Exercícios com resposta

Exercícios com resposta – Prof. Mateus Andrade - PUCRS

EXERCÍCIOS

Propriedades dos líquidos.

1. Em função das forças interativas moleculares como se pode explicar:

1. a elevada tensão superficial da água.

2. a dilatação anormal (anômala) do gelo.

2. Como toda a criança, você, provavelmente, já deve ter enchido um copo acima da sua borda. Como se explica o fato do mesmo não transbordar?

3. A acetona (CH3COCH3) é um líquido muito mais volátil do que a água, fato esse comprovado pelo seu ponto de ebulição ser bastante inferior (53,6o C). Como esse fenômeno pode ser explicado ?

4. Porque a água quente evapora mais rapidamente do que a água fria?

5. A miscibilidade (solubilidade) do etanol (CH3CH2OH) é infinita, em água. A solubilidade é decorrente de forças atrativas entre as moléculas das substâncias envolvidas. Nesse caso qual é o tipo de força atrativa?

6. Valendo-se de qualquer bibliografia de Química Geral, investigue a respeito do diagrama de fases da água pura bem como do significado do ¨ponto triplo da água¨.

7. A solubilidade de gases em líquidos não mostra o mesmo comportamento do que a dos sólidos. Varia diretamente com a pressão

(Lei de Henry) e inversamente com a temperatura. Em função disso explique porque os peixes procuram os lugares mais profundos e sombrios durante as tardes de verão?

8. O que ocasiona a ¨descompressão¨ em mergulhadores?

Preparação de soluções.

1. Na preparação de uma solução, quando é que um soluto pode ser considerado um padrão primário ?

2. Enumere algumas características de um padrão secundário, citando, pelo menos, 5 exemplos de solutos que mostrem essas características ?

3. Porque as soluções, mesmo as de padrões secundários, devem ser preparadas em balões volumétricos e não em bequer graduado ?

4. Investigue a respeito de duas soluções que devem ser obrigatoriamente conservadas em frasco escuro, ao abrigo da luz, justificando tal procedimento em cada caso.

5. Qual a diferença entre uma pipeta graduada e uma pipeta volumétrica, ambas de mesma capacidade ?

Concentração das soluções.

1. Procure estabelecer o significado para as expressões de concentração encontradas em algumas soluções de nosso cotidiano:

Soro fisiológico : NaCl a 0,9 %

Água oxigenada a 10 volumes

Graduação alcoólica do conhaque 380 GL.

2. Sabendo-se que a solubilidade do NaCl, a 100o C é de 39,0 g/100 g de água e, a 20o C é de 36,0 g/100 g de água, calcule qual a massa de água necessária para dissolver 780 g de NaCl à 100o C e qual é a massa de NaCl que permanecerá dissolvida quando essa solução for resfriada até 20o C?

Resposta: mágua = 2000 g ; mNaCl = 720,0 g

3. A fração molar do ácido sulfúrico é 0,10, numa solução aquosa. Qual a Concentração em massa (Título) da mesma?

Resposta: 37,6 %

4. O álcool hidratado usado como combustível apresenta em média cerca de 3,7 % em massa de água dissolvida no álcool. Qual o valor da fração molar do soluto nessa solução ?

Resposta: 0,089

5. O ácido sulfúrico para acumuladores (baterias) de automóveis tem 32 % em massa de ácido; o resto é água. A massa específica dessa solução é 1,2 g/mL. Qual a Molaridade de ácido sulfúrico na solução?

Resposta: 4,0 mol/L

6. Formalina é uma solução para preservação usada em biologia. Ela contém 40 cm3 de formaldeído (H-CHO), massa específica 0,82 g/cm3, por 100 gramas de água. Qual a Molalidade dessa solução?

Resposta: 10,93 mol/kg de água

7. A graduação alcoólica do “ whiskey “ bourbon (destilado de malte e milho), produzido, principalmente, nos estados do Tenessee e Kentucky (USA), corresponde ao dobro da porcentagem em volume de álcool (C2H5OH). Para uma graduação 120 do whiskey bourbon, qual a molalidade do álcool etílico?

