QUÍMICA CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1: DIRETO, PUREZA E RENDIMENTO.

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1 QUÍMICA Prof. Daniel Pires CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1: DIRETO, PUREZA E RENDIMENTO. 1. (Uerj) Para prevenção do bócio, doença causada pela falta de iodo no organiso, recoenda-se a adição de 0,005%, e assa, de iodato de potássio ao sal de cozinha. O iodato de potássio é produzido pela reação entre o iodo olecular e o hidróxido de potássio, que fora tabé água e iodeto de potássio. 3I 6KOH 5KI KIO3 3H O a) Qual a assa de água produzida por 9 oles de Iodo? b) Qual geoetria e polaridade da água e do Iodo? c) Deterine a assa, e graas, do íon iodato presente e 1 kg de sal de cozinha.. (Fuvest) A transforação representada pela equação quíica: MnO4 aq 5CO4 aq 16H aq Mn aq 10CO g 8HO foi efetuada e condições de teperatura e pressão tais que o volue olar do CO (g) era de L/ol. Se x é o núero de ols de MnO 4, gastos na reação, e V é o volue, edido e litros, de CO (g) gerado pela reação, obtenha a) V coo função de x; b) a quantidade, e ols, de MnO 4 que serão gastos para produzir 440 L de CO (g). 3. (Uft ) O cloreto de cálcio, por ser u sal higroscópico, absorve uidade co facilidade. Devido a essa propriedade, é utilizado coo agente secante nos laboratórios de quíica e pode ser preparado a partir da reação de calcário co ácido clorídrico. CaCO 3(s) HC (aq) CaC (aq) HO( ) CO (g) A partir do resfriaento da solução aquosa de cloreto de cálcio, resultante da reação apresentada, fora-se o CaC (s). a) Descreva os processos de separação envolvidos na obtenção do sólido CaC. b) Calcule a assa de cloreto de cálcio que pode ser obtida a partir da reação de 65 g de calcário contendo 80 % de pureza de CaCO 3 co solução de HC. 4. (Uff) O bicarbonato de sódio é convertido a carbonato de sódio após calcinação, de acordo co a reação não balanceada a seguir NaHCO 3 Na CO 3 + CO + H O A calcinação de ua aostra de bicarbonato de sódio de assa 0,49 g, que conté ipurezas, produz u resíduo de assa 0,3 g. Se as ipurezas da aostra não são voláteis à teperatura de calcinação, pede-se: a) os valores que torna a equação balanceada; b) por eio de cálculos, o percentual de bicarbonato na aostra original. 5. (Ufc 007) O anganês é u etal de transição co elevada iportância na indústria siderúrgica, sendo utilizado na coposição de ligas etálicas para a produção de aço. Na natureza, sua principal fonte é o inério pirolusita (MnO ), que é epregado para a obtenção de ferroanganês, de acordo co a seguinte reação: a) Quantos elétrons estão envolvidos nessa reação? b) E ua reação co 70 % de rendiento, qual é a assa (e graas) de ferro que é obtida a partir de 173,8 g de pirolusita co 0 % de ipurezas? 1

2 6. (Ueg) O nitrato de cobre pode ser obtido a partir da reação de cobre etálico e ácido nítrico, confore a equação abaixo: 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) + NO + 4H O De acordo co as inforações apresentadas acia, considere que o cobre utilizado na reação apresenta ua pureza de 100% e, a partir de 635 g desse etal, deterine: a) a assa do sal que será forada. b) o volue do recipiente, e que deverá ser arazenado todo o NO produzido, de fora que a pressão exercida pelo gás seja igual a 8, at, a ua teperatura de 300 K. 7. (Uft) A Aspirina C é u edicaento indicado para o alívio sintoático da dor de cabeça, dor uscular e febre causadas por gripes e resfriados. É apresentada na fora de copriido efervescente contendo 400 g de ácido acetilsalicílico (180 g ol 1 ), alé de ácido ascórbico e outras substâncias, coo bicarbonato de sódio (84 g ol 1 ) e sacarina sódica. ( Adaptado.) A reação do ácido acetilsalicílico co bicarbonato de sódio é apresentada na equação. a) Calcule a assa aproxiada