1QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

REVISÃO DE CONCEITOS, ESTEQUIOMETRIA - EXERCÍCIOS

1. Uma amostra natural de gálio consiste de dois isótopos de massa 68,95 e 70,95 comabundância de 60,16% e 39,84%, respectivamente. Qual é a massa atômica média do gálio?2. Silício é encontrado na natureza combinado com oxigênio para dar areia, quartzo, ágata emateriais similares. O elemento tem três isótopos estáveis.

Massa Exata Abundância Relativa (%).27,97693 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92,2328,97649 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,6729,97376 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,10

Calcule a massa atômica média do silício a partir dos dados acima.3 Antimônio cuja massa atômica é 121,75, um dos elementos conhecido dos antigos alquimistas,tem dois isótopos estáveis: 121Sb (massa 120,90) e 123Sb (massa 122,90). Calcule as abundânciasrelativas dos dois isótopos.4. Magnésio é comumente extraído da água do mar. Magnésio - 24 é o isótopo mais abundante(78,99%); sua massa exata é 23,985. Se a massa atômica média do magnésio é 24,312, quaissão as abundâncias relativas do magnésio - 25 (massa 24,986) e magnésio - 26 (massa25,983)?5. Uma moeda de um real tem uma espessura de 1,5 mm e um diâmetro de 24 mm. Quantaspilhas de moedas da altura correspondente à distância Terra-Lua (3,84 x 108 m) pode-se fazercom um mol de moedas? E correspondente à distância Terra-Sol (1,50 x 1011 m)? Qual a fraçãoda superfície da Terra ( 5,10 x 1012 m2) que seria coberta pelo conjunto de pilhas6. Quantos mols estão presentes em cada um dos ítens seguintes:(a) 55,85 g de ferro (Fe)?(b) 46,0 g de dióxido de nitrogênio (NO2)?(c) 1,00g de amônia (NH3)?(d) 324 g de sacarose (C12H22O11)7. Quantos gramas pesam cada um dos ítens seguintes:(a) 0,255 mols de gás carbônico (CO2)?(b) 4,67 x 1022 moléculas de CO2?(c) uma molécula de CO2?8. Um composto com a fórmula M3N contém 0,673 g de N (nitrogênio) por grama do metal M. Qualé a massa atômica de M? Qual é o elemento M?9. Quantos gramas de CO2 são produzidas na combustão de 100 g de butano?10. FeSO4 reage com KMnO4 em H2SO4 para produzir Fe2(SO4)3 e MnSO4. Quantos gramas deFeSO4 reagem com 3,71 g de KMnO4?10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 → 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O11. Um tablete de Sonrisal contém 324 mg de aspirina (C9H8O4), 1904 mg de bicarbonato desódio (NaHCO3) e 1000 mg de ácido cítrico (C6H8O7). ( os dois últimos compostos reagem entre siprovocando a efervescência, as bolhas de CO2, quando o tablete é colocado em água.) (a)Calcule o número de mols de cada substância no tablete. (b) Se você toma um tablete, quantasmoléculas de aspirina você está consumindo?

212. Alguns tipos de freon eram usados como propelente em latas de spray de tintas, sprayfixadores de cabelo e outros produtos de consumo. Entretanto o uso de freons tem sido proíbidoporque eles causam danos ambientais. Se existe 250 g de freon, CCl2F2, em uma lata de spray,quantas moléculas estará você liberando para o ar quando esvaziar a lata?13. Uma amostra de um certo composto contém 7,0 x 1022 mols de átomos de sódio, 3,5 x 1022mols de átomos de enxôfre e 1,4 x 1023 mols de átomos de oxigênio. Qual é a fórmula empírica(mínima) do composto?14. Vitamina C é um composto que contém os elementos C, H e O. Determine a fórmula empíricada vitamina C a partir dos seguintes dados: 4,00 mg de vitamina sólida é queimada em oxigêniofornecendo 6 mg de CO2 e 1,632 mg de H2O.15. Baunilha é um aromatizante muito comum. Ela tem a massa de 152 g / mol e é composta de63,15% C e 5,30% H; o restante é oxigênio. Determine a fórmula molecular da baunilha.16. Uma amostra de CaCl2 e NaCl, pesando 4,22 g foi dissolvida em água e a solução foi tratadacom carbonato de sódio para precipitar o cálcio como CaCO3. Após isolamento do CaCO3 sólido,ele foi aquecido para liberar CO2 e formou 0,959 g de CaO. Qual é a percentagem em peso deCaCl2 na amostra original de 4,22 g17. Uma mistura de brometo de potássio (KBr) e brometo de sódio (NaBr) pesando 0,560 g foidissolvida em água e então tratada com nitrato de prata (AgNO3). Todo o íon brometo da amostraoriginal foi recuperado na forma de 0,970 g de brometo de prata (AgBr). Qual é a fração em pesode KBr na amostra?18. A nave estelar Enterprise da série Jornada das Estrelas usou como combustível B5H9 e O2. Osdois reagem de acordo com a seguinte equação não balanceada:

B5H9 (l) + O2 (l) → B2O3 (s) + H2O(g)(a) Se um tanque de combustível contém 126 kg de B5H9, e o outro contém 192 kg de O2 líquido,que tanque de combustível ficará vazio primeiro?(b) Quando um tanque de combustível está vazio, quanto combustível ainda tem no outro ?(c) Quando a reação terminar, quanto de água foi formado?19. Um estudante no laboratório de química orgânica prepara brometo de etila, C2H5Br, reagindoálcool etílico (C2H5OH) com tribrometo de fósforo (PBr3):3 C2H5OH (l) + PBr3 (l) → 3 C2H5Br (l) + H3PO3 (s)Foi dito a ele para reagir 34,0 g de álcool etílico (etanol) com 59,0 g de PBr3.(a) Qual é o regente limitante?(b) Qual é o rendimento teórico de C2H5Br?(c) Se ele obteve 26,0 g, qual foi o seu rendimento?20. (P1 99/1) O metiltrioxorênio (MTO) é um catalisador bastante utilizado em algumas reaçõesquímicas. Sua análise mostrou a seguinte composição: H 1.21%, C 4.82%, O 19.26%, Re74.71%. Qual é a sua fórmula mínima?

Leitura complementar:Brady, volume 1, capítulo EstequiometriaEbbing, volume 1, capítulos Química e Medidas (Introdução à Química), Átomos, Moléculas e Íons(Reações Químicas: Equações) e Cálculos com Fórmulas e Equações QuímicasKotz, volume 1, parte 1, capítulos Moléculas e Compostos, Princípios de Reatividade: ReaçõesQuímicas, EstequiometriaMahan, capítulo Estequiometria e a Base da teoria AtômicaBueno, capítulo Alguns Conceitos

3REVISÃO DE CONCEITOS, ESTEQUIOMETRIA - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS1. 69,75 u ou 69,75 g/mol2. 28,08551 u3. Sb121 : 57,50% e Sb123 : 42,50%4. Mg25 : 9,31% e Mg26 : 11,70%5. Terra-Lua: 2,35 x 1012 pilhas (dois trilhões, trezentos e cinqüenta bilhões de pilhas)0,0208% da superfície da Terra seria coberta pelas pilhas.Terra-Sol: 6,02 x 109 pilhas (seis bilhões e vinte milhões de pilhas)5,34 x 10−5% (0,0000534%) da superfície da Terra seria coberta pelas pilhas.6. a) 1 mol de Fe; b) 1 mol de NO2; c) 5,87 x 10−2 mol de NH3; d) 0,947 mol de C12H22O117. a) 11,2 g; b) 3,41 g; c) 7,31 x 10−23g8. a) 6,93 g/mol = Lítio9. 303 g CO210. 17,8 g FeSO411. a) 1,8 x 10−3 mol de aspirina; 2,27 x 10−2 mol NaHCO3; 5,21 x 10−3 mol de ácido cítrico.

b) 1,08 x 1021 moléculas.12. 1,24 x 1024 moléculas.13. Na2SO414. C3H4O315. C8H8O316. 45,0% de CaCl217. 0,379 é a fração em peso de KBr.18. a) O2 é o reagente limitante; b) 63 kg de B5H9 sobrando; c) 81 kg H2O19. a) O reagente limitante é o PBr3; b) 71,2 g C2H5OH; c) 36,5%.20. CH3ReO3

4QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

REVISÃO DE CONCEITOS, SOLUÇÕES - EXERCÍCIOS

1. Defina: (a) Solução, (b) Soluto, (c) Solvente, (d) Solução diluída, (e) Solução concentrada, (f)Solução saturada.2. Calcule a concentração, em mol/L, da cada uma das seguintes soluções: (a) 1,00 g de NaCldissolvido em 1,00 litro de solução. (b) 1,00 g de H2SO4 dissolvido em 1 litro de solução. (c) 4,00g de NaOH dissolvidos em 55,0 mL de solução.3. Determine a fração molar de benzeno, C6H6, nas seguintes soluções: (a) 1,00 g de C6H6 mais1,00 g de CCl4; (b) 4,00 g de C6H6 mais 4,00 g de CCl4 mais 4,00 g de CS2.4. Calcule a quantidade de soluto necessária para preparar uma solução 0,2 mol/L de glicose,C6H12O6, a partir de 300 g de água.5. Ácido sulfúrico concentrado tem a densidade de 1,84 g/cm3 e é 95% em massa de H2SO4. Qualé a sua concentração em mol/L?6. Suponha que 0,10 mols de NaCl, 0,20 mols de MgCl2 e 0,30 mols de FeCl3 são adicionados aum volume de água suficiente para fazer 0,500 litros de solução. Qual é a concentração, emmol/L, do íon Cl− na solução?7. Quantos mililitros de solução de HCl 1,00 mol/L devem ser adicionados a 50,0 mL de soluçãode HCl 0,500 mol/L, para se obter uma solução cuja concentração é 0,600mol/L?8. Juntando-se 500 mL de solução 0,4 mol/L e 300 mL de solução 0,5 mol/L do mesmo soluto ediluindo-se a solução obtida a 1 L, qual a molaridade final?9. 5,00 g de NaOH foram dissolvidos em 1,000 L de solução. Uma alíquota de 20,00 mL dessasolução exigiu 10,24 mL de HCl 0,1024 mol/L para se titular. Determinar o grau de pureza doNaOH usado.10. (P1 99/1) Foi solicitado a um estudante que preparasse a seguinte solução: 1,63 g decarbonato de sódio anidro, Na2CO3, dissolvido em água e diluído a 200 mL. Calcule a molaridadeda solução.11. (P1 99/2) Uma maneira de se determinar a quantidade de íons Ag+ em uma solução é a suaprecipitação (virtualmente completa) com cloretos, segundo a equação Ag+ (aq) + Cl- (aq) → AgCl(s). Uma solução de concentração desconhecida de Ag+ foi precipitada pela adição de HCl e amassa de AgCl recuperada foi de 0,405 g. Se o volume inicial da solução era de 300 mL,determine a concentração de íons Ag+ na solução de partida.

