Resoluções das Atividades

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1 VOLUME QUÍMICA Resoluções das Atividades Sumário Capítulo 8 Propriedades oligativas II Criosopia e pressão osmótia...1 Capítulo 9 Termodinâmia Químia... Capítulo 10 Entalpia I Fatores que influeniam o H e tipos de H... 3 Capítulo 11 Entalpia II Cálulos do H pelo(a): alor de formação, Lei de Hess e energia de ligação... 4 Capítulo 1 Veloidade média e fatores que alteram a veloidade de uma reação químia...7 Capítulo 13 Lei da Veloidade...8 Capítulo 14 Proessos reversíveis, Lei da Ação das Massas de Gulberg-Waage D 0 C 03 A 04 C Capítulo 8 Propriedades oligativas II Criosopia e pressão osmótia Do ponto A para o A, está havendo um abaixamento na temperatura de ongelamento da solução, o que arateriza o efeito riosópio. Do ponto B para o B, está havendo um aumento na temperatura de ebulição da solução, araterizando o efeito ebuliosópio. Propriedade oligativa Tonosopia Ebuliosopia Criosopia Osmosopia Causa Diminuição relativa da pressão de vapor do solvente Aumento da temperatura de ebulição Diminuição da temperatura de ongelamento Aumento da pressão osmótia A adição de sal ao meio o torna hipertônio, o que leva à passagem da água do meio mais diluído para o mais onentrado, devido ao fenômeno da osmose. Em deorrênia da perda de água das élulas, o meio fia hipertônio (mais onentrado), o que, por meio da osmose, provoa o desloamento das batérias para fora do ambiente elular, ajudando na onservação do alimento. A adição de um soluto solúvel não volátil (NaCl) à solução provoa um abaixamento em sua temperatura de ongelamento por tratar-se de um efeito riosópio. 05 D a) Composto orgânio não é dissoiado na solução. b) Para ada moléula, há dissoiação de íons (Na + e Cl ). ) Para ada moléula, há dissoiação de íons ( + e Cl ). d) Há dissoiação de 3 íons ( + e 1SO 4 ). e) Há dissoiação de íons (Zn + e SO 4 ). Onde existem mais íons dissoiados oorre um maior abaixamento no ponto de ongelamento, de aordo om a riosopia. 01 E 0 A Por osmose, a água passa do meio hipotônio (arne) para o hipertônio (solução de água e sal), ausando a desidratação da arne. A adição de um soluto não volátil ao solvente puro eleva a sua temperatura de ebulição, logo Te 3 II > Te I. Já a temperatura de ongelamento do solvente é reduzido T I > T II. 03 D a) (F) A ebuliosopia trata do abaixamento da pressão de vapor da solução pela adição do soluto não volátil. b) (F) A adição de um soluto a um solvente puro ausa um aumento na sua temperatura de ebulição. ) (F) Na riosopia, estuda-se o abaixamento na temperatura de ongelamento da solução pela adição do soluto não volátil. d) (V) A osmose envolve a passagem de material de um meio hipotônio para um hipertônio através de uma membrana semipermeável. e) (F) O aumento na temperatura de ebulição é estudado na ebuliosopia. 04 E Observa-se um aumento de volume na solução de NaCl, indiando que o solvente da solução de gliose passou para a solução salina por osmose (o solvente passa do meio menos onentrado para o mais onentrado). Logo, a solução salina deve possuir maior temperatura de ongelamento por ser mais onentrada que a solução de saarose. 05 E 1000 m1 T T k M m 1 Tº T 0,4º C 3º C m 1 3 g (60% 1,8 g) m 300 g , 04, 3 MM1 45 gmol / MM a Série Ensino Médio 1

2 VOLUME QUÍMICA Em um mol de qualquer omposto, existem 6, partíulas e uma massa em gramas, numeriamente igual à sua massa molar. Capítulo 9 Termodinâmia Químia 06 B 07 A 08 D 09 E 10 B 1000 m1 T T k M m 1 Tº T º C 0,51º C g/mol 1 m g m 50 g , 51 MM1 34 gmol / MM 50 1 Por osmose, o solvente passa do meio menos onentrado (hipotônio) para o mais onentrado (hipertônio), logo, oorrerá saída de água do reipiente I para o II. PV nrt 3 molar 3 mols em 1 L R 0,08 atm L/mol T 37º P 1 3 0, P 7,63 atm I. (V) A adição de um soluto não volátil aumenta a pressão de vapor do solvente. II. (V) Soluções mais onentradas apresentam maior pressão osmótia. III. (V) A dissolução de saarose em meio aquoso não altera a quantidade de íons, pois o omposto é moleular. IV. (V) A