Química C Superintensivo

Transcrição

1 1 Química C Superintensiv Exercícis 1) E Equaçã-prblema CH 6 6( l ) + 15 Dads: (g) 6C (g) + H ( l ) ΔH =? I 6C + H (g) CH 6 6( l ) ΔH = +1 kcal/ml II C + (g) C (g) ΔH = 94,1 kcal/ml III H (g) + 1 (g) H ( l ) ΔH = 68, kcal/ml Para mntarms a equaçã prblema, invertems a equaçã I, mantems e multiplicams pr 6 a II e mantems e multiplicams pr a III Assim: I C6H6( l) 6C( s) + H ( g) Δ H = 1 kcal/ml II 6C( s) + 6 ( g) 6C ( g) Δ H = 564, 6 kcal/ml III H ( g) + ( g) H( l) Δ H = 4, 9 kcal/ml CH ( ) + 6 l ( g) C + Δ = ( ) ( ) 7815, g H l H kcal/ml ) A A entalpia de frmaçã de um ml de água sólida é calculada pela lei de Hess Entã: ΔH = (4 kj) + (44 kj) + (4 kj) = 8 kj/ml ) C A cnversã d ctan em isctan vai crrer cm uma energia de: ΔH = [8,] + [5116 (599)] = [8, + (17)] = 5, kj/ml (reaçã extérmica) 4) 14 1 Incrreta A rdem crreta é: metan, gaslina e carvã Crreta Para cada ml de C prduzid: carvã libera 9 kj; metan, 888 kj; e a gaslina 68 kj (544 8) 4 Crreta gás natural (metan) libera mens C pr kj prduzid 8 Crreta Tdas as cmbustões liberam energia a serem prcessadas 16 Incrreta Tdas as cmbustões liberam energia durante seu prcessament send, prtant, extérmicas 5) E Dads: I 6C C 6 ΔH = + kj/ml II C + (g) C (g) ΔH = 9 kj/ml Equaçã-prblema C (g) 6C (g) ΔH =? Para a resluçã, devems inverter a equaçã I e manter, multiplicand-a pr 6, a equaçã II l C 6 ll 6C + 6 (g) 6C 6C (g) ΔH = kj/ml ΔH = 4 kj/ml C 6(s + 6(g) 6C(g) ΔH = 57 kj/ml Cm cada carbn está ligad a utrs três carbns, as ligações desse element sã: C Cm sã 6 átms de carbn, tems: 1 ligações simples = 6 6 ligações duplas = 1 6 Razã entre ligações simples e duplas 1 6 =

2 6) A Dads: m =,4 g massa mlar d NaH = 4 g/ml M = n V m 6, = MM V ( L) = 176, 8, =,17 ml/l = 17 miliml/l ms 4, M = massa mlar = 4 =,1 ml/l V ( L) 1, V = 1 ml =,1 L Verificams que para cada,4 g de NaH existe,1 ml (quantidade de matéria) de base 7) B ppm = 1,5 mg/l 1 L 1,5 mg 1 L x x = 1,5 1 4 mg = 15 g massa de flúr (F ) 8) D Na = = 46 Si = 8 1 = 8 Na SiF 6 F = 19 6 = 114 MM = 188 g/ml sal fluret (F ) 188 g 114 g x 15 g x = ,7 g NaH 1 C = 1, g ml V = ml m = C V= 1, =, 6 g n = 16, ml HCl V = 1L m = n MM = 16, 65, = 584, g HCl ml + Mg( H) 1ml 7 g 58 g x 6, g x = 45, g MgC l + H 5, 84 g 1 ml = 1L 45, g V V = 45 5, ml 9) a) ml de uísque 1% V (álcl) 45% V (álcl) = ml 45% 1% = 9 ml 1) D 1 ml de cerveja 4 ml de álcl V (cerveja) 9 ml de álcl V (cerveja) = 5 ml b) C H 6 + C + H C 6 H 8 6 massa mlar ( MM) = 176, 8 g/ml m = 6 mg =, 6 g V = ml =, L 11) a) N (g) + C (g) N (g) + C (g) A equaçã da velcidade será determinada pela etapa mais lenta d prcess que, nesse cas, é a I Esta é a mais lenta pr apresentar mair energia de ativaçã Assim: V = k [N ] b) IFalsa Pel gráfic, bserva-se que a reaçã é extérmica (crre cm liberaçã de calr), e s prduts têm menr energia que s reagentes II Falsa catalisadr nã deslca equilíbri; nã afeta rendiment Quand clcad n iníci, faz cm que equilíbri seja atingid mais rapidamente 1) A v