e que 1 caloria corresponde a 4,18

Transcrição

1 . Em um experimento, verifica-se que kg de água, que se encontra na temperatura de uma reação química que libera 5 kcal. Sabendo-se que o calor específico da água é de cal / g C Dado: Q m c t Δ a) Qual a temperatura final da água? b) Quantos Joules correspondem a 5 kcal? e que caloria corresponde a 4,8 5 C, recebe calor de Joules, responda:. Explosão e incêndio se combinaram no terminal marítimo de São Francisco do Sul, em Santa Catarina, espalhando muita fumaça pela cidade e pela região. O incidente ocorreu com uma carga de fertilizante em que se estima tenham sido decompostas 0 mil toneladas de nitrato de amônio. A fumaça branca que foi eliminada durante 4 dias era de composição complexa, mas apresentava principalmente os produtos da decomposição térmica do nitrato de amônio: monóxido de dinitrogênio e água. Em abril de 03, um acidente semelhante ocorreu em West, Estados Unidos da América, envolvendo a mesma substância. Infelizmente, naquele caso, houve uma explosão, ocasionando a morte de muitas pessoas. a) Com base nessas informações, escreva a equação química da decomposição térmica que ocorreu com o nitrato de amônio. b) Dado que os valores das energias padrão de formação em kj mol - das substâncias envolvidas são nitrato de amônio (-366), monóxido de dinitrogênio (8) e água (-4), o processo de decomposição ocorrido no incidente é endotérmico ou exotérmico? Justifique sua resposta considerando a decomposição em condições padrão. 3. A equação química abaixo representa a reação da produção industrial de gás hidrogênio. H O g C s CO g H g Na determinação da variação de entalpia dessa reação química, são consideradas as seguintes equações termoquímicas, a 5 C e atm : 0 Hg Og HOg ΔH 4,0 kj Cs Og COg ΔH 393,5 kj Og COg COg ΔH 477,0 kj 0 0 Calcule a energia, em quilojoules, necessária para a produção de kg de gás hidrogênio e nomeie o agente redutor desse processo industrial. 4. O metanol sofre combustão total, formando dióxido de carbono e vapor de água. Substância Calor padrão de formação a 5 C (kj. mol - ) HO(g) -4,8 CO(g) -393,5 CH3OH(g) -39,0 a) Escreva a equação química balanceada da reação de combustão do metanol. b) Calcule o calor de combustão da reação, em kj.mol, com base nos valores da tabela abaixo. c) Calcule a massa de CO (em gramas), produzida na combustão de 8 gramas de metanol. 5. A síntese da amônia foi desenvolvida por Haber-Bosh e teve papel importante durante a ª Guerra Mundial. A Alemanha não conseguia importar salitre para fabricação dos explosivos e, a partir da síntese de NH3, os alemães produziam o HNO3 e deste chegavam aos explosivos de que necessitavam. A equação que representa sua formação é mostrada abaixo: 3H(g) N(g) NH3(g) a) A partir da equação química para a reação de formação da amônia, descrita acima, e sabendo que a reação apresenta H 0, o que aconteceria com o equilíbrio, caso a temperatura do sistema aumentasse?