de bicarbonato de sódio necessária para reagir copletaente co o ácido acetilsalicílico presente no copriido. b) Calcule o volue áxio de gás carbônico a 300 K e 1,0 at que pode ser obtido a partir da reação de 90 g de ácido acetilsalicílico co excesso de bicarbonato de sódio. Considere R igual a 0,08 at L K 1 ol (Ufg) A partir de 014, todos os autoóveis nacionais serão obrigatoriaente produzidos co u dispositivo de segurança denoinado air bag. Este dispositivo conté u coposto instável, denoinado azida de sódio NaN 3s, que, ao ser ativado, decopõe-se e u curto intervalo de tepo. Na decoposição, é liberado sódio etálico e nitrogênio olecular (na fora de u gás) que rapidaente enche o air bag. 1 1 Dado: R 0,08 at L ol K a) Considerando-se o exposto, escreva a equação quíica balanceada para a decoposição da azida de sódio. b) Calcule a assa de NaN 3s necessária para encher u air bag de 50 L na teperatura de 5 C e pressão de 1at. 9. (Uerj) A pólvora consiste e ua istura de substâncias que, e condições adequadas, reage, co rendiento de 100 %, segundo a equação quíica a seguir: 4 KNO 3 (s) + 7 C(s) + S(s) 3 CO (g) + 3 CO(g) + N (g) + K CO 3 (s) + K S(s) Sob condições norais de teperatura e pressão, e aditindo coportaento ideal para todos os gases, considere a reação de ua aostra de pólvora contendo 1515 g de KNO 3 co 80 % de pureza. Calcule o volue total de gases produzidos na reação. E seguida, noeie os sais forados. 10. (Ufrj) A Conferência de Kyoto sobre udanças cliáticas, realizada e 1997, estabeleceu etas globais para a redução da eissão atosférica de CO. A partir daí, várias técnicas para o sequestro do CO presente e eissões gasosas ve sendo intensaente estudadas. a) Ua indústria iplantou u processo de sequestro de CO através da reação co Mg SiO 4, confore a equação representada a seguir: Mg SiO 4 + CO MgCO 3 + SiO Deterine, apresentando seus cálculos, o núero de ols do óxido forado quando 4400 g de CO são sequestrados. b) Essa indústria reduziu sua eissão para L de CO por dia nas CNTP. A eta é eitir enos de 500 kg de CO por dia. Indique se a indústria atingiu a eta. Justifique sua resposta.

3 GABARITO - CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1 Resposta da questão 1: A equação é a seguinte: a) 54g b) angular e polar, linear e apolar 3I 6KOH 5KI KIO3 3H O 1000 g de sal de cozinha 100% 0,005% 0,05 g de KIO 3 Agora vaos calcular a assa do íon iodato presente e 0,05 g de KIO 3 1 ol de KIO assa de iodato presente no KIO 3 14 g de KIO3 175 g de IO3 0,05 g x 3 x 0,04 g de íons iodato. Resposta da questão : a) Tereos: MnO4 aq 5CO4 aq 16H aq Mn aq 10CO g 8HO ol 10 L V x CO 110x L b) Na produção de 440 L de CO, ve: MnO4 aq 5CO4 aq 16H aq Mn aq 10CO g 8HO ol 10 L c) Passivação. n n MnO 4 MnO 4 4 ol V CO 440 L Resposta da questão 3: a) A dissolução do cloreto de cálcio e água é u processo endotérico, ou seja, absorve calor. Co o resfriaento da solução, a solubilidade do CaC diinui e ocorre cristalização. Para separar os cristais de CaC forados deve ser feita ua filtração siples. b) A partir da equação quíica, tereos: CaCO 3(s) HC (aq) CaC (aq) HO( ) CO (g) 100 g 111 g 0,80 65 g CaC 555 g CaC Resposta da questão 4: a) No balanceaento a quantidade de átoos de cada eleento quíico deverá ser a esa dos dois lados da equação quíica, logo tereos: NaHCO 3 1Na CO 3 + 1CO + 1H O 3