adição de um soluto não volátil diminui a temperatura de ongelamento do solvente. V. (V) A dissolução de saarose em meio aquoso não altera a quantidade de íons, pois o omposto é moleular. Quanto maior a onentração molar de uma solução, menores as pressões de vapor e maiores os efeitos oligativos. Para soluções de mesma molaridade, quanto maior a quantidade de partíulas dispersas, maiores os efeitos oligativos, portanto, menores as temperaturas de ongelamento. I. Al (SO 4 ) 3 Al +3 (aq) + 3SO 4(aq) M 10 3 M M total de: mol/l (partíulas) II. Na B 4 O 7 Na + (aq) + 1B 4 O 7(aq) M 10 3 M M total de: mol/l (partíulas) III. Cr O Cr O (aq) M 10 3 M M total de: mol/l (partíulas) IV. Na CrO 4 Na + + CrO (aq) M 10 3 M M total de: mol/l (partíulas) V. Al(NO 3 ) 3 9H O Al +3 (aq) + 3NO 3(aq) + 9H O M M M total de: mol/l (partíulas) 01 D 0 E 03 C 04 A 05 C 01 E A ilustração representa no sentido I o fenômeno espontâneo de formação da ferrugem. Proessos espontâneos possuem a variação da energia livre de Gibbs negativa (ΔG < 0). A reação possui variação de entalpia (ΔH) a pressão onstante igual a 18,0 al. Proessos que possuem variação de entalpia negativa são exotérmios, ou seja, oorrem om liberação de energia. Analisando os sistemas e suas vizinhanças, temos: I. A élula é permeável, pois permite a passagem de alor e de matéria entre o sistema e o ambiente. II. A garrafa térmia é adiabátia, pois não permite a passagem de alor entre o sistema e o ambiente. III. O fraso de álool é diatérmio, pois permite a passagem de alor, mas não a troa de matéria entre o sistema e o meio ambiente. A variação da energia interna de um sistema é igual à soma algébria do alor absorvido pelo sistema mais o trabalho realizado sobre ele. ΔU ( 10) 90 J À pressão onstante, volume e temperatura são diretamente proporionais; se a temperatura aumenta, o volume também aumenta. Assim, a diferença entre entalpia e energia interna também aumenta. PV H U, se PV aumenta, H U também aumenta. Para que um proesso seja deisivamente espontâneo: ΔGº < 0 (ΔH TΔS < 0), omo no proesso 1. Já em situações nas quais ΔH < 0 e ΔS < 0 ou ΔH > 0 e ΔS > 0, omo nos proessos 3 e 4, respetivamente, ΔGº pode ser maior, menor ou igual a zero, dependendo dos valores numérios de ΔH e de T ΔS. Dessa forma, os proessos 3 e 4 são possivelmente espontâneos, pois dependem dos valores numérios de ΔH e de T ΔS para serem ou não espontâneos. Proesso H S G a Série Ensino Médio

3 VOLUME QUÍMICA 0 C 03 E 04 C 05 C 06 C 07 E 08 D 09 E ΔG ΔH TΔS ΔH al, T 1000, ΔS 80 al ΔG ΔG al 60 kal H (g) + I (g) HI (g) (essa reação está inompleta no enuniado, por favor esrevê-la dessa forma) ΔS S produtos S reagentes ΔS 49,3 (31, + 7,9) ΔS 39,5 ΔS 39,5/ (para obter a entropia por mol) ΔS 19,7 al/ mol ΔG ΔH TΔS ΔH 4.50 al, T , ΔS 1,5 al ΔG ,5 ΔG al 4.97 kal ΔS S produtos S reagentes ΔS 54,8 ( ,) ΔS 55,6 al/mol ΔH H produtos H reagentes ΔH 0, (54,4 + 0) ΔH 74,4 kal/mol ΔH al/mol T T 373 ΔGº ΔH TΔS ΔGº al/mol 373( 55,6 al/mol) ΔGº al/mol ,8 al/mol ΔGº , al/mol ΔGº 53,661 kal/mol 53,7 kal/mol ou al Como ΔG < 0, o proesso é espontâneo. Para a reação ser espontânea (ΔG < 0, ou seja, ΔH TΔS < 0). Como ΔH e ΔS são negativos, é preiso que o valor de ΔH seja maior que TΔS, o que aontee a baixas temperaturas. ΔG ΔH TΔS ΔH al, T , ΔS 18 al ΔG ΔG al 4,86 kal (valor negativo india proesso espontâneo) O proesso 1 oorre om aumento da desordem do sistema (ΔS); omo a temperatura é onstante, isso implia em um valor de ΔG negativo, araterizando o proesso omo espontâneo. 10 D 01 C 0 D 03 C 04 A A entropia é uma grandeza que mede o estado de desordem de um sistema. Quando a entropia diminui, signifia dizer que o sistema está se organizando, fato que se observa na água ao passar do estado físio líquido (menos organizado) para o sólido (mais organizado) Por definição, entalpia é o alor troado a pressão onstante. Capítulo 10 MM C H g/mol Entalpia I Fatores que influeniam o H e tipos de H 6 g C H liberam 155 kj 130 g C H liberam X X 675 kj (o sinal negativo india que o alor foi liberado) Como o rendimento da reação não foi total, é neessário alular 80% do valor obtido. 