Leitura complementar:Brady, volume 1, capítulo Reações Químicas em Solução AquosaEbbing, volume 1, capítulos Átomos, Moléculas e Íons (Reações Químicas: Equações), ReaçõesQuímicas: Introdução, Cálculos com Fórmulas e Equações Químicas (Operações com Soluções)Kotz, volume 1, parte 3, capítulo Soluções e Comportamento das SoluçõesBueno, capítulo Soluções

5REVISÃO DE CONCEITOS, SOLUÇÕES - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS2.a) 1,71 x 10−2 mol/L; b) 1,02 x 10−2 mol/L c) 1,82 mol/L3. a) xbenzeno = 0,664; b) xbenzeno = 0,3954. 10,8 g5. 17,84 mol/L6. 2,8 mol/L7. 12,5 mL de HCl8. 0,35 mol/L9. 40%10. 0,0769 mol/L11. 9,43 x 10-3 mol/L

6QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

ESTADO GASOSO - EXERCÍCIOS1. Suponha que 1,00 g de cada um dos gases _ H2, O2, e N2 _ sejam colocados conjuntamente emum recipiente de 10,0 litros a 125ºC. Considere o comportamento ideal e calcule a pressão totalem atmosferas.2. Suponha que 0,157 g de um certo gás coletado sobre água ocupa um volume de 135 mL a25ºC e 745 mmHg. Considerando o comportamento ideal, determine a massa molecular do gás.A pressão de vapor d’água nessa temperatura é de 24 mm Hg.3. Um gás tem densidade de 1,85 g/L a 25ºC e 740 mmHg. Qual é a sua massa molecular?4. 23,2 mL de uma amostra de um gás pesaram 0,028 g a 24ºC e 692 torr. Qual é a massamolecular aproximada do gás?5. 30,0 g de CO2, 42,0 g de N2 e 48,0 g de SO2 são misturadas em um recipiente, no qualexercem uma pressão total de 960 torr. Ache a pressão parcial de cada gás.6. Que volume do gás a 250ºC e 1,0 atm seria formado pela decomposição de 5,0 g de nitrato deamônio, de acordo com a equação: 2 NH4NO3 (s) → 2 N2 (g) + O2 (g) + 4 H2O (g).7. 168 mL de CO2, medidos a 760 mmHg e 290ºC são resfriados a 0ºC mantendo-se a pressãoconstante. Determine o volume ocupado pelo gás, nestas condições.8. Quantos: (a) mols de C3H8; (b) moléculas de C3H8; (c) átomos de carbono; (d) mols deátomos de hidrogênio; (e) litros em CNTP; (f) litros a 77ºC e sob pressão de 60,0 cmHg;estarão contidos em 1,76 g de C3H8, supondo-se que é um gás ideal?9. A análise elementar de um certo composto é 24,3% de C, 4,1% de H e 71,6% de Cl. Se 0,132 gdeste composto ocupa 41,4 mL a 741 mmHg e 86ºC, qual a fórmula molecular que lhecorresponde?10. Suponha que 40.0 mL de hidrogênio e 60,0 mL de nitrogênio, ambos nas CNTP , sãotransferidos para um mesmo balão com volume de 125 mL. Qual a pressão da mistura a 0ºC?11. Um gás ideal, sob pressão de 1 atm, foi colocado num bulbo de volume V. Abriu-se umatorneira e o gás expandiu-se para dentro de outro bulbo de volume 0,5 litros. Quando seestabeleceu o equilíbrio, à temperatura constante, a pressão era de 530 mmHg. Qual o volume do1º bulbo?12. Calcule a pressão exercida por 10 g de CO2 quando mantidas a 35ºC num recipiente de 3litros de capacidade.13. A 318 K e 1 atm , o N2O4 se dissocia em 2 NO2 sendo o grau de dissociação 38%. Calcular apressão desenvolvida em um recipiente de 20 litros, contendo 1 mol de N2O4, quando o recipienteé aquecido a 318 K.14. Um cilindro para armazenamento de gases contém oxigênio sob pressão de 130 atm natemperatura de 25ºC. Um litro de oxigênio medido sob pressão de 30 atm a 25ºC foi retirado docilindro, registrando-se uma diminuição de 0,75 atm no cilindro. Calcular o volume do cilindro.15. Calcule a densidade de uma mistura constituída por 5 g de argônio, 38 g de neônio e 45 g dexenônio. Qual o volume ocupado pela mistura nestas condições e qual a pressão parcial de cadacomponente? Sistema na CNTP.

716. Borbulha-se nitrogênio gasoso em água a 15ºC e em seguida o gás é recolhido num volumede 750 cm3. A pressão total do gás que está saturado com vapor d’água é de 740 mmHg a 25ºC.A pressão de vapor d’água nessa temperatura é de 24 mmHg. Quantos mols de nitrogênioexistem nessa amostra? Qual será o volume dessa amostra nas condições normais de T e P?17. Uma mistura de 0,150 g de H2, 0,700 g de N2 e 0,340 g de NH3 exercem uma pressão de 1atm, a 27ºC. Calcule:(a) a fração molar de cada componente.(b) a pressão parcial de cada componente.(c) o volume total da mistura.18. O cloro pode ser preparado oxidando-se o íon cloreto pelo MnO2, segundo a reação:

MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2 H2O + Cl2Qual o volume máximo de gás cloro, nas CNTP, que pode ser preparado a partir de 100g deMnO2.?19. Se tetraborano (B4H10) é tratado com oxigênio puro, ele queima dando anidrido bórico (B2O3) eágua (H2O).

2 B4H10 (g) + 11 O2 (g) → 4 B2O3 (s) + 10 H2O (g)Se uma amostra de 0,050 g de tetraborano queima completamente em oxigênio, qual será apressão da água em estado gasoso em um frasco de 4,25 litros a 30,0ºC?20. (a) Se 1,0 x 103 g de urânio (U) são convertidos a hexafluoreto de urânio (UF6), que pressãode UF6 será observada a 32ºC em uma câmara que contenha um volume de 3,0 x 102 litros?(b) Que volume o UF6 ocuparia nas CNTP?21. Hidrazina (N2H4) reage com oxigênio (O2) de acordo com a equação:

N2H4 (g) + O2 (g) → N2 (g) + 2 H2O (g)Suponha que o oxigênio para combustão da hidrazina estará em um tanque de 450 litros à 26ºC.Se você deseja a combustão completa de uma amostra de 10 kg de hidrazina, a que pressãodeverá encher o tanque para ter oxigênio suficiente?22. (P1 99/1) Nitroglicerina é um líquido sensível a choque que detona através da reação

4 C3H5(NO3)3 (l) → 6 N2 (g) + 10 H2O (g) + 12 CO2 (g) + O2 (g)Calcule o volume total de produto gasoso, a 1,48 atm e 100ºC, da detonação de 1,0 g denitroglicerina.23. (P1 99/1) Analise cada afirmação e diga se é falsa ou verdadeira. Justifique sua resposta.(a) Gases reais se comportam mais como gases ideais a medida que a temperatura é aumentada.(b) Se n e T são mantidos constantes, um aumento em P resulta em um aumento em V.(c) Se P e T são mantidos constantes, um decréscimo em n resulta em um decréscimo em V.(d) A 1,00 atm e 298 K, cada molécula de gás tem exatamente a mesma velocidade.(e) Na mesma temperatura e pressão, o gás nitrogênio (N2) é mais denso que o gás amônia(NH3).24. (P1 99/2) 3. Explique o porquê da não existência de gases verdadeiramente ideais. Sob quecondições se pode fazer a aproximação gás real = gás ideal? O que acontece se baixarmoscontinuamente a temperatura de um gás considerado ideal?25. (P1 99/2) O ar é composto de 80% de N2 e 20% de O2.a) imaginando uma "molécula" de ar com essa composição, determine a sua massa molecularmédiab) qual a densidade do ar a 1 atm e 25° C?