4 b) Coo a calcinação produz u resíduo de 0,3 g, podeos calcular a quantidade de CO e H O liberada: 0,49 g 0,3 g = 0,17 g. NaHCO CO H O 3 (84 g) (44 g 18 g) 0,17 g 0,46 g de bicarbonato de sódio 100% da aostra 0,49 g p 0,46 g p 94 % Resposta da questão 5: a) Dez elétrons. b) Massa de ferro 15, g. Resposta da questão 6: Dados: Cu = 63,5; N = 14,0; O = 16,0; R = 0,08 at.l.ol -1.K -1 a) Tereos: 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) + NO + 4HO 3 63,5 g 3 178,5 g 635 g Cu(NO 3) 1785 g Cu(NO 3) b) Tereos: 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) + NO + 4HO 3 63,5 g ol n NO 635 g nno 6,67 ol P V n R T 8, V 6,67 0, V 0,01 L Resposta da questão 7: a) De acordo co a equação, tereos: 1 ol (C9H8O 4 ) 1 ol (NaHCO 3 ) 180 g 84 (NaHCO 3 ) NaHCO3 400 g 187 g NaHCO3 b) Convertendo a assa de ácido acetilsalicílico para ol, ve: 90 g ncho 0,50 ol M g.ol A partir da equação fornecida no enunciado e aplicando a equação de estado dos gases, tereos: 1 ol (ácido acetilsalicílico) 1 ol (CO ) 0,50 ol (ácido acetilsalicílico) P V n R T CO 0,50 ol (CO ) at V 0,50 ol 0,08 at.k.ol.k 300 K V 1 L 4

5 Resposta da questão 8: a) Equação quíica balanceada: NaN 3(s) Na (s) + 3N (g). b) Cálculo da assa de NaN 3s : Resposta da questão 9: 537,6 L Carbonato de potássio e sulfeto de potássio. Resposta da questão 10: a) 4400 g de CO corresponde a 100 ols, pois a assa olar dessa substância é igual a 44 g/ol. Coo ols de CO são necessários para produzir 1 ol de SiO, fora-se 50 ols de SiO. b) Ua eissão de L de CO por dia, nas CNTP, corresponde a (11000L/dia)/(,4L/ol) = 5000 ols/dia. Logo, a eissão é de (5000 ol/dia) (44 g/ol) = 0000 g/dia = 0 kg/dia. Portanto, a eissão é enor do que 500 kg/dia, o que significa que a indústria atingiu a sua eta. CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO : REAÇÕES CONSECUTIVAS E REAGENTE EM EXCESSO 1. (Uerj) O cobre etálico é obtido a partir do sulfeto de cobre I e duas etapas subsequentes, representadas pelas seguintes equações quíicas: Etapa 1: Cu S 3O Cu O SO s g s g Etapa : CuO s C s Cu s CO g E ua unidade industrial, 477 kg de CuS reagira co 100% de rendiento e cada ua das etapas. Noeie os dois gases forados nesse processo. E seguida, calcule o volue, e litros, de cada u desses gases, aditindo coportaento ideal e condições norais de teperatura e pressão.. (Uft) O titânio, à teperatura abiente, te estrutura cristalina hexagonal copacta (figura 1), chaada de fase alfa, a qual é estável até 88 C; acia dessa teperatura, a estrutura uda para cúbica de corpo centrado (figura ), chaada de fase beta. O titânio não é tóxico, as, apesar de fisiologicaente inerte, o pó é carcinogênico. Outra consequência iportante da sua atoxidade é a utilização desse etal e suas ligas coo bioaterial, devido à excelente resistência à corrosão e alta biocopatibilidade. (Quíica Nova On-line, vol. 30, n.º, 007. Adaptado.) Na indústria, o titânio é obtido pelo processo Kroll, a partir do inério ilenita FeTiO 3 representado pelas equações:, processo FeTiO3 7C 6C TiC 4 FeC 3 6CO TiC 4 Mg Ti MgC a) Indique o noe do fenôeno que ocorre co o titânio por apresentar diferentes estruturas (figuras 1 e ), bastante cou e diversos outros eleentos na natureza. Copare as diferenças nas propriedades do titânio e de seu inério quanto à condutividade térica. b) Considerando o rendiento da reação coo 100%, calcule a assa aproxiada de titânio que pode ser obtida a partir de 760 kg de ilenita. c) Dê o noe da propriedade de autoproteção do Titânio contra a corrosão. 5

6 3. (Ufc) O ácido fosfórico, H 3 PO 4, pode ser produzido a partir da reação entre a fluoroapatita, Ca 5 (PO 4 ) 3 F, e o ácido sulfúrico, H SO 4, de acordo co a seguinte equação quíica: Ca 5 (PO 4 ) 3 F (s) + 5 H SO 4 (l) 3 H 3 PO 4 (l) + 5 CaSO 4 (s) + HF (g) Considere a reação copleta entre 50,45 g de fluoroapatita co 98,1 g de ácido sulfúrico. a) Qual é o reagente liitante da reação? b) Deterine a quantidade áxia de ácido fosfórico produzida. 