P3 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 23/06/03

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1 P3 - PRVA DE QUÍMICA GERAL - 3/06/03 Nome: Nº de Matrícula: GABARIT Turma: Assinatura: Questão Valor Grau Revisão a,0 a,0 3 a,0 4 a,0 5 a,0 Total 0,0 Constantes w [ + [ -,0 x 0-4 a 5 o C F 9,645 x 0 4 C.mol - C.V J R,34 J.mol -. - T () t ( C) + 3 Equações ΔG - n.f.δe o Equação de Nernst: E E RT ln nf Q Equação de van t off: ΔG ΔG o + R.T.ln Q ln Δ R T o T

2 a Questão produto de solubilidade ( ps ) do AgBr(s) a 5 C, pode ser determinado da seguinte maneira. Um catodo de prata é parcialmente mergulhado em uma solução saturada de AgBr. Esta semi-célula é conectada por uma ponte salina a um eletrodo padrão de hidrogênio, segundo o esquema abaixo: Pt (g, atm), + (aq.,,0 mol L - ) Ag + (saturada, AgBr) Ag(s) cujo potencial é de 0,44 V a) Determine o produto de solubilidade do AgBr(s) a 5 o C. Dados: Ag + (aq.) + e - Ag(s) E 0,0 V a 5 C + (aq.) + e - (g) E o 0,00 a 5 C AgBr(s) Ag + (aq.) + Br - (aq.) b) Confirme o valor aproximado do produto de solubilidade do AgBr(s) a 5 o C encontrado no item a, utilizando os parâmetros termodinâmicos da tabela abaixo. ΔΗ f (kj mol - ) ΔG f (kj mol - ) S f (J mol - - ) AgBr(s) -99,50-95,94 0, Ag + (aq.) 05,9, 3,93 Br - (aq.) -0,9-0, 0, Tabela - Constantes termodinâmicas a 5 C e atm. c) Calcule o produto de solubilidade do AgBr(s) a 300 C d) Pelo principio de Le Chatelier, explique a diferença nos valores encontrados para ps do AgBr(s) nas duas temperaturas. bs.: considere que Δ o e S o não variam com a temperatura.

3 Resolução: a) (g, p atm)+ Ag + (aq.) + (aq.) + Ag(s) 0,059 ΔΕ ΔΕ log Q n 0,059 0,44 0, log n [ Ag log [ Ag + 6,0 [ Ag ,0,94x0 M ps [Ag + [Br - (,94 x 0 - ) ps 6,30 x 0-3 b) AgBr(s) Ag + (aq.) + Br - (aq.) ΔG, + (-0,) - (-95,94) 0,3 kj mol - Δ 05,9 + (-0,9) - (-99,5) 4,5 kj mol - ΔG -RT ln ps ps 4,9 x 0-3 c) log ΔΗ,3R T T - log 4,9x0-3 4,5,3x,3x á um aumento de kps com a temperatura em processos endotérmicos. Quando a temperatura de sistema reacional se eleva, em processos endotérmicos, o equilíbrio se desloca no sentido de absorver o calor, isto é, para a direita

4 a Questão s sais de bário são opacos aos raios X permitindo a visualização do aparelho digestivo quando ingeridos antes de exames radiológicos. Por outro lado, os íons Ba + podem substituir os íons Ca + em importantes processos iônicos no músculo cardíaco provocando sua contração e conseqüentemente a morte do indivíduo. Recentemente, foram registradas algumas mortes de pacientes que ingeriram sulfato de bário (BaS 4 ) sintetizado pela companhia farmacêutica Enila a partir de carbonato de bário (BaC 3 ) (Folha de São Paulo, ). Desconfia-se que a reação foi mal feita e o produto obtido foi uma mistura de BaS 4 e BaC 3. sulfato de bário pode ser usado com segurança, pois, além de ser muito pouco solúvel em água ( ps, x 0-0 a 5 o C) não reage com o ácido clorídrico presente no estômago. Já, o carbonato de bário, embora também pouco solúvel em água, ( ps 5,0 x 0-9 a 5 o C) reage com o ácido clorídrico liberando íons Ba + pela reação: BaC 3 (s) + Cl(aq) Ba + (aq) + Cl - (aq) + (l) + C (g) a) Calcule a solubilidade (mol L - ) destes dois sais em água pura a 5 o C. b) Calcule a concentração de íons S - 4 e Ba + no equilíbrio, após a reação de 0 g de BaC 3 (s) com 0,0 mols de S 4 contidos em,0 L de solução aquosa a 5 o C, segundo: BaC 3 (s) + S 4 (aq) BaS 4 (s) + (l) + C (g) Dados: BaC 3 (s) Ba + (aq) + C - 3 (aq) BaS 4 (s) Ba + (aq) + S - 4 (aq) bs.: Considere que os íons C 3 - (aq) não reagem com a água.