(massa específica do etanol = 0,80 g/mL)

Resposta: 26,08 mol/kg

8. Qual a massa de cloreto de cálcio (CaCl2) que deve ser dissolvida em 400 gramas de água para produzir uma solução de título 20%?

Resposta: 100 g

9. O bactericida permanganato de potássio, KmnO4, pode ser usado em água dissolvido na proporção em massa de 1 : 40.000. Que volume de água será necessário dissolver 1 comprimido de 0,1 gramas de permanganato para produzir a solução acima?

Resposta: 4 l de água

10. Em média, as cervejas apresentam teor alcoólico (etanol) de 4% (40 GL). Qual o volume, em litros, de etanol, existente num tonel de 10.000 L de cerveja?

Resposta: 400 mL

11. Uma solução cuja densidade é 1,15 g/mL foi preparada dissolvendo-se 160 g de NaOH em 760 mL de água. Determine a massa e o volume da solução obtida.

Respostas: m = 920 gramas ; V = 0,8 L

12. Segundo os padrões modernos de controle ambiental, uma água natural de superfície não pode conter mais de 0,78 mg de cromo por litro. Qual a concentração limite para o cromo em mol/L?

Resposta: 1,5 . 10-5 mol/L

13. O rótulo de uma solução de ácido clorídrico comercial indica HCl 37,4 % em peso e massa específica 1,18 g/mL. Qual a molaridade do HCl nessa solução?

Resposta: 12 mol/L

14. Um mL de solução 1,0 M de ácido clorídrico equivale a 20 gotas. Qual o número de mols de HCl presentes em 1,0 gota?

Resposta: 5,0 . 10-5 mol

15. Certa massa de sulfato férrico foi dissolvida para perfazer 1,0 litro de solução. O número total de partículas dispersas na solução, considerando o soluto totalmente dissociado, foi igual a 6,02 . 1022 (0,1 N0). Qual a Molaridade da solução em função do Fe2(SO4)3?


16. A solução aquosa de cloreto de sódio, vendida no comércio e usada como colírio ou para limpar lentes de contato, apresenta Título igual a 0,9 %. Qual a massa de NaCl contida em 1,0 litro dessa solução?

Resposta: 9,0 gramas

17. Um analgésico em gotas deve ser ministrado em quantidade de 3 mg por quilograma de massa corporal, não podendo, entretanto, exceder a 200 mg por dose. Sabendo-se que cada gota contém cerca de 5 mg do analgésico, quantas gotas deverão ser ministradas a um paciente de 70 quilogramas?

Resposta: 40 gotas

18. O rótulo de uma água mineral distribuída para o consumo informa que ela contém principalmente 696,35 mg de bicarbonato de sódio (NaHCO3), além de outros componentes. Qual a concentração do bicarbonato de sódio, expressa em mol/litro dessa água mineral?

Resposta: 0,008 mol/L

19. Uma solução de Cr2(SO4)3, apresenta uma concentração de 0,2 mol/L. Supondo o sal totalmente dissociado, qual a molaridade em relação aos íons presentes?

Respostas: Cromo = 0,4 mol/L ; Sulfato = 0,6 mol/L

20. A água potável pode ter no máximo 1,0 ppm de chumbo. Qual a maior massa de chumbo que pode existir em 0,50 L de água potável?

Resposta: 5,0 . 10-4 gramas

Diluição e Misturas de Soluções

* Diluição

1. A 50 gramas de uma solução de ácido sulfúrico de 63% em massa são adicionados 400 g de água. Qual a porcentagem de ácido na solução diluída obtida?

Resposta: 7 %

2. Que volume de água, em mL, deve ser adicionado a 80 mL de solução aquosa 0,1 M de uréia, para que a solução resultante seja 0,08 M?

Resposta: 20 mL

3. Que volume de ácido sulfúrico 20% em massa e densidade 1,139 g/mL é necessário para preparar 50 mL de solução a 5% em massa e densidade 1,032 g/mL?