4. (Ufrrj) Ua indústria precisa deterinar a pureza de ua aostra de hidróxido de sódio (NaOH). Sabendo que 4,0 g da aostra fora neutralizados co 40 L de ácido clorídrico ol/l e que as ipurezas presentes na aostra não reage co o ácido clorídrico, calcule a porcentage de pureza da base. 5. (Uerj) A análise eleentar de,8 g de ua substância orgânica desconhecida, no estado gasoso e co coportaento ideal, produziu 8,8 g de dióxido de carbono e 3,6 g de água pela reação de cobustão copleta. A assa dessa substância orgânica, a 1 at e 7 C, ocupa o volue de 1, L. Sabendo-se que essa substância apresenta isôeros espaciais, deterine sua fórula olecular e escreva as estruturas dos estereoisôeros correspondentes. 1 1 Dado: R 0,08 at.l.ol.k. 6. (Ufg) A Teoria do Flogístico afirava que a assa de resíduos, após ua cobustão, seria enor do que a assa inicial. Entretanto, não explicava o fato de que a oxidação dos etais produzia resíduos co assa aior que a inicial. Lavoisier resolveu essa questão co a forulação da Lei de Conservação das Massas. Considerando o exposto, a) explique coo a Lei de Conservação das Massas resolveu o problea que a Teoria do Flogístico não conseguiu resolver e relação à assa residual; b) escreva as equações quíicas balanceadas da cobustão do carbono e do agnésio. 7. (Pucrj) Ua das reações ais couns é a de neutralização de u ácido inorgânico forte. Por exeplo, ua solução aquosa de ácido clorídrico é neutralizada por carbonato de sódio confore ostrado na equação abaixo: Dado: M(Na CO 3 ) = 106 g/ol HC (aq) NaCO 3(s) Produtos Considerando essa reação, seus reagentes e produtos, faça o que se pede. a) Antes de ser dissolvido e água, o ácido clorídrico é u gás corrosivo. Escreva o tipo de ligação que existe entre os átoos dos eleentos H e C no HC gasoso. b) Considerando excesso de HC e a reação copleta co o carbonato de sódio, calcule a quantidade de atéria, e ol, do produto gasoso produzido a partir de 5,3 g do sal. 8. (Ufop) O hidrogênio, por ser ais leve que o ar, foi uito usado no passado para encher balões dirigíveis. E 1937, u desses balões ovidos a gás hidrogênio, o Hindenburg, explodiu, provocando u incêndio de grandes proporções. O acidente pôs fi a esse curioso eio de transporte. A produção de hidrogênio pode ser realizada a partir do etano co vapor de água segundo a seguinte reação não balanceada: CH 4(g) + H O (g) CO (g) + H (g) a) Qual a assa de CH 4, e Kg, consuida nesse processo para produzir u volue de gás hidrogênio nas CNTP capaz de encher u balão dirigível de 560 3? b) Considerando os gases que participa da obtenção do hidrogênio, coplete o seguinte quadro: Molécula Estrutura de Lewis Geoetria olecular Polaridade CH 4 H O CO 6

7 9. (Ufes) Por ser o gás ais leve (enos denso) que existe, o hidrogênio foi usado nos prieiros dirigíveis. Santos-Duont utilizava, e seus dirigíveis, o hidrogênio gasoso produzido a partir de ácido sulfúrico e lialha de ferro. c) Escreva a equação balanceada da reação quíica utilizada por Santos-Duont para produzir o hidrogênio gasoso. d) Para cada 31 graas de ferro puro que reage co o ácido sulfúrico, fora-se 100 litros de hidrogênio (H ), nas condições norais de teperatura e pressão. Sabendo que a lialha de ferro possui 84 % de pureza, e peso, calcule a assa, e graas, de lialha de ferro necessária para produzir 0 etros cúbicos (1 3 = 1000 L) de hidrogênio (H ). e) O hidrogênio (H ) tabé pode ser obtido pela passage de vapor d'água sobre ferro aquecido, que se transfora e Fe 3 O 4. Esse óxido pode posteriorente ser reduzido pelo onóxido de carbono, proporcionando a recuperação do ferro. Calcule a assa, e graas, necessária de onóxido de carbono para efetuar essa recuperação, após tere sido obtidos 1,0 kg de hidrogênio. 