8Leitura complementar:Brady, volume 1, capítulo GasesEbbing, volume 1, capítulo O Estado GasosoKotz, volume 1, parte 3, capítulo GasesMahan, capítulo Propriedades dos GasesBueno, capítulo GasesESTADO GASOSO - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS1. Pt = 1,83 atm2. 30 g/mol3. 46 g/mol4. 32 g/mol5. pCO2 = 223 torr, pN2 = 491 torr, pSO2 =245 torr6. 9,4 L7. 81,5 mL = 8,15 x 10−2 L8. a) 4 x 10−2 mol b) 2,41 x 1022 moléculas C3H8 c) 7,22 x 1022 átomos C d) 0,32 mol de átomosde hidrogênio e) 0,896 L f) 1,46 L9. C2H4Cl210. 0,800 atm11. 1,15 L12. 1,9 atm13. P = 1,8 atm14. 40 L15. d = 1,7 g/L; V = 53L; pAr = 0,053 atm, pNe = 0,80 atm; pXe = 0,15 atm16. nN2 = 0,03 mol; V = 0,65 L17. a) x H2 = 0,625; x N2 = 0,208; x NH3 = 0,167 b) pH2 = 0,625 atm; pN2 = 0,208 atm;; pNH3 = 0,167atm; c) V = 2,95 L18. 25,7 L19. 2,75 x 10−2 atm20. a) 0,35 atm; b) 94 L21. 17,0 atm22. 0,66 L25. a) 28,8 g/mol b) 1,18 g/L

9QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

TERMODINÂMICA E TERMOQUÍMICA - EXERCÍCIOS

1. Por que ∆U e ∆H são aproximadamente iguais nos processos de fusão e de congelamento, massão diferentes nos processos de vaporização e condensação?2. Para quais dos seguintes processos são significativamente diferentes as medidas de ∆U e ∆H?a) fusão do CO2 sólido b) sublimação do naftaleno sólido c) CaO sólido e CO2 gasoso juntos paraformar CaCO3 sólido d) HCl gasoso e NH3 gasoso combinados para formar NH4Cl sólido e) H2gasoso e Cl2 gasoso combinados para formar HCl gasoso.3. Quando uma determinada reação se verifica a volume constante, 10,0 kJ de calor sãoabsorvidos pelo sistema das vizinhanças. Calcule o valor de a) q b) ∆U c) ∆H d) w4. Uma determinada reação se realiza a pressão constante. Se 8,0 kJ de calor são absorvidospelo sistema, e 3,0 kJ de trabalho são realizados pelo sistema sobre as vizinhanças, qual é o valorde a) q b) ∆U c) ∆H d) w5. Uma determinada reação se realiza a pressão constante. Se 8,0 kJ de calor são liberados pelosistema, e 2,0 kJ de trabalho são realizados pelo sistema sobre as vizinhanças, qual é o valor dea) q b) ∆U c) ∆H d) w6. Calcule o calor de formação do etano a partir do carbono e do hidrogênio, conhecendo o calorde combustão do etano e os calores de formação da água e do gás carbônico.

∆Hcomb (etano) = − 372,82 kcal/mol∆Hf (H2O) = − 68,32 kcal/mol∆Hf (CO2) = − 94.05 kcal/mol

7. Sabe-se que o calor de formação do Fe2O3 (s) e do Al2O3 (s) é − 196,5 e − 399,1 kcal/mol,respectivamente. A partir destes dados determine o calor de reação de :

Fe2O3 (s) + 2 Al(s) → 2 Fe(s) + Al2O3 (s)

8. Escreva as equações termoquímicas mostrando o calor de combustão molar para as seguintessubstâncias, sendo dados seus calores de combustão por grama: naftaleno (C10H8), 9,63 kcal/g;sacarose (C12H22O11), 3,94 kcal/g.9. Determine as entalpias padrões de formação das substâncias sublinhadas. Exceto onde estiverassinalado, todas as substâncias estão no estado gasoso.a) C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O (l) ∆H = − 368,4 kcal/molb) C6H6 + 15/2 O2 → 6 CO2 + 3 H2O (l) ∆H = − 782,3 kcal/molc) CH3NO2 + 7/4 O2 → CO2 + 3/2 H2O(l) + NO2 ∆H = − 169,2 kcal/molDADOS: ∆Hf (kcal/mol): CO2 = − 94,05; NO2 = + 8,09; H2O(l) = − 68,3210. Calcule a entalpia da ligação N-H, como ela se apresenta no NH3, a partir dos seguintesdados: (todas as substâncias estão no estado gasoso)

2 NH3 + 11/2 O2 → N2 + 3 H2O ∆H = − 182,8 kcal3 H2O → 11/2 O2 + 3 H2 ∆H = 204,9 kcalN2 → 2 N ∆H = 170 kcal3 H2 → 6 H ∆H = 309 kcal

1011. Calcule a entalpia de formação do H2SO4 (l) utilizando as seguintes informações:∆Hf H2O (l) = − 68,32 kcal/mol; ∆Hf SO2 (g) = − 70,9 kcal/mol;SO2 (g) + 1/2 O2 (g) → SO3 (g) ∆H = − 46,8 kcal/molSO3 (g) + H2O(l) → H2SO4 (l) ∆H = − 21 kcal/mol12. Qual é o calor necessário para elevar a temperatura de 146 g de cobre de 46,1 a 98,2ºC. Acapacidade calorífica do Cu (s) é 24,4 J.K−1.mol−1.13. Calcule a quantidade de calor liberado por uma peça de prata pesando 42,1 g quando seesfria de 14,0 a − 32,1ºC. A capacidade calorífica da Ag(s) é 25,4 J.K−1.mol−1.14. Uma peça de ouro à temperatura do corpo (37,00ºC) é jogada em 20,0 g de água a 10,00ºC.Se a temperatura final for 10,99ºC qual será a massa da peça?Capacidade calorífica do Au (s): 25,4 J.K−1.mol−1.Capacidade calorífica da H2O(l); 75,3 J.K−1.mol−1.15. Quando 10,0 g de um certo metal a 90,0ºC são adicionados a 30,0 g de água a 20,0ºC, atemperatura final é 24,0ºC. Considerando o calor específico da água como sendo 1,00 cal/gºC,determine:a) a quantidade de calor absorvido pela água.b) a capacidade calorífica do metal.16. ∆S para uma certa reação é 100 J K−1 mol−1. Se a reação ocorre espontaneamente, qual deveser o sinal de ∆H para o processo?17. Suponha que para um dado processo o valor de ∆H é 50 kJ, e que o valor de ∆S é 120 J K−1mol−1. O processo é espontâneo a 25ºC?18. Calcule ∆G para uma reação a 300 K que tem ∆H igual a − 109,2 kcal e ∆S igual a 32,6 J K−1.19. Determine se cada um dos seguintes processos ocorrerá espontaneamente a 25°C:a) ∆G para o sistema = − 3,5 kJ.b) ∆H = − 16,4 kcal e ∆S = 11,4 cal K−1.c) ∆H = 42,2 kcal, e ∆S = − 8,1 cal K−1.d) ∆H = 19,2 kJ, e ∆S = 41,6 J K−1.e) ∆H = 86,4 kJ, e ∆S = 8,9 J K−1.20. (P1 99/1) A variação em energia para a combustão de 1 mol de metano (CH4) 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 está conectado, o cilindro executa 492 kJ de trabalho de expansão devido àcombustão. Quanto calor é trocado pelo sistema?21. (P1 99/2) O que é o calor de formação? Por que ele é igual a zero para elementos na suaforma mais estável na temperatura e pressão indicadas?22. (P1 99/2) Um determinado processo é realizado a pressão constante, na temperatura de 27°C.O calor que entra no sistema é de 5 kJ, enquanto que o sistema realiza um trabalho de 10 kJ.a) qual é a variação de energia do sistema?b) se a variação de volume nesse processo foi de 10 L, qual era a pressão externa?c) qual o sinal da variação de entropia para este caso? Explique.d) se o valor absoluto dessa variação de entropia for de 10 J/K, qual será o valor da variação deenergia livre? O processo é espontâneo ou forçado? Justifique.e) qual seria o calor trocado se o mesmo processo fosse realizado a pressão variável mas avolume constante?

11Leitura complementar:Brady, volume 2, capítulo Termodinâmica QuímicaEbbing, volume 1, capítulo TermoquímicaKotz, volume 1, parte 1, capítulo Princípios de Reatividade (Energia e Reações Químicas)Mahan, capítulo Termodinâmica QuímicaBueno, capítulo Termodinâmica QuímicaTERMODINÂMICA E TERMOQUÍMICA - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS2. b, c, d3. q = + 10,0 kJ; ∆U = + 10,0 kJ; ∆H = + 10,0 kJ; w = 04. q = + 8,0 kJ; ∆U = + 5,0 kJ; ∆H = + 8,0 kJ; w = 3,0 kJ5. q = − 8,0 kJ; ∆U = − 10,0 kJ; ∆H = − 8,0 kJ; w = 2,0 kJ6. − 20,24 kcal/mol7. − 202,6 kcal/mol8. ∆Hcomb. (C10H8) = −1,23 x 103 kcal/mol; ∆Hcomb. (C12H22O11) = −1,35 x 103 kcal/mol9. a) − 24,66 kcal/mol b) +13,04 kcal/mol c) − 19,24 kcal/mol10. + 83,5 kcal/mol11. − 207,02 kcal/mol12. 2,92 kJ13. − 457 J14. 24,7 g15. a) 120 cal b) 0,182 cal.g −1.K−117. ∆G = + 14,24 kJ ⇒ processo não espontâneo18. ∆G = - 466,7 kJ ou ∆G = - 111,5 kcal19. a) ∆G < 0 ⇒ processo espontâneo b) ∆G = − 19,8 kcal ⇒ processo espontâneo c) ∆G = + 44,6 kcal ⇒ processo não espontâneo d) ∆G = + 6,8 kJ ⇒ processo não espontâneo e) ∆G = + 83,75 kJ ⇒ processo não espontâneo20. – 400,4 kJ22. a) – 5000 J b) 9,86 atm c) ∆S > 0 d) ∆G = 2000 J e) + 5000 J

12QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

CINÉTICA QUÍMICA - EXERCÍCIOS

1. Para cada uma das seguintes reações, indique como a velocidade de desaparecimento de cadareagente está relacionada com a velocidade de aparecimento de cada produto:a) H2O2 (g) → H2 (g) + O2 (g)b) MnO2 (s) + Mn (s) → 2 MnO (s)c) 2 C6H14 (l) + 13 O2 (g) → 12 CO(g) + 14 H2O (g)

2. Se −d[N2]/dt, para a reação em fase gasosa N2 + 3 H2 → 2 NH3, é 2,60 x 10−3mol.L−1.s−1, qual é −d[H2]/dt?3. Considere a combustão do H2 (g), 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (g). Se ohidrogênio é queimado à velocidade de 4,6 mol.s−1, qual é a velocidade de consumo de oxigênio?Qual é a velocidade de formação de vapor d’água?4. A reação 2 NO(g) + Cl2 (g) → 2 NOCl (g) é levada a termo em umrecipiente fechado. Se a pressão parcial do NO está decrescendo a uma velocidade de 30 mmHg.min−1, qual é a velocidade de mudança da pressão total do recipiente?5. A velocidade de desaparecimento de H+ foi medida para a reação a seguir: CH3OH (aq) + HCl(aq) → CH3Cl(aq) + H2O (l) metanol ácido clorídrico clorometano Os seguintes dados foram coletados: Tempo (min) [H+] (mol/L)

