UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN - SETOR DE CINCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUMICA - FSICO-QUMICA IV CQ049 - 1a Lista de Exerccios

Obs.: Todas as solues so aquosas e a temperatura, quando no mencionada, deve ser considerada igual a 25oC.

1) Calcular a fora inica das solues: a) 0,1 mol.kg

-1 de KNO3 b) 0,1 mol.kg

-1 de Na2SO4

c) KNO3 0,05 molkg-1

+ Na2SO4 0,1 mol kg-1

d) 0,040 mol kg-1

K3[Fe(CN)6] + 0,030 mol kg-1

KCl + 0,050 mol kg-1

NaBr 2) Calcular a fora inica de uma soluo em que foram dissolvidos KCl e K2SO4 de modo que as concentraes resultantes

sejam de 0,1 e 0,2 mol kg-1

respectivamente. 3) Calcular as massas de (a) NaCl (58,5 g.mol

-1) e, separadamente, de (b) Ca(NO3)2 (164,0 g.mol

-1) a adicionar a uma

soluo de KNO3 a 0,150 mol.kg-1

, contendo 500g do solvente, para elevar a fora inica a 0,250. 4) Que molalidade tem uma soluo de CuSO4 com a mesma fora inica do KCl a 1,00 mol kg

-1?

5) Dar o coeficiente mdio de atividade dos ons numa soluo de CaCl2 em termos dos coeficientes de atividade dos respectivos ons

6) Dar o coeficiente mdio de atividade dos ons numa soluo de Al2(SO4)3 em termos dos coeficientes de atividade dos respectivos ons

7) Calcule a molalidade inica mdia, em solues 0,0500 mol.kg-1

de Ca(NO3)2, NaOH, MgSO4 e AlCl3. 8) Calcular o coeficiente mdio de atividade para as solues: a) NaCl 0,01 mol.kg

-1 b) Na2SO4 0,001 mol.kg

-1 c) KCl 0,0050

mol.kg-1

d) CaCl2 0,001 mol.kg-1

e) cido actico 0,1 mol.kg-1

com a = 0,01331. 9) Calcule a fora inica de uma soluo contendo KCl 0,10 mmol.kg

-1 e CuSO4 0,20 mmol.kg

-1 e estime o coeficiente mdio

de atividade do sulfato de cobre nessa soluo. 10) Considere a soluo: CaCl2 0,00200 mol.kg

-1 . Use a LLDH para calcular o coeficiente mdio de atividade dos ons e do

eletrlito. Calcule tambm a atividade do sal. 11) Calcule a solubilidade do Ba(IO3)2 em:

(a) gua (b) em uma soluo 0,033 mol.kg-1

de Mg(IO3)2 onde (Ba2+

) = 0,38 e (IO3-) = 0,78

Dado: O produto de solubilidade para o iodato de brio 1,57 x 10-9

. 12) Calcule a solubilidade do cloreto de prata em:

(a) gua (b) K2SO4 0,020 mol kg-1

sabendo-se que (Ag+) = (Cl

-) = 0,75 nesse meio.

13) Foi aplicado um potencial de 100V num fio condutor de 2m de comprimento e 0,05cm de dimetro. Se a corrente foi de 25 A, calcule: (i) a resistncia e a condutncia do fio; (ii) a intensidade do campo; (iii) a densidade de corrente e (iv) a resistividade e a condutividade.

14) A condutividade do KCL a 0,1 mol.L-1

de 1,1639 S.m-1

. Numa clula de condutividade, a resistncia da soluo foi de 32,0

. Nessa mesma clula, uma soluo de NaOH a 0,0200 mol.L-1

apresentou resistncia de 38,0 . Calcule a condutividade desta soluo

15) A condutividade molar do KCl 0,1 mol L-1

129 Scm2mol

-1. A resistncia da soluo, medida numa clula de condutividade,

foi de 28,44 . Qual a constante da clula? Na mesma clula, contendo NaOH 0,05 mol L-1,

a resistncia foi de 31,60 . Calcule a condutividade molar do NaOH nessa concentrao.

