Lista de Exercícios 4 Indústrias Químicas Resolução pelo Monitor: Rodrigo Papai de Souza

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1 Lista de Exercícios 4 Indústrias Químicas Resolução pelo Monitor: Rodrigo Papai de Souza 1) a-) Calcular a solubilidade do BaSO 4 em uma solução 0,01 M de Na 2 SO 4 Dissolução do Na 2 SO 4 : Dado: BaSO 4 (s) Ba +2 (aq) + SO 4 (aq) Kps = 1, Sulfato de Sódio = Sal Solúvel = 100% dissociado Na 2 SO 4(s) 2 Na + (aq) + SO 4 (aq) 0,01 mol/l 0,02 mol/l 0,01 mol/l BaSO 4 (s) Ba +2 (aq) + SO 4 (aq) Início cte 0 0,01 mol/l Reage/Forma cte s mol/l s mol/l Equilíbrio cte s mol/l (0,01+ s) mol/l =. =. 0,01+ =1,5.10,. / Resposta: A solubilidade molar do BaSO 4 em Solução de Na 2 SO 4 0,01 M é de aproximadamente 1, mol/l. b-) Calcular a solubilidade do Al(OH) 3 em uma solução 0,1 M de KNO 3 Dissolução do KNO 3 : Dado: Al(OH) 3 (s) Al +3 (aq) + 3 OH - (aq) Kps = Nitrato de Potássio = Sal Solúvel = 100% dissociado KNO 3(s) K + (aq) + - NO 3 (aq) 0,1 mol/l 0,1 mol/l 0,1 mol/l Obs: Na solução não existe nenhum íon comum com o Al(OH) 3. Logo, a solubilidade do Al(OH) 3 em água é igual a solubilidade do Al(OH) 3 em solução de KNO 3. Al(OH) 3 (s) Al +3 (aq) + 3 OH - (aq) Início cte 0 0 Reage/Forma cte s mol/l 3s mol/l Equilíbrio cte s mol/l 3s mol/l

2 =. =. 3 =27 =5.10,. / Resposta: A solubilidade molar do Al(OH) 3 é aproximadamente 3, mol/l. 2) Formar-se-á ou não um precipitado de PbCl 2, ao se misturarem volumes iguais de soluções 0,1M de Pb(NO 3 ) 2 e 0,01 M de NaCl? Dado: PbCl 2 (s) Pb +2 (aq) + 2 Cl - (aq) Kps = 1, Nitrato de Chumbo = Sal Solúvel = 100% dissociado Pb(NO 3 ) 2(s) Pb +2 (aq) + 2 NO 3 - (aq) Para um Volume V: 0,1V mol 0,1V mol 0,2V mol Cloreto de Sódio = Sal Solúvel = 100% dissociado NaCl(s) Na + (aq) + Cl - (aq) Para um Volume V: 0,01V mol 0,01V mol 0,01V mol Volume Total = V + V = 2V = 2 = 0,1 2 =0,05 / = 2 =0,01 =0,005 / 2 PbCl 2 (s) Pb +2 (aq) + 2 Cl - (aq) =. =,., =,. Resposta: < ã h á çã! 3) Em que ph começa a precipitar o Mg(OH) 2, se a concentração do Mg +2 na solução é 0,01 M? Dado: Mg(OH) 2 (s) Mg +2 (aq) + 2 OH - (aq) Kps = 8, Mg(OH) 2 (s) Mg +2 aq) + 2 OH - (aq) No equilíbrio: =. Quando =0,01 / : 8,9.10 = 0,01.

3 2,98.10 = log = log 2,98.10 =4,53 + = =, =, Resposta:,, ocorre o ínicio da precipitação do Mg(OH) 2. 4) Que concentração de Ag +, em mols por litro, deve estar presente no início da precipitação do AgCl de uma solução contendo mols de Cl - por litro? Dado: AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq) Kps = 1, No equilíbrio: =. Quando =10 / : 1,78.10 =. 10,. / Resposta: A concentração de Ag + deve ser de 1, mol/l. 5) A solubilidade do BaSO 4 em água é 10-5 mol/l. Qual é a solubilidade do BaSO 4 numa solução 0,1M de K 2 SO 4? Cálculo do Kps do BaSO 4 : BaSO 4 (s) Ba +2 (aq) + SO 4 (aq) Início cte 0 0 Reage/Forma cte 10-5 mol/l 10-5 mol/l Equilíbrio cte 10-5 mol/l 10-5 mol/l Dissolução do K 2 SO 4 : =. = 10 = Sulfato de Potássio = Sal Solúvel = 100% dissociado K 2 SO 4(s) 2 K + (aq) + SO 4 (aq) 0,1 mol/l 0,2 mol/l 0,1 mol/l BaSO 4 (s) Ba +2 (aq) + SO 4 (aq) Início cte 0 0,1 mol/l Reage/Forma cte s mol/l s mol/l Equilíbrio cte s mol/l (0,1+ s) mol/l

4 =. =. 0,1+ =10 / Resposta: A solubilidade molar do BaSO 4 em Solução de K 2 SO 4 0,1 M é de aproximadamente 10-9 mol/l. 6) Se 0,11 mg de AgBr se dissolvem em 1000 ml de água a uma dada temperatura, qual é o produto de solubilidade deste sal naquela temperatura? AgBr M = 187,9 g/mol = 0, ,9 1 =5,85.10 / AgBr (s) Ag + (aq) + Br - (aq) Equilíbrio 5, mol/l 5, mol/l 5, mol/l =. =,.,. Resposta: Kps do AgBr = 3, ) Satura-se uma solução com respeito a um composto de fórmula geral AB 2 C 3 : AB 2 C 3(s) A + (aq) + 2 B + (aq) + 3 C - (aq) Determina-se que esta solução contém o íon C - em concentração 0,003 M. Calcule o produto de solubilidade do AB 2 C 3. Resposta: Kps do AB 2 C 3 = 1, , : = 2 = 3 í : =.. = = 4 3 = 4. 0,003 =,. 27

5 e-) 6.10 H 3 CCOOH H + (aq) + H 3 CCOO - (aq) BC 0307 Transformações Químicas 8) O exame dos seguintes dados: I. + + SAL ÁCIDO BASE II. Constante de Ionização: ÁCIDO...K 1 = BASE... K 2 = Permite concluir que, na dissolução em água, do composto, se obtém uma solução: a-) básica, porque K 1 < K 2 b-) básica, porque K 1 > K 2 c-) básica, porque K 2 < K 1 d-) básica, porque K 2 > K 1 e-) neutra, porque [ácido] = [base] OBS: alternativa A = alternativa D ; alternativa B = alternativa C De fato, na hidrólise deste composto [ácido] = [base], porém a solução não é neutra, mas sim BÁSICA, pois K 2 > K 1 ou K 1 < K 2. Logo, as alternativas CORRETAS são: A e D. 9) O ácido acético, em solução aquosa 0,02 molar e a 25ºC, está 3% dissociado. Sua constante de dissociação, nessas condições, é aproximadamente: a-) 1, b-) 1, c-) 2.10 d-) 3,6.10 Início 0,02 mol/l 0 0 Reage/Forma 0,0006 mol/l 0,0006 mol/l 0,0006 mol/l Equilíbrio (0,02-0,0006) mol/l 0,0006 mol/l 0,0006 mol/l

6 Ou pela Lei de Ostwald: Resposta: Alternativa A. =. = 0,0006 0,02 0,0006,. =..0,02 1 = 0,03,. 1 0,03 10) Na alta atmosfera ou em laboratório, sob a ação de radiações eletromagnéticas, o ozônio é formado através da reação endotérmica: 3 O 2 (g) 2 O 3 (g) a-) O aumento da temperatura favorece ou dificulta a formação do ozônio? Resposta: Favorece a formação do Ozônio, pois o aumento de temperatura sempre favorece a reação Endotérmica. b-) E o aumento da pressão? Justifique as respostas. Resposta: O aumento da pressão Favorece a formação do Ozônio, pois o aumento da pressão sempre desloca o equilíbrio para o lado de menor número de mols (menor volume gasoso). 11) Num recipiente fechado é realizada a seguinte reação à temperatura constante: SO 2 (g) + ½ O 2 (g) SO 3 (g) a-) Sendo V 1 a velocidade da reação direta e V 2 a velocidade da reação inversa, qual a relação V 1 /V 2 no equilíbrio? No equilíbrio: Logo, = = b-) Se o sistema for comprimido mecanicamente, ocasionando um aumento da pressão, o que acontecerá com o número total de moléculas? Ao aumentar a pressão, o equilíbrio será deslocado para o lado com menor número de moléculas de gases. Logo, o número total de moléculas DIMINUI!

7 12) O Hidrogênio pode ser obtido do metano, de acordo com a equação química em equilíbrio: CH 4 (g) + H 2 O (g) CO (g) + 3 H 2 (g) A constante de equilíbrio dessa reação é igual a 0,2 à 900K. Numa mistura dos gases em equilíbrio a 900K, as pressões parciais de CH 4 e de H 2 O são ambas iguais a 0,40 atm e a pressão parcial de H 2 é de 0,30 atm. a-) Escreva a expressão da constante de equilíbrio. =.. Obs: A H 2 O entra na constante de equilíbrio, pois está no estado gasoso e não em solução aquosa. b-) Calcule a pressão parcial de CO (g) no equilíbrio. 0,2=. 0,3 0,4. 0,4 =.., 13) O processo Haber-Bosch, para a síntese da amônia, foi desenvolvido no início desse século, sendo largamente utilizado hoje em dia. Nesse processo, a mistura de nitrogênio e hidrogênio gasosos é submetida a elevada pressão, na presença de catalisadores em temperatura de 450ºC. A reação pode ser representada a seguir: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) H = 100 KJ/mol Com relação ao processo Haber-Bosh é incorreto afirmar que: a-) A alta temperatura tem como objetivo aumentar a concentração de amônia obtida no equilíbrio. b-) O uso do catalisador e a alta temperatura permitem que a reação ocorra em uma velocidade economicamente viável. c-) A alta pressão desloca o equilíbrio no sentido de produzir mais amônia. d-) O catalisador não influi na concentração final de amônia obtida após atingido o equilíbrio. e-) Para separar a amônia dos reagentes resfriam-se os gases, obtendo amônia líquida a 33ºC, retornando o H 2 e N 2 que não reagiram para a câmara de reação.

8 Resposta: Alternativa A. Com relação ao processo Haber-Bosch é incorreto afirmar que a alta temperatura aumenta a concentração de amônia, pois o equilíbrio é deslocado no sentido da decomposição do NH 3 (sentido endotérmico), aumentando as concentrações de N 2 e H 2 e diminuindo a concentração de NH 3. 14) Admita que o café tem ph = 5,0 e o leite tem ph = 6,0. Sabendo-se que ph = -log[h + ] e que ph + poh = 14, calcule: a-) A concentração de OH - no café. + =14 =14 5=9 = = / b-) A concentração de H +, em mol/l, em uma média de café com leite que contém 100 ml de cada bebida. é =5 =10 / 100 :10 =6 =10 / 100 : : = +, =,. / 15) Um suco de tomate tem ph = 4,0 e um suco de limão tem ph = 2,0. Sabendo-se que ph = -log[h + ] e que ph + poh = 14: a-) Calcule quantas vezes a concentração de H + do suco de limão é maior do que a concentração de H + do suco de tomate. =4 =10 / ã =2 Ã =10 / Ã = = Ã = Resposta: A concentração de íons H + no suco de limão é 100 vezes maior do que a concentração de íons H + no suco de tomate. b-) Calcule o volume de solução aquosa de NaOH de concentração 0,010 mol/l necessário para neutralizar 100 ml de cada um dos sucos.

9 = / : Neutralização: H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l) = =10 NaOH Na + (aq) + OH - (aq) =. =10,. = = = ã Ã = / : Neutralização: H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l) = =10 NaOH Na + (aq) + OH - (aq) =. =10,. = =, = Resposta: Para neutralizar 100 ml do suco de tomate é necessário 1 ml de solução NaOH (0,01 M), já para neutralizar 100 ml do suco de limão é necessário 100 ml de solução NaOH (0,01 M). 16) O indicador vermelho de fenol é usado no controle de ph de água de piscina. Sobre o indicador e o ph de água de piscina sabe-se que: Vermelho de fenol em solução com ph > 7,8 tem cor vermelha; Vermelho de fenol em solução com ph < 6,8 tem cor amarela; ph ideal da água de piscina = 7,4 A adição de vermelho de fenol a uma amostra de água de piscina resultou em solução vermelha. a-) A água de piscina é ácida, básica ou neutra? A amostra de água de piscina possui certamente ph > 7,8. Logo, é uma solução básica.

10 b-) Para se efetuar correções de ph usa-se ácido clorídrico ou carbonato de sódio. A água de piscina em questão necessita de correção de ph? Se for o caso, qual destes reagentes deve ser usado? Justifique. Sim, a água de piscina necessita de correção de ph. No caso o reagente utilizado deve ser o ácido clorídrico HCl, pois aumenta a concentração de íons H +, diminuindo o ph da água. Obs: O carbonato de sódio ao ser adicionado em água sofre hidrólise, aumentando a concentração de íons OH - na solução, tornando-a mais básica. 17) O hidróxido de magnésio, Mg(OH) 2, é uma base pouco solúvel em água, apresentando constante do produto de solubilidade, Kps = Uma suspensão desta base em água é conhecida comercialmente como leite de magnésia, sendo comumente usada no tratamento de acidez no estômago. a-) Calcule, em mol/l, a solubilidade do Mg(OH) 2, numa solução saturada desta base. Mg(OH) 2 (s) Mg +2 aq) + 2 OH - (aq) Início cte 0 0 Reage/Forma cte s mol/l 2s mol/l Equilíbrio cte s mol/l 2s mol/l =. =. 2 =4 =4.10 = / Resposta: A solubilidade molar do Mg(OH) 2 é aproximadamente 10-4 mol/l. b-) Escreva a equação balanceada da reação de neutralização total do hidróxido de magnésio com ácido clorídrico, HCl. Mg(OH) HCl MgCl H 2 O