m = Δ Δn t = ( 9, 1, ) =, (ml/l)/min ( 5 1) 1) D A hidrólise catalisada pela enzima está representada pel gráfic IV, e aument da velcidade causad pel HCl está n gráfic II Em II, a adiçã d ácid diminui ph d mei e aumenta a velcidade da reaçã da hidrólise da sacarse 14) A v I = Δ Δn t v II = Δ Δn t = 1, ml L = ml L 1 min 1 6 min = (,, ) ml L =,5 1 4 ml L 1 min 1 ( 4 1)min 15) A Experiment 1: v = 1 5 [1,] a [,] = valr de k é 1 5 e a rdem da reaçã, em relaçã a, é Experiment : v = 1 5 [,] 1 [,] = a rdem da reaçã, em relaçã a C, é 1 Experiment : cm as cncentrações de C e sã unitárias, esse experiment nã ns permite determinar s valres ds expentes da equaçã 16) A A cncentraçã ds prduts, que sã frmads durante a reaçã, cresce cm passar d temp e, cm a K é mair d que a K 1, pdems afirmar que, n equilíbri, [Y] > [X] A velcidade de frmaçã de X, inicialmente, é rápida que leva a uma mair velcidade inicial da reaçã 1 Mas, depis de um temp, a prduçã de X decai Tdas essas evidências sã cnstatadas n gráfic a 17) 1 Incrreta aument da cncentraçã de H (u de sua pressã parcial), deslca equilíbri para a direita e aumenta a cncentraçã de metanl n equilíbri Incrreta Cm ΔH dad é negativ, pdems afirmar que a reaçã é extérmica 4 Crreta Ns prcesss extérmics, a diminuiçã da temperatura favrece a reaçã, que é cas da síntese d metanl

3 18) E 8 Incrreta K c = [CH H]/[C] [H ] 16 Crreta catalisadr acelera prcess, e aument da pressã ttal deslca equilíbri para lad da cntraçã d vlume gass, u seja, para a direita cm frmaçã de mais metanl N (g) castanh T reaçã extérmica N 4(g) inclr P reaçã extérmica V 1 V I Crreta Cm um banh de água e gel (baixa temperatura) deixa mei inclr, a reaçã deslca equilíbri para a direita e, assim, sentid diret é extérmic II Crreta A reaçã direta crre cm cntraçã de vlume Cm aument de pressã n sistema, a reaçã direta é favrecida e frma-se N 4, qual é inclr, que diminui a cr castanha IIICrreta A reaçã inversa é endtérmica aument de temperatura deslca a reaçã para a esquerda, frmand mais N, que é gás castanh 19) sacarse frutse glicse [ H ] C H + H C H + C H Dads d gráfic: ph =, ph = 1, [C H ],5 ml dm,5 ml dm [ C H ] após hras,5 ml dm após 1 hras,5 ml dm Em ph menr (mei mais ácid), a reaçã é mais rápida 1 Crreta Em ph menr (mei mais ácid), a reaçã é mais rápida Crreta Frutse e glicse sã isômers de funçã 4 Incrreta Em ph =,, na primeira hra há um cnsum de,15 ml dm da sacarse (,5, 5 =,15) e, cm: v = Δ = Δn 15, ml dm =,15 ml dm h 1 t 1h 8 Crreta Meia-vida de uma reaçã é interval de temp depis d final em que, sucessivamente, a cncentraçã d reagente se reduz à metade Para reações de primeira rdem, a meia-vida é a mesma seja qual fr a cncentraçã n iníci d períd cnsiderad Assim, leva uma meia-vida para ela cair à metade inicial, duas meias-vidas para cair a um quart da cncentraçã inicial, três meias-vidas para cair a um itav, e assim pr diante 16 Incrreta A equaçã de velcidade da hidrólise é v = k [C 1 H 11 ] Prtant, variand-se a mlaridade da sacarse, a