2 b) Calcule a variação de entalpia da formação da amônia, a partir das energias de ligação mostradas na tabela a seguir, a 98K: Energia de Ligação Ligação (kj.mol - ) 436 N N HH HN c) Suponha que a uma determinada temperatura T foram colocados, em um recipiente de,0 litros de capacidade,,0 mols de gás nitrogênio e 4,0 mols de gás hidrogênio. Calcule o valor da constante de equilíbrio, Kc, sabendo que havia se formado,0 mols de amônia ao se atingir o equilíbrio. 3 d) Considere que a lei de velocidade para a reação de formação da amônia é v k [H ] [N ]. Calcule quantas vezes a velocidade final aumenta, quando a concentração de nitrogênio é duplicada e a de hidrogênio é triplicada, mantendo-se a temperatura constante. 6. Considere os equilíbrios:. SO(g) O(g) SO3(g) 5 Kc 9,9 0 a 5 C. O(g) N(g) NO(g) Kc 4, a 5 C a) Com base nos valores de Kc, informe a direção preferencial de cada um desses sistemas. b) A que fenômeno ambiental a equação pode ser corretamente relacionada? Explique como ela participa da formação desse fenômeno. 7. O metanol, é utilizado como solvente, anticongelante, material de partida para outros produtos químicos e também na produção de biodiesel. Considere a seguinte reação: CH3OH, CO(g) H(g) CH3 OH(g) energia ( Adaptado.) a) Escreva a expressão que representa a constante de equilíbrio dessa reação e calcule o seu valor para um sistema em que, nas condições de equilíbrio as concentrações de metanol, monóxido de carbono e hidrogênio sejam 0,45 mol L, mol L e 0,mol L, respectivamente. b) Considerando o princípio de Le Chatelier, o que acontece no sistema em equilíbrio quando a pressão é aumentada? Justifique sua resposta. (K c ) 8. Considere a reação exotérmica de formação do trióxido de enxofre, a partir do dióxido: SO(g) O(g) SO3(g) A 900 K, KP 40,5 atm e ΔH 98 kj. a) escreva a expressão de equilíbrio para essa reação; b) será o valor da constante de equilíbrio para essa reação, em temperatura ambiente (300 K), maior, menor ou igual ao valor da constante de equilíbrio a 900 K? Justifique sua resposta; c) se, enquanto a temperatura é mantida constante, uma quantidade a mais de O, é adicionada ao recipiente que contém os três gases em estado de equilíbrio, irá o número de mols de SO aumentar, diminuir ou permanecer o mesmo? d) qual o efeito causado ao sistema, quando se adiciona,0 mol de He (g) ao recipiente que contém os três gases em equilíbrio à temperatura constante? 9. A constante de ionização de um ácido monocarboxílico de massa molecular 60 é 4, Dissolvem-se 6,0g desse ácido em água até completar litro de solução. Determine:

3 a) a concentração de H + na solução; b) o ph da solução; c) a expressão matemática da constante de ionização; d) a concentração de H + se o ácido for totalmente dissociado; e) a solução que neutralizará uma maior quantidade de NaOH, considerando duas soluções, de mesmo volume e de mesmo ph, do ácido monocarboxílico e de HCl. 0. A tabela apresenta os valores da concentração de íons H, produtos. em mol L, medidos a 5 C, de um grupo de Produto Refrigerante Alvejante caseiro Vinho Leite de magnésia Cerveja [H ] 0 3 0,5 0 3, ,5 a) Na tabela reproduzida abaixo, complete o valor medido de ph a 5 C. Produto Refrigerante [H ] 0 3 ph Alvejante caseiro,5 0 Vinho 3,5 0 Leite de magnésia 0 0 Cerveja 4,5 0 b) Determine a concentração de íons hidroxila, [OH ], em mol L, no leite de magnésia, apresentando os cálculos. Apresente um produto da tabela com propriedades para neutralizar o ph do leite de magnésia.. O ácido etanoico, substância responsável pela acidez do vinagre, é um ácido fraco, com grau de ionização igual a %. Apresente a fórmula estrutural do ácido etanoico e determine o ph de uma amostra de vinagre que possui em sua composição 60 g.l - desse ácido.. Alguns óxidos gasosos de nitrogênio e carbono são poluentes atmosféricos. A reação de NO com monóxido de carbono gera NO e dióxido de carbono. Em um estudo cinético dessa reação, foram obtidos os seguintes dados para a velocidade da reação química em função das concentrações iniciais dos reagentes: [NO ] (mol L ) [CO] (mol L ) Velocidade de reação Temperatura (K) (mol L s ) 0,00 0,00 5, ,004 0,00 5 4, ,004 0, , ,004 0, ,0 0? a) Escreva a equação química balanceada que representa essa reação. b) Qual é a lei de velocidade para essa reação química? c) Qual é o valor da constante de velocidade dessa reação a 350 K? Apresente os cálculos. d) A temperatura da reação na última linha da tabela acima é maior, menor ou igual às outras três temperaturas de

4 reação? Justifique sua resposta. 3. A Fórmula Indy de automobilismo, realizada em Indianópolis - Estados Unidos, usa o metanol como combustível que, em combustão, possui chama invisível. Por isso são comuns acidentes nos quais os pilotos se queimam sem que o fogo seja visto. Uma forma de obtenção desse composto pode ser reagir dióxido de carbono gasoso mais gás hidrogênio e utilizar como catalisador o CrO3 ZnO (sólido branco e granular) numa temperatura na faixa de C e pressão de 340 atm. Considerando o exposto, responda aos itens a e b. a) Que tipo de catálise é usado no processo de obtenção do metanol? Justifique sua resposta. b) Identifique no gráfico a seguir a curva que representa a reação que utiliza um catalisador. Explique sua opção. v i 4. Velocidades iniciais (A, B e C), conduzidos na presença de I aq de peróxido H O i Experimento H O de decomposição de peróxido de hidrogênio foram determinadas em três experimentos, de acordo com os dados abaixo: i mol L A 0,750,745 B 0,500,830 C 0,50 0,95 3 vi 0 mol L s sob as mesmas condições, mas com diferentes concentrações iniciais Com base nestes dados, para a reação de decomposição do peróxido de hidrogênio: a) escreva a equação estequiométrica que representa a reação. b) indique a ordem desta reação. c) escreva a lei de velocidade da reação. d) determine o valor numérico da constante de velocidade, k. I aq na reação. e) indique a função do 5. Em uma aula de laboratório de química, foram realizados três experimentos para o estudo da reação entre zinco e ácido clorídrico. Em três tubos de ensaio rotulados como I, II e III, foram colocados em cada um 5,0 x 0 3 mol (0,37 g) de zinco e 4,0 ml de solução de ácido clorídrico, nas concentrações indicadas na figura. Foi anotado o tempo de reação até ocorrer o desaparecimento completo do metal. A figura mostra o esquema dos experimentos, antes da adição do ácido no metal.

5 a) Qual experimento deve ter ocorrido com menor tempo de reação? Justifique. b) Determine o volume da solução inicial de HCl que está em excesso no experimento III. Apresente os cálculos efetuados.

6 Gabarito: Resposta da questão : a) Teremos: Q m c Δt gcal / gc (Tf 5) Tf 30C b) Teremos: cal 4,8J 5000 cal x x J ou 0,9kJ Resposta da questão : a) Equação química da decomposição térmica que ocorreu com o nitrato de amônio Δ NH4NO 3(s) NO(g) H O(g). b) Teremos: Δ NH4NO 3(s) NO(g) HO(g) 366 kj 8 kj ( 4) kj ΔH Hprodutos Hreagentes ΔH [ 8 kj ( 4) kj] [ 366 kj] ΔH 36kJ ΔH 0 o processo de decomposição é exotérmico. (NH4NO 3) : Resposta da questão 3: H O g C s CO g H g Equação global. Para obtermos a equação global, devemos aplicar a Lei de Hess com as equações fornecidas. Assim: 0 Equação I inverter HOg Hg Og ΔH 4,0 kj 0 Equação II manter C O CO ΔH 393,5 kj s g g 0 Equação III inverter e dividir por CO(g) CO(g) O(g) ΔH 38,5,0 kj H O g C s CO g H g com valor de ΔH 87 kj por mol de hidrogênio produzido. Assim: g de H produzido 87 kj 000 g E E kj/kg de hidrogênio produzido. O agente redutor da reação é o carbono, pois este sofre oxidação, conforme mostra o esquema abaixo: H O(g) C(s) CO(g) H(g) Nox0 Nox Resposta da questão 4: a) Equação química balanceada da reação de combustão do metanol: CH OH( ) 3O (g) CO (g) 4H O( ) 3