16) Calcule a mo do cloreto de brio e do sulfato de potssio . Dados em ms.m

2.mol

-1: (Ba

2+) = 12,72; (Cl

-) = 7,63; (K

+) =

7,35 e (SO42-

) = 16,00 17) Calcule a condutividade molar limite do cido actico e do AgCl. Expresse o resultado em mS.m

2.mol

1.

Dados em S.cm2.mol

1: m

o (HCl) = 426; m

o (NaAc) = 91,0; m

o (NaCl) = 126,5; m

o (AgNO3) = 133,4 m

o (KCl) = 149,9

mo (KNO3) = 145,0

18) As resistncias de diversas solues aquosas de NaCl, preparadas por diluies sucessivas de uma amostra inicial, foram medidas numa clula com constante de clula de 0,2063 cm

-1. Os seguintes valores foram obtidos:

C x 104/ mol.L

-1 5,0 10,0 50,0 100 200 500

R / 3314 1669 342,1 174,1 89,08 37,14

Responda os itens a) e b) usando unidades do SI. a) Verifique se os dados esto de acordo com a Lei de Kohlrausch e determine a condutividade molar limite. b) Para uma soluo de NaI 0,010 mol.L

-1, considere o valor do coeficiente angular obtido no item anterior e calcule a

condutividade molar, a condutividade e a resistncia da clula. Dados/ mS.m2.mol

-1: (Na

+) = 5,01 e (I

-) = 7,68

19) A condutividade molar do HAc a 0,0100 mol.L-1

1,65 mS.m2.mol

-1. Determinar o grau de ionizao e o pKa do cido.

Dado: mo (HAc) = 39,05 mS.m

2.mol

-1

20) Calcule a condutividade molar, a condutividade e a resistncia de uma soluo de cido actico 0,040 mol.L-1

.

Dado: pka = 4,72 cte de clula = 0,206 cm-1

mo = 390,5 Scm

2mol

1

21) A condutividade molar do cido propinico a 8,8839 x 103

mol.L-1

14,903 S.cm2.mol

1. Qual o grau de ionizao do

cido? Qual o ka? Dado: mo = 385,54 S.cm

2.mol

1

22) A condutividade de uma gua bastante pura 5,5 x 10-8

S.cm-1

. Qual seria a resistncia apresentada por essa gua num condutivmetro de constante de clula 0,2063 cm

-1? Qual o pkw dessa gua?

Dado / S.cm2.mol

1: (H

+) = 349,8 e (OH

-) = 197,6

23) As condutividades molares do cido actico em diferentes concentraes so:

m(S.cm

2.mol

-1) 49,50 35,67 25,60

c /10-4

mol.L-1) 9,88 19,76 39,52

Sabendo-se que as condutividades inicas do H+ e acetato so, respectivamente, 349,8 e 40,7 Scm

2mol

-1, calcule: (a) o

grau de ionizao (b) a constante de ionizao (c) calcule a m o atravs de um grfico adequado e compare com o valor

tabelado. 24) Atravs dos dados abaixo obtidos para o C3H7COOH, calcule o valor do Ka (cido butrico) pelo mtodo grfico

Concentrao /mol.L-1 0,0005 0,001 0,005 0,010 0,020 0,050 0,1

k x 105(S.cm

-1) 4,10 6,05 14,24 20,49 29,35 47,20 67,65

25) As resistncias de solues de HA e HB foram medidas num condutivmetro cuja constante de clula 0,2063 cm

-1. Os

seguintes valores de resistncia da soluo obtidos foram: C / mol.L

-1 R (soluo de HA) / R (soluo de HB) /

0,010 174,1 1274

0,0010 1669 4242

Sabendo-se que se trata de uma soluo de um cido fraco e de um cido forte, responda:

a) Qual o eletrlito fraco? b) Qual o valor da mo para o HA?

c) Qual o valor da mo para HB? d) Qual o valor do pka para o cido fraco?

26) Quando gua de condutividade 1,12 x 10-6

S.cm1

foi saturada com BaSO4, o valor lido foi de 4,63 x 10-6

-1.cm1 . Qual

a solubilidade e o Kps do sulfato de brio? Dado: (Ba 2+) = 127,2 (SO4 2-

) = 160,0 S.cm2.mol

-1.