5 Resolução: BaS 4 (s) Ba + (aq.) + S 4 (aq.) BaC 3 (s) Ba + (aq.) + C 3 (aq.) ps (BaS 4 ) [Ba + [S 4 C ps (BaC 3 ) [Ba + [ 3 X, onde X solubilidade do BaS 4 X X,04 x 0-5 mol L - X solubilidade do BaC 3 X,0 x 0-5 mol L - b) número de moles BaC 3 0 9,3 0,0 mol logo, o S 4 estava com excesso de 0,096 mol L - BaS 4 (s) Ba + + S 4 Ι constante 0 0,096 Δ + x + x Eq. x x + 0,096 onde x é a solubilidade de BaS 4 em excesso de ps, x 0-0 [Ba -+ S 4 x. (x + 0,096) como calculado no item b, x, x 0-0 x. 0,096 e x,5 x 0-9 mol L - logo: [Ba +,5 x 0-9 mol L - [ S 9,6 x 0 - mol L - 4 S 4,04 x 0-5 que é bem menor do que 0, então:

6 3 a Questão A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) autorizou a fabricação medicamento do genérico para o analgésico e antitérmico Aspirina (ácido acetilsalicílico), um dos medicamentos mais vendidos e tradicionais do país. Sabe-se que o ácido acetilsalicílico [C C(aq) é um ácido fraco. Responda: a) Qual a definição de ácido fraco? b) Escreva a reação de dissociação do ácido acetilsalicílico e a expressão da sua constante de equilíbrio. c) Calcule o p da solução resultante da dissolução de meio comprimido de aspirina (0,63 g) em um copo com água (50 ml) sabendo que o ácido acetilsalicílico é 6 % dissociado a 5 0 C. d) Determine o valor de constante de equilíbrio, c. e) Baseando-se no princípio de Le Chatelier, descreva o que ocorre quando adiciona-se lentamente, uma solução aquosa de Na à solução de ácido acetilsalicílico em equilíbrio conforme o item a.

7 Resolução: a) É um ácido parcialmente ionizado. b) C C(aq.) C C - (aq.) + + (aq.) ou C 3 C(aq.) + C C - (aq.) + + (aq.) a [C [C - C [ C + ou [C - C [ [C C 3 c) MM (aspirina) 0g número de moles 9,056 x 0-4 em 50 ml logo: 3,6 x 0-3 mol L - Determinação de [ ,6 x X [ + 9,4 x 0-4 mol L - e p 3,03 c) a 4 ( 9,4 x 0 ), x 0 4 3, a x (3,6 x 0 9,4 x 0 ),6 x 0 e) Durante a reação com Na, há um deslocamento do equilíbrio para a direita, à medida que os íons + reagem com os íons - do Na. Este deslocamento persiste até que todo o ácido reaja com Na.

8 4 a Questão metanol (C 3 ) é largamente empregado como combustível dos carros de corrida da formula Indy e é obtido pela reação: C(s) + ½ (g) + (g) C 3 (g) a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para esta reação. b) Calcule p (5 o C) para a reação acima. c) Comente a relação existente entre o sinal do ΔG o e a magnitude de p. Dado: ΔG f o (C 3 (g)) -66, kj mol - Resolução: a) p C 3 p ( p ) ( p ) 3 b) Δ G R RT ln eq. Δ G G f R Δ ( C ) 3 log o : p e ΔG RT 9 p,56 x 0 e 6, c) Quando ΔG ƒ < 0, p > e a reação favorece os produtos.

9 5 a Questão: A 5 C o valor de p para a reação abaixo é 4,5 x 0-3. N (g) + (g) N (g) Δ 0 kj a) Supondo que a composição do ar é 0 % de (g) e 0 % (v / v) de N (g), qual a concentração esperada de N(g) no ambiente, à pressão de atm? b) Em dias frios, t < 5 C, a concentração de N tende a diminuir ou aumentar? Justifique. Resolução: a) N (g) + (g) N (g) Ι p 0, atm p 0, atm 0 Δ - x - x + x Eq 0, - x 0, -x x p 4,5x0 3 ( x ) ( 0, x ) (0, x ) Considerando x << 0, e x << 0, : 3 ( x) p 4,5x0 0, x 0, x,34 x 0-6 atm e pn,6 x 0-6 atm [ N,6 x 0 0,0 x 9 6,0x0 mol L b) Quando t < 5 C, a concentração de N tende a diminuir porque a reação é endotérmica, ΔΗ R > o.