7 ou CH 3OH( ) 3 O (g) CO (g) HO( ) b) Teremos: CH 3OH( ) 3 O (g) CO (g) HO( ) 39, ,5 ( 4,8 ) H [ 393,5 ( 4,8 )] [ 39,0 0] 638, kj / (mol de me tanol) c) Teremos: CH 3OH( ) 3 O (g) CO (g) HO( ) 3 g 44 g m 8 g CO 76 g m CO Resposta da questão 5: a) Como a reação de formação de amônia é exotérmica, com a elevação da temperatura o equilíbrio deslocaria no sentido endotérmico, ou seja, para a esquerda. 3H N NH calor (g) (g) 3(g) esquerda b) Teremos: 3 H(g) N(g) NH 3(g) 3 3 (H H) ( 436) kj (quebra) (N N) ( 944) kj (quebra) 3 (N H) (3 390) kj (formação) ( ) kj 44 kj ΔH 44 kj formação (NH 3 ) c) Teremos: 3H(g) N(g) NH3(g) 4 mol mol L L 3 mol mol mol L L L [NH 3 ] KC 3 [H ] [N ] K C (início) mol mol mol L L L (início) (início) d) A velocidade final aumenta 54 vezes:

8 3 vincial k[h ] [N ] 3 vfinal k(3[h ] )([N ] ) 3 3 vfinal 7k[H ] [N ] v final (7 )k[h ] [N ] 3 vfinal 54 k[h ] [N ] vfinal 54 vincial Resposta da questão 6: a) Kc alto indica deslocamento para o lado dos produtos, pois o Kc é diretamente proporcional a baixo alto indica deslocamento para o lado dos reagentes, pois o Kc b) A formação da chuva ácida. A reação que dá origem ao fenômeno será: S O SO (s) (g) (g) SO O SO (g) (g) 3(g) SO H O H SO 3(g) ( ) 4(aq) S 3O H O H SO (s) (g) ( ) 4(aq) O SO 3. N. é inversamente proporcional a e Kc Resposta da questão 7: a) Teremos: [CH3OH] Kc [CO] [H ] (0,45) Kc 4,5 () (0,) b) O sistema será deslocado no sentido de menor volume molar, nesse caso, no sentido de formação de produto. Resposta da questão 8: a) A expressão da constante de equilíbrio para essa reação, em função das pressões parciais, será dada por: (P SO ) 3 KP (P SO ) PO b) Como o valor da variação de entalpia ( ΔH 98 kj) é negativo, a reação no sentido direto é exotérmica. Consequentemente, com a diminuição da temperatura para 300 K o equilíbrio deslocará para a direita, no sentido da liberação de energia, com isso o valor da constante aumentará, já que o numerador da expressão matemática fornecida no item a também aumentará. c) Com a adição de O (reagente da reação direta) ocorrerá um aumento na velocidade neste sentido, logo o equilíbrio será deslocado para a direita e o número de mols de SO irá diminuir. d) Como o gás hélio (He(g) ) não é reagente, nem produto de nenhuma reação (direta ou inversa), o equilíbrio não será deslocado. Resposta da questão 9: a) [H + ] =,0 x 0 3 mol/l b) ph =,7 c) Ki = [H + ] [R - COO] / [R - COOH] d) [H + ] = 0, mol/l e) As quantidades de NaOH neutralizadas serão iguais. Resposta da questão 0: a) Tabela preenchida:

9 Produto Refrigerante Alvejante caseiro Vinho Leite de magnésia Cerveja [H ] 0 3 0,5 0 3, ,5 ph 3 ph log[h ] log0 3,5 ph log[h ] log0,5 3,5 ph log[h ] log0 3,5 0 ph log[h ] log0 0 4,5 ph log[h ] log0 4,5 0 b) No leite de magnésia [H ] 0. Então: 4 [H ] [OH ] [OH ] 0 4 [OH ] 0 mol/ L Os produtos da tabela com propriedades ácidas (ph 3,5) e a cerveja (ph 4,5). (ph 7) para neutralizar o ph do leite de magnésia são o vinho Resposta da questão : Fórmula estrutural do ácido etanoico: CH COOH 60 g/ mol 3 Concentração 60 g/ L [CH COOH] mol/l 3 [H ] α [CH COOH] [H ] 0 mol/ L 00 3 ph log[h ] log0 ph Resposta da questão : a) Equação química balanceada que representa a reação: NO CO NO CO. b) Analisando os dados fornecidos na tabela, vem: Quando a concentração de NO permanece constante e a concentração de CO dobra observa-se que a velocidade da reação permanece constante. Conclusão: o expoente da concentração de CO é zero.

10 Quando a concentração de permanece constante e a concentração de velocidade quadruplica. Conclusão: o expoente da concentração de é dois. Então, v k[no ]. CO NO c) Utilizando-se os dados da primeira linha da tabela fornecida, vem: v k[no ] 5,0 0 k (0,00) 5 0 k 0,5 0, NO dobra observa-se que a d) Analisando-se as duas últimas linhas da tabela, percebe-se que a concentração de constante, porém, a velocidade da reação aumenta. Conclusão: a temperatura da reação na última linha da tabela é maior do que 350K. NO e de CO permanece Resposta da questão 3: a) O tipo de catálise é a heterogênea (reagentes e catalisadores apresentam diferentes estados de agregação). CrO 3/ZnO(s) CO (g) H (g) CH3OH( ) O (g) b) Na presença do catalisador a energia de ativação diminui. Resposta da questão 4: a) Decomposição de peróxido de hidrogênio: HO ( ) HO( ) O (g). a b) Teremos a seguinte equação de velocidade: v k[ho ]. A partir da tabela fornecida, vem: Conclusão: a =, a reação é de primeira ordem ou ordem. b) Lei de velocidade da reação: v k[h O ]. c) Cálculo do valor numérico da constante de velocidade, k: A partir da primeira linha da tabela, substituindo os dados na equação da Lei de velocidade, vem:

11 ,745 k 0,759 3,745 0 moll s k 3,66 s 0,750 moll c) I aq acelera a reação de decomposição da água oxigenada, ou seja, funciona como catalisador. Resposta da questão 5: a) Podemos observar que: b) A reação entre o zinco metálico e o ácido clorídrico é dada por: Zn(s) + HCl(aq) H(g) + ZnCl(aq) A partir desta reação podemos calcular o número de mols de ácido que reage com o metal: Zn(s) + HCl (aq) H(g) + ZnCl(aq) 65,4 g mol 0,37 g nhcl nhcl =,0 x 0 - mol No experimento III foram adicionados 4 ml (4 x 0-3 L) de ácido clorídrico de concentração 4 mol/l, com estes dados podemos calcular o número de mols total de ácido: L 4 mol (HCl) 4 x 0-3 L nhcl nhcl =,6 x 0 - mol Subtraindo do valor total o número de mols de ácido clorídrico que reage, teremos o excesso: n(excesso) =,6 x 0 - -,0 x 0 - n(excesso) = 0,6 x 0 - mol = 6 x 0-3 mol Agora podemos calcular o volume do excesso de ácido: L 4 mol (HCl) Vexcesso 6 x 0-3 mol (HCl) Vexcesso =,5 x 0-3 L ou,5 ml

12 Resumo das questões selecionadas nesta atividade Data de elaboração: 04//08 às 07:04 Nome do arquivo: Atividade Recuperação º Ano Legenda: Q/Prova = número da questão na prova Q/DB = número da questão no banco de dados do SuperPro Q/prova Q/DB Grau/Dif. Matéria Fonte Tipo Média... Química... Uel/05... Analítica Média... Química... Unicamp/04... Analítica Média... Química... Uerj/03... Analítica Média... Química... Ufes/0... Analítica Média... Química... Ufjf/0... Analítica Média... Química... Unicid - Medicina/07... Analítica Média... Química... Unicid - Medicina/06... Analítica Média... Química... Uff/00... Analítica Média... Química... Ime/ Analítica Média... Química... Fac. Santa Marcelina - Medicin/06 Analítica Média... Química... Uerj/0... Analítica Elevada... Química... Ufjf-pism 3/05... Analítica Elevada... Química... Uema/04... Analítica Elevada... Química... Ita/04... Analítica Elevada... Química... Unifesp/00... Analítica