0 . . . . . . . . . . . . . . 1,85 79 . . . . . . . . . . . . . . 1,67 158 . . . . . . . . . . . . . 1,52 316 . . . . . . . . . . . . . 1,30 632 . . . . . . . . . . . . . 1,00

Calcule a velocidade média da reação para o intervalo de tempo entre cada medida.6. Usando os dados fornecidos no exercício anterior, faça um gráfico de [H+] versus tempo.Desenhe tangentes à curva em t = 100 min e t = 500 min. Calcule as velocidades instantâneasnesses pontos.7. Na reação hipotética, na qual a etapa determinadora da velocidade é A + 2 B → C + D,qual será o efeito sobre a velocidade da reação quando : (a) se duplica a concentração de A; (b)se duplica a concentração de B.8. A velocidade de uma certa reação B(g) → P é 0,0050 mol.L−1.s−1, quando aconcentração de B é 0,200 mol.L−1. Qual é a constante de velocidade, k, se a reação é :a) de ordem zero em relação a B? b) de primeira ordem em relação a B? c) de segunda ordemem relação a B?9. Verifica-se, experimentalmente, que a velocidade de formação de C, pela reação 2 A(g) +B(g) → C (g) independe da concentração de B e quadruplica, quando se dobra a concentraçãode A.a) Escreva uma expressão matemática da lei da velocidade para esta reação.b) Se a velocidade inicial de formação de C é 5 x 10−4 mol.L−1.min−1, quando as concentrações deA e de B são 0,2 mol.L−1 e 0,3 mol.L−1 respectivamente, qual é a constante específica develocidade?

13c) Qual será a velocidade inicial quando as concentrações iniciais de A e de B forem 0,3 mol.L−1 e0,5 mol.L−1, respectivamente?10. Verificou-se experimentalmente, que a velocidade de uma reação química, entre assubstâncias A e B, varia com as concentrações iniciais de A e de B, da seguinte maneira: [A] (mol.L−1). [B] (mol.L−1) Veloc. inicial de formação do produto 1 1 2 x 10−3 mol.L−1.min−1 2 1 4 x 10−3 mol.L−1.min−1 1 2 4 x 10−3 mol.L−1.min−1a) A partir destes dados, escreva uma expressão para a lei da velocidade, para esta reação,relacionando a velocidade com a concentração dos reagentes.b) Calcule a constante específica de velocidade para esta reação11. Considere a reação do íon persulfato, S2O82−, com o íon iodeto, I−, em solução aquosa

S2O82−(aq) + 3 I−(aq) → 2 SO42−(aq) + I3−(aq)Em uma temperatura particular, a velocidade desta reação varia com a concentração do reagenteda seguinte forma: Exp. nº [S2O82−] mol.L−1 [I−] mol.L−1 − ∆ [S2O 8 2 −] / ∆ tmol.L−1.s−1 1 . . . . . . . . . 0,038 . . . . . . . . . . . . 0,060 . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4 x 10−5 2 . . . . . . . . . 0,076 . . . . . . . . . . . . 0,060 . . . . . . . . . . . . . . . . 2,8 x 10−5 3 . . . . . . . . . 0,076 . . . . . . . . . . . . 0,030 . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4 x 10−5a) Escreva a lei de velocidade para a velocidade de desaparecimento de S2O82−.b) Qual é o valor da constante de velocidade para o desaparecimento de S2O82−?c) Qual é a velocidade de desaparecimento de S2O82− quando [S2O82−] = 0,025 mol.L−1 e [I−] =0,100 mol.L−1d) Qual é a velocidade de aparecimento de SO42− quando [S2O82−] = 0,025 mol.L−1 e [I−] = 0,050mol.L−1

12. Os dados a seguir foram medidos para a reação BF3 (s) + NH3 (g) → F3BNH3 (g)Exp. nº [BF3]o (mol.L−1) [NH3]o (mol.L−1) vo (mol.L−1.s−1) 1 . . . . . . . . . 0,250 . . . . . . . . . . . . 0,250 . . . . . . . . . . . . . . . . 0,2130 2 . . . . . . . . . 0,250 . . . . . . . . . . . . 0,125 . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1065 3 . . . . . . . . . 0,200 . . . . . . . . . . . . 0,100 . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0682 4 . . . . . . . . . 0,350 . . . . . . . . . . . . 0,100 . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1193 5 . . . . . . . . . 0,175 . . . . . . . . . . . . 0,100 . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0596a) Qual é a lei de velocidade para a reação?b) Qual é a ordem global da reação?c) Qual é o valor da constante de velocidade para a reação?13. Para a reação 2 N2O5 (g) → 4 NO2 (g) + O2 (g), a energia de ativação, Ea, e avariação de energia, ∆G, são respectivamente, 100 kJ.mol−1 e − 23 kJ.mol−1.a) Desenhe o diagrama de energia para esta reação.b) Qual é a energia de ativação para a reação reversa?14. Como você explica o fato de que a reação CO(g) + NO2 (g) → CO2 (g) + NO (g),a) Ocorre lentamente à temperatura ambiente, apesar de ∆G = − 53 kcal?b) Ocorre rapidamente a altas temperaturas?c) Ocorre mais lentamente a baixas pressões que a altas pressões.15. Explique brevemente, mas com clareza, por que:a) todas as colisões entre moléculas reatantes não levam à reação.b) a reação A(g) + B(g) → produtos não é necessariamente de segunda ordem global.c) a etapa lenta no mecanismo determina a velocidade global da reação.

1416. Uma reação em solução é catalisada por metal. O que você esperaria que fosse umcatalisador mais efetivo: um pedaço sólido de ferro metálico ou uma massa igual de limalha deferro? Explique.17. (P1 99/1) Os dados a seguir foram obtidos para a reação A + B + C → Produtos:

Concentração inicial (mol.L−1)Experimento [A]o [B]o [C]o

velocidade inicial (mol.L−1.s−1)1 1,25 1,25 1,25 8,72 2,50 1,25 1,25 17,43 1,25 3,02 1,25 50,84 1,25 3,02 3,75 457,05 3,01 1,00 1,15 ?

(a) Escreva a lei de velocidade para esta reação.(b) Qual a ordem global da reação?(c) Determine o valor da constante de velocidade.(d) Prediga o valor da velocidade inicial para o experimento número 5.18. (P1 99/1) a) Desenhe um diagrama de energia para uma reação exotérmica, catalisada e nãocatalisada. Assinale todos os possíveis parâmetros termodinâmicos e cinéticos.b) Um catalisador diminui a energia de ativação da reação inversa em 15 kJ/mol. Explique se ecomo a energia de ativação da reação direta será afetada.19. (P1 99/2) Para a reação 2 A (g) + B (g) → C(g) + D (aq) foram determinados os seguintesdados:PA (atm) PB (atm) velocidade inicial (atm/s)0,250 0,200 0,0400,250 0,700 0,4900,500 0,300 0,180a) determine a lei de velocidade completa para a reaçãob) qual a sua ordem global?c) qual o sentido da variação de pressão no recipiente?d) para PA = 2 atm e PB = 1 atm (pressões iniciais) quais serão os limites inferior e superior dapressão total?20. (P1 99/2) Para a reação de formação da amônia N2(g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 ∆G = -373 kcal e Eat= 25 kcal.a) trace o diagrama de energia para esta reaçãob) trace o diagrama de energia para esta reação realizada na presença de um catalisadorapropriadoc) proponha dois mecanismos: um para a reação não catalisada e outro para a reação catalisada,explicando a diminuição da energia de ativação.Leitura complementar:Brady, volume 2, capítulo Cinética QuímicaEbbing, volume 2, capítulo velocidades das ReaçõesKotz, volume 2, parte 4, capítulo Princípios de Reatividade (Cinética Química)Mahan, capítulo Cinética QuímicaBueno, capítulo Cinética Química

15CINÉTICA QUÍMICA - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS1. a) − ∆ [H2O2] / ∆ t = ∆ [H2] / ∆ t = ∆ [O2] / ∆ t b) − ∆ [MnO2] / ∆ t = − ∆ [Mn] / ∆ t = 1/2 ∆ [MnO] / ∆ t c) − 1/2 ∆ [C6H14] / ∆ t = − 1/13 ∆ [O2] / ∆ t = 1/12 ∆ [CO] / ∆ t = 1/14 ∆ [H2O] / ∆ t2. 7,80 x 10−3 molL−1s−13. vO2 = 2,3 mols−1 e vH2O = 4,6 mols−14. - 15 mmHgmin-15. 0 a 79 min . . . . . . . . . . . . . 2,2785 x 10−3

79 a 158 min . . . . . . . . . . . 1,8987 x 10−3158 a 316 min . . . . . . . . . . 1,3924 x 10−3316 a 632 min . . . . . . . . . . 0,9494 x 10−3

7. a) duplica; b) quadruplica8. a) 5,0 x 10−3 molL−1 s−1; b) 2,5 x 10−2 s−1 c) 1,25 x 10−1 Lmol−1s−19. a) v = k[A]2 b) 1,25 x 10−2 Lmol−1min−1 c) 1,125 x 10−3 molL−1min−110. a) v = k[A][B] b) 2 x 10−3 Lmol−1min−111. a) v = k [S2O82−][I−] b) 6,14 x 10−3 Lmol−1s−1 c) 1,535 x 10−5 molL−1s−1 d) 1,535 x 10−5 molL−1s−112. a) v = k [BF3][NH3] b) 2ª ordem c) 3,408 Lmol−1s−113. b) 123 kJ/mol17. a) v = k[A][B]2[C]2 b) 5 c) 2,85 L4mol-4s-1 d) 11,35 molL-1s-119. a) v = 4 s-1atm-2[A][B]2 b) 3 c) diminui d) Pmáx = 3 atm, Pmín = 1 atm

16QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

EQUILÍBRIO QUÍMICO - EXERCÍCIOS

1. Escreva a lei de ação das massas, para Kc de cada um dos seguintes sistemas:a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g)b) CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g)c) CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l)d) P4 (s) + 3 O2 (g) P4O6 (g)e) SnO2 (s) + 2 CO (g) Sn (s) + 2 CO2 (g)f) NH3 (g) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH−(aq)

2. Calcule Kp para a reação PCl3 + Cl2 PCl5, sabendo que, no equilíbrio, as pressõesparciais são PCl3 = 0,2 atm, Cl2 = 0,1 atm e PCl5 = 1,2 atm.3. Para o sistema 2 HI (g) H2 (g) + I2 (g), encontrou-se que, se começamos com HI puro auma concentração de 0,50 mol/L, sua concentração no equilíbrio é 0,10 mol/L. Qual o Kc para areação?4. A 2.000o C, 1% do vapor d’água se acha decomposto em hidrogênio e oxigênio. Calcule Kc,para a reação reversível H2O (g) H2 (g) + 1/2 O2 (g), começando com uma concentração devapor d’água de 1 mol por litro.5. Um mol por litro de HCHO foi colocado num recipiente de reação e aquecido à temperatura de500o C, tendo se estabelecido o seguinte equilíbrio: HCHO (g) H2 (g) + CO (g). No equilíbrio,verificou-se que o recipiente continha 0,20 mols de H2 por litro, a esta temperatura. Calcule aconstante deste equilíbrio.6. Quando o calcáreo é aquecido, decompõe-se segundo a reação CaCO3 (s) CaO (s) + CO2(g) Encontrou-se que, quando se começa com 1,25 mol de CaCO3 em um recipiente de 5,0 litros a1.000o C, 40% do calcáreo se decompõe.a) No equilíbrio, qual é a [CO2]?b) Qual é o Kc para a reação?c) Quantos gramas de CaO são formadas?7. A constante de equilíbrio para a reação CO(g) + H2O (g) H2 (g) + CO2 (g) é 4,0 a umadeterminada temperatura. Calcule a concentração de H2, a esta temperatura, sabendo que osmateriais usados inicialmente foram 2 mols de CO e 2 mols de H2O por litro8 A uma certa temperatura, o COCl2, fosgênio, inicialmente a 1,0 mol/L está 50% dissociado,formando CO e Cl2, de acordo com a reação COCl2 (g) CO (g) + Cl2 (g) Que quantidade deCOCl2 deve ser colocada num recipiente de 1 litro de modo que 25% do COCl2 total se dissocienesta temperatura?9. Considere o equilíbrio: N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) + 22,0 kcal. Uma mistura destas trêssubstâncias alcança o equilíbrio a 200o C. Preveja o sentido no qual o sistema se deslocará pararestabelecer o equilíbrio se:a) 1 mol de H2 é removidob) a pressão total é aumentada por adição de H2c) o volume do recipiente é reduzidod) a temperatura é aumentada para 300o C

1710. Assuma que a concentração de H2, I2 e HI pode ser medida para a seguinte reação a qualquermomento.H2 (g)+ I2 (g) 2 HI(g). Sabendo que Kc = 60, para cada um dos seguintes conjuntos deconcentrações, determine se a reação está em equilíbrio e, caso não esteja, em que direção eladeve seguir para atingí-lo.a) [H2] = [I2] = [HI] = 0,010 mol/Lb) [HI] = 0,30 mol/L; [H2] = 0,01 mol/L; [I2] = 0,15 mol/Lc) [H2] = [HI] = 0,10 mol/L; [I2] = 0,0010 mol/L11. De que maneira poderá um aumento de temperatura afetar os seguintes equilíbrios?a) H2 (g) + Br2 (g) 2 HBr ∆H = − 16,8 kcalb) C(diamante) C(grafite) ∆H = − 900 calc) CO2 (g) + 2 SO3 (g) CS2 (g) + 4 O2 (g) ∆H = 265 kcald) C(s) + 2 S(s) CS2 (g) ∆H = − 30,6 kcal12. Verificou-se que uma mistura em equilíbrio contém 0,6 mols de SO2, 0,2 mols de NO2, 0,8mols de SO3 e 0,3 mols de NO por litro. Quantos mols de NO2 por litro devem ser adicionados aorecipiente, a fim de aumentar a concentração de NO no equilíbrio, para 0,5 mols/litro? A reação éSO2 (g) + NO2 (g) SO3 (g) + NO(g)

13. Num recipiente de 1 litro estão em equilíbrio, 0,2 mols de I2, 0,6 mols de HI e 0,1 mols de H2,implicados na reação H2 (g) + I2 (g) 2 HI(g). Calcule a constante para este equilíbrio. Qual anova concentração de HI quando se adicionam 0,2 mols de H2 ao recipiente?14. Dois mols de NO2 são colocados num recipiente de 1 litro e atingem o equilíbrio, a umatemperatura em que Kc = 7,15, para a reação 2 NO2 (g) N2O4 (g). Quantos mols de NO2existem no equilíbrio?15. Sabendo-se somente o valor de K, qual dos dois sistemas você escolheria para fixação denitrogênio gasoso e porquê?a) N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g) Kc = 1 x 10−30 a 25o Cb) N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) Kc = 5 x 108 a 25o C16. O óxido nítrico (NO), um importante contaminador do ar, é formado a partir de seus elementosa altas temperaturas, tais como aquelas obtidas quando a gasolina queima em um motor deautomóvel. A 2.000o C, Kc para a reação N2 (g) + O2 (g) 2 NO(g) é 0,10. Prediga a direção naqual o sistema se deslocará para alcançar o equilíbrio a 2.000o C se começar coma) 1,62 mol de N2 e 1,62 mol de O2 em um recipiente de 2 litros.b) 4,0 mol de N2, 1,0 mol de O2 e 0,80 mol de NO em um recipiente de 20 litros.17. Para a reação 2 SO2(g) + O2 (g) 2 SO3 (g), Kp = 2,5 x 1024. Qual é a Kc para este equilíbrioa 25o C?18. A 25o C, em uma mistura de N2O4 e NO2 em equilíbrio, a uma pressão total de 0,844 atm, apressão parcial do N2O4 é 0,563 atm. Calcule Kp e Kc para a reação N2O4 (g) 2 NO2 (g)

19. (P2 99/1) A reação N2O4 (g) 2 NO2 (g) é deixada atingir o equilíbrio em solução a 25ºC.As concentrações em equilíbrio são: [N2O4] = 0,405 mol/L e [NO2] = 2,13 mol/L.a) calcule Kc para a reaçãob) um adicional de 1,00 mol de NO2 é adicionado ao recipiente, cujo volume é 1 L e o sistema édeixado até atingir novamente o equilíbrio, na mesma temperatura. Calcule as concentraçõesneste equilíbrio final.

1820. (P2 99/1) Uma mistura reacional consistindo de 2,00 mols de CO e 3,00 mols de H2 foicolocada em um reator de 1,0 L e aquecida a 1200 K. No equilíbrio, 0,478 mols de CH4 estavampresentes no sistema cuja reação é . CO(g) + 3 H2 (g) CH4 (g) + H2O(g).a) quais são as concentrações, no equilíbrio, de todas as substâncias presentes?b) qual é o valor de Kc?21. (P2 99/1) A reação de fotossíntese é 6 CO2 (g) + 6 H2O(l) C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) e ∆Hº = +2802 kJ:mol. Supondo que a reação esteja em equilíbrio, diga, justificando, qual será o efeito decada uma das seguintes perturbações no sentido do equilíbrio:a) a pressão parcial de O2 é aumentada.b) o sistema é comprimidoc) a quantidade de CO2 é aumentadad) a temperatura é diminuídae) a pressão parcial do CO2 é diminuída.22. (P2 99/2) 1. Considere o seguinte equilíbrio: A(aq) B(aq) para o qual Kc = 0,1. Se em umlitro de solução adicionarmos 0,1 mol de A a 0,1 mol de B, quais vão ser as concentrações de A eB no equilíbrio?23. (P2 99/2) A 25o C, 0,0560 mol de O2 e 0,020 mol de N2O foram colocados em um recipiente de1,00 L e reagiram de acordo com a equação 2N2O(g) + 3O2(g) 4NO2(g). Quando o sistemaatingiu o equilíbrio, a concentração de NO2 encontrada foi de 0,020 mol/dm3.a) Quais as concentrações do N2O e O2, no equilíbrio?b) Qual o valor de Kc para essa reação, a 25oC?24. (P2 99/2) Para o equilíbrio gasoso entre NO e O2 formando NO2, (2 NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ) a constante de equilíbrio é Kc = 6,45 x 105.a) em que concentração de O2 as concentrações de NO2 e de NO são iguais?b) em que concentração de O2 a concentração de NO2 é 100 vezes maior do que a concentraçãode NO?Leitura complementar:Brady, volume 2, capítulo Equilíbrio QuímicoEbbing, volume 2, capítulo Reações Químicas e Equilíbrio (Equilíbrio Químico)Kotz, volume 2, parte 4, capítulo Princípios de Reatividade (Equilíbrios Químicos)Mahan, capítulo Equilíbrio QuímicoBueno, capítulo Equilíbrio Químico e Mecânico

19EQUILÍBRIO QUÍMICO - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS2. 603. 44. 7,14 x 10−45. 0,056. a) 0,1mol/L b) 0,1 mol/L c) 28 g7. 1,33 mol/L8. 6 mols12. 0,625 mol/L13. Kc = 18; [HI] = 0,738 mol/L14. 0,34 mol/L17. 6,1 x 102518. Kp = 0,140; Kc = 5,73 x 10−319. a) 11,2 b [N2O4] = 0,64 mol/L , [NO2] = 2,66 mol/L20. a) [CO] = 1,522 mol/L , [H2] = 1,566 mol/L, [CH4] = 0,478 mol/L , [H2O] = 0,478 mol/L b) 3,91 x10-222. [A] = 0,182 mol/L , [B] = 0,018 mol/L23. a) [N2O] = 0,010 mol/L , [O2] = 0,041 mol/L b) 23,2124. a) [O2] = 1,55 x 10-6 mol/L b) [O2] = 0,0155 mol/L

20QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

EQUILÍBRIO IÔNICO - EXERCÍCIOS

1. A concentração de íons H+ numa solução aquosa de HCN cuja concentração inicial é 1,0 mol/Lé 2 x 10−5 mol/L. Qual o valor de Ka para HCN?2. Qual o Ka para um ácido HA que está 0,5% dissociado em uma solução 1,0 mol/L?3. Um ácido fraco HA tendo um Ka de 1 x 10−9 se dissocia em água segundo a reação HA H+ + A− Quais as concentrações de todas as espécies numa solução contendo inicialmente 0,1mol de HA por litro de solução?4. Calcule a concentração de H+ produzida por uma solução de H2S: a) na primeira ionização; b)na segunda ionização se [H2S]inicial = 0,1 mol/L. (Ka1 = 1,1 x 10−7, Ka2 = 1,0 x 10−14)5. Calcule o pH das seguintes soluções de ácidos fortes: a) HCl 0,1 mol/L b) H2SO4 0,01 mol/L.6. Calcule o Ka para os seguintes ácidos sendo dados os valores de pH da solução resultante: a)HCOOH 0,48 mol/L pH = 2,0 b) C6H5COOH 0,30 mol/L pH = 2,357. São dados os pKa para os ácidos abaixo. Calcule o pH na solução 0,1 mol/L destes ácidos: a)HF pKa = 3,25 b) HCOOH pKa = 3,388. Calcule o pH a 25o C das seguintes soluções de eletrólitos fortes: a) NaOH 0,01 mol/L b) 9 x10−3 g/litro de Mg(OH)2 c) 2 g/litro de HNO3

9. Calcule o pH das soluções cujas concentrações de H3O+ são: a) 1 x 10−5 b) 2 x 10−4 c) 3,5 x10−10 d) 7,5 x 10−2 e) 4 x 10−14. Quais destas soluções são ácidas e quais são básicas a 25o C?10. Qual a concentração de íons hidróxido em uma solução que a 25o C tem pH de: a) 3,19 b)9,87 c) 1,00 d) 11,41.11. Quanto HCl 6,0 mol/L deve ser adicionado à quantidade necessária de água para se obter umlitro de uma solução cujo pH seja 1,5?12. Em certa solução a concentração de equilíbrio de CH3COOH é 0,3 mol/L e a de CH3COO− é0,5 mol/L. Qual o pH da solução? (Ka = 1,795 x 10−5)13. Calcule a concentração de íons acetato em uma solução de pH 4,4 na qual a concentração doácido é 0,1 mol/L. (Ka = 1,795 x 10−5)14. Qual a percentagem de dissociação do ácido acético em soluções de concentração inicial: a)0,35mol/L b) 0,035 mol/L c) 0,0035 mol/L. (Ka = 1,795 x 10−5)15. Suponha que 0,23 mols de um ácido monoprótico desconhecido sejam dissolvidos em águasuficiente para preparar 2,55 litros de solução. Se o pH da solução é 3,62, qual é a constante dedissociação do ácido?16. Calcule a [H+], [H2PO4−], HPO42−], [PO43−], em uma solução cuja concentração inicial de H3PO4é 1,0 mol/L. (Ka1 =7,5 x 10−3, Ka2 = 6,2 x 10−8, ,Ka3 = 2,2 x 10−12)17. Suponha que 215 mL de solução contenham 0,1 mols de CH3COOH. a) Qual o pH dasolução? b) Qual o pH depois da adição de 0,12 mols de CH3COONa (suponha que não houve

21variação de volume)? c) Qual é o pH se forem adicionados à solução (b) 0,01 mols de NaOH?(suponha que não houve variação de volume). (Ka = 1,795 x 10−5)18. Prepara-se uma solução dissolvendo-se NH3 em água. O pH da solução a 25o C é 11,27.Quantos mols de NH3 foram dissolvidos por litro? (Kb = 1,8 x 10−5)19. Quantos mols de cloreto de amônio deveriam ser adicionados a 25 mL de NH3 0,1 mol/L parabaixar seu pH até 8,5? (Kb = 1,8 x 10−5)20. Pelas equações químicas mostre o efeito do íon comum numa solução que é 0,1 mol/L emHCl e 0,2 mol/L em CH3COOH. Calcule a concentração de íons acetato no equilíbrio destamistura. (Ka = 1,795 x 10−5)21. Calcule o pH de uma solução tampão, preparada misturando-se iguais volumes de NH3 0,2mol/L e NH4Cl 0,2 mol/L. (pKb = 4,74)22. a) Quando se adicionam 0,05 mol de HCl a um litro de água, qual o pH? b) Compare este pHao que se obtém quando se adicionam 0,05 mol de HCl a litro da solução tampão citada noexercício 21.23. Qual é o pH de cada um dos seguintes tampões: a) CH3COOH 0,4 mol/L e CH3COONa 0,4mol/L b) NH3 0,7 mol/L e NH4NO3 0,7 mol/L?24. Quantos mols de H+ podem ser adicionados a 100mL de um tampão que é 0,5 mol/L emambos, CH3COONa e CH3COOH, antes que o pH da solução mude de uma unidade?25. Classifique cada uma das soluções 1 mol/L, conforme seu caráter ácido, básico ou neutro.Escreva uma ou mais equações justificando sua resposta: a) NH4Cl b) KCN c) NH4CN d) KCl.Dados: Ka (NH4+) = 5,6 x 10-10, Kb (CN-) = 2,0 x 10-5.26. O pH de uma solução 1,0 mol/L de nitrito de sódio, NaNO2, é 8,65 a 25o C. Calcule o Ka doácido nitroso, HNO2.27. A solubilidade do iodato de chumbo, Pb(IO3)2, é 4,0 x 10−5 mol/L a 25o C. Qual o Kps deste sal?28. Haverá formação de precipitado de PbSO4, quando 100 mL de solução 0,003 mol/L dePb(NO3)2 são misturados com 400 mL de solução 0,04 mol/L de Na2SO4? (KpsPbSO4 = 7 x 10−8)29. Kps para o fluoreto de estrôncio a 25o C é 2,5 x 10−9. Calcule a solubilidade de SrF2 em água aesta temperatura.30. Calcule a solubilidade do hidróxido de magnésio, Mg(OH)2, a 25o C em: a) água pura b)solução tendo pH igual a 12,00. (Kps Mg(OH)2 = 8,9 x 10−12 nesta temperatura)31. (P2 99/1) Calcule a solubilidade do CaF2 ema) água pura b) solução 0.1 mol/L de Ca(NO3)2 c) solução 0.1 mol/L de NaF (Kps = 1,7 x10-10)32. (P2 99/1) Considere uma solução contendo 0.1 mol/L de íons cloreto e 0.01 mol/L de íonscromato. A essa solução, adiciona-se AgNO3.a) qual dos sais, cloreto ou cromato de prata vai precipitar primeiro?b) quando o segundo sal começar a precipitar, qual vai ser a concentração do outro ânion aindaremanescente na solução? Admita que não há variação no volume da solução.Dados os Kps: AgCl = 2,8 x 10-10, Ag2CrO4 = 1,9 x 10-12.

2233. (P2 99/1) Haverá formação de precipitado (fluoreto de bário) quando volumes iguais desoluções de fluoreto de sódio e nitrato de bário 0.04 mol/L forem misturados? Kps (BaF2) = 1,0 x10-6.34. (P2 99/1) Calcule o pH de uma solução cuja concentração inicial em H3PO4 é 0,01 mol/L (asolução é suficientemente diluída para poder-se considerar dissociação completa).35. (P2 99/2) A 10o C o produto iônico da água é 2,92 x 10-15. A água com pH = 7 nestatemperatura é ácida, alcalina ou neutra? Justifique.36. (P2 99/2) Cloreto de sódio é adicionado, sem causar variação de volume, a uma soluçãocontendo Ag+ na concentração de 1,0 x 10-4 mol/La) para que concentração de Cl- será iniciada a formação de precipitado?b) NaCl suficiente é adicionado até que a concentração de íons Cl- seja igual a 2,0 x 10-2 mol/L.Qual é a concentração de Ag+? Qual a percentagem de Ag+ inicialmente presente que permanecena solução?Dado: Kps(AgCl) = 2,8 x 10-10.37. (P2 99/2) Haverá formação de precipitado (cloreto de prata, AgCl) quando volumes iguais desoluções de cloreto de sódio (NaCl) e nitrato de prata (AgNO3) 0,04 mol/L forem misturados? Sesim quantos gramas de AgCl irão precipitar? Se não, quantos gramas de AgCl ainda podem seradicionados à solução sem que haja formação de precipitado?Dado: Kps(AgCl) = 2,8 x 10-10.38. (P2 99/2) Para a grande maioria dos sais Kps aumenta com o aumento da temperatura. Issoequivale a dizer que a solubilização de um sal é um fenômeno endo ou exotérmico? Justifique.Leitura complementar:Brady, volume 2, capítulo Ácidos e Bases e Equilíbrio Ácido-Base em Solução Cinética QuímicaEbbing, volume 2, capítulo Reações Químicas e Equilíbrio (Ácidos e Bases, Equilíbrios Ácido-base, Equilíbrios de Solubilidade e Íons Complexos)Kotz, volume 2, parte 4, capítulo Princípios de Reatividade (Química dos Ácidos e Bases,Reações entre Ácidos e Bases, Reações de Precipitação)Mahan, capítulo Equilíbrios Iônicos em Soluções AquosasBueno, capítulo Reações QuímicasEQUILÍBRIO IÔNICO- RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS1. 4 x 10−102. 2,51 x 10−53. [HA] ≅ 0,1; [H+] = [A−] = 1 x 10−5 mol/L4. a) 1,05 x 10−4 mol/L b) 1 x 10−14 mol/L5. a) 1 b) 1,76. a) 2,13 x 10−4 b) 6,75 x 10−57. a) 2,1 b) 2,28. a) 12 b) 10,5 c) 1,59. a) pH = 5,00; ácida b) pH = 3,70; ácida c) pH = 9,46; básica d) pH = 1,12; ácida e) pH =13,40; básica10. a) 1,55 x 10−11 mol/L b) 7,41 x 10−5 mol/L c) 1,00 x 10−13 mol/L d) 2,57 x 10−3 mol/L11. 5,27 mL12. 4,9713. 4,51 x 10−2 mol/L14. a) 0,72% b) 2,26% c) 6,91%15. 6,4 x 10−716. em mol/L: [H+] = 8,29 x 10−2; [H2PO4−] = 8,29 x 10−2; [HPO42−] = 6,2 x 10−8; [PO43−] = 1,64 x 10−18

