P3 - PROVA DE QUÍMICA GERAL -25/11/06

Transcrição

1 P3 - PROVA DE QUÍMICA GERAL -5//06 Nome: Nº de Marícula: GABARIO urma: Assinaura: Grau Quesão Valor Revisão a,5 a,5 3 a,5 4 a,5 oal 0,0 Consanes F C mol - C x V J R 8,34 J mol - K - 0,08 am L K - mol - Equações PV nr G H - S G G + R ln Q K H ln K R [A] [A] k ln [A] [A] 0 ln [A] [A] 0 + k k k E a ln k R R E E lnq nf 0 G -nf E

2 a Quesão: Dada a reação: Sn(s) + Pb + (aq) Sn + (aq) + Pb(s) a) Escreva as semi-reações que ocorrem no anodo e no caodo. b) Calcule o valor de E para a reação. c) Qual é a direção do fluxo de elérons na pilha? d) Calcule o valor da consane de equilíbrio para a reação a 5 o C. e) Calcule o poencial ( E) da pilha represenada abaixo, a 5 o C, e prediga se a reação que ocorre nesa siuação, não padrão, é esponânea. Sn(s) Sn + (aq, 0,50 mol L - ) Pb + (aq, 0,000 mol L - ) Pb(s) Dados: Sn + (aq) + e - Sn(s) E o -0,37 V Pb + (aq) + e - Pb(s) E o -0,5 V

3 Resolução: a) Anodo oxidação: Sn(s) Sn + (aq) + e - +0,37 V Caodo redução: Pb + (aq) + e - Pb(s) -0,5 V b) E 0,00V +0,00 V c) Anodo caodo d) G -nf E G -R ln K G , ,34.98.ln K G -.36 J K,55 R e) E E - lnq nf 8,34.98 E 0,00 - ln E -0,0680 V E<O, reação não é esponânea ou G nf E G (-0,0680)+3, kj G>0, reação não esponânea.

4 a Quesão: Para a reação: SO (g) + O (g) SO 3 (g) a) Qual é o valor de G quando 0,40 mol de SO, 0,8 mol de O e 0,7 mol de SO 3 são misurados em um recipiene de,50 L a 000 K? Nesas condições, prediga em que direção a reação deverá ocorrer. Dado: G J b) Calcule o valor de H o uilizando o gráfico abaixo. Essa reação é endoérmica ou exoérmica? c) Em que emperaura esa reação ocorrerá para que o valor de Kp seja igual a,0 x 0 6?

5 a) P P P Q Q Q SO O SO p p p 3 n R V 0,8,50 0,7,50 SO3 SO.PO P P 0,40,50 x 0,08 x 000 5,90 3,6 3,.5,90 0,55 x 0,08 x 000 3,6 G , ,55 Resolução: x 0,08 x 000 3, G ( 4970) 464J 5kJ ln am am am Como o G < 0 a reação para direia é esponânea b)

6 y 6,78 Inclinação 600 K 4 x 3 x 0 H 600 K R H 600 x 8,34 H J 88 kj/mol a reação é exoérmica c) a 000 K ln kp, kp e, 3,3 a x K kp,0 x 0 6 k ln k p p Η R, ,00 0, ,00 0,0056,0 x 0 ln 3,3 64K

7 3 a Quesão: Considere a reação de decomposição de uma cera quanidade de ácido iodídrico (HI) em um reaor a C. HI(g) H (g) + I (g) O gráfico abaixo mosra o comporameno cinéico dessa reação. a) Qual é a ordem da reação? Jusifique sua resposa. b) Escreva a lei de velocidade para essa reação, incluindo o valor numérico da consane de velocidade. c) Calcule a concenração de H formado após 0,0 min de reação.

8 Resolução a) A reação é de segunda ordem, pois a exise relação linear com inclinação posiiva quando o inverso da concenração de HI é ploado em função do empo de reação. Isso é caracerísica de reações com cinéica de segunda ordem onde a equação da rea assume a forma /[HI] k + /[HI] 0 b) A lei de velociade da reação é V k[hi] onde k pode ser obido pela inclinação da rea. Assumindo dois ponos da rea em 0,5 e em,5 min, em-se: k (/[HI] /[HI] ) / ( ) (50 -,5) / (,5-0,4) 37,5 /, 34 L mol - s - Assim: V 34 [HI] c) O H é o produo formado a parir da decomposição do HI. Assim, deve-se calcular a concenração molar de HI resane após 0 s de reação, e em seguida, uilizar a relação esequiomérica da reação para ober a concenração molar de H. Assim: /[HI] 0 k + /[HI] 0 34 x 0 + /,5 35,5 [HI] 0 0,003 mol L - e [HI] 0 /,5 0,08 mo L - (obido do coeficiene linear do gráfico posição onde a rea cruza a abscissa) Aplicando esse raciocínio em relação a esequiomeria da reação: HI H + I Início 0,08 mol L - 0 mol L - 0 mol L - Fim 0,003 mol L - (0,08-0,003)/ mol L - (0,08-0,003)/ mol L - Logo: a concenração molar de H é 0,039 mol L -.

9 4 a Quesão: A consane de velocidade para a reação de segunda ordem enre bromoeano e íons hidróxido, em água, foi medida a várias emperauras: C H 5 Br(aq) + OH - (aq) C H 5 OH(aq) + Br - (aq) emperaura (K) k (L mol - s - ) 98 8,8 x ,6 x ,8 x ,0 x ,5 x ,4 x 0-3 a) Calcule o valor da energia de aivação (E a ) da reação. b) Calcule o empo de meia vida ( / ) da reação, a 50 C, considerando que a reação é de ordem zero em relação a [OH - ] e que a concenração inicial de C H 5 Br(aq) é,50 mol L -. c) Na abela, observa-se que para essa reação, as consanes de velocidade aumenam com o aumeno de emperaura. Explique esse comporameno.

10 Resolução: k a) Ea ln k R,4x0 ln 8,8x Ea 8, E,78 a (,60x 0-4 ) 8,34 E a J mol - ou 88,9 kj mol - b) v k[c H 5 Br] [ OH - ] 0. A reação é de ordem zero em relação a [OH - ], logo ela será de a ordem em relação a [C H 5 Br]. k[ H Br] C 5 3,4x0 x, s c) A elevação da emperaura leva a um aumeno da velocidade da reação, porque a energia cinéica média das moléculas aumena. Desse modo, uma fração maior de moléculas do reagene erá energia suficiene para superar a barreira de energia de aivação. Além disso, o número de colisões aumena, e conseqüenemene, o número de colisões efeivas.