Resposta: 3,40 mL

4. Que volume de ácido clorídrico 0,25 mol/L poderemos obter pela diluição de 50 mL de HCl de massa específica 1,185g/mL e que apresenta 36,5 de ácido clorídrico, em massa?

Resposta: 2,37 L

5. Foi adicionado certo volume de água a 100 mL de solução 1,0 M de NaOH, de modo que a sua concentração ficou reduzida a 1/5 do valor inicial. Qual o volume de água adicionado?

Resposta: 400 mL

* Mistura de Soluções

1. Misturando-se 280 mL de uma solução 1/2 M de HCl com 200 mL de uma segunda solução do mesmo ácido contendo 14,6 g

de HCl puro num volume de 500 mL, qual a Molaridade resultante?


2. Misturando-se 250 mL de ácido fosfórico, com massa específica 1,12 g/mL, que contém 24,5% em massa de H3PO4, com 1/2 L de solução 0,2 mol/L do mesmo ácido, qual a Molaridade resultante?


3. Uma solução aquosa 2 M de NaCl, de volume 50 mL, foi misturada a 100 mL de outra solução do mesmo sal, de molaridade 0,5 M. Qual a molaridade da mistura resultante?

Resposta: 1,0 mol/L

4. Volumes iguais de duas soluções aquosas de NaOH de molaridades iguais a 0,4 e 0,8 mol/L, respectivamente, foram misturados e deram origem a uma nova solução. Qual a molaridade e a concentração em g/L dessa nova solução?

Respostas: 0,6 mol/L ; 24,0 g/L

5. Em um balão volumétrico de 1000 mL juntaram-se 250 mL de uma solução 2,0 M de ácido sulfúrico com 300 mL de solução 1,0 M do mesmo ácido e completou-se o volume até 1000 mL, com água destilada. Qual a Molaridade da solução resultante?


Soluções que Reagem entre si

1. Uma remessa de soda cáustica está sob suspeita de estar adulterada. Dispondo de uma amostra de 0,5 gramas, foi preparada uma solução aquosa de 50 mL. Essa solução foi titulada sendo consumidos 20 mL de uma solução 0,25 M de ácido sulfúrico. Qual a percentagem de impurezas da amostra de soda, considerando-se que o ácido não reage com as impurezas.

Resposta: 20 %

2. Juntou-se 300 mL de solução HCl 0,4 mol/L à 200 mL de NaOH 0,8 mol/L. A solução resultante será ácida, básica ou neutra? (a) Qual a Molaridade em relação ao reagente em excesso? (b) Qual a Molaridade em relação ao sal formado?

Respostas: a solução resultante será básica; (a) 0,08 mol/L ; (b) 0,24 mol/L

3. 100 mL de solução de ácido sulfúrico 0,1 mol/L são adicionados a 500 mL de NaOH 0,5 mol/L. Para que valor ficará reduzida a molaridade da solução básica?


4. 30 mL de uma solução de H2SO4 quando misturados com uma solução de BaCl2 produzem uma precipitado branco (sulfato de bário) que, lavado e seco pesou 0,466 gramas. Qual a Molaridade da solução ácida?


5. Uma indústria adquiriu hidróxido de sódio como matéria-prima para a fabricação de sabão, a qual apresentava impurezas inertes ao HCl. Certa amostra de 3,0 gramas da base foi completamente neutralizada por 20 mL de HCl 3,0 mol/L. Determine (a) a percentagem de pureza da base e (b) a massa

de material necessário para a preparação de 1,0 L de solução 1,0 mol/L?

Respostas: (a) 80 % ; (b) 50 g

Efeitos Coligativos das Soluções Ideais

1. Relacionando com o fenômeno da osmose explique quais os efeitos sobre um peixe de água do mar se o colocarmos num aquário de água “doce”?

