácido fosfórico; H3PO4, pKa1= 2,12;

(b) ácido fosforoso, H3PO3, pKa1= 2,00;

(c) ácido selenoso, H2SeO3, pKa1= 2,46;

(d) íon hidrogenosselenato, HSeO4-, pKa2= 1,92.

(e) Liste os ácidos em ordem crescente de

força.

4.23 Escreva a equação do equilíbrio de

transferência de prótons de cada um dos

seguintes ácidos fracos e dê a expressão da

constante de acidez Ka. Identifique a base

conjugada, escreva a equação apropriada para

a transferência de prótons e escreva a

expressão da constante de basicidade Kb.

(a) HClO2;

(b) HCN;

(c) C6H5OH.

4.24 O exame dos seguintes dados:

I. [H3CNH3]+[CN]- + HOH HCN +

[H3CNH3]OH

sal ácido

base


20

II. Constante de ionização ácido............K1= 5 x

10-10, base.............K2= 5 x 10-4

Permite concluir que, na dissolução em água,

do composto [H3CNH3]CN, se obtém uma

solução:

a) básica, porque K1 < K2

b) básica, porque K1 > K2

c) básica, porque K2 < K1

d) básica, porque K2 > K1

e) neutra, porque [ácido] = [base]

4.25 Sugira uma explicação para a diferença

entre as forças de (a) ácido acético e ácido

tricloro-acético; (b) ácido acético e ácido

fórmico.

4.26 Os valores de Ka do fenol e do 2,4,6-

tricloro-fenol são 1,3 x 10-10 e 1,0 x 10-6,

respectivamente. Qual é o ácido mais forte?

Explique a diferença de forças dos ácidos.

4.27 O valor de pKb da anilina é 9,37 e o da 4-

cloro-anilina é 9,85. Qual é a base mais forte?

Explique a diferença de forças das bases.

4.28 Organize as seguintes bases em ordem

crescente de força, usando os valores de pKa

dos ácidos conjugados que estão entre

parênteses. Existe uma tendência simples nas

forças?

(a) amônia (9,26);

(b) metilamina (10,56);

(c) etilamina (10,81);

(d) anilina (4,63).

4.29 A percentagem de desprotonação do

ácido benzóico em uma solução 0,110 mol.L-1 é

2,4%. Quais são o pH da solução e o Ka do

ácido benzóico?

4.30 O ácido láctico é produzido nos músculos

durante exercícios. Calcule o pH e o pOH das

seguintes soluções de ácido láctico,

CH3CH(OH)COOH, em água: (a) 0,12 mol.L-1; (b)

1,2 x 10-3 mol.L-1; (c) 1,2 x 10-5 mol.L-1

4.31 Explique o que ocorre (a) com a

concentração dos íons H3O+ de uma solução de

ácido acético, quando se adiciona acetato de

sódio sólido; (b) com a porcentagem de

desprotonação do ácido benzóico em uma

solução de ácido benzóico, quando se adiciona

ácido clorídrico; (c) com o pH da solução,

quando se adiciona cloreto de amônia sólido a

uma solução de amônia em água.

4.32 Determine o pH e o pOH de

(a) uma solução que é 0,50 mol.L-1 NaHSO4(aq) e

0,25 mol.L-1 Na2SO4(aq);

(b) uma solução que é 0,50 mol.L-1 NaHSO4(aq) e

0,10 mol.L-1 Na2SO4(aq);

(c) uma solução que é 0,50 mol.L-1 NaHSO4(aq) e

0,50 mol.L-1 Na2SO4(aq)?

4.33 Diga em que região de pH cada um dos

tampões, a seguir, serão efetivos, imaginando

molaridades iguais do ácido e de sua base

conjugada:

(a) lactato de sódio e ácido láctico;

(b) benzoato de sódio e ácido benzóico;

(c) hidrogenofosfato de potássio e fosfato de

potássio;

(d) hidrogenofosfato de potássio e di-

hidrogenofosfato de potássio;

(e) hidroxilamina e cloreto de hidroxilamônio.

4.34 A novocaína, que é utilizada pelos

dentistas como anestésico local, é uma base

fraca com pKb= 5,05. O sangue tem pH= 7,4.

Qual é a razão entre as concentrações da

novocaína e de seu ácido conjugado no fluxo

sanguíneo?

4.35 Determine o Kps das seguintes

substâncias pouco solúveis, conhecidas as

suas solubilidades molares:

(a) AgBr, 8,8x10-7 mol.L-1;

(b) PbCrO4, 1,3x 10-7 mol.L-1;

(c) Ba(OH)2, 0,11 mol.L-1;

(d) MgF2, 1,2x10-3 mol.L-1.

