Lista de Exercícios Lei de Hess, Cinética Química e Equilíbrio Químico Prof. Benfica

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1 Lista de Exercícios Lei de Hess, Cinética Química e Equilíbrio Químico Prof. Benfica 1) A entalpia da reação (I) não pode ser medida diretamente em um calorímetro porque a reação de carbono com excesso de oxigênio produz uma mistura de monóxido de carbono e dióxido de carbono gasosos. As entalpias das reações (II) e (III), a 0 C e 1 atmosfera, estão indicadas nas equações termoquímicas a seguir: (I) C(s) + O (g) CO(g) (II) C(s) + O (g) CO (g) ΔH = 394 kj mol (III) CO(g) + O (g) CO (g) ΔH = 83 kj mol a) Calcular a entalpia da reação (I) nas mesmas condições. b) Considerando o calor envolvido, classificar as reações (I), (II) e (III). ) Em um conversor catálico, usado em veículos automotores em seu cano de escape, para reduzir a poluição atmosférica, ocorrem várias reações químicas, sendo que uma das mais importantes é: 1 1 CO(g) + 1/ O (g) CO (g) Sabendo-se que as entalpias das reações citadas a seguir são: C(grafite) + 1/ O (g) CO(g) H 1 = -6,4 kcal C(grafite) + O (g) CO (g) H = -94,1 kcal pode-se afirmar que a reação inicial é: a) exotérmica e absorve 67,7 kcal/mol. b) exotérmica e libera 10,5 kcal/mol. c) exotérmica e libera 67,7 kcal/mol. d) endotérmica e absorve 10,5 kcal/mol. e) endotérmica e absorve 67,7 kcal/mol. 3) A cinética da reação HgCl + CO 4 Cl - + CO (g) + Hg Cl (s) Foi estudada em solução aquosa, seguindo o número de mols de Hg Cl que precipita por litro de solução por minuto. Os dados obtidos estão na tabela. 1

2 Pede-se: a) Determinar a equação de velocidade da reação. b) Calcular o valor da constante de velocidade da reação. c) Qual será a velocidade da reação quando [HgCl ] = 0,010 M e [ CO 4 ] = 0,010 mol/l? 4) O gráfico a seguir representa a variação das concentrações das substâncias X, Y e Z durante a reação em que elas tomam parte. A equação que representa a reação é: a) X + Z Y b) X + Y Z c) X Y + Z d) Y X + Z e) Z X + Y 5) Explique os seguintes fatos experimentais: a) Limalha de ferro dissolve-se mais rapidamente em ácido clorídrico se a mistura for submetida à agitação. b) A hidrólise alcalina de acetato de etila é mais rápida a 90 C de que a temperatura ambiente. 6) A obtenção de SO 3 (g) pode ser representada pela seguinte equação: SO (g) +1/ O (g) + catalisador SO 3(g) A formação do SO 3 (g), por ser exotérmica, é favorecida a baixas temperaturas (temperatura ambiente). Entretanto, na prática, a obtenção do SO 3 (g), a partir do SO (g) e O (g), é realizada a

3 altas temperaturas (40 C). Justifique essa aparente contradição. 7) As curvas I e II representam caminhos possíveis para a reação de hidrogenação do propeno. a) INDIQUE a curva que corresponde ao caminho da reação mais rápida. b) ESCREVA o fator responsável por essa diferença de velocidade. c) COMPARE os complexos ativados formados nos dois caminhos da reação. d) A reação ocorre pelos dois caminhos no mesmo sistema? JUSTIFIQUE sua resposta. 8) Explique, cientificamente, as seguintes observações experimentais. a) Uma barra de ferro aquecida em uma chama não altera muito seu aspecto visual. Contudo, se sobre esta mesma chama se atira limalha de ferro, verifica-se que as partículas de limalha se tornam incandescentes. b) A adição de níquel metálico, finalmente dividido, aumenta a velocidade da reação entre C H 4 (g) e H (g) para produzir C H 6 (g). 9) Dado o diagrama de entalpia para a reação X + Y Z a seguir, a energia de ativação para a reação inversa Z X + Y é: a) 60 kcal. b) 35 kcal. c) 5 kcal. d) 10 kcal. e) 0 kcal. 10) No estudo cinético de uma reação representada por A(g) + B (g) AB(g) 3

4 colocou-se os seguintes dados: A velocidade da reação pode ser expressa pela reação a) v = k [A] b) v = k [B] c) v = k [A] [B] d) v = k [A] [B] e) V = K [A] [B] 11) O gráfico a seguir representa a variação de energia potencial quando o monóxido de carbono, CO, é oxidado a CO pela ação do NO, de acordo com a equação: CO(g) + NO (g)! CO (g) + NO(g) Com relação a esse gráfico e à reação acima, a afirmativa FALSA é a) a energia de ativação para a reação direta é cerca de 135kJmol -1. b) a reação inversa é endotérmica. c) em valor absoluto, o H da reação direta é cerca de 5kJmol -1. d) em valor absoluto, o H da reação inversa é cerca de 360kJmol -1. e) o H da reação direta é negativo. 1) Seja a reação: X Y + Z. A variação na concentração de X em função do tempo é: 4

5 A velocidade média da reação no intervalo de a 5 minutos é: a) 0,3 mol/l.min b) 0,1 mol/l.min c) 0,5 mol/l.min d) 1,0 mol/l.min 13) O gráfico a seguir representa a variação de concentração das espécies A, B e C com o tempo: Qual das alternativas a seguir contém a equação química que melhor descreve a reação representada pelo gráfico? a) A + B C b) A B + C c) B + C A d) B + C A e) B + C A 14) A formação do dióxido de carbono (CO ) pode ser representada pela equação C(s) + O (g) CO (g). Se a velocidade de formação do CO for de 4 mol/minuto, o consumo de oxigênio, em mol/minuto, será: a) 8 b) 16 c) d) 1 e) 4 15) Uma reação é de primeira ordem em relação ao reagente A e de primeira ordem em relação ao reagente B, sendo representada pela equação: A(g) + B(g) C(g) + D(g) Mantendo-se a temperatura e a massa constantes e reduzindo-se à metade os volumes de A(g) e B(g), a velocidade da reação. a) duplica. b) fica reduzida à metade. c) quadruplica. d) fica oito vezes maior. e) fica quatro vezes menor. 5

6 16) Em solução aquosa ocorre a transformação: H O + I - + H + H O + I (Reagentes) (Produtos) Em quatro experimentos, mediu-se o tempo decorrido para a formação de mesma concentração de I, tendo-se na mistura de reação as seguintes concentrações iniciais de reagentes: Esses dados indicam que a velocidade da reação considerada depende apenas da concentração de: a) H O e I -. b) H O e H +. c) H O. d) H +. e) I -. 17) A oxidação do brometo de hidrogênio pode ser descrita em 3 etapas: I) HBr(g) + O (g) HOOBr(g) (etapa lenta) II) HBr(g) + HOOBr(g) HOBr(g) (etapa rápida) III) HOBr(g) + HBr(g) Br (g) + H O(g) (etapa rápida) a) Apresente a expressão da velocidade da reação de oxidação do brometo de hidrogênio. b) Utilizando a equação global da oxidação do brometo de hidrogênio, determine o número de mols de Br produzido quando são consumidos 3,g de O. Dados: O = 16, Br = ) Num laboratório, foram efetuadas diversas experiências para a reação: H (g) + NO(g) N (g) + H O(g) Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a seguinte tabela: 6

7 Baseando-se na tabela anterior, podemos afirmar que a lei de velocidade para a reação é: a) V = K. [H ] b) V = K. [NO] c) V = K. [H ] [NO] d) V = K. [H ] [NO] e) V = K. [H ] [NO] 19) No laboratório, o hidrogênio pode ser preparado pela reação de zinco com solução de ácido clorídrico. Observe as condições especificadas nas experiências a seguir. A velocidade da reação é maior em a) I b) II c) III d) IV e) V 0) I - Z representa a energia de ativação na presença de catalisador. II - Y representa a energia de ativação na presença de catalisador. III - X representa a variação de entalpia. IV - A velocidade de formação dos produtos é menor no caminho B. As afirmações anteriores referem-se ao diagrama energético dos caminhos A e B da reação REAGENTES PRODUTOS Somente são corretas : a) I e III. b) II e III. c) II e IV. d) III e IV. e) I e IV. 7

8 1) Dada a reação: X +3Y! XY 3, verificou-se no equilíbrio, a 1000 C, que as concentrações em moles/ litro são: [X ] = 0,0, [Y ] = 0,0, [XY 3 ] = 0,60 O valor da constante de equilíbrio da reação química é de: a),5. b) 5. c) 175. d) 5. e) 35. ) Num recipiente fechado misturam-se,0 mols de A (g) com 3,0 mols de B (g). Ocorrem as reações Sendo v 1 e v as velocidades das reações indicadas, [A ] e [B ] as concentrações dos reagentes em mol/l, pode-se afirmar que o sistema atinge o equilíbrio quando a) v 1 = v b) v 1 = v c) [A ] = 0 d) [B ] = 0 e) [A ] = [B ] 3) A equação a seguir representa uma reação de óxido-redução. Cu(s) + Ag + (aq)! Cu + (aq) + Ag(s) A constante de equilíbrio desta reação, à temperatura de 98K, é muito grande. Escreva a expressão da constante de equilíbrio. 4) Quando um mol de amônia é aquecido num sistema fechado, a uma determinada temperatura, 50% do composto se dissocia, estabelecendo-se o equilíbrio: NH 3 (g)! 1/N (g) + 3/H (g) A soma das quantidades de matéria, em mol, das substâncias presentes na mistura em equilíbrio é a) 3,0 b),5 c),0 d) 1,5 e) 1,0 5) O valor da constante de equilíbrio para a reação n-butano isobutano é, moles de n-butano são injetados num botijão de 0 litros. Quando o equilíbrio for 8

9 atingido, quantos moles de n-butano restarão? 6) Considere a reação X (g) + Y (g)! XY (g) H > 0 que contém, em equilíbrio químico, [X ] = 0, mol/l [Y ] = 0, mol/l [ XY ] = 1,56 mol/l A constante de equilíbrio, Kc, é calculada pela expressão a) [1,56] /[0,] [0,] b) [1,56]/ [0,] c) [1,56] /[0,] + [0,] d) [0,] /[1,56] e) [0,]/[1,56] 7) A decomposição em fase gasosa, a 50 C, representada pela equação PCl 5 (g)! PCl 3 (g)+cl (g) apresenta uma constante de equilíbrio Kc = 0,04. A respeito da reação foram levantados os seguintes dados de concentrações molares no equilíbrio: [PCl 5 ] = 1,5 mol/l, [Cl ] = 0,3 mol/l A concentração molar de PCl 3 no equilíbrio é : a) 15 mol/l b) 37, mol/l c) 1, mol/l d) 0,3 mol/l e) 0, mol/l 8) N O 4 e NO, gases poluentes do ar, encontram-se em equilíbrio, como indicado: N O 4! NO Em uma experiência, nas condições ambientes, introduziu-se 1,50 mol de N O 4 em um reator de,0 litros. Estabelecido o equilíbrio, a concentração de NO foi de 0,060 mol/l. Qual o valor da constante K C, em termos de concentração, desse equilíbrio? a),4 x 10-3 b) 4,8 x 10-3 c) 5,0 x 10-3 d) 5, x 10-3 e) 8,3 x 10 - Gabarito Resposta da questão 1: a) Teremos: 9

10 C(s) O (g) CO (g) CO (g) + CO(g) + O (g) Δ H= ( 394)kJ ΔH=+ 83 kj C(s) + O (g) CO(g) ΔH = ( 394) + 83 ΔH= 505 kj b) As reações I, II e III são exotérmicas, pois o valor da variação de entalpia é negativo. Resposta da questão : [C] Resposta da questão 3: a) V = k [HgCl ]. [ CO 4 ] - b) k = 8, c) V = 8, mol. l -1. min -1 Resposta da questão 4: [E] Resposta da questão 5: a) Aumenta o número de choques efetivos, aumentando a velocidade da reação. b) Aumenta a energia cinética das partículas, aumentando a velocidade da reação. Resposta da questão 6: Apesar de diminuir o rendimento da reação, o aumento da temperatura aumenta a velocidade da reação. Resposta da questão 7: a) Curva I: menor energia de ativação b) Catalisador c) Curva II: maior energia do complexo ativado d) Não. A reação I é catalisada Resposta da questão 8: a) A superfície de contato na limalha de ferro é bem maior que aquelas de barra de ferro. b) O níquel atua como catalisador. O hidrogênio absorvido na superfície do metal reage com eteno com maior velocidade. Resposta da questão 9: [A] Resposta da questão 10: [D] Resposta da questão 11: [D] Resposta da questão 1: [B] Resposta da questão 13: [C] Resposta da questão 14: [E] 10

11 Resposta da questão 15: [C] Resposta da questão 16: [A] Resposta da questão 17: a) A velocidade é obtida a partir da análise da etapa mais lenta: = [ ] [ ] b) Teremos: I) HBr(g) + O (g) HOOBr(g) II) HBr(g) + HOOBr(g) HOBr(g) III) HOBr(g) + HBr(g) Br (g) + HO(g) 4HBr(g) + O (g) Br (g) + H O(g) 4HBr(g) + O (g) n Br 3 g 3, g = 0, mol Br (g) + H O(g) mol n Br v k HBr O. Resposta da questão 18: [E] Resposta da questão 19: [C] Resposta da questão 0: [B] Resposta da questão 1: [D] Resposta da questão : [A] Resposta da questão 3: Kc = [Cu + ] / [Ag + ] Resposta da questão 4: [D] Resposta da questão 5: 40 Resposta da questão 6: [A] Resposta da questão 7: [E] Resposta da questão 8: [C] 11