mlaridade da água praticamente nã se altera, prque a água é slvente e está em grande excess em relaçã à sacarse ) M = n V ( L) = K i = 4, 1 6 m MM V ( L) = 61, 1 M =,1 = 1 5, K i = α 6 M α = Ki = 4 1 M 1 α = 1 = % [H + ] = α M = 1 1 = 1 4 ph = lg [H + ] = (lg ) + (lg 1 4 ) =, + 4 ph =,7 HA iníci,1 H + + reaçã,,, equilíbri,98,, a) A mlaridade da sluçã é,1 mlar b) ph da sluçã é,7 c) As cncentrações das espécies na sluçã sã: HA =,98 M, H + =, M e A =, M d) grau de inizaçã d ácid na sluçã é:, = % 1) 5 1 Crreta A presença d C na água d mar favrece a frmaçã d ácid carbônic, que irá liberar, nas suas inizações, s íns C e HC Incrreta Nã crre a frmaçã da hidrxila (H ) 4 Incrreta aument de H + n mei implica em mair acidez d mei e, prtant, menr ph 8 Crreta A presença de C em mei aqus frma ácid carbônic, que leva a um aument da acidez d ambiente marinh, diminuind seu ph 16 Crreta aument da cncentraçã ds íns carbnat ( C ) e bicarbnat (HC ) deslca equilíbri n sentid de frmaçã d C ) a) ácid mais frac é aquele que apresenta a menr K a : ácid acétic (K a = 1,8 1 5 ) b) HCH + H H + + HC c) K a = [ H ][ HC + ] [ HCH] ) B ph ácid (ph < 7) clret de amôni (NH 4 Cl ): sal derivad de ácid frte e base fraca ph básic (ph > 7) acetat de sódi (H CC Na): sal derivad de base frte e ácid frac ph neutr (ph = 7) clret de ptássi (KCl ): sal derivad de ácid e base frtes 4) C I Incrreta Ca(H) = hidróxid de cálci u cal extinta ph >7 II Incrreta CaC = calcáre ph >7 IIICrreta NH 4 Cl = clret de amôni, sal derivad d amníac (NH 4 H) ph < 7 A

4 4 5) A IV Crreta NH 4 H = hidróxid de amôni u amníac ph > 7 V Incrreta HCH = ácid fórmic ph < 7 K H = α H M α H = KH M Dads: M =,1 ml/l = 1 1 mlar K H =,5 1 4 = α H = 5 1 = 5 1 = 5% 1 1 CaC hidrlisa =,1,5 =,5 ml/l iníci CaC,1 ml/l + Ca + C zer zer hidrlisa,5 ml/l,5 ml/l,5 ml/l equilíbri,95 ml/l,5 ml/l,5 ml/l C ( aq ) + H ( l ) HC aq ( ) + H ( aq) 1 ml 1 ml,5 ml/l,5 ml/l = 5 1 ml/l 6) a) A reaçã d azinhavre cm um ácid frac pde ser representada pr: CuC Cu(H) + 4HA H + C + CuA b) Uma sluçã, para ter mesm efeit de um ácid frac sbre azinhavre, tem que ter caráter ácid Pdems bservar que: carbnat de sódi: Na C + HH H C + NaH: a reaçã frma uma base frte; a sluçã apresentaria caráter básic, prtant nã teria efeit sbre azinhavre clret de sódi: NaCl + HH HCl + NaH: a reaçã frma um ácid e uma base frtes; a sluçã apresentaria caráter neutr, assim nã teria efeit sbre azinhavre hidróxid de sódi: NaH + HH Na + + H : a sluçã apresentaria caráter básic, lg nã teria efeit sbre azinhavre 7) a) Um aument na cncentraçã de amônia aumenta a velcidade da reaçã direta; equilíbri químic é deslcad para a direita, dissciand clret de prata (princípi de Le Chatelier) + b) AgCl ( s) Ag( aq ) + Cl ( aq) X X X = x em que x = 1, 1 5 ml L 1 = (1, 1 5 ) = 1, (ml L 1 ) c) A slubilidade de uma espécie química é a quantidade máxima dessa substância que pdems disslver numa quantidade padrã de slvente a uma dada temperatura; a slubilidade pde ser expressa em ml pr litr (cncentraçã