10. (Ufu) O ácido sulfúrico, iportante reagente quíico produzido e consuido pelas indústrias quíicas e todo o undo, uitas vezes é epregado co indicativo de cresciento dos países. O processo industrial para obtenção do ácido sulfúrico envolve reações de oxi-redução a partir da atériapria: o enxofre. Pede-se: a) escreva as três reações que ostra a obtenção do ácido sulfúrico. b) explique por que esse ácido, quando coercializado, não é 100% puro. c) calcule a assa aproxiada de enxofre puro que deve ser utilizada para produzir u quilograa do ácido. GABARITO: CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO. Resposta da questão 1: Para a resolução do problea, podeos ontar a equação global do processo. Nesse procediento, vaos soar as duas equações da seguinte fora: Etapa 1 CuS s 3O g CuO s SO g Etapa (x) CuO s C s 4Cu s CO g Equação Global CuS s 3O g C s SO g Cu s CO g Os dois gases forados pelo processo são o onóxido de carbono (CO) e o dióxido de enxofre (SO ). Cálculo do volue de cada u dos gases na CNTP: Lebrar que, nessas condições, o volue olar dos gases é de,4 L/ol. Coo os dois gases são produzidos na proporção de 1:1, podeos afirar que o volue produzido pelos dois é igual. ols de CuS ols de CO CNTP 318g de CuS 44,8L de CO g V V L. de CO produzido. Assi, podeos dizer que o volue de SO produzido tabé foi de L. Resposta da questão : a) O noe do fenôeno que ocorre co o titânio é alotropia. O titânio etálico é considerado u bo condutor térico, pois a ligação presente no retículo cristalino é etálica. Nesse caso, existe elétrons livres. O inério de urânio é u péssio condutor de eletricidade, pois apresenta ligação iônica e, nesse caso, os íons fica presos no retículo. b) Soando a prieira equação co a segunda ultiplicada por dois, tereos: 7

8 FeTiO3 7C 6C TiC 4 FeC 3 6CO TiC 4 4Mg Ti 4MgC FeTiO3 7C 6C 4Mg FeC 3 6CO Ti 4MgC Então, FeTiO3 7C 6C 4Mg FeC 3 6CO Ti 4MgC 15 g 48 g 100 % 760 kg Ti Ti 40 kg Resposta da questão 3: a) A fluoroapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 F) é o reagente liitante da reação. b) 9,41 g H 3 PO 4. Resposta da questão 4: 80 %. Resposta da questão 5: Tereos: C H : substância orgânica x y P V n R T 1 1 T K; R 0,08 at.l.ol.k,8 1 1, 0, M M 56 g 1C xhy x y O xco yho 56 g 44x g 18y g,8 g 8,8 g 56 g 44x g,8 g 8,8 g 56 g 18y g,8 g 3,6 g Estereoisôeros correspondentes: x 4 y 4 3,6 g CxHy C4H 8 (fórula olecular) Resposta da questão 6: a) As experiências de Lavoisier fora feitas e sisteas fechados, ou seja, a soa das assas iniciais dos reagentes corresponde à soa das assas finais dos produtos. b) Tereos: C(s) O (g) CO (g) (cobustão copleta) Mg(s) O (g) MgO(s) P V = n R T 1 50= nn 0,08 98 nn,046 ol NaN 3(s) Na (s) + 3N(g) 65 g NaN 3(s) NaN 3(s) 88,66 g 3 ol,046 ol 8

9 Resposta da questão 7: a) Ligação covalente polar. b) Tereos: HC NaCO3 HO CO NaC 106 g 1 ol n CO 5,3 g 0,05 ol n CO Resposta da questão 8: a) Balanceando a equação, tereos: 1CH 4(g) + H O (g) 1CO (g) + H (g) b) Tereos: 16 g x,4 L x 10 3 L CH 4 CH 4 = 00 x 10 3 g = 00 kg. Molécula Estrutura de Lewis Geoetria olecular Polaridade CH 4 Tetraédrica Apolar H O Angular ou e V Polar CO Linear Apolar Resposta da questão 9: a) Fe(s) + H SO 4 (aq) FeSO 4 (aq) + H (g). b) g de lialha de ferro. c) g de CO. Resposta da questão 10: a) S + O SO SO + 0,5 O SO 3 SO 3 + H O H SO 4 b) O ácido sulfúrico é higroscópico, ou seja, absorve água, logo não é 100 % puro. c) A reação global do processo é dada por: S + 1,5 O + H O H SO 4 3 g g (S) kg (S) = 0,365 kg ou 36,5 g. 1. (MACKENZIE) Seja a reação: EQUILÍBRIO MOLECULAR NaHCO 3(s) Na CO 3(s) + H O (g) + CO (g) a) Qual é a expressão de Kp? b) Qual o valor de Kp quando no equilíbrio a pressão de cada gás é de at.. (UNESP) Considere a reação reversível representada pela equação: A + B C Quando o equilíbrio é atingido, as concentrações de A e de B são iguais a ols por litro e a de C, 3 ols por litro. a) Calcule a constante de equilíbrio da reação. b) Esboce u gráfico concentração x tepo para a reação. c) A altas teperaturas, N reage co O produzindo NO, u poluente atosférico: N (g) + O (g) NO À teperatura de 000 Kelvins, a constante do equilíbrio acia é igual a 4,0 x Nesta teperatura, se as concentrações de equilíbrio de N e O fore, respectivaente, 4,0 x 10-3 e 1,0 x 10-3 ol/l, qual será a de NO? 9