2. Quando se adiciona açúcar a uma salada de frutas, aumenta o volume do “caldo” . Explique o fenômeno ocorrido.

3. Porque em países muito frios é costume adicionar sal grosso sobre a neve acumulada nas estradas?

4. Pesquise sobre as aplicações da “osmose reversa” .

5. Porque uma salada de alface murcha, após algum tempo, se for temperada com sal?

6. Colocando-se duas amostras líquidas de igual volume para evaporação espontânea, sendo a primeira de água pura e a segunda de salmoura

(água e cloreto de sódio), em qual das duas se observará maior redução de volume, por evaporação da água? Porque?

7. Na preparação do charque, o gaúcho adiciona considerável quantidade de sal grosso sobre a carne, com o intuito de conservá-la. Justifique porque esse procedimento auxilia na conservação da carne.

8. A utilização de calda para a conservação de frutas (compotas) vale-se do efeito osmótico. Investigue como funciona esse princípio de conservação.

*** Sugestão: consulte um professor que atue na área de Química Biológica.

9. Considerando-se mesma temperatura, qual o sistema que apresenta maior velocidade de evaporação: a água do mar ou de um lago? Porque?

10. A superfície do Oceano Antártico freqüentemente se apresenta líquida, apesar de sua temperatura estar bem abaixo de 0o C. Como se explica esse fenômeno?

11. Qual o abaixamento relativo da pressão máxima de vapor de uma solução que apresenta 10-3 mol de um soluto não iônico, por quilograma de água?

Resposta: 1,8 . 10-5

12. Qual a massa molar de um certo glicídio, sabendo que em certa temperatura a dissolução de 20,0 gramas do mesmo em 500 gramas de água causa um abaixamento relativo na pressão máxima de vapor igual a 0,004?

Resposta: 180 g/mol

13. O sangue humano tem pressão osmótica 7,8 atm à 37o C. Qual a massa aproximada de cloreto de sódio que deve ser dissolvida em água, suficiente para preparar 4 litros de solução, para que seja isotônica com o sangue?

Resposta: 36 gramas

14. Eventualmente s solução 0,30 M de glicose é utilizada como injeção intravenosa, pois tem pressão osmótica próxima do sangue. Mostre que a mesma apresenta valor próximo ao referido no exercício anterior, à 37o C.

15. Dentre as soluções abaixo, qual a que congela à temperatura mais baixa?

1,0 mol de glicose em 1000 g de água;

1,0 mol de HCl em 1000 g de água;

1,0 mol de ácido acético em 1000 g de água;

1,0 mol de cloreto de cálcio em 1000 g de água;

0,5 mol de cloreto ferroso em 1000 g de água.

Resposta: 1,0 mol de cloreto de cálcio em 1000 g de água.

16. Considere cinco soluções aquosas de concentração 0,1 mol/L, das seguintes substâncias: glicose, NaCl, KCl, K2SO4 e ZnSO4. Qual a que apresenta o menor ponto de congelamento?

Resposta: K2SO4

17. Considere uma solução contendo 17,1 g de sacarose (C12H22O11) em 180 g de água. Sabendo que a pressão de vapor da água pura, à 20oC, é 17,5 mm Hg, qual a pressão de vapor da solução?

Resposta: 17,4 mm Hg

18. Calcule o abaixamento relativo da pressão máxima de vapor de uma solução 0,01 mol/kg de CaCl2, cujo grau de dissociação aparente é 0,80.

Resposta: 4,68 . 10-4

19. Um polímero de fórmula geral (C2H4)n abaixou o ponto de congelamento do benzeno em 0,36o C, quando 1,0 grama do mesmo foi dissolvido em 5,0 gramas de benzeno. A constante criométrica do benzeno vale 5,04o C.mol-1.kg. Determine o valor de “ n “ na fórmula geral do polímero.

Resposta: 100

20. Uma solução aquosa de cloreto de sódio, na qual se admite o sal totalmente dissociado, ferve a uma temperatura de 101,3o C, ao nível do mar. Qual o seu ponto de congelamento?