675 kj 100% X 80% X 500 kj a) (F) B onverte-se em A, absorvendo,7 kal/mol (ΔH > 0). b) (F) C possui 4, kal/mol de energia a mais que D. Quanto maior a energia de um omposto, menor sua estabilidade. ) (F) A grafite é a forma alotrópia do arbono que existe em maior abundânia na natureza, logo, é mais estável que o diamante e possui menor energia. Assim, E é o diamante, e F é o grafite. d) (V) A transformação de 1 mol de fósforo brano em fósforo vermelho libera 4, kal/mol, enquanto a onversão de 1 mol de enxofre monolínio em enxofre (orto)rômbio libera 0,1 kal/mol. e) (F) O oxigênio existe em maior abundânia na natureza, sendo mais estável que o ozônio, logo, sua energia é menor. Assim, B é o oxigênio, e A é o ozônio. Na temperatura T 0, a entalpia dos reagentes é igual a dos produtos, indiando que, nessa transformação, não desprende nem absorve alor, sendo a reação atérmia. Em uma reação químia, para que as ligações que formam os reagentes sejam quebradas é neessário que oorra absorção de energia (endotérmia), enquanto a formação das novas ligações nos produtos se faz om liberação de energia (exotérmia). I. endotérmio II. endotérmio III. exotérmio a Série Ensino Médio 3

4 VOLUME QUÍMICA 05 B 01 C 0 B 03 B 04 E 05 E 06 A Em I, temos: Em II, temos: 1 g C liberam 393,5 kj 1 g C liberam 110,5 kj X liberam 393,5 kj X 43 g Dissoiação da moléula de hidrogênio em átomos: o proesso requer absorção de energia para que oorra a quebra das ligações H-H (endotérmio) Condensação de vapor em água: esse fenômeno físio exige perda de alor por parte do vapor para que possa se formar a água líquida (exotérmio) Queima do álool: toda ombustão (queima) oorre om liberação de energia (exotérmio) Observa-se que a entalpia final é maior que a iniial, logo, o proesso oorreu om absorção de energia onsiderando que a variação de entalpia é a diferença entre a energia final e a iniial, a energia absorvida no proesso será: 1000 kj 870 kj 130 kj. I. Toda queima é um proesso que libera alor (exotérmio). II. A água na panela está absorvendo o alor oriundo da queima do gás (endotérmio). ΔH 0 india a entalpia de formação da substânia, nas ondições padrão (5º C e 1 atm), e vale para a formação do f bromo gasoso +30,7 kj/mol. I. Não há reação químia, porque o CO apenas muda de fase de agregação. II. Está oorrendo um fenômeno químio de deomposição da água em gases hidrogênio e oxigênio. III. Não há reação químia, porque o Fe apenas muda de fase de agregação. IV. Está oorrendo um fenômeno químio de ombustão do metano (C ), om formação de gás arbônio (CO ) e água (H O). I. Para a mudança de estado físio sólido para o gasoso, é neessária a absorção de alor. II. Para que a água se transforme em moléulas menores, é neessária a absorção de energia. III. Para a mudança do estado físio líquido para o sólido, é neessário liberação de alor. IV. A ombustão oorre sempre om liberação de alor. 07 E 08 A 09 C 10 D a) (F) A equação químia I possui variação de entalpia negativa, sendo exotérmia. A liberação de energia torna a ompressa quente. b) (F) A equação químia II possui variação de entalpia positiva, sendo endotérmia. A absorção de energia oorrida na dissolução da substânia sea retira alor do meio e a ompressa esfria. ) (F) A segunda equação possui variação de entalpia igual a 6, kj/mol, um valor menor que o da primeira que é 8,8 kj/mol. d) (F) A entalpia é expressa em kj/mol, um aumento na massa de loreto de álio provoa um aumento no valor da entalpia. e) (V) Nas duas dissoluções, está havendo alteração na energia do sistema, logo elas não são atérmias. A ligação simples oorre om uma interpenetração frontal dos orbitais ligantes, o que torna a ligação mais forte e mais longa. À medida que as ligações pi (planos não frontais) se formam, a ligação vai fiando mais fraa e menor. Assim, podemos fazer as seguintes orrespondênias: Uma propriedade intensiva não depende da extensão (ou tamanho) da amostra de matéria. Assoiar o valor da variação de entalpia à quantidade de matéria retira a