2317. a) 2,54 b) 4,82 c) 4,9118. 0,193 mol NH3/L19. 1,4 x 10−2 mol20. 3,59 x 10−5 mol/L21. 9,2622. a) 1,3 b) 8,7823. a) 4,75 b) 9,2624. 4,09 x 10−2 mol26. 5,01 x 10−427. 2,56 x 10−1328. PI = 1,92 x 10−5 > Kps = 7 x 10−8, portanto haverá precipitação29. 8,55 x 10−4 mol/L30. a) 1,3 x 10−4 mol/L b) 8,9 x 10−8 mol/L31. a) 3,49 x 10-4 mol/L b) b) 2,06 x 10-5 mol/L c) 1,7 x 10-8 mol/L32. a) cloreto b) 2 x 10-5 mol/L34. 1,535. ácida36. a) 2,8 x 10-6 mol/L b) 1,4 x 10-8 mol/L; 0,014%37. precipitam 2,86g

24QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES REDOX - EXERCÍCIOSBalancear as equações redox abaixo. Dizer quem se oxida, quem se reduz, quem é o agenteoxidante e quem é o agente redutor.1. CrO42- + Fe(OH)2 → CrO2- + Fe(OH)3 (básico)2. Cr2O72- + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ (ácido)3. SeO32- + Cl2 → SeO42- + Cl- (básico)4. ClO- + I- → Cl- + I2 (básico)5. MnO4- + H2C2O4 → Mn2+ + CO2 (ácido)6. MnO2 + Br- → Mn2+ + Br2 (ácido)7. I- + SO42- → H2S + I2 (ácido)8. Sn(OH)42- + CrO42- → Sn(OH)62- + CrO2- (básico)9. Zn + NO3- → Zn2+ + NH4+ (ácido)10. K2Cr2O7 + HI + HClO4 → KClO4 + Cr(ClO4)3 + I2 + H2O11. KNO3 + S → SO2 + K2O + NO12. Sn + HNO3 → Sn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O13. MnO4- + I- → Mn2+ + I2 (ácido)14. MnO4- + I- → MnO2 + I2 (básico)15. HNO2 + HI → NO + I2 + H2O16. NO2 + H2O → HNO3 + NOLeitura complementar:Brady, volume 1, capítulos Ligação Química: Conceitos Gerais e Reações Químicas em SoluçãoAquosaEbbing, volume 1, capítulo Reações Químicas: Introdução (Reações de Oxidação-Redução eEquilíbrio das Reações de Oxidação-Redução )Kotz, volume 2, parte 4, capítulo Princípios de Reatividade (Reações de Transferência deElétrons)Mahan, capítulo Reações de Óxido-ReduçãoBueno, capítulo Reações QuímicasBALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES REDOX - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS1. CrO42- + 3Fe(OH)2 + 2H2O → CrO2- + 3Fe(OH)3 + OH-2. Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O3. SeO32- + Cl2 + 2OH- → SeO42- + 2Cl- + H2O4. ClO- + 2I- + H2O → Cl- + I2 + 2OH-5. 2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+→ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O6. MnO2 + 2Br- + 4H+→ Mn2+ + Br2 + 2H2O7. 8I- + SO42- + 10H+→ H2S + 4I2 + 4H2O8. 3Sn(OH)42- + 2CrO42- + 4H2O → 3Sn(OH)62- + 2CrO2- + 2OH-9. 4Zn + NO3- + 10H+→ 4Zn2+ + NH4+ + 3H2O10. K2Cr2O7 + 6HI + 8HClO4 → 2KClO4 + 2Cr(ClO4)3 + 3I2 + 7H2O11. 4KNO3 + 3S → 3SO2 + 2K2O + 4NO12. 4Sn + 10HNO3 → 4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O13. 2MnO4- + 10I- + 16H+→ 2Mn2+ + 5I2 + 8H2O14. 2MnO4- + 6I- + 4H2O → 2MnO2 + 3I2 + 8OH-15. 2HNO2 + 2HI → 2NO + I2 + 2H2O16. 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

25QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

ELETROQUÍMICA - EXERCÍCIOS

1. Sem calcular ε° determine se as seguintes reações ocorrerão espontaneamente, paraconcentrações unitárias.a) 2 Fe3+ + Sn → 2 Fe2+ + Sn2+b) Cu + 2 H+ → Cu2+ + H2c) 3 Mg2+ + 2 Al → 3 Mg + 2 Al3+d) Ca2+ + Mg → Ca + Mg2+e) 6 Mn2+ + 5 Cr2O72- + 22 H+ → 6 MnO4- + 10 Cr3+ + 11 H2Of) O2 + 4 Cl- + 4 H+ → 2 H2O + 2 Cl22. Desenhe uma pilha galvânica em que ocorra a seguinte reação global:

Ni2+ (aq) + Fe (s) → Ni (s) + Fe2+ (aq)a) faça o diagrama da célulab) indique o cátodo e o ânodoc) indique a direção do fluxo de elétronsd) indique a direção do fluxo de cátions e ânionse) se as concentrações dos íons são, cada uma 1 mol/L, qual o potencial da pilha?3. Qual o melhor agente redutor? a) Ni ou Al? b) Br- ou I-? c) Sn ou Mn? d) Na ou Cr? e) Ag ouCu?4. Qual o melhor agente oxidante? a) Li+ ou Ca2+? b) H2O ou Al3+? c) Br2 ou H2O? d) Cl2 ou ClO3-? e) MnO4- ou Cr2O72-? f) PbO2 ou Hg2Cl2?5. Quantos mols de elétrons seriam exigidos para reduzir 1 mol de cada um dos seguintesprodutos indicados?a) Cu2+ para Cu b) Fe3+ para Fe2+ c) MnO4- para Mn2+ d) F2 para 2 F- e) NO3- para NH3

6. Quantos mols de elétrons seriam perdidos para oxidar 1 mol de cada um dos seguintesprodutos indicados?a) Cu+ para Cu2+ b) Pb para PbO2 c) Cl2 para 2 ClO3- d) H2O2 (peróxido de hidrogênio) para O2e) NH3 para NO2-

7. Quantos mols de elétrons correspondem a: a) 8950 C? b) uma corrente de 1,5 A durante 30 s?c) uma corrente de 14,7 A durante 10 min?8. Estabeleça quantos minutos seriam necessários para: a) fornecer 84200 C usando corrente de6,30 Ab) fornecer 1,25 F usando uma corrente de 8,40 A c) produzir 0,50 mol de Al a partir de AlCl3fundido usando uma corrente de 18,3 A.9. Quantos faradays (ℑ) de eletricidade são necessários para produzir o seguinte: a) 10 mL de O2(nas CNTP) a partir de Na2SO4 aquoso? b) 10 g de Al a partir de AlCl3 fundido? c) 5 g de Na apartir de NaCl fundido? d) 5 g de Mg a partir de MgCl2 fundido?10. Quanto tempo seria necessário para depositar 35,3 g de Cr a partir de uma solução de CrCl3,usando uma corrente de 6,00 A?11. Que corrente é necessária para depositar 0,225 g de Ni a partir de uma solução de NiSO4, em10 min?

2612. Quantos gramas de O2 e H2 são produzidos em 1,0 h, quando se eletrolisa a água com umacorrente de 0,50 A? Quais são os volumes de O2 e H2 medidos nas CNTP?13. Que massa de prata é depositada sobre uma bandeja pela eletrólise de uma solução contendoíons Ag+, por um período de 8 h, usando uma corrente de 8,46 A? Que área é recoberta, sabendoque a densidade da prata é de 10,5 g/cm3 e a espessura do revestimento é de 0,0254 cm?14. Um estudante montou um conjunto para eletrólise e passou uma corrente de 1,22 A através deuma solução 3 mol/L de H2SO4, durante 30 min. Ele recolheu o H2 liberado e encontrou que ovolume ocupado sobre a água, a 27º C, foi de 288 mL, a uma pressão total de 767 torr. Use estesdados para calcular a carga de um elétron, expressa em coulombs. Admita que o valor do Faradayé desconhecido. A pressão de vapor da água a 27ºC é de 26,6 mmHg.15. Que corrente seria necessária para depositar uma camada de 1 m2 de cromo com umaespessura de 0,50 mm em 25 min, a partir de uma solução contendo Cr2(SO4)3? A densidade doCr é 7,19 g/mL.16. Calcule o volume de gas hidrogênio (H2), a 25ºC e 1 atm de pressão, que será coletado nocátodo quando uma solução de sulfato de sódio (Na2SO4) é eletrolisada por 2,00 h com umacorrente de 10,0 A.17. Determine o número de oxidação do íon de cromo em um sal desconhecido se, a eletrólise deuma amostra deste sal por 1,50 h com uma corrente de 10,0 A deposita 9,71 g do metal cromo nocátodo.18. Ouro forma compostos nos estados de oxidação +1 e +3. Qual é o número de oxidação doouro num composto que deposita 1,53 g de ouro metálico quando eletrolisado por 15 min comuma corrente de 2,50 A?19. O magnésio pode ser eletrolisado de MgCl2 fundido. a) Escreva as semi-reações que ocorremno cátodo e no ânodo. b) Esquematize uma célula em que esta reação poderia ter lugar,indicando o cátodo e o ânodo. c) Preveja o sinal de ∆G para a reação.20. Calcule as constantes de equilíbrio para as seguintes reações das pilhas:a) Ni (s) + Sn2+ (aq) Ni2+ (aq) + Sn (s)b) Cl2 (g) + 2 Br- (aq) Br2 (aq) + 2 Cl- (aq)c) Fe2+ (aq) + Ag+ (aq) Ag (s) + Fe3+ (aq)21. Escreva as equações de Nerst e calcule ε e ε° para as seguintes reações:a) Cu2+ (0,1 mol/L) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (1,0 mol/L)b) Ni (s) + Sn2+ (0,5 mol/L) → Ni2+ (0,01 mol/L) + Sn (s)c) F2 (g) (1 atm) + 2 Li (s) → 2 Li+ (1 mol/L) + 2 F- (0,5 mol/L)d) Zn (s) + 2 H+ (0,1 mol/L) → Zn2+ (1 mol/L) + H2 (1 atm)e) 2 H+ (1,0 mol/L) + Fe (s) → H2 (1 atm) + Fe2+ (0,2 mol/L)22 Calcule ε°, ε e ∆G para as seguintes reações de pilhas (não balanceadas): a) Al (s) + Ni2+ (0,80 mol/L) → Al3+ (0,020 mol/L) + Ni (s) b) Ni (s) + Sn2+ (1,10 mol/L) → Ni2+ (0,010 mol/L) + Sn (s) c) Cu+ (0,050 mol/L) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (0,010 mol/L)Leitura complementar:Brady, volume 1, capítulo EletroquímicaEbbing, volume 2, capítulo Eletroquímica