10 3. O tetróxido de Nitrogênio é usado coo propelente de foguetes, forando isturas hipergólicas (de auto-ignição), co hidrazina e seus copostos. Usado para essa finalidade, ele é conhecido siplesente coo: tetróxido de dinitrogênio, e a sigla NTO e pode ser obtido pelo NO. A 17 C, e u recipiente de 500 L encontra-se, e equilíbrio, 0,46 g de NO e 1,84 g de N O 4. a) Escreva a fórula estrutural dos copostos do recipiente citado e noe oficial DO NO. b) Calcular as constantes de equilíbrio Kc e Kp da reação NO (g) N O 4 (g) Dados: Massas olares: NO = 46 g/ol; N O 4 = 9 g/ol R = 8, x 10 - at.l.k-1.ol Pentacloreto de fósforo é o coposto quíico co a fórula PCl 5. É u dos ais iportantes cloretos de fósforo, outros sendo o PCl 3 e POCl 3. PCl 5 encontra uso coo u reagente de cloração. É u sólido incolor, sensível à água, ebora aostras coerciais possa ser aareladas e containadas co cloreto de hidrogênio. Para a reação PCl5(g) PCl3(g) + Cl(g), Kc = 1,77, a 50 C. U recipiente de 4,5 litros conté,57 ol de PCl5, 6,39 ol de PCl3 e 3,0 ol de Cl, a 50 C. O sistea está e equilíbrio? 5. A ua dada teperatura, ol de H e 1,5 ol de I fora colocados e u balão de 10 litros. Estabelecido o equilíbrio H(g) + I(g) HI(g), encontra-se no balão 1 ol de HI. Calcular a constante de equilíbrio Kc do sistea. 6. Na precipitação de chuva ácida, u dos ácidos responsáveis pela acidez é o sulfúrico. U equilíbrio envolvido na foração desse ácido na água da chuva está representado pela equação: SO (g) + O (g) SO 3 (g) Calcular o valor da constante de equilíbrio Kc nas condições e que reagindo-se 6 ol/l de SO co 5 ol/l de O, obtê-se 4 ol/l de SO 3 quando o sistea atinge o equilíbrio. 7. A 458 C, o equilíbrio HI(g) H (g) + I (g) apresenta Kc= =,0 x Nua experiência realizada naquela teperatura, 1,0 ol de HI é colocado nu recipiente de 5,0 litros. Quais são as concentrações olares de HI, I e H depois de estabelecido o equilíbrio? 8. E u recipiente de 1 litro, colocou-se 1,0 ol de PCl 5. Supondo o equilíbrio PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl (g) e teperatura tal que o PCl 5 esteja 80% dissociado, calcular a constante de equilíbrio Kc. 9. O ácido iodídrico não é HI, é o produto da reação deste coposto co a água. A solução coercializada fora u azeótropo, sendo o ponto de ebulição 17 C a 57% de HI e 43% de água. O ácido iodídrico é u dos ais fortes dos ácidos halogênios couns, apesar de eletronegatividade do iodo ser enor que a dos halogênios couns. a) O quê é ua istura azeotrópica? b) Sob deterinadas condições, 1 ol de HI gasoso encontra-se 0% dissociado e H e I segundo a equação de reação: HI(g) H (g) + I (g). Calcule a constante de equilíbrio Kc da reação. 10. Se 3,4 g de NH 3 (g) são aquecidos a 77 C nu recipiente indeforável de 0,8 L de capacidade. Estabelecido o equilíbrio, verifica-se que pressão total no sistea é igual a 1, at. Calcule a porcentage de dissociação térica do NH 3 (g), nas condições acia. Equação de dissociação: NH 3 (g) N (g) + 3 H (g) R = 0,08 at.l.k-1.ol-1 10

11 EQUILÍBRIO MOLECULAR GABARITO RESPOSTA DA QUESTÃO 1: a) Coo a Kp só é usada para gases, sua expressão será b) 4 at Kp = P HO. P CO RESPOSTA DA QUESTÃO 3: a) Dióxido de Nitrogênio ou Anidrido Nítrico- Nitroso. O = N O RESPOSTA DA QUESTÃO : a) b) Kc = 100 Kp = 3,05 b) Leve e conta: RESPOSTA DA QUESTÃO 4: Si. Pois Qc = Kc RESPOSTA DA QUESTÃO 5: Kc = 6,6 x 10-1 RESPOSTA DA QUESTÃO 6: Kc = 1,33 c) RESPOSTA DA QUESTÃO 7: [H ] = [I ] =, x 10 - ; [HI] = 1,56 x 10-1 RESPOSTA DA QUESTÃO 8: Kc = 3, RESPOSTA DA QUESTÃO 9: a) Mistura co ponto ebulição constante. b) Kc=,7 RESPOSTA DA QUESTÃO 10: 6% EQUILÍBRIO MOLECULAR