Química II - 1º Exame A 7 de Julho de ª Parte

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1 Nome Química II - 1º Exame A 7 de Julho de 2017 MEQ MEBiol Sala nº Duração do exame: 3h TOTAL. Responda às perguntas 1 a 5 na folha do enunciado Responda às perguntas 6 a 16 em folhas de teste No fim do enunciado encontra todos os dados necessários à resolução dos problemas 1ª Parte 1A. Classifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmações seguintes: Processos endotérmicos podem não ser espontâneos A expansão de um gás real de altas pressões para baixas pressões, conduz a uma diminuição da temperatura. Nestas condições H<0 e S<0 Para um sistema químico r G o e r G são iguais, se o sistema está em equilíbrio A adição de um catalisador a uma reacção aumenta o número de colisões entre os reagentes e, por isso, aumenta a velocidade da reacção. Numa equação de velocidades as ordens de reacção parciais são determinadas experimentalmente Para uma dada equação de velocidades v = k[a][b] pode concluir-se que a reacção química respectiva pode ocorrer num único passo elementar Cada resposta certa: + 0,2 valores; cada resposta errada: - 0,2 valores 2A. A constante de produto de solubilidade do AgCl a 25 o C é 1,8 x Determine Δ r G 0 a esta temperatura para a reacção seguinte: Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl (s) 56 J/mol 56 kj/mol 56 kj/mol Resposta certa: + 0,9 valores Resposta errada: - 0,3 valores Química II 7 de Julho º exame A 1

2 3A. Para uma determinada reacção química a energia de activação da recção directa é +155 kj e da reacção inversa é +117 kj. Qual a variação global de energia da reacção directa? 272 kj 38 kj + 38 kj kj kj Resposta certa: + 0,9valores Resposta errada: 0,2 valores 4A. O f H o do metanol líquido a 298,15 K é 238,4 kj/mol. Considere as opções seguintes e escolha a afirmação correcta a) pode dizer-se que não está entalpicamente estabilizado b) pode dizer-se que é termodinâmicamente estável face aos seus elementos constituintes c) não há informação para avaliar a estabilidade termodinâmica Resposta: Resposta certa: + 0,6 valores Resposta errada: 0,2 valores 5A. A reacção de NO e O 2 produz NO 2. A reacção é de 2ª segunda ordem em NO e de 1ª ordem em O 2. A constante de velocidade a uma dada temperatura é 7,4x10 2 M 2 s 1. Qual é a velocidade da reacção quando a concentração inicial de NO e O 2 são 0,030 M e 0,025 M, respectivamente? 1,7 x10 2 M/s 0,56 M/s 1,1 M/s 4,9 x 10 5 M/s 3,3 x 10 7 M/s Resposta certa: + 0,9valores Resposta errada: - 0,3 valores 6A. O carbonato de cálcio é o principal componente do mármore. Por aquecimento verifica-se a formação de CaO sólido e CO 2 gasoso. a) Escreva a equação química que traduz a reacção referida. b) Qual a gama de temperaturas em que a reacção é espontânea? c) Sem cálculos, qual seria o sinal previsível para a variação de entropia desta reacção? d) Desenhe um gráfico de r G 0 em função de T. Cotação: a) 0,2; b) 1,0; c) 0,2; d) 1,0 7A. Para cada uma das afirmações indique se é verdadeira ou falsa e reescreva a(s) falsa(s) de modo a que fiquem verdadeira(s). Para uma determinada reacção química: a) O passo com maior energia de activação é o passo mais lento do mecanismo. b) É possível alterar a constante de velocidade, variando a temperatura. c) Para uma determinada energia de activação, a velocidade mantém-se constante. d) Uma reacção que tem uma ordem global 3, pode envolver um só passo. Cotação a) 0,2; b) 0,2; c) 0,2; d) 0,2 Química II 7 de Julho º exame A 2

3 8A. Considere o seguinte perfil reaccional e copie-o para a sua folha de teste, a) Quantos passos reaccionais tem a reacção? No desenho indique: b) H de cada passo e classifique-os como exotérmico ou endotérmico c) Ea de cada passo d) H da reacção global. A reacção é endotérmica ou exotérmica? e) Identifique o passo determinante da velocidade da reacção f) Ea da reacção global, no sentido directo e Ea da reacção global, no sentido inverso. Cotação: a) 0,4; b) 0,4; c) 0,4; d) 0,4; e) 0,3; f) 0,4 2ª Parte 9A. A piperazina é uma base fraca orgânica com a estrutura que se indica, e a sua forma totalmente protonada (um H + em cada azoto) apresenta os valores de pk a de 5,333 e 9,731. Esboce a curva de ph que esperaria obter por titulação de 10 ml de uma solução 0,110 M em piperazina com HCl 0,052 mostrando, claramente, os pontos correspondentes aos seguintes valores de ph: a) Antes da adição de ácido b) No primeiro ponto de equivalência c) A 3/4 do volume entre o 1º e o 2º pontos de equivalência d) 5 ml após o 2º ponto de equivalência. Cotação: 4 x 0,5 valores + 0,3 valores 10A. Considere o aminoácido glicina, habitualmente formulado como H 2 NCH 2 COOH (pk a1 = 2,35; pk a2 = 9,78) a) Calcule o ph de uma solução 0,1 M de glicina isoeléctrica, e explique. b) Calcule o ph de uma solução 0,1 M de glicinato de sódio, H 2 NCH 2 COONa. Cotação: 2 x 0,35 valores Química II 7 de Julho º exame A 3

4 11A. Assuma dissociação completa dos sais que se seguem e calcule: a) a força iónica de uma solução 0,020 M em MgCl 2 e 0,030 mm em AlCl 3 b) a concentração em iões H + e o ph da solução referida em a), usando actividades (considere os raios hidratados de H + e OH iguais a 900 e 350 pm, respectivamente). Cotação: 2 x 0,5 valores 12.A Um biólogo usa regularmente uma solução tampão que contem Na 2 HPO 4 e NaH 2 PO 4. Escreva as reacções químicas que têm lugar quando se adiciona ao tampão: a) hidróxido de sódio (NaOH) b) ácido bromídrico (HBr) c) Se ao construir aquele tampão o ph atingiu o valor de 7,6 indique, justificando, qual a espécie principal em solução, e a segunda espécie principal. Cotação: 0,25 + 0,25 + 0,5 valores 13A. Calcule a concentração de HF numa solução saturada de MgF 2 ao ph fixo de 3,00 (considere que o único equilíbrio em que o ião Mg 2+ está envolvido é o da solubilidade do referido sal). (Deve apresentar todas as reacções químicas envolvidas e todas as equações eventualmente necessárias incluindo balanços de massa e de carga, referindo razões para as aproximações que efectuar). Dados: pk ps (MgF 2 ) = 8,18 ; pk a (HF) = 3,17 Cotação: 1,5 valores 14A. a) O produto de solubilidade do Bi 2 S 3 é de 1x10 97 e o do HgS é de 4x Qual é o menos solúvel? Justifique com cálculos. b) Considere que 50,00 ml de uma solução 120 mm em Ba(NO 3 ) 2 são titulados com uma solução 200,00 mm em iodato de potássio (KIO 3 ) ocorrendo a seguinte reacção: Ba(NO 3 ) 2 (aq) + 2KIO 3 (s) Ba(IO 3 ) 2 (s) + 2KNO 3 (aq) Note que enquanto o KNO 3 é muito solúvel, a solubilidade de Ba(IO 3 ) 2 é reduzida (K ps = 1, ). Calcule o pba após a adição de 80,00 ml da solução de KIO 3. Cotação: 0,6 + 0,8 valores 15A. Escolha, dos factores seguintes, o que faz diminuir o valor da diferença de potencial para a seguinte célula galvânica: Pt Sn 4+ (aq, 1,0 M), Sn 2+ (aq, 1,0 M) Cu 2+ (aq, 0,200 M) Cu(s) a) aumentar a temperatura da célula b) mudar o ânodo de platina para um de carbono c) diminuir o tamanho do ânodo c) diminuir a concentração de Sn 4+ d) aumentar a concentração de Cu 2+ Cotação: 0,6 valores 16A. Considere a célula galvânica constituída por um cátodo de cobre imerso numa solução 1,00 M de CuSO 4 e um ânodo de Pt imerso numa solução de ph desconhecido onde borbulha H 2 com pressão de 1 atm. A diferença de potencial observada é a 25 o C é 0,490 V. Calcule o ph da solução no ânodo. E o (Cu 2+ /Cu) = + 0,337 V Cotação: 1,4 valores Química II 7 de Julho º exame A 4

5 Dados: R = 8,314 J/K.mol f G 0 (CaCO 3,s) = 1129,16 kj/mol f G 0 (CaO,s) = 603,42 kj/mol f G 0 (CO 2,g) = 394,36 kj/mol f H 0 (CaCO 3,s) = 1207,6 kj/mol f H 0 (CaO,s) = 635,09 kj/mol f H 0 (CO 2,g) = 393,51 kj/mol S 0 (CaCO 3,s) = 91,7 J/K.mol S 0 (CaO,s) = 38,2 J/K.mol S 0 (CO 2,g) = 213,74 J/K.mol K ps (Hg 2 Br 2 ) = 5,6 x Química II 7 de Julho º exame A 5