Resposta: - 4,65o C

21. Se uma solução de um soluto não dissociado congela a – 1,30o C, qual a sua temperatura de ebulição?

Resposta: 100,36o C

22. Isolou-se uma proteína de uma amostra de soro sangüíneo. Uma dispersão coloidal de 685 mg da referida proteína dissolvida em água suficiente para formar 10 mL tem uma pressão osmótica de 0,28 atm a 7o C. Sendo a proteína um composto covalente típico, não dissociado, qual a massa molecular, aproximada, da proteína?

Resposta: 5,6 . 103 u

23. Verifique se existe isotonia entre uma solução aquosa de NaCl 0,01 M e uma solução aquosa de sacarose (soluto não dissociado) 0,02 M, ambas na temperatura de 20o C?

24. Para que uma solução aquosa de glicose tenha a mesma pressão osmótica que a solução salina fisiológica (NaCl 0,15 M), qual deverá ser a concentração, em mol/L da solução de glicose?

Resposta: 0,30 M

25. Uma solução de concentração 30 g/L de um soluto não iônico, de massa molar 90 g/mol, é isotônica com uma solução de sulfato férrico que contém 20 g desse soluto em 600 ml de solução. Qual o grau de dissociação aparente do sulfato férrico?

Resposta: 0,75 ou 75 %

Introdução à Termodinâmica e Termoquímica

1. Uma amostra de 0,100 mol de propano, um dos constituintes do GLP, foi colocada em uma bomba calorimétrica com excesso de O2 e inflamada, segundo a equação: C3H8(g) + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(l) . A temperatura inicial do calorímetro era de 25o C e sua capacidade calorífica era 97 kJ/o

C. A reação aumentou a temperatura para 27,282o C.

1. Quantos joules foram liberados pela queima do propano?

2. Qual a variação de energia interna, em kJ/mol, para o C3H8?

Respostas: 2,22 . 105 Joules ; U = - 2.220 kJ/mol

2. Quando 3,2 gramas de etanol (C2H5OH) são queimados em uma bomba calorimétrica, contendo 3,5 kg de água, a temperatura sobe 5,52o C. A capacidade calorífica (ou constante calorimétrica) do calorímetro vale

2550 J/oC e o calor específico da água é 4,18 J/mol. K. Calcule o calor de combustão do etanol, em kJ/mol.

Resposta: 1.897 kJ/mol

3. Costuma-se considerar que a necessidade energética diária para uma pessoa de 50 kg seja de, aproximadamente, 2.000 kcal. Supondo que essa energia seja obtida unicamente pela queima de glicose, no metabolismo, calcule a massa de glicose a ser ingerida, por dia, sabendo que o valor energético desse alimento é de 17 kJ/grama.

*** Obs.: 1 kcal = 4,18 kJ

4. Sabe-se que o Poder Calorífico de um combustível é a quantidade de energia (em calorias ou Joules) liberada por unidade de massa queimada (grama, quilograma ou tonelada). Consultando tabelas de entalpias de combustão, calcule o Poder Calorífico, em calorias/grama, para os seguintes combustíveis:

1. Hidrogênio

2. Etanol

3. Metanol

4. Glicose

5. C (grafite)

5. De forma simplificada a reação de fotossíntese pode ser assim representada:

6 CO2(g) + 6 H2O(v)_ C6H12O6(s) + 6 O2(g)

Sabendo que as entalpias de formação do CO2, H2O e glicose valem, respectivamente, - 94,0 , - 58,0 e – 242,0 kcal/mol, qual a entalpia da reação de fotossíntese?

Resposta: - 540,0 kcal/mol

6. A decomposição do explosivo nitroglicerina libera grande volume de gases e considerável quantidade de calor, segundo a equação:

4 C3H5(ONO2)3(l) 12 CO2(g) + 10 H2O(g) + 6 N2(g) + O2(g)

As entalpias de formação da nitroglicerina, gás carbônico e vapor dágua valem, respectivamente: - 58,0 , - 94,1 e – 57,8 kcal/mol. A partir desses dados calcule a entalpia da reação na decomposição de 0,1 mol de nitroglicerina.