27Kotz, volume 2, parte 4, capítulo Princípios de Reatividade (Reações de Transferência deElétrons)Mahan, capítulo Reações de Óxido-ReduçãoBueno, capítulo EletroquímicaELETROQUÍMICA - RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS2. e) 0,19 V7. a) 9,3 x 10−2 mol de e− b) 4,7 x 10−4 mol de e− c) 9,1 x 10−2 mol de e−8. a) 222,8 min b) 239,3 min c) 131,8 min9. a) 1,8 x 10−3ℑ b) 1,11 ℑ c) 0,22 ℑ d) 0,42 ℑ10. 9 h e 6 min11. 1,23 A12. 0,150 g O2; 0,0187 g H2; 0,105 L O2; 0,209 L H213. 272,16 g Ag; 0,102 m214. 1,60 x 10−19 C15. 1,33 x 104 A16. 9,11 L17. 318. 320. a) 5 203 b) 1,32 x 109 c) 3,2121. a) ε = 1,07 V; εº = 1,10 V b) ε = 0,16 V; εº = 0,11 V c) ε = 5,94 V; εº = 5,92 V d) ε = 0,70 V;εº = 0,76 V e) ε = 0,46 V; εº = 0,44 V22. a) εº = 1,42 V, ε = 1,45, ∆G = − 840 kJ b) εº = 0,11 V, ε = 0,17 V, ∆G = − 32,8 kJ c) εº = 1,28V, ε = 1,26 V, ∆G = − 243,2 kJ

28QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

TABELA PERIÓDICA, PROPRIEDADES PERIÓDICAS - EXERCÍCIOS

1 - As seguintes partículas são isoeletrônicas, isto é , elas tem a mesma configuraçãoeletrônica.Coloque-as em ordem decrescente de raio: Ne, F-, Na+, O2-, Mg2+.2 - Procure na bibliografia indicada, os valores para o raio atômico e a energia de ionização paraos elementos do grupo IA (1). (a) Usando estes valores mostre como o raio atômico influencia os valores da energia deionização. (b) Usando os valores da energia de ionização (EI) para o elemento potássio explique por quea 2ª EI é quase oito vezes maior do que a 1ª EI.3 - Como varia a energia de ionização ao longo da tabela periódica.4 - Usando os valores de EI para os elementos do 2º período (que voce encontra na bibliografia),explique as irregularidades verificadas entre:

(a) Be e B (b) N e O

5 - Explique como a energia de ionização e a eletroafinidade são medidas da tendência de umelemento para participar numa reação química com outros elementos.

29QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

NÚMERO QUÂNTICO, DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA - EXERCÍCIOS

1 - Complete as frases a seguir: (a) Quando n = 2, o valor de l pode ser _____ e ______. (b) Quando l = 1, o valor de ml pode ser _____, _____ e _____. E o subnível é denominadopela letra _____. (c) Quando l = 2, ele é chamado subnível _____. (d) Quando um subnível é denominado s, o valor de l é _____ e ml tem o valor _____. (e) Quando o subnível é denominado p, existem _____ orbitais . (f) Quando o subnível é denominado f, existem _____ valores de ml e existem _____

subníveis.2- Quantos elétrons podem ser acomodados em cada um dos seguintes subníveis: f, g, h? Qualé o mais baixo valor de n para uma camada que tem um subnível h? Quais são os valores de npermitidos para um subnível h?3- Use a tabela periódica como guia para escrever as configurações eletônicas dos seguinteselementos: P, Ni, As, Ba, Rh, Ho, Sn.4- Use a tabela periódica para chegar à estrutura eletrônica das camadas mais externas dosátomos: Si, Se, Sr, Cl, O, S, As, Ga.5- Escreva a configuração eletrônica completa para Rb, Sn, Br, Cr, Cu.6- O que é o fenômeno de paramagnetismo e diamagnetismo.7- Dado o conjunto de números quânticos do elétron mais energético, no estado fundamental,determine o seu número atômico, segundo a convenção estabelecida (s= +1/2;↑ )

n = 3 l= 2 m= - 1 s = + 1/2 n = 5 l= 1 m = 0 s = − 1/2 n = 4 l= 1 m = - 1 s = + 1/2

De o nome do respectivo elemento para cada símbolo químico que está na lista de exercício.

30 QUI 01.121 - QUÍMICA FUNDAMENTAL

EXERCÍCIOS DE LIGAÇÃO QUÍMICA

1. Considere a reação hipotética Na(s) + Cl2 (g) → NaCl2 (s), onde o produto contém íonsNa2+ e Cl−. Use dados de tabela e considere a energia de ligação no Cl2 como 38 kcal/mol, asegunda energia de ionização do sódio, 1080 kcal/mol e admita a energia reticular do NaCl2 comosendo igual a do MgCl2 ( − 596 kJ/mol). Estime o calor de formação do NaCl2 e comente sobre suaestabilidade.2. Usando o ciclo de Born-Haber e equações balanceadas, escolha o produto sólido mais estáveldas seguintes reações; escolha também o produto menos estável possível. explique suasescolhas. (a) K(s) + Cl2 (g) → (b) Mg(s) + Br2 (l) → (c) Ca(s) + O2 (g) → (d) Al(s) + Cl2 (g) → (e) Al(s) + O2 (g) →3. A partir dos seguintes dados, calcule a afinidade eletrônica do Br. A energia liberada pelareação Na(s) + 1/2 Br2 (l) → NaBr (s) é de 86,0 kcal. A energia necessária para vaporizar1 mol de Br2 (l) é de 7,3 kcal. O potencial de ionização do Na(g) é 118,5 kcal/mol. A energia deligação do Br2 é 46,0 kcal/mol de ligação Br-Br. A energia da rede cristalina do NaBr é de 175,5kcal/mol.4. Explique as similaridades químicas entre cálcio e estrôncio (90Sr é encontrado em “fallout”radioativo e toma o lugar do Ca em ossos e dentes).5. Dê as fórmulas dos seguintes compostos iônicos: (a) sulfeto de alumínio. (b) sulfato de amônio (c) nitrato de zinco6. O íon fosfato é PO43−. Empregando a tabela periódica, faça a previsão das fórmulas empíricasdos seguintes fosfatos iônicos: de potássio, de alumínio, de césio, de magnésio e de rádio.7. (a) Misturando sódio e cloro elementares causa a formação de cloreto de sódio, enquantomisturando sódio e potássio não temos uma reação química. Por que? (b) Cloro e bromo podem reagir entre si, mas a espécie resultante não é iônica. Por que?8. O composto Na2S2O3 é usado como agente fixador em fotografia. (a) Quais são as cargas dos íons presentes? (b) Escreva a estrutura de Lewis para o ânion poliatômico. (c) Descreva a geometria do ânion poliatômico.9. De a configuração eletrônica do estado fundamental das seguintes espécies: K+, Tl3+, Se2−, N3−,Mn2+ e Co3+.10. Quais das seguintes substâncias têm ligações que são predominantemente covalentes: NH3,MnF2,BCl3, MgCl2, BeI2, NaH?11. Escreva a configuração eletrônica do estado fundamental do boro. Por que o boro forma 3ligações em vez de somente uma.

3112. Por que os elementos do segundo período nunca excedem o octeto nas suas camadas devalência?13. Que é uma ligação covalente coordenada? Em que ela difere das outras ligações covalentes?14. Mostre que cada uma das seguintes espécies contém uma ligação covalente coordenativa:NH4+, S22−, H3O+, H3PO4.15. Critique cada uma das afirmações: (a) Metais nos grupos 1A (1), 2A (2) e 3A (13) atingem configuração de gás nobre pelaperda de 1, 2 e 3 elétrons, respectivamente. (b) O número de ligações covalentes formada por um átomo é igual ao número de elétronsdesemparelhados no átomo gasoso isolado. (c) A energia de ligação de uma ligação dupla é duas vezes a energia da ligação simplesentre os mesmos átomos. (d) A molécula linear X − Y − Z é apolar.16. Faça uma previsão de qual molécula é polar: I2, ICl, CCl4, CH2Cl2, PCl3, POCl3, BF3 e NF3.

17. Considere a molécula O2, utilizando a teoria do orbital molecular responda: se os elétrons são sucessivamente removidos para dar a primeira, segunda, terceira,..., energias de ionização,onde você esperaria encontrar o maior salto na energia de ionização.