dependênia da quantidade de amostra, passando a ser uma propriedade intensiva. Possui entalpia igual a zero nas ondições ambientes a substânia simples da maior estabilidade, no aso, o arbono grafite. Capítulo 11 Entalpia II Cálulos do H pelo(a): alor de formação, Lei de Hess e energia de ligação 01 E a) (F) A reação está oorrendo om aumento de energia e, por ser endotérmia, deve possuir ΔH > 0. b) (F) O arbono grafite existe em maior abundânia na natureza, sendo a forma alotrópia mais estável e de mais baixa energia. ) (F) A água líquida possui um estado energétio superior aos gases hidrogênio e oxigênio, indiando um proesso endotérmio, e deve possuir ΔH > 0. d) (F) Para a água passar do estado líquido para o gasoso, ela preisa reeber energia em um proesso endotérmio e deve possuir ΔH > 0. e) (V) Para a água passar do estado gasoso para o líquido, ela deve liberar alor em um proesso exotérmio e deve possuir ΔH < 0. 4 a Série Ensino Médio

5 VOLUME QUÍMICA 0 A 03 B A variação de entalpia é a soma da energia absorvida para quebrar as ligações dos reagentes om a energia liberada ao se formarem as ligações dos produtos. ΔH H absorvido + H liberado C 3 H 8(g) + 5 3C + 4H O (v) ΔH H(C 3 H 8 + 5O ) + H(3CO + 4H O) Cálulo do alor liberado na formação das ligações do CO : entalpia de ligação CO 3[ kj/mol Cálulo do alor liberado na formação das ligações do H O: entalpia de ligação O-H 4[ kj/mol Cálulo do alor absorvido na quebra das ligações do C 3 H 8 : 8 entalpia de ligação C-H + entalpia de ligação C-C kj/mol Cálulo do alor absorvido na quebra das ligações do O : entalpia de ligação OO kj/mol Energia total liberada: ( 4464) + ( 3696) 8160 kj/mol Energia absorvida: kj/mol Cálulo da variação de entalpia: ΔH H absorvido + H liberado ΔH ( 8160) ΔH 1670 kj Queremos obter a variação de entalpia da seguinte reação: C 6 (OH) (aq) + H O (aq) C 6 O (aq) + H C 6 (OH) (aq) C 6 O (aq) + H (g) (Manter a reação) H + ½ H O (aq) a reação e o sinal do H) H ½ + H (g) reação e o sinal do H) H +177 kj/mol H +95 kj/mol (Inverter H +86 kj/mol (Inverter a C 6 (OH) (aq) C 6 O (aq) + H (g) H +177 kj/mol H O (aq) H + ½ H 95 kj/mol ½ + H (g) H H 86 kj/mol C 6 (OH) (aq) + H O (aq) C 6 O (aq) + H Somando as entalpias, temos: H +177 kj/mol 95 kj/mol 86 kj/mol 04 kj/mol H 04 kj/mol 04 A Queremos obter a variação de entalpia da seguinte reação: N (g) + N (g) + H I. N (g) + H (g) N (g) ΔH +95,0 kj/mol (Inverte a reação e o sinal do H) II. H (g) + ½ H ΔH 484,0 kj/mol (Multipliar a equação por ) I. N (g) N (g) + H (g) ΔH 95,0 kj/mol II. H (g) + 1 H ΔH 484,0 kj/mol N (g) + N (g) + H Somando as entalpias, temos: H 95 kj/mol 484 kj/mol H 579 kj/mol Como H < 0, o proesso é exotérmio. 05 D Queremos alular a variação de entalpia da seguinte reação: H (g) + Cl (g) HCl (g) H (g) + Br (g) HBr ΔH 13,5 kal/mol (Manter a equação) Cl (g) + HBr (g) Br (g) + HCl (g) ΔH 8,5 kal/mol (Manter a equação) H (g) + Cl (g) HCl (g) ΔH 5 kal/mol 01 D ΔH H produtos H reagentes ΔH H(CO + H O) H(C H + 5/ O ) Lembre-se de que a entalpia de formação de substânia simples é igual a zero, logo H(O ) 0 kal ΔH [ ( 94) + ( 68,3) [+54, ΔH [ ,3 54, ΔH 56,3 54, ΔH 310,5 kal 0 D ΔH positivo india que a entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes, araterizando uma reação endotérmia a pressão onstante. 03 B Queremos alular a variação de entalpia da seguinte reação: S (rômbio) S (monolínio) S (rômbio) + S ΔH 71,0 kal/mol (Manter a reação) S (monolínio) + S ΔH 71,1 kal/mol (Inverter a reação e o sinal do ΔH) a Série Ensino Médio 5