Resposta: - 36,85 kcal.

7. As entalpias de combustão do etanol e do ácido acético valem, respectivamente – 326,7 e – 209,4 kcal/mol. No azedamento do vinho, o etanol presente oxida-se, em presença de enzimas produzidas pelo micro-organismo Mycoderma Acceti, formando ácido acético. A partir das entalpias acima, calcule a variação de entalpia envolvida na oxidação (fermentação) do etanol formando ácido acético.

Resposta: - 117,3 kcal/mol

8. A evaporação pela transpiração é um mecanismo pelo qual o corpo se desfaz do excesso de energia térmica e regula-se para manter uma temperatura constante. Quantos quilojoules são removidos do corpo pela evaporação de 10,0 gramas de água?

Resposta: 24 kJ.

9. A entalpia de combustão do metano vale – 212,88 kcal/mol e o calor latente de vaporização da água é 540 cal/grama. A partir desses dados, qual o volume de metano, nas CNTP, que deve ser queimado para converter 250 gramas de água a 20o C em vapor de água a 100o C?

10. O valor energético dos alimentos é, em geral expresso, na forma de calor de combustão de carboidratos (como C6H12O6), gorduras (lipídios) e proteínas, correspondendo aos valores seguintes:

1. carboidratos = 17,0 kJ/grama

2. gorduras = 38,0 kJ/grama

3. proteínas = 17,0 kJ/grama

Consultando os dados indicados em alimentos industrializados que você consome, verifique, pelas quantidades mencionadas, se os valores estão corretos ou, pelo menos, aproximados.

11. Uma vela é feita de um material ao qual se pode atribuir a fórmula genérica C20H42. Qual o calor liberado na combustão de 10,0 gramas dessa vela, em condições padrão, sabendo que na sua combustão a entalpia envolvida é correspondente a – 13,3 kJoule/mol?

Resposta: 0,47 kJoule

12. A reação de combustão completa do metano libera 2,1 . 102 kcal por mol de CH4 queima, segundo a equação: CH4(g) + 2

O2(g) ==> CO2(g) + 2 H2O(l). A fusão nuclear a partir do lítio, correspondente a : 73Li + 1

1H ==> 2 42He libera uma

quantidade de energia equivalente a 4,0 . 108 kcal por mol de Lítio. Para se ter a mesma quantidade de energia que é liberada na produção de 1,0 mol de Hélio, qual a massa de metano que deve ser queimada?

Resposta: 16 toneladas

13. Considere a reação termoquímica de combustão do etanol líquido:

C2H5OH(l) + 3 O2(g) ==> 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H = - 330,0 kcal/mol

Sabendo que a massa específica do etanol é 0,782 g/ml, qual o volume de etanol líquido que deve ser queimado para obter 561 kcal?

Resposta: 100 mL

14. Tanto gás natural como óleo diesel são utilizados como combustíveis em transportes urbanos. A combustão completa do gás natural e do óleo diesel liberam, respectivamente, 9,0 . 102 kJ e 9,0 . 103 kJ por mol de hidrocarboneto. A queima desses

combustíveis contribui para o efeito estufa, pela produção de CO2 . Sabendo que esses dois combustíveis correspondem a CH4 e C14H30, para igual energia liberada, quantas vezes a contribuição do óleo diesel é maior do que o metano?

Resposta: 1,4

15. A combustão do metanol e do etanol podem ser representadas pelas seguintes equações:

I – CH4O(l) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l) H = - 671,0 kcal/mol

II – C2H6O(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H = - l.327,0 kcal/mol

Sabe-se que as densidades desses dois líquidos são praticamente iguais. Na combustão de um mesmo volume, qual libertará mais calor?