DESLOCAMENTO DO EQUÍLIBRIO 1. (UFES)-Considere a reação Cl (g) + H O(g) 4 HCl (g) + O (g) ΔH = kj. Adita que o sistea está e equilíbrio. O que ocorrerá ao núero de ols de H O no recipiente se: a) for adicionado O (g). d) o volue do recipiente for diinuído. b) for adicionado Cl (g). e) a teperatura for diinuída. c) for retirado HCl (g).. Os apreciadores de corrida de carros deve conhecer be este coposto (Monóxido de dinitrogênio (N O), não pelo noe, as pelos efeitos que ele causa nos otores autoobilísticos. Tabé conhecido por óxido nitroso, pode ser utilizado e otores de cobustão interna co o objetivo de se obter u auento de potência. É popularente conhecido no eio autoobilístico coo NOS (Nitrous Oxide Siste) ou siplesente nitro. Ela te coo objetivo elevar a assa de oxigênio injetada e provocar diinuição da teperatura, o que perite aior entrada de cobustível. O oxigênio é o principal coburente, é o eleento que se associa quiicaente ao cobustível, fazendo-o entrar e cobustão. Quanto aior o volue de coburente aior será a queia e consequente auento de energia. O auento da assa de coburente para a queia perite aior injeção de cobustível, já que a potência do otor está relacionada co a quantidade de calor gerada na reação de cobustão. A aior injeção de cobustível acarreta no auento da pressão e teperatura interna dos cilindros. Para controlar este aqueciento, o nitrogênio entra e ação resfriando os cilindros, ou seja, ele funciona coo agente regulador e copleenta o acréscio de potência. Coo ocorre ua significativa diinuição da teperatura interna dos cilindros, o procediento ocorre co aior segurança e elhores possibilidades para o auento da potência do otor. 11

12 Dada a reação e equilíbrio: N (g) + O (g) NO(g) ΔH = 43, kcal Deterine o que ocorre co esse equilíbrio se: a) for adicionado N (g). b) for retirado NO(g). c) for auentada a teperatura. d) for auentada a pressão. 3. (FUVEST)- Para o equilíbrio SO 3 (g) SO (g) + O (g) o valor da constante de equilíbrio Kc é 4,8 x 10-3 a 700 C. Se, no recipiente, as concentrações das três substâncias acia são: [SO 3 ] = 0,60 ol/l, [SO ] = = 0,15 ol/l e [O ] = 0,05 ol/l, de que aneira estas concentrações udarão, à edida que o sistea se aproxia do equilíbrio, se a teperatura for antida a 700 C? 4. A obtenção do ferro etálico nas usinas siderúrgicas, a partir da heatita, envolve o equilíbrio Fe O 3 (s) + 3 CO(g) Fe(s) + 3 CO (g) a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio dessa reação e função das concentrações. b) Sabendo-se que o valor de Kc = 1,33 x 10 3, sob deterinada teperatura T, indique as substâncias predoinantes no equilíbrio nessa teperatura. c) Pode-se dizer que a adição de u catalisador auenta o valor da constante de equilíbrio porque auenta a velocidade da reação direta? Justifique. 5. A reação para a foração do NOCl(g): NO(g) + Cl (g) NOCl(g) foi estudada a 5 C. Nesta teperatura, e a partir de deterinadas condições iniciais, as pressões encontradas no equilíbrio fora: p NOCl = 1, at; p NO = 5,0 x 10 - at; e pcl = 3,0 x 10-1 at. a) Calcule o valor de Kp para essa reação a 5 C. b) Utilizando o resultado do ite a, calcule o Kc para essa reação. (R = 0,08 at.l.k -1.ol -1 ) 6. O equilíbrio entre a heoglobina, H, o onóxido de carbono, CO(g), e o oxigênio, O (g), pode ser representado pela equação: H O (aq) + CO(g) H CO(aq) + O (g) Sendo que a constante equilíbrio, Kc = 10. Estia-se que os pulões de u fuante seja expostos a ua concentração de onóxido de carbono, CO(g), igual a, x 10-6 ol/l e de oxigênio, O (g), igual a 8,8 x 10-3 ol/l. Nesse caso, qual a razão entre a concentração de heoglobina ligada ao onóxido de carbono, [H CO], e a concentração de heoglobina ligado ao oxigênio, [H O ]? 