P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 07/05/05

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1 P - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 07/05/05 Nome: Nº de Marícula: Gabario Turma: Assinaura: Quesão Valor Grau Revisão a,0 a,0 3 a,0 4 a,0 5 a,0 Toal 0,0 Consanes: R 8,34 J mol - K - R 0,08 am L mol - K - am L 0,35 J Equações de Cinéica: ln[ A] + ln[ A + [ A] [ A ] 0 ] 0 ln E R T T a

2 4 a Quesão O calor proveniene da queima de um minério consiuído apenas de carbono elemenar, C(s), e enxofre elemenar, S(s), é uilizado em uma ermelérica como fone de energia. As reações de combusão do carbono (reação ) e do enxofre (reação ) esão represenadas abaixo. C(s) + O (g) CO (g); ΔH o - 393, J reação S(s) + O (g) SO (g); ΔH o - 96,8 J reação a) Uma deerminada massa desse minério reage com exaamene 35,5 mol de O (g) e libera,6 x 0 5 J de calor. Qual a percenagem de carbono e enxofre no minério, em massa, considerando que as reações êm rendimeno de 00%? b) Uma amosra de um ouro minério coném 6% de enxofre e 84% de carbono em massa. Qual o rabalho envolvido na queima de,000 x 0 3 g desse minério à emperaura consane?

3 Resolução: Se a reação ocorre com exaamene 35,5 mols de O emos n C + n S 35,5 mols Como o calor liberado depende do número de mols de C ou S emos: 393 n ,5 n,6 x 0 J onde n C 30,5- n S C S 393 (35,5 n S ) + 96 n S,6 x 0 5 J n S + 96 n S,6 x 0 5 J -97 n S n S 54,7 mols Logo n c 35,5 54,7 70,8 mols n C 70,8 m C 349,6 g n S 54,7 m S 750,4 g m oal m C + m S 5000 g % C % S 349 x % 750,4 x % b) Nas duas reações o Δn é igual a zero, levando em consideração os moles de reagenes e produos gasosos logo w 0

4 a Quesão ) A axa de decomposição do acealdeído (CH 3 CHO) foi medida na faixa de emperaura de 700 a 000 K. As consanes de velocidade enconradas esão abeladas abaixo. T (K) (L mol - s - ) 0,0 0,035 0,05 0,343 0,789,7 0,0 45 a) Qual a ordem da reação de decomposição do acealdeído. Jusifique sua resposa. b) Deermine a energia de aivação e explique qual o seu significado. ) Segundo a eoria das colisões, a colisão enre moléculas é um dos faores necessários para que ocorra uma reação química. Como explicar enão, segundo essa mesma eoria, que no ar há cerca de um bilhão de colisões por segundo enre as moléculas do gás oxigênio e do gás meano e não ocorre reação? (na explicação cie dois faores deerminanes para a colisão ser efeiva, ou seja, para que ocorra a reação).

5 Resolução: ) A reação de decomposição do acealdeído é de segunda ordem. Esa informação pode ser obida pela unidade da consane cinéica,, uma vez que para segunda ordem: v Δ[ ] [ ΔT ] mol mol L s L L mol s b) ln Pela equação de Arrenhius em - se : 45 0,0 Ea 8,34 J mol E a ln e Ea R T 84 J T mol ) Na eoria da colisão os produos só se formam se a colisão envolver energia suficiene, ou seja, a colisão só será bem sucedida se a energia cinéica for maior que um cero valor mínimo, a energia de aivação, Ea, da reação. Porém, nem oda colisão provocará a reação mesmo que as exigências de energia sejam saisfeias. Os reagenes devem ambém colidir numa orienação apropriada, é o que se pode chamar de exigência esérica. Assim, além da colisão enre as parículas, dois ouros faores para a ocorrência de uma reação química são energia suficiene e orienação adequada.

6 3 a Quesão A combusão de,0 mol de meano, CH 4 (g), libera 80, J nas condiçõespadrão, segundo a reação: CH 4 (g) + O (g) CO (g) + H O(l) Nesas condições, calcule: a) A variação de enalpia quando 0,5 mol de meano queima oalmene na presença de oxigênio. b) O rabalho envolvido na queima. c) A variação de energia inerna do sisema decorrene da queima. Resolução: a) A variação da enalpia é: - (0,5 x 80,) - 40, J b) O rabalho envolvido na queima é dado por PΔV Δn R T. Como Δn para cada mol de CH 4 (g) queimado, em-se Δn,0 para 0,5 mol de CH 4 (g) queimado. Assim, o rabalho é posiivo e PΔV,0 x 0,08 x 98 4,46 am L que corresponde a 4,46 am L x 0,35 J am - L +,48 J c) A variação da energia inerna é: ΔU w + q,48 40, - 407,6 J

7 5 a Quesão O gráfico abaixo mosra a variação da energia livre de Gibbs em função da emperaura para as reações de C(grafie), Mg(s) e Zn(s) com oxigênio, conforme esá indicado no gráfico. Use o gráfico e responda: a) Por que a reação Mg(s) + ZnO(s) MgO(s) + Zn(s) ocorre e a reação MgO(s) + Zn(s) Mg(s) + ZnO(s) não ocorre no inervalo de emperaura mosrado no gráfico? b) A parir de que emperaura a reação C(grafie) + ZnO(s) Zn(s) + CO(g) ocorre? Jusifique. c) A parir de que emperaura é possível produzir Zn(s) pela decomposição de ZnO(s)? d) É possível que a reação de decomposição de CO(g) em C(grafie) e O (g) seja esponânea no inervalo de emperauras mosrado no gráfico? Jusifique.

8 Resolução: a) Porque para as emperauras do inervalo esudado, a energia livre da reação de formação de MgO em um valor sempre mais negaivo do que para a formação de ZnO. b) A parir de 000 o C quando os valores da energia livre da reação de formação de CO(g) é menor do que de formação do ZnO. c) A parir de 900 o C quando o valor de ΔG para esa reação orna-se negaivo. d) Não, porque ΔG > 0 para odo o inervalo de emperauras mosrado.

9 a Quesão Considere a reação abaixo: N O 5 (g) NO (g) + ½ O (g) Foram realizados dois experimenos com diferenes concenrações iniciais de N O 5 (g). Experimeno Concenração inicial de N O 5, mol L - Velocidade inicial, mol L - s -,0 x 0-4,8 x 0-6,0 x 0-9,6 x 0-6 a) Qual a ordem da reação? Jusifique. b) Calcule a consane de velocidade e escreva a equação da lei da velocidade da reação. c) Calcule o percenual de N O 5 (g) resane após 0 min do início dos experimenos acima. Compare e explique os resulados obidos. Resolução: a) v [N O 5 ] n () 9,6 x 0-6 (,0 x 0 - ) n () 4,8 x 0-6 (,0 x 0 - ) n () n () n ª ordem b) v [N O 5 ] 4,8 x 0-4 mol/l.s (,0 x 0 - ) mol/l 4,8 x 0 4 s - c) a equação inergrada para a reação de ª ordem é : onde 0 (60x 0). s 600 s x 00% 00. e 00 e -4-4,8 x 0 x ,9% 75% 0 e ou ln 0 -