4.36 Calcular a solubilidade do BaSO4 em uma

solução 0,01 mol.L-1 de Na2SO4.

Dado: BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO4

2-(aq)

Kps= 1,5 x10 -9


21

4.37 Calcular a solubilidade do Al(OH)3 em

uma solução 0,1 mol.L-1 de KNO3.

Dado: Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-

(aq)

Kps= 5x 10-33

4.38 Formar-se-á ou não um precipitado de

PbCl2, ao se misturarem volumes iguais de

soluções 0,1 mol.L-1 de Pb(NO3)2 e 0,01 mol.L-1

de NaCl?

Dado: PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) Kps=

1,6x 10-5

4.39 Em que pH começa a precipitar o

Mg(OH)2, se a concentraçao do Mg2+ na solução

é 0,01 mol.L-1?

Dado: Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2 OH-

(aq)

Kps= 8,9 x 10-12

4.40 Que concentração de Ag+, em mols por

litro, deve estar presente no ínicio da

precipitação do AgCl de uma solução contendo

1,0x10-4mols de Cl- por litro? AgCl(s)

Ag+(aq) + Cl-(aq) Kps= 1,78 x 10-10

4.41 Se 0,11 mg de AgBr se dissolve em 1000

mL de água a uma dada temperatura, qual é o

produto de solubilidade deste sal naquela

temperatura?

4.42 O hidróxido de magnésio, Mg(OH)2, é

uma base pouco solúvel em água,

apresentando constante de produto de

solubilidade, Kps= 4 x10-12. Uma suspensão

desta base em água é conhecida

comercialmente como “leite de magnésia”,

sendo comumente usada no tratamento de

acidez no estômago.

a. Calcule, em mol/L, a solubilidade do

Mg(OH)2, numa solução saturada desta base.

b. Escreva a equação balanceada da reação de

neutralização total do hidróxido de magnésio

com ácido clorídrico, HCl

4.43 Examine os dois equilíbrios:

BaF2(s) Ba2+(aq) + 2F-

(aq) Kps= 1,7 x 10-6

F-(aq) + H2O(l) HF (aq) + OH- (aq) Kb(F-)=

2,9 x 10-11

a) Escreva a equação química do equílibrio

total e determine a constante de equilíbrio

correspondente.

b) Determine a solubilidade de BaF2 em (b) pH=

7,0; (c) pH= 4,0.

4.44 A fluoretação da água potável de uma

cidade produz uma concentração de íons

fluoreto próxima a 5 x 10-3 mol.L-1. Se a água

utilizada na cidade for dura (água que contém

íons Ca2+), pode ocorrer precipitação de CaF2

durante a fluoretação. Qual é a concentração

máxima de íons Ca2+ que pode estar presente

em solução para que não ocorra precipitação

durante a fluoretação? Ignore a eventual

protonação do F-.

4.45 Os íons fluoreto da água potável

convertem a hidroxiapatita, Ca5(PO4)3OH, dos

dentes, em fluoroapatita, Ca5(PO4)3F. Os

valores de Kps dos dois compostos são 1,0 x 10-

36 e 1,0 x 10-60, respectivamente.

a) Qual é a solubilidade molar de cada

substância?As solubilidades de equilíbrio a

serem examinadas são

Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO4

3-(aq) + OH-

(aq)

Ca5(PO4)3F(s) 5Ca2+(aq) + 3PO4

3-(aq) + F-

(aq)

b) Qual é a energia livre padrão de reação da

conversão da hidroxiapatita em fluoroapatita?

4.46 Diga se Ag2CO3 precipita de uma solução

formada por uma mistura que contém 100 mL

de 1,0x 10-4 mol.L-1 AgNO3(aq) e 100 mL de 1,0 x

10-4 mol.L-1 Na2CO3(aq)?

4.47 As pedras dos rins são pequenas massas

duras que se formam nos rins, usualmente a

partir dos sais minerais da urina. Os oxalatos

minerais são um constituinte comum das

pedras dos rins. (a) Qual é a solubilidade molar

do oxalato de cálcio, CaC2O4 (pKps= 8,59) na

água? Se a concentação de íons Mg2+ dos

fluidos liberados pelos rins é 0,020 mol.L-1 e a

concentração do íon oxalato, C2O42-, é 0,035

mol.L-1, será que o oxalato de magnésio (pKps=

4,07) precipita?

lista de exercícios - pesquisa.ufabc.edu.brpesquisa.ufabc.edu.br/pologroup/tq/listageral.pdf ·...

Documents