27) A condutividade de uma soluo de cloreto de prata de 1,887 x 10-6

S.cm-1

. Suponha que a condutividade da gua

utilizada seja desprezvel e calcule o Kps desse sal. Dado:mo = 138,3 S.cm

2 .mol

1

28) Calcule o Kps do Ni(OH)2 sabendo-se que foi utilizada gua destilada, cuja condutividade de 0,2 S.cm-1

e a seguir

dissolveu-se o sal. A soluo saturada de hidrxido de nquel apresentou condutividade de 1,74S cm-1.

Dado: :mo (Ni(OH)2) = 298,3 S.cm

2.mol

-1

29) Na titulao condutomtrica de 50 mL de HCl 0,01 mol L-1

com NaOH foram obtidos os seguintes dados de condutividade da soluo, j descontados o valor da condutividade da gua destilada

Volume gasto / mL 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 Condutividade /10

-3

S.cm-1 4,08 3,41 2,78 2,14 1,56 0,99 1,30 1,66 2,02

(a) Faa um grfico adequado explicando as inflexes e a inclinao da curva obtida. (b) Qual a concentrao real do NaOH utilizado?

30) A pilha: Ag(s)/Ag+(aq)//Cl

-(aq)/AgCl(s)/Ag(s) espontnea?

Dados: Eo (AgCl/Ag) = +0,22 V E

o (Ag

+/Ag) = +0,80 V

31) Indique se ocorrer reao quando so misturados (em condies padro) as espcies: (a) Sn+2

(aq) e Cd (s) (b) Zn

2+(aq), Co

2+(aq) e Co(s). Em caso afirmativo, escreva a reao que ocorre.

32) A partir dos diagramas de clula abaixo, d as semi-reaes e a reao da pilha. Calcule o potencial padro e a energia de Gibbs padro para cada pilha

33) A energia de Gibbs padro da reao abaixo de 62,5kJmol-1.

K2CrO4(aq) + 2Ag(s) + 2FeCl3(aq) Ag2CrO4(s) + 2KCl(aq) + 2FeCl2(aq) Calcule o potencial da pilha galvnica correspondente e o potencial padro do par Ag2CrO4/Ag. (E

o (Fe

3+/Fe

2+) = +0,77V)

34) A ddp medida numa clula composta por 2 eletrodos de cobre imersos em solues de sulfato de cobre de concentrao 0,5 e 0,005 mol kg

-1 de 0,0391. Calcule a razo das atividades dos ons cobre nas duas solues. Assuma que o potencial

de juno lquida seja desprezvel. 35) Observe a clula eletroqumica abaixo a 25

oC

nitrato de X AgNO3

a) Quem voc escolhe como eletrodo X para que o esquema desenhado fique correto: ouro ou zinco? ______

b) Logo, o catodo o eletrodo de: _____________ c) O polo negativo : _______________________ d) A reao global e balanceada da clula : ______________________________

e) Se a ponte salina constituda por uma soluo de nitrato de potssio, pergunta-se: qual on vai migrar para o anodo?____

f) a ddp da clula nas condies padro :______ Usando a eq. de Nernst responda os itens g) e h): g) a ddp da pilha usando nitrato de X (a = 0,5) e AgNO3 (a = 0,2) :____

h) a ddp de uma pilha de concentrao formada por: Ag (s) / Ag

+( a = 0,0001) // Ag

+( a = 0,2) / Ag(s) : ____________

36) Consulte a tabela de potenciais padro e calcule o potencial padro e a constante de equilbrio para as reaes:

37) Calcule a solubilidade do AgIO3. Use os seguintes valores de potencial padro: AgIO3/Ag = 0,3550V e Ag

+/Ag = 0,7996V.

