Química II 1º Exame B 4 de Junho de ª Parte

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1 Química II 1º Exame B 4 de Junho de 2018 Nome nº MEQ MEBiol Sala Duração: 3h 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 10: Total: Responda às perguntas 1B a 5B na folha do enunciado Responda às perguntas 6B a 16B em folhas de teste separadamente No fim do enunciado encontra todos os dados necessários à resolução dos problemas 1ª Parte 1B. Classifique como verdadeiras () ou falsas () as afirmações seguintes: A entalpia e o calor não são funções de estado A entropia de 1 mole de O 2 (g) pressão de 1 bar é inferior à entropia de 1 mole de O 2 (g) pressão de 10 bar (T = constante) Os parâmetros de uma equação de velocidades (ordens de reação e constante de velocidade) são determinados experimentalmente Algumas recções exotérmicas são espontâneas As reações são mais lentas a baixas temperaturas porque a energia de ativação diminui A entropia é uma forma de dispersão de energia Uma dada reação segue sempre o mesmo mecanismo independentemente de ser ou não catalisada As reações com valores de Gº negativos são espontâneas e por isso a formação dos produtos ocorre rapidamente Cada resp. certa: + 0,2 valores; cada resp. errada: 0,2 valores 2B. A reação de 10,00 ml de uma solução 0,2 M de AgNO 3 com 15,00 ml de uma solução 0,1M de NaCl conduz à precipitação quantitativa de AgCl. Sabendo que a entalpia de formação molar do AgCl é -127,068 kj/mol, a quantidade de calor libertada na reação é 445 J 191 J X 254 J resp. certa: + 0,8 valores; resp. errada: - 0,4 valores Química II 4 de Junho º exame B 1

2 3B. Escolha a opção correta a) cargas elétricas em movimento produzem calor b) nenhuma das anteriores c) cargas elétricas em movimento produzem trabalho e não produzem calor Resposta: c) resp. certa: + 0,6 valores; resp. errada: - 0,2 valores 4B. A sacarose, C 12 H 22 O 11, decompõe-se em meio ácido em frutose e glucose com uma cinética de 1ª ordem e constante de velocidade k = 0,216 h 1 a 25 C. a) Qual o tempo de meia vida de C 12 H 22 O 11 a esta temperatura? b) Que tempo é necessário para a decomposição de 87,5% da concentração inicial de C 12 H 22 O 11? 1. a) t 1/2 = 3,21 min; b) 9,63 min 2. a) t 1/2 = 4,21 h; b) 10,63 h. 3. a) t 1/2 = 3,21 h; b) 9,63 h. X resp. certa: + 0,9 valores; resp. errada: -0,3 valores 5B. O ciclopropano quando aquecido converte-se em propeno. As constantes de velocidade para a reação a 470 C e 510 C são 1,10x10 4 s 1 e 1,02x10 3 s 1, respetivamente. Calcule a energia de ativação da reação. 268 J 268 kj X 2,68x10 5 kj Resposta certa: +0,9 valores. Resposta errada: - 0,3 valores Química II 4 de Junho º exame B 2