7. Os catalisadores usados e autoóveis visa diinuir a liberação de gases tóxicos para a atosfera, provenientes da queia incopleta do cobustível, dentre eles os óxidos de nitrogênio, NOx(g), e o onóxido de carbono, CO(g). Ua das reações que ocorre nos catalisadores é: CO(g) + NO(g) CO (g) + N (g) ΔH < 0, que, ebora seja espontânea, é uito lenta. Para acelerar a reação, a istura gasosa passa por condutores de cerâica ipregnados de óxido de aluínio, Al O 3 (s), e ua liga de paládio e ródio. E relação a esta reação e equilíbrio, responda os itens abaixo. Dado: R = 0,08 at.l.k-1.ol -1 a) E u recipiente de 10 L a 7 C fora colocados, inicialente, 5 ol de CO(g) e ol de NO(g). O equilíbrio foi estabelecido quando 90% de NO(g) reagiu. Qual a pressão parcial de cada gás no sistea e equilíbrio quíico? b) Calcule a constante de equilíbrio e função das pressões parciais. c) Calcule a constante de equilíbrio e função das concentrações olares. d) E que sentido o equilíbrio quíico se desloca quando a teperatura auenta? 8. Considere o equilíbrio, e fase gasosa: CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) cuja constante Kc, à teperatura de 430 C, é igual a 4. E u frasco de 1,0 L, antido a 430 C, fora isturados 1,0 ol de CO, 1,0 ol de H O, 3,0 ol de CO e 3,0 ol de H. Esperou-se até o equilíbrio se atingido. a) E qual sentido, no de forar ais CO ou de consui-lo, a rapidez da reação é aior, até se igualar no equilíbrio? Justifique. b) Calcule as concentrações de equilíbrio de cada ua das espécies envolvidas. 1

13 9. O processo industrial Haber-Bosch de obtenção da aônia se baseia no equilíbrio quíico expresso pela equação: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g). Nas teperaturas de 5 C e de 450 C, as constantes de equilíbrio Kp são 3,5 x 10 8 e 0,16, respectivaente. a) Co base nos seus conhecientos sobre equilíbrio e nos dados fornecidos, quais seria, teoricaente, as condições de pressão e teperatura que favoreceria a foração de NH 3? Justifique sua resposta. b) Na prática, a reação é efetuada nas seguintes condições: pressão entre 300 e 400 atosferas, teperatura de 450 C e eprego de ferro etálico coo catalisador. Justifique por que essas condições são utilizadas industrialente para a síntese de NH Ua solução do ácido fraco HClO foi analisada, verificando-se, no equilíbrio, a existência das seguintes concentrações olares: [HClO] = 1,00 ol/l [H+ ] = 1,78 x 10-4 ol/l [ClO- ] = 1,78 x 10-4 ol/l. Calcular a constantes de ionização, Ka, do HClO e verificar se será o eso após a adição de ais reagente e auento de teperatura. EQUILÍBRIO MOLECULAR DESLOCAMENTO DO EQUÍLIBRIO:GABARITO RESPOSTA DA QUESTÃO 1: a) auenta; b) diinui; RESPOSTA DA QUESTÃO : a) deslocaento para a direita b) deslocaento para a direita c) deslocaento para a esquerda d) não sofre deslocaento c) diinui; d) auenta; e) auenta RESPOSTA DA QUESTÃO 3: Auenta [SO] e [O]. Diinui [SO3] RESPOSTA DA QUESTÃO 4: a) Kc = [CO] 3 /[CO]3 b) Fe(s) e CO(g) c) Não. O catalisador não altera o estado de equilíbrio RESPOSTA DA QUESTÃO 5: a) 190 at-1 b) 46917,1 L.ol-1 RESPOSTA DA QUESTÃO 6: 5,5 x 10-3 RESPOSTA DA QUESTÃO 7: a) pco = 7,87 at; pno = 0,49 at; pco = 4,48 at; pn =,14 at b) Kp =,894 at-1 c) Kc = 71,19 L.ol-1 d) deslocaento para a esquerda RESPOSTA DA QUESTÃO 8: a) Devido às quantidades dadas, a reação irá cainhar ais rapidaente para a esquerda, no início, a fi de alcançar o equilíbrio. b) [CO]=[HO] = 4/3 ol e [CO]=[H] = 8/3 ol RESPOSTA DA QUESTÃO 9: a) Teperaturas baixas e pressões elevadas. b) A teperatura é elevada para auentar a velocidade da reação e para vencer a energia de ativação. A pressão é elevada para deslocar o equilíbrio no sentido de foração de NH3. O catalisador é usado para diinuir a energia de ativação da reação. RESPOSTA DA QUESTÃO 10: Kc = 3,17 x 10-8 Kc1 = Kc adição de reagente e Kc1>Kc co auento de teperatura(exotérico). 13