Resposta: etanol

*** Calores liberados: metanol = 20,96 kJ/g; etanol = 28,84 kJ/g

Velocidade das Reações Químicas

1. Na reação: 2 X(g) ==> Z(g) , a concentração de X cai de 0,50 para 0,10 mol/L em 45 minutos. Calcule a velocidade média em termos de

1. diminuição na concentração de X em mol/L.s.

2. aumento na concentração de Z em mol/l.min.

Respostas: a) 1,5 . 10-4 mol/L.s b) 4,4 . 10-3 mol/l.min

2. Para a reação

4 HBr(g) + O2(g) ==> 2 Br2(g) + 2 H2O(g)

a equação de velocidade é mais freqüentemente escrita em função do componente de coeficiente unitário, isto é, velocidade = - [O2] / t. Escreva equações equivalentes a esta em função de todos os componentes.

3. Complete a seguinte tabela para a reação 2 A(g) + Z(g) produtos, que é de primeira ordem em relação aos dois reagentes:

[A] (mol/L) [Z] (mol/L) k (L/mol.s) V (mol/L.s)

0,450 0,300 4,0 -----

----- 0,053 0,32 0,018

0,750 0,800 ----- 0,010

Respostas: 0,54 mol/L.s ; 1,1 mol/L ; 0,017 L/mol.s

4. Em determinado experimento, a reação de formação de água ocorre com o consumo de 4,0 molsde oxigênio por minuto. Qual a velocidade média de consumo do H2?

Resposta: 8,0 mols/minuto

5. Experimentalmente observou-se que a velocidade de formação da substância C, através da reação 2 A + B C é independente da concentração de B e quadruplica quando a concentração de A é duplicada. Representando por k a constante de velocidade, qual a expressão da lei de velocidade?

Resposta: v = k [A]2

6. A velocidade da reação de 2a ordem : 2A ==> produtos vale 10,0 mols/L.min, quando a concentração de A é de 2,0 mols/L. Se a concentração baixar para a metade do valor inicial, qual a velocidade?

Resposta: 2,5 mols/L.min.

7. Para uma reação envolvendo um só reagente, os seguintes dados cinéticos da mesma foram obtidos:

V (mol/L.min) 0,020 0,020 0,019 0,021

[reagente] 0,100 0,090 0,080 0,070

Qual a ordem para essa reação?

Resposta: zero

8) Os dados abaixo referem-se à reação de NO com Cl2 para formar NOCl.

[Cl2] (mol/L) [NO] (mol/L) Velocidade (mol/L.s)

0,050 0,050 1,0 . 10-3

0,150 0,050 3,0 . 10-3

0,050 0,150 9,0 . l0-3

1. Qual a ordem em relação ao NO? E ao Cl2?2. Escreva a equação de velocidade.

3. Calcule a constante cinética.

4. Qual a velocidade quando as concentrações de Cl2e NO valem, respectivamente 0,20 e 0,40 mol/L?

Respostas: 2 e 1 ; v = k [NO]2[Cl2]1 ; 8,0 L2/mol2.s ; 0,26 mol/L.s

9. Os seguintes dados referem-se à decomposição do cloreto de etila, em fase gasosa, na temperatura de 450 K:

t (min) [EtCl] (mol/L) t (min) [EtCl] (mol/L)

0 0,200 4 0,187

1 0,197 8 0,175

2 0,193 16 0,153

3 0,190 - -

1. Através de um gráfico (10 x 10), em papel milimetrado, demonstre que essa reação é de primeira ordem;

2. Pelo gráfico determine k;

10. A constante de velocidade de primeira ordem para a decomposição do C2H5Cl, na temperatura de 720 K, é de 2,5 . 10-3 min-1. Partindo de uma concentração de 0,200 mol/L calcule:

1. a concentração do C2H5Cl após 1,0 hora;

2. o tempo decorrido para que a concentração se reduza pela metade.

11. Quando se adiciona peróxido de hidrogênio (água oxigenada) sobre a pele, aparentemente nada se observa. No

entanto se houver um ferimento, em presença de sangue a água oxigenada se decompõe com relativa velocidade. Pesquise a respeito da substