P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 21/10/06

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1 P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 21/10/06 Nome: Nº de Matrícula: Gabarito Turma: Assiatura: Questão Valor Grau Revisão 1 a 2,5 2 a 2,5 3 a 2,5 a 2,5 Total 10,0 Costates: R = 8,31 J mol -1 K -1 = 0,0821 atm L mol -1 K -1 1 atm L = 101,325 J E = U = q + w G = H - T S 1 atm = 760 torr K w = [H + ] [OH - ] = 1, a 25 C

2 1 a Questão Em solução aquosa, derivados ácidos da piridia comportam-se como represetado a reação abaio: HC 5 H NX + (aq) H + (aq) + C 5 H NX(aq) Cosidere que X o composto HC 5 H NX + represeta NO 2, Cl, H ou CH 3, formado assim quatro derivados distitos da piridia, que estão listados a Tabela abaio com seus respectivos valores de Ka, a 25 o C. X Ka NO 2 5, Cl 1, H 6, CH 3 1, a) Supoha que cada ácido listado a Tabela seja dissolvido em água e que todas as soluções obtidas teham a mesma cocetração. Qual solução teria o maior ph? E o meor ph? Justifique. b) Calcule a cocetração de íos hidrogêio, o equilíbrio, em 1,0 L de solução aquosa preparada com 0,25 mol da piridia substituída com Cl. Quais são o ph e o poh da solução?

3 Resolução: a) ph mais alto: X = CH 3 ph mais baio: X = NO 2 HC 5 H CH 3 + é o ácido mais fraco, pois tem o meor valor de Ka. Seu ph será, portato, mais elevado. HC 5 H NO 2 + é o ácido mais forte, pois tem o maior valor de Ka. Seu ph será mais baio b) HC 5 H NX + (aq) H + (aq) + C 5 H NX(aq) Iício (mol L -1 ) 0, Eq. 0,25 - ka = 2 0,25 2 = 1,5 10 0,25 2 = 3,8 10 = 6, [H ] = = 6,1 10 ph = 2,21 poh = 11,

4 2 a Questão A água de mar cotém cerca de 0,13% em massa de íos de Mg 2+ que podem ser etraídos usado cal hidratada, Ca(OH) 2, solúvel em água, para formar o precipitado Mg(OH) 2, segudo a reação abaio: Ca(OH) 2 (aq) + Mg 2+ (aq) Mg(OH) 2 (s) + Ca 2+ (aq) O equilíbrio de solubilidade do Mg(OH) 2 a 25 C é represetado pela reação abaio: Mg(OH) 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) Kps = 1, Quado 750 ml de uma solução 0,0010 mol L -1 de Ca(OH) 2 forem misturados a 2,00 L de água de mar (desidade da água de mar = 1,025 g ml -1 ) haverá precipitação de Mg(OH) 2. a) Mostre com cálculos que a precipitação de Mg(OH) 2 ocorre. b) Calcule a quatidade (em mol L -1 ) de íos de Mg 2+ que permaece em solução depois da precipitação do Mg(OH) 2. c) Calcule a percetagem de íos Mg 2+ etraídos da água de mar.

5 Resolução: a) Para saber precipitação ocorre, temos que comparar Kps com Qps, assim: Qps = [Mg 2+ ] [OH - ] 2 [Mg 2+ ]: 1,025 g 1 ml 2050g 100% m 2000 ml m 0,13% m solução = 2050g m Mg 2+ = 2,665g [Mg 2+ ] = 2,665g 2,3. 2,75L = 0,0399 mol L -1 [OH - ]: Ca(OH) 2 Ca 2+ (aq) + 2OH - (aq) 0,0010 0, ,0010 [OH - ]: 0,0020 mol 1L [OH - ] = 0,75 L 0,0015 mol 2,75 L =0,00055 mol L -1 = 0,0015 mol Qps = (0,0399). (0,00055) 2 = 1, Como Qps > Kps 1, > 1, , haverá precipitação b) Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) Mg(OH) 2 Iicio: 0,0399 0,00055 Fial: (0,0399-0,00027) 0 0,00027 [Mg 2+ ] fial =0,03963

6 Mg(OH) 2 Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) i 0, v + +2 e (0, ) 2 Kps = [Mg 2+ ] [OH - ] 2 = (0, ) (2) 2 = 1, Mas, sem o efeito ío comum: Kps = = 3 Kps = 1,65.10 = [Mg 3 2+ Sem o efeito ío comum [Mg 2+ ] = 1, mol L -1, portato, com o efeito ío comum será bem meor, e, portato, desprezível. Assim, pode-se dizer que a quatidade de Mg 2+ que permaece em solução será 0,03963 mol L -1. ] c) 0, % 0,00027 = 0,68%

7 3 a Questão O tetracloreto de carboo, CCl, é um solvete que pode dissolver cera de vela, C 22 H 6. a) Qual será a pressão de vapor de uma solução preparada pela dissolução de 10 g de cera, que é uma substâcia ão volátil, em 0 g de CCl, a 23 o C? Mostre com cálculos. b) Eplique o que ocorre com a pressão de vapor de uma solução quado: i) a quatidade de soluto é dobrada. ii) a temperatura é aumetada. Dados: Pressão de vapor de CCl = 100 torr a 23 o C.

8 Resolução: a) P = CCl P CCl MM MM CCl C 22 H 6 =15 g mol = 310 g mol -1-1 = CCl CCl + CCl t cera = 0,26 + 0,03 = 0,26 CCl 0,26 = = 0,89 0,26 + 0,03 P = 0, torr = 89 torr CCl C 22 H 6 = 0/15 = 0,26 mol = 10/310 = 0,03 mol b)i - O dobro do soluto (cera) dimiuirá a fração molar do solvete (CCl ) logo, como a Pv é diretamete proporcioal a, Pv dimiuirá. ii Quado a T aumeta, aumeta também o movimeto das moléculas, dimiui o úmero de iterações etre as espécies e mais facilmete estas passam para a fase vapor (escapam do líquido) Pv aumeta.

9 a Questão Cosidere a reação de produção de amôia represetada abaio: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) H o = -91,8 kj; G o = -33,0 kj a) Calcule a quatidade de eergia a forma de calor liberada quado 1,00 L de amôia é produzida a 25 o C e 1 atm? b) Qual percetagem do calor, calculado o item a, seria ecessária para aquecer 0,500 L de itrogêio iicialmete a 25 o C até 00 o C? (desidade do itrogêio 1,15 g L -1 e calor específico do itrogêio 1,0 J g -1 C -1 ) c) Calcule a variação de eergia itera, em kj, a produção de 102g de amôia a 1,00 atm e 25 C? d) Calcule S para a reação e comete os valores de H e S.

10 Resolução: PV ,8 kj a) = = = 0,009 0,009 = 1,88 kj RT 0, b) 0,500 1,15 = 0,573 g q = m. c. T q = 0,573 1,0 (00-25) = 223J = 0,223kJ 0, = 11,9% 1,88 c) 102 = = 6 17 = produto E = H RT = ( 275,) ( 6 E = 260kJ reagetes 91,8 = = 275,. kj 8, ) = d) G = H - T S -33,0 kj = -91,8 kj (298. S ) S = 0,197 kj K = 197 J K Como o H e o S são egativos, esta reação é espotâea as codições padrão; e a maior cotribuição e devido ao valor H.