mlar u mlaridade) prdut de slubilidade é prdut das cncentrações mlares ds íns presentes numa sluçã saturada; cada cncentraçã é elevada à ptência que crrespnde a ceficiente d ín na equaçã de dissciaçã iônica analisada 8) E massa mlar d Na S H = 16 g/ml 1 slubilidade = g a 15 C 1 gh nna S H = g, ml 1 16 gml, ml em 1 g H = 1 ml =,1 L H x 1 L H x = ml Na S H (L) Na S H Na S + H ml/l ml/l Na S Na + + S ml/l 4 ml/l ml/l = [Na + ] [ S ] = (4) () = 9) 1 1 Crret A reaçã representada é d tip duplatrca Incrret A filtraçã separa s cmpnentes de mistura hetergênea d tip sólidlíquid A mistura citada é frmada pr dis sólids 4 Crret massa mlar d CaC = 1 g/ml slubilidade d CaC = 1 mg/l = 1 g/l = = 1 4 ml/l CaC ( s) Ca+ ( aq ) + C ( aq) 4 4 slub ilidade: 1 ml/l 1 ml/l = [Ca + ] [ C ] = = Crret Dads: BaC s ( ) x ml/l + Ba aq ( ) x ml/l + C aq ( ) x ml/l 1 4 ml/l = [Ba + ] [ C ] = x x = x x = 1 4 ml/l A slubilidade d BaC é de 1 4 ml/l estã 1L disslvids 1 4 ml massa mlar d BaC = 197 g/ml 1 ml BaC 197 g 1 4 ml x x =,94 1 g Se fr adicinada qualquer massa de BaC superir a,94 1 g a 1 litr de sluçã, terems uma parte que nã se disslve; cas BaC seja ingerid, reagirá cm ácid d estômag, riginand um sal slúvel de bári, que prvcará intxicaçã pr Ba +

5 5 16 Incrret A slubilidade varia cm a presença de íns cmuns, mas a cnstante de equilíbri da reaçã nã é alterada pela temperatura ) A Pels dads, cnsiderand s vlumes das sluções igual a 1 litr, tems: [ CaCl ] =,5 ml/l = 5 1 ml/l [Na C ] =, ml/l = 1 ml/l As equações de dissciaçã ds sais sã: CaCl Ca + + Cl 5 1 ml/l NaC 1 ml/l 5 1 ml/l Na + + C 1 ml/l A precipitaçã d CaC crre segund a equaçã: + Ca( aq) + C ( aq) 5 1 ml/l 1 ml/l CaC PI = = = = 1, 1 4 em que PI = prdut iônic Repare que PI = 1, 1 4 > = Cm PI >, crrerá precipitaçã d carbnat de cálci até que = PI 1) A Fe + + e Fe ) E E =,44 V Receber elétrns red Al + + e Al E = 1,66 V Cede elétrns red ând Quant mair fr E red, mais fácil será a reduçã e mais frte será xidante ( xidante sfre reduçã) Assim, pels dads, pdems afirmar que ferr sfre reduçã e alumíni, xidaçã Prtant, alumíni funcinará cm ând (cede elétrns) da pilha e ferr cm (recebe elétrns) flux de elétrns crre pel circuit extern, e a pnte salina permite a passagem de íns (crrente iônica) ând (xidaçã) perde e agente redutr elétrns Li Lil I plímer (reduçã) ganha e I Incrreta N ând, crre a xidaçã d líti (Li) II Incrreta agente xidante ΔE = E E red ( mair ) red( menr) = (+,54 V) (,5 V) = +,59 V IIICrreta plímer/id recebe elétrns e funcina cm da pilha IVCrreta I sfre reduçã a xidar líti ) Pels dads, tems: H (g) H (g) (g) + 4H + H + (g) 4H + 4e (aq) () l () l + 4e 4H reduçã agente xidante xidaçã agente redutr (aq) H +1 () l semi-reaçã semi-reaçã equaçã glbal 1 Incrreta gás hidrgêni (H ) sfre xidaçã e, prtant, é agente redutr Crreta ΔE = E red ( mair ) E red menr ( ) ΔE = +,4 V (,8 V) = +1, V 4 Crreta xigêni é agente xidante e, dessa frma, sfre reduçã 8 Crreta As pilhas sã dispsitivs que permitem a btençã de crrente elétrica