38) O pot. da clula: Pt/H2(g)/HCl(aq)/Hg2Cl2(s)/Hg(l) foi medido em diferentes concentraes de HCl conforme a tabela a seguir. Encontre o potencial padro da clula (atravs de um grfico adequado) e calcule o coeficiente mdio de atividade do HCl em cada uma dessas molalidades.

b /10-3 mol.kg

-1 1,6077 3,0769 5,0403 7,6938 10,9474

E / V 0,60080 0,56825 0,54366 0,52267 0,50532

39) Considere um eletrodo de hidrognio numa soluo aquosa de HBr, operando a 1,00 bar. Calcule a variao do potencial do eletrodo quando a molalidade do cido passa de 5,0 para 20,0 mmol.kg

-1. Os coeficientes de atividade mdios do HBr

nas solues acima so, respectivamente 0,930 e 0,879. 40) Calcule o potencial da pilha seguinte:

Zn(s)/ZnCl2(aq, 0,10molkg-1

) /AgCl(s)) /Ag(s). Use LLDH para calcular o coeficiente mdio de atividade.

41) Use a LLDH e a equao de Nernst para estimar o potencial da clula abaixo: Ag(s)/AgBr(s)/KBr(aq, 0,050 molkg

-1)//Cd(NO3)2 (aq, 0,010 molkg

-1)/Cd(s).

42) Sabendo que: Eo (Cu

2+/Cu) = +0,340V e E

o ( Cu

+/Cu) = +0,522V qual o valor do E

o (Cu

2+/Cu

+)?

43) Calcule o potencial padro e a constante de equilbrio para a reao: 2Fe2+

(aq) + Au3+

(aq) 2Fe3+

(aq) + Au+ (aq)

44) A reao: Fe3+

+ Ag Fe2+

+ Ag+ possui constante de equilbrio igual a 0,531. Sabendo-se que o potencial padro do par

Ag+/Ag = +0,799V, qual o potencial padro do par Fe

3+/Fe

2+?

45) Seja rGo = -212,7 kJ.mol

-1 para a reao na clula da Daniell com a molalidade de sulfato de cobre igual a 1,0 x 10

-3

mol.kg-1

e a do sulfato de zinco igual a 3,0 x 10-3

mol.kg-1

. Pede-se: (a) O diagrama desta clula (b) Um desenho representando esta clula com todos os seus componentes: anodo, catodo, polaridade e fluxo de

eltrons (c) O valor do quociente reacional (Q)

(d) O valor do potencial padro calculado a partir do valor de rGo

(e) O valor do potencial da clula.

46) Para calcular os parmetros termodinmicos da reao: Cu 2+

(aq) + Pb(s) Cu (s) + Pb 2+(

aq)

foi montada a seguinte clula eletroqumica: Pb(s)/Pb2+

(aq)//Cu2+

(aq)/Cu(s) Medidas da diferena de potencial em funo da temperatura forneceram os seguintes dados

temperatura / C 18,0 28,0 38,0 48,0

ddp / mV 464 468 473 478

Utilizando os dados e um grfico apropriado, calcule Go, H

o e S

o

47) O potencial padro da pilha Pt / H2(g) / HBr(aq) / AgBr(s) / Ag(s) foi medido em vrias temperaturas e os dados obtidos ajustaram-se ao seguinte polinmino: E

o/V = 0,07131 4,99x10-4 (T/K 298) 3,45x10-6(T/K-298)2.

Estimar a energia de Gibbs padro da reao, a entalpia padro e a entropia padro a 298K. 48) Seja a pilha: Zn(s) / ZnCl2(aq, 0,0050 mol kg

-1) /Hg2Cl2 (s) /Hg(l). O valor medido do potencial desta pilha de 1,2272 V e

dE/dT = -4,52x10-4

V K-1

. Determine rG; rGo; rS; rH e K. Use os seguintes valores de potencial padro:

Zn2+

/Zn = -0,7628V, Hg2Cl2/Hg = +0,2676V

FORMULRIO

Constantes: F = 96485 C.mol-1

e R = 8,314 J.mol-1

.K-1

c/km lRA / /1k Rk /

2/1comm o

m i

i

o

i zbbI2)/(

2

1

1

)/( 2o

a

bbK

omm /

2)(

)/(11o

m

o

m

o

mm Ka

bb

2/12ii Iz509,0log

2/1Izz509,0log

)/( oiii bba

1

1

vvbb

1

aaa

dT

dEnFS

Go = -n F o Go = Ho -T So Go = -RTlnK QnFRTEE o ln)(