3 Responda às perguntas 6 a 16 em folhas de teste separadamente 6A. Defina cada um dos termos seguintes a) unção de estado; dê um exemplo b) ariação de entalpia, H c) Estado de referência; dê exemplos de um sólido, um líquido e um gás Cotação: a) 0,4; b )0,3; c) 0,5 valores Resposta: a) unção de estado: é uma grandeza que é caracterizada pelo facto das suas variações não dependerem do caminho entre o estado final e o inicial do sistema. Ex: temperatura, entalpia, energia interna b) ariação de entalpia, H: energia transferida na forma de calor a pressão constante. c) Estado de referência: forma mais estável de uma substância no estado físico que existe à pressão de um bar e a uma temperatura específica. Ex: o estado de referância do carbono a 25 ºC é a grafite, do bromo é Br 2 (l) e do oxigénio é O 2 (g) 7A. A decomposição da acetona inicia-se com a reação C 3 H 6 O CH 3 + C 2 H 3 O Nesta reação, a acetona é aquecida a temperaturas muito elevadas de tal modo que começa a vibrar muito violentamente. Eventualmente a molécula parte-se em 2 fragmentos. Qual é a equação de velocidades para esta reação? Cotação: 0,7 valores Resposta: A partir da descrição da reação deduz-se que é uma reação elementar. Assim a reação é de 1ª ordem e tem como equação de velocidades v = k[c 3 H 6 O] 8A. a) Calcule a temperatura de decomposição do óxido de prata que se dá de acordo com a reação 2 Ag 2 O(s) 4 Ag(s) + O 2 (g) b) Copie o gráfico seguinte para a folha de prova. Calcule e assinale: i) a temperatura de decomposição do Ag 2 O ii) as gamas de temperatura em que são favoráveis a reação direta e a reação inversa. Cotação: a)1,2; b) 1,0 valores DH 0 TDS0 Temperatura (K) Química II 4 de Junho º exame B 3

4 Resposta a) H = (4 mol)(0 kj/mol) + (1 mol)(0 kj/mol) (2 mol)(-31,05 kj/mol) = 62,10 kj S = (4 mol)(42,55 J/Kmol) + (1 mol)(205,138 J/Kmol) (2 mol)(121,3 J/Kmol) = 132,7 J/K T = 62,1/132,7x10-3 = 467,9 K 468 K (= 195 C) b) T < 468 K, reacção inversa T > 468 K, reacção directa T = 468 K 9A. A reação abaixo indicada representa a hidrólise básica do brometo de isobutano e segue a seguinte lei de velocidades: v = k [(CH 3 ) 3 CBr]. (CH 3 ) 3 CBr + OH - (CH 3 ) 3 COH + Br - Identifique e justifique qual dos mecanismos representados é compatível com a equação cinética referida. Mecanismo I: (CH 3 ) 3 CBr + OH - (CH 3 ) 2 (CH 2 )CBr - + H 2 O lento (CH 3 ) 2 (CH 2 )CBr - (CH 3 ) 2 (CH 2 )C + Br - rápido (CH 3 ) 2 (CH 2 )C + H 2 O (CH 3 ) 3 COH rápido Mecanismo II: Mecanismo III: (CH 3 ) 3 CBr + OH - (CH 3 ) 3 COH + Br - (CH 3 ) 3 CBr (CH 3 ) 3 C + + Br - lento (CH 3 ) 3 C + + OH - (CH 3 ) 3 COH rápido Cotação: 1,1 valores Resposta Mecanismo III, porque a equação de velocidades do passo lento v = k [(CH 3 ) 3 CBr] coincide com a lei de velocidades da reação. Dados H f (Ag 2 O, s) = -31,05 kj/mol; S ( Ag 2 O, s) = 121,3 J/Kmol; S ( O 2, g) = 205,138 J/K -1 mol; S ( Ag, s) = 42,55 J/K -1 mol; R = 8,314 J/mol.K Química II 4 de Junho º exame B 4

5 2ª Parte REDOX Considere a reação 2 H 2 O (l) + H 2 (g) + Sn 4+ (aq) 2 H 3 O + (aq) + Sn 2+ (aq) a) Calcule E célula a 298,15 K. b) Calcule E célula quando P H2 = 1,0 bar, [Sn 2+ ] = 6,0x10-4 M, [Sn 4+ ] = 5,0x10-4 M e ph = 3,60. Dados: E (Sn 4+ /Sn 2+ ) = 0,15 Cotação: a) 0,6 valores; b) 1,1 valores Resposta a) E célula = E catodo - E ânodo = 0,15-0,0 = 0,15 b) E célula = E célula 0,059/n log ([Sn 2+ ][H 3 O + ] 2 /[Sn 4+ ]P(H 2 )) = 0,15-0,059/2 log[( ) 2 (6,0x10-4 )/ (5,0x10-4 )(1) = 0,15+0,21 = 0,36 Química II 4 de Junho º exame B 5

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