pr mei de uma reaçã de xirreduçã espntânea 16 Crreta Veja a equaçã glbal na sma das semi-reações feita anterirmente Incrreta A ddp da pilha é +1, V 4) C Prcess de xirreduçã da célula de cmbustível transferência de e ând H + 1/ H (g) (g) () l xidaçã reduçã +1 I Incrreta N, crre prcess de reduçã d (g) II Crreta crre a transferência de elétrns d H (g) para (g) IIICrreta Veja s cálculs a seguir 1H 1 ml g 9 kg m = + 1/(g) = 1 ml 81 kg x 1H (g) ( l) 9 kg 18 g g 18 g m em 1 dia em 7 dias x = 7 81 kg = 567 kg

6 6 d (água) = 1 g/ml g1 ml 1 g1 ml 1 kg1 L 567 kg567 L 1 IV Incrreta A célula a cmbustível é denminada célula eletrquímica 7) D Ds metais citads n teste, únic que funcina cm ând de sacrifíci é magnési, prque apresenta uma ptência de xidaçã mair que d ferr ( E = +,7 V > E xid ( Mg ) xid( Fe) = +,44 V) 5) D xidaçã H 4H + 4e + reduçã + 4H + 4e H H ( g) + ( g) ( g) + H ( g) ( g) ( g) u simplificand para um ml de água: + H (g) + 1 (g) ex H (g) ΔH = 46,6 kj/ml de H s íns H + frmads na semi-reaçã de xidaçã vã ser cnsumids na semi-reaçã de reduçã I Crreta s íns H + sã frmads n eletrd d H (g), nde crre a xidaçã, e sã deslcads para eletrd d (g), nde crre a reduçã II Crreta A energia química é prduzida pels gases H (g) e (g), que sã substâncias simples IIIIncrreta Durante a peraçã da célula, quand é cnsumid 1 ml de (g), crre a frmaçã de ml de vapr de água, u seja, 6 g de água; se frem cnsumids ml de xigêni, haverá a frmaçã de 7 g de água IVCrreta H (g) prcesss extérmics Libera calr H () l Libera calr H geradr extern + ând + (g) Al + Al + cuba eletrlítica íns da substância alumíni metálic aquecedres A frmaçã de 1 ml de água libera 46,6 kj (g) A frmaçã de 1 ml de água u 1 ml de água libera mais d que 46,6 kj 6) D Quant menr ptencial de reduçã d metal, mair a sua tendência em perder elétrns e, prtant, sfrer xidaçã Assim: ând e ferr E =,44 V red magnési E red =,7 V cbre E = +,4 V e chumb E =,1 V red e red Ferr xida, deixand mei azul () l Na eletrólise da bauxita, verificams que: I É um prcess nã-espntâne Repare, n esquema, que para a eletrólise crrer é necessári um geradr de crrente elétrica II A semi-reaçã de frmaçã d Al ( s) é de reduçã IIIA semi-reaçã de frmaçã d (g) é de xidaçã IV alumíni metálic é frmad n ; gás xigêni, n ând V Para a frmaçã d alumíni metálic, é necessári que um geradr extern frneça energia à cuba eletrlítica 8) a) Q = i t = 5 A 6 s = 18 C ml = 71g Cl E = ml = 71 = 5, 5 g x b) m = E t i 965 = 5, 5 18 = 66, g 965 c) P V = n R T m R T 66,, 8 9 V = ml = 71 =,18 L P 1

7 7 9) a) : Ni + + e Ni ( aq) (reduçã) ând: Cl e ( aq) + Cl (xidaçã) ( g) N, frma-se níquel metálic; n ând, gás clr b) Ni + + e Ni ( aq) E =,4 V 4) E Pels dads, tems: m = 65, g Cu MA = 6, 5 ECu = 6, 5 = 175, g Cl e + Cl E ( aq) ( g) = 1,6 V Smand as duas equações, tems: Ni + ( aq) + Cl Ni ( aq) + Cl ( g) ΔE = (,4 V) + (1,6 V) = 1,6 V mínim ptencial aplicad pela bateria para que crra a eletrólise deve ser de 1,6 V m = E Q 965 Q = 6,5 = 175, Q , 5 = 19 = 1,9 1 4 C 175,