6 VOLUME QUÍMICA S (rômbio) + S ΔH 71,0 kal/mol S S (monolínio) + ΔH +71,1 kal/mol S (rômbio) S (monolínio) Somando as entalpias, temos: H 71,0 kal/mol + 71,1 kal/mol H +0,1 kal/mol 04 D Queremos alular a variação de entalpia da seguinte reação: C + ½ C C (s) + ½ C + 9,0 kal (Inverter a equação e o sinal do DH) C (s) + C + 94,4 kal (Manter a equação) C C (s) + ½ 9,0 kal C (s) + C + 94,4 kal C + ½ C + 65,5 kal 05 D Queremos alular a variação de entalpia da seguinte reação: ½N (g) + 3/H (g) NH 3(g) NH 3(g) + ¾ 3/H + ½N (g) ΔH 75,7 kal (Inverter a reação e o sinal do ΔH) 3/H (g) + ¾ 3/H ΔH 86,7 kal (Manter a equação) 3/H + ½N (g) NH 3(g) + ¾ ΔH +75,7 kal 3/H (g) + ¾ 3/H ΔH 86,7 kal ½N (g) + 3/H (g) NH 3(g) Somando as entalpias, temos: H +75,7 kal 86,7 kal H 11 kal 06 D Queremos alular a variação de entalpia da seguinte reação: C OH + ½O CH 3 CHO + H O C OH + 3O CO + 3H O (Manter a reação) CH 3 CHO + 5/O CO + H O (Inverter a reação e o sinal do ΔH) ΔH 37,6 kal ΔH 79,0 kal C OH + 3O CO + 3H O ΔH 37,6 kal CO + H O CH 3 CHO + 5/O ΔH +79,0 kal C OH + ½O CH 3 CHO + H O Somando as entalpias, temos: H 37,6 kal + 79 kal H 48,6 kal 07 A a) Metanol (CH 3 OH): 1 ligação O H + 3 ligações C H kal/mol b) Tetraloreto de arbono (CCl 4 ): 4 ligações C Cl kal/mol ) Metano (C ): 4 ligações C H kal/mol d) Cloreto de metila (CH 3 Cl): 3 ligações C H + 1 ligação C Cl kal/mol 08 C A variação de entalpia é a soma da energia absorvida para quebrar as ligações dos reagentes om a energia liberada ao se formarem as ligações dos produtos. ΔH H absorvido + H liberado C(g) + Cl (g) CH 3 Cl (g) + HCl (g) ΔH H(C + Cl ) + H(CH 3 Cl + HCl) Cálulo do alor liberado na formação das ligações do CH 3 Cl: 3 entalpia de ligação C H + entalpia da ligação C Cl 3 98,8 + 78,5 374,9 kal/mol Cálulo do alor liberado na formação das ligações do HCl: Entalpia de ligação H Cl 103, kal/mol Cálulo do alor absorvido na quebra das ligações do C : 4 entalpia de ligação C H 4 98,8 395, kal/mol Cálulo do alor absorvido na quebra das ligações do Cl : Entalpia de ligação Cl Cl 58 kal/mol Energia total liberada: ( 374,9) + ( 103,) 478,1 kal/mol Energia absorvida: 395, , kal/mol Cálulo da variação de entalpia: ΔH H absorvido + H liberado ΔH 453, + ( 478,1) ΔH 4,9 kal/mol 09 C ΔH H produtos H reagentes (lembre-se de que a entalpia de formação de substânias simples é igual a zero). ΔH HAl O 3 3HMgO ΔH ( 604) ΔH ΔH +14 kj 10 A A variação de entalpia do C é dado pela soma das energias de 4 ligações C H, logo ada uma delas vale 397/4 99,5 kal/mol. 6 a Série Ensino Médio

7 VOLUME QUÍMICA Capítulo 1 Veloidade média e fatores que alteram a veloidade de uma reação químia 01 A 0 B 03 E 04 D 05 B 01 D A veloidade de uma reação será maior à medida que oorram mais olisões efetivas entre as moléulas dos reagentes. No proedimento I, os reagentes se enontram no estado sólido, o que torna a superfíie de ontato entre eles menor, oasionando menos olisões entre suas moléulas. No proedimento II, as soluções aquosas dos reagentes são onentradas, o que garante a presença de mais moléulas dessas substânias e, onsequentemente, mais olisões entre elas. A veloidade média é a relação entre a variação da onentração em quantidade de matéria da substânia e a variação do tempo. Assim, temos: Vm Δonentração / Δtempo Vm 0,3 4,3 / 14 4 Vm 0,4 mol/l min A arne está sendo grelhada, logo, seu ozimento depende diretamente da fonte de alor que está sendo irradiado. A batata está sendo ozida em água fervente, que não terá sua temperatura de ebulição afetada pelo aumento da fonte de alor. I. (V) Os atalisadores diminuem a energia de ativação da reação e aumentam sua veloidade. II. (V) Os atalisadores se utilizam de rotas alternativas de menor energia de ativação pra aelerar a reação. III. (F) Uma reação não depende da presença de atalisadores pra oorrer. Ela apenas será mais lenta sem eles. IV. (V) Os atalisadores de proessos biológios são hamados de enzimas. I. (F) Z é a energia de ativação na ausênia do atalisador. II. (V) Observa-se em Y uma redução no valor da energia de ativação, o que se deve à presença do atalisador. III. (V) X é a diferença entre a energia dos produtos e reagentes, o que arateriza a variação de entalpia. IV. (F) No aminho B, utiliza-se atalisador, o que torna a veloidade da reação maior. Pela proporção estequiométria, observa-se que a quantidade de mols do CO é quatro vezes maior que a do C 4 H 10. Assim, temos: 0 E 03 B 04 C 05 C 06 B VCO 4 0,05 0, mol/minuto 0, mol CO 1 minuto X 60 minutos (1 h) X 1 mol/h 1 mol de CO 44 g 1 mols de CO X X 58 g a) (F) Está oorrendo um aumento na temperatura, logo, a energia inétia também está aumentando. b) (F) A liberação de loro gasoso se dá pela reação de desloamento entre o zino e o áido lorídrio. ) (F) A intensidade da reação em ada reipiente será diferente, devido à mudança na temperatura. d) (F) A temperatura é um dos fatores que interfere na veloidade das reações. e) (V) Observamos um aumento na temperatura nos reipientes ( T A < T B < T C < T D ), logo a taxa de desapareimento do zino segue esse mesmo omportamento. A veloidade média é a relação entre a variação da onentração em quantidade de matéria da substânia e a variação do tempo. Assim, temos: Vm Δonentração / Δtempo minutos 10 segundos 5 minutos 300 segundos Vm 0,4 0,7 / 5 Vm 0,1 mol/l mim Esrevendo a equação balaneada, temos: C (s) + ½ C. Pela proporção estequiométria, temos que a veloidade de formação de CO é o dobro da veloidade de onsumo do O. Logo, quando a veloidade de formação do CO for de 4 mol/minuto, a de onsumo de O será mol/minuto. A veloidade da reação nos diferentes experimentos está sofrendo a ação de fatores importantes, omo: temperatura, superfíie de ontato e onentração dos reagentes. Temperaturas mais elevadas, maior superfíie de ontato e maior onentração dos reagentes oasionam um aumento na veloidade da reação. Isso pode ser observado no experimento III. a) (F) As moléulas reagentes não possuem energia superior à de ativação, pois suas ligações não foram quebradas na olisão. Não oorreu reação químia. b) (V) Observa-se que, após a olisão efetiva, as moléulas dos reagentes e produtos se rearranjaram, araterizando a reação químia. ) (F) A olisão frontal não foi efetiva, e não oorreu reação químia. a Série Ensino Médio 7

8 VOLUME QUÍMICA 07 D 08 E 09 A 10 C 01 C d) (F) Em I e III, as olisões não foram efetivas, as ligações dos reagentes não se romperam e não houve reação químia. e) (F) Apenas na situação II, oorreu formação de novas substânias. O experimento II levou um tempo maior para aonteer do que o experimento I, pois a temperatura estava mais baixa, o que diminui a energia inétia das moléulas e a frequênia das olisões entre as moléulas. Já o experimento III levou um tempo menor do que I, pois, no omprimido partido, a superfíie de ontato é maior, o que leva à oorrênia de mais olisões e torna a veloidade da reação maior. a) (F) A entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes, indiando tratar-se de uma reação exotérmia. O atalisador não interfere no valor da variação de entalpia da reação. b) (F) A reação é exotérmia, e a representa a energia de ativação sem atalisador. ) (F) A energia de ativação, sem a presença de atalisador, é representada por a. d) (F) A presença de atalisador não interfere no valor da variação de entalpia, apenas na energia de ativação. e) (V) O atalisador apenas reduz o valor da energia de ativação sem alterar o valor da variação de entalpia da reação. 1 C: Ventar aumenta a onentração de oxigênio que alimenta a ombustão. D: A energia inétia das moléulas é menor quando a temperatura é mais baixa, por isso a veloidade da reação é menor. 3 B: A água oxigenada funiona omo um atalizador quando em ontato om a pele. 4 A: A madeira em lasas apresenta maior superfíie de ontato do que a madeira em tora, tornando a queima mais rápida. Os fatores que interferem aumentando a veloidade da reação são: Temperatura: um aumento leva à maior energia inétia e a mais olisões efetivas entre as moléulas. Conentração: quanto mais moléulas reagentes no meio reaional, maior será a veloidade da reação. Superfíie de ontato: quanto mais pulverizado for o reagente, maior a veloidade da reação. Capítulo 13 Lei da Veloidade 0 A 03 A 04 E 05 B 01 D 0 D 03 A A veloidade da reação depende da onentração dos reagentes. O ferro apresenta-se no estado sólido, e, portanto, não alulamos a sua onentração. A veloidade, então, relaiona-se om a onentração do áido lorídrio. A Lei da Veloidade é esrita a partir das onentrações dos reagentes, ada uma delas elevadas ao seu respetivo oefiiente na equação balaneada (a equação é elementar, oorrendo em uma únia etapa). Assim: v k[n O 5. Em reações que oorrem em mais de uma etapa, a Lei da Veloidade depende da etapa mais lenta. Logo, v k [HBr [O A veloidade da reação depende da onentração dos reagentes e se torna mais rápida quando oorre em presença de um atalisador, que reduz sua energia de ativação. Em reações que oorrem em mais de uma etapa, a Lei da Veloidade depende da etapa mais lenta, no aso, a II. Mantendo a onentração de A onstante em 0,10 mol/l, a de B dobra e a veloidade da reação também dobra, indiando que o expoente de B na Lei da Veloidade é igual a 1. Mantendo a onentração de B onstante em 0,10 mol/l, quando a onentração de A dobra, a veloidade da reação quadruplia, indiando que seu expoente, na Lei da Veloidade, é. Assim: v k[a [B. A veloidade da reação não sofre interferênia da onentração de CO, indiando tratar-se de uma reação omplexa ou não-elementar, que oorre em mais de uma etapa. a) (V) Uma reação omplexa ou não-elementar é aquela que oorre em duas ou mais etapas. b) (F) A reação para ser elementar deve oorrer em uma únia etapa, independente da quantidade de olisões que oorram. ) (F) A veloidade da reação é dada pela etapa lenta, devendo ser expressa da seguinte forma: v [HBr [NO d) (F) A Lei da Veloidade V [NO [CO se aplia à reação NO + CO NO + CO. 8 a Série Ensino Médio

9 VOLUME QUÍMICA 04 B 05 E 06 B 07 C 08 E 09 E 10 E A reação em questão é HI (g) H (g) + I (g), e sua Lei da Veloidade é expressa por v k[hi. Ao tripliarmos a onentração de HI, temos: v k(3[hi) v 9k[HI v 9v Mantendo a onentração de H onstante em 0,10 mol/l (experimentos 1 e 3), a de NO dobra e a veloidade da reação quadruplia, indiando que o expoente de NO na Lei da Veloidade é igual a. Mantendo a onentração de NO onstante em 0,10 mol/l(experimentos 1 e ), quando a onentração de H dobra, a veloidade da reação também, indiando que seu expoente na Lei da Veloidade é 1. Assim, v k [H [NO. Dobrar a onentração de N e ter a veloidade quadrupliada india que o expoente desse reagente na Lei da Veloidade é igual a. Se dobrar a onentração de M não afeta a veloidade da reação é porque essa substânia não toma parte da Lei da Veloidade. Assim: v [N. A ordem de um reagente, na reação químia, india seu expoente na Lei da Veloidade. Como a reação é de primeira ordem para ada reagente, a Lei da Veloidade é: v k[a [B. Reduzir os volumes de A e B à metade signifia dobrar suas onentrações, visto que as massas são onstantes. Então, podemos esrever: V k ([A) ([B) v 4k[A[B v 4v Se a veloidade da reação quadruplia om a dupliação da onentração de A, é porque seu expoente, na Lei da Veloidade, é igual a. B e C não interferem na veloidade. Assim, temos: v k[a, e a reação é de segunda ordem. Mantendo a onentração de H + onstante em 3 mol/l (experimentos 1 e ), a de S O 3 se reduz à metade e a veloidade da reação também, indiando que seu expoente na Lei da Veloidade é igual a 1. Mantendo a onentração de S O 3 onstante em 0,50 mol/l (experimentos 4 e 5), quando a onentração de H se reduz à metade, a veloidade da reação não se altera, indiando que esse reagente não interfere na veloidade. Assim: v k [S O 3. A Lei da Veloidade é V [N [O Tripliando a onentração de nitrogênio e dupliando a de oxigênio teremos: V (3[N )([O ) v 1[N [O v 1v 01 B 0 D 03 D Capítulo 14 Proessos reversíveis, Lei da Ação das Massas de Gulberg-Waage Para que um sistema permaneça em equilíbrio, é preiso que ele esteja em ambiente fehado. Todas as substânias partiipantes da reação estão no estado físio gasoso, araterizando um equilíbrio químio homogêneo, em que todas as onentrações, em quantidade de matéria, são indiadas na expressão da onstante de equilíbrio. A reação em questão é: N o de mols no equilíbrio Conentração no equilíbrio Conentração no equilíbrio 04 B PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl (g) 0,1 mol 0,3 mol 0,3 mol 0,1/1 0,3/1 0,3/1 0,0175mol/L 0,67mol/L 0,67mol/L [ PCl3 [ Cl 0, 67 0, 67 0, 041mol/L [ PCl 0, A reação em questão é H (g) + I (g) HI (g). [ HI [ H [ I Sabemos que a onentração de H é a mesma de I e que elas se iniiaram em 1 mol/litro; por isso: 49 [HI / [H 7 [HI / [H Para formar duas moléulas de HI, preisa-se de uma de H e uma de I, ou seja para ada moléulas que reagem, surgem no produto, o número de moléulas é onstante ( mols). Como o reipiente é de um litro, a onentração em mol/l é numeriamente igual ao número de mols. Então: [HI + [H + [I [HI + [H [H [HI [H 1 [HI/ substituindo: 7 [HI / [H 7 [HI / (1 [HI/) hamando [HI de x: 7 x /(1 x/) (1 x/) 7 x 7 7/x x 7 9x/ 9x 14 x 14/9 [HI 14/9 mol/l a Série Ensino Médio 9

10 VOLUME QUÍMICA 05 D 01 E AB (g) <> A (g) + B (g) 5 atm <> zero + zero > Iníio P atm < > P atm + P atm > Reage/Produzido (5 P) < > P atm + P atm > Equilíbrio No equilíbrio, a soma das pressões pariais é 6 atm: (5 P) + P + P 6 P 1 atm O grau de dissoiação de AB(g) é: a Pressão que reage / Pressão iniial a 1/5 a 0, 0% A onstante de equilíbrio da reação A + + B AB é expressa por: 0 C [ AB [ A [ B + Quando o equilíbrio químio é estabeleido, as veloidades das reações direta e inversa se igualam, assim, temos: V 1 V [A + [B 10 7 [AB [ AB 110 [ A [ B A reação em questão é de esterifiação, na qual um áido arboxílio reage om álool para produzir um éster e água e é representada por: Iníio mols 3 mols 0 0 Reage/forma x x x x Equilíbrio x 3 x x x 19 C O + C OH CH 3 COOC + H O A onstante de equilíbrio é expressa por: 03 C [ CH3COOCH5 [ HO [ CHO [ C HOH 4 5 x x x 4 ( x) ( 3 x) 6 x 3 + x 3x 0x+ 4 x 157, [CH 3 COOC 1,57 mol e [C O 1,57 0,43 mol p ( pnbcl3) ( pnbcl5) 50, 10 10, 10 p ( pnbcl ) (, ) 50, 10 p D 05 A Curva 1: a onentração dos produtos aumenta om o passar do tempo (reação inversa) Curva : a onentração dos reagentes diminui om o passar do tempo (reação direta) Curva 3: veloidade de deomposição dos reagentes (reação direta) Curva 4: veloidade de formação dos produtos (reação inversa) Expressamos a onstante de equilíbrio: 06 E 07 C [ NO /0, 5 8 [ NO 4 a) (F) A reação possui variação de entalpia negativa, sendo exotérmia. Essa reação é, então, favoreida pela diminuição da temperatura. b) (F) A adição de atalisador apenas diminui a energia de ativação e aumenta a veloidade da reação, sem interferir na quantidade de produto formado. ) (F) O equilíbrio é atingido quando as veloidades das reações direta e inversa se igualam e as onentrações não são mais alteradas. d) (F) O aumento de água deve ser ompensado om a sua retirada, o que desloa o equilíbrio no sentido de formação do nitrato de amônio (N NO 3 ). e) (V) A diminuição na onentração do monóxido de dinitrogênio deve ser ompensada om a sua formação, o que desloa o equilíbrio no sentido da reação de deomposição do nitrato de amônio. Expressamos a onstante de equilíbrio: 08 E 09 D [ SO3 4 / 3 133, [ SO [ O I. (V) A proporção estequiométria dessa reação é de 1:1:1:1, indiando que todos os omponentes partiipam om a mesma proporção. Ao se misturar quantidades iguais de reagentes, quando o equilíbrio for alançado, teremos igual quantidade de produto, o que garantirá o apareimento da mesma oloração, independente da ordem em que a reação estiver sendo feita. II. (F) Pela análise da proporção estequiométria, o NO está sendo utilizado em exesso, logo a oloração que prevaleerá é a vermelho-astanha. III. (V) Quando o equilíbrio é alançado, as veloidades das reações direta e inversa se igualam e as onentrações das substânias não se alteram mais. O atalisador não interfere no valor da onstante de equilíbrio, ele apenas aumenta a veloidade da reação e por onsequênia, o equilíbrio químio será atingido em um tempo menor. 10 a Série Ensino Médio

11 VOLUME QUÍMICA 10 B [ C [ D a [ A [ B d b p P P C a A P P d D b B De aordo om a Lei dos Gases Perfeitos, PV nrt P nrt V Substituindo pela pressão parial de ada omponente na expressão de p, obtemos: nrt C nrt D p a nrt A nrt B nc nd RT ( ) a b na nb ( d d b ( + d) RT) ( a+ b) nc nd d ( RT) ( RT) V a b na a nb ( RT) ( RT) b V V d Mas n é simplesmente a onentração molar e ( + d) (a + b) é V a variação do n o de mols do gás, Dn gás, na equação balaneada. Portanto: d [ C [ D n p ( RT) RT a b p ( ) [ A [ B n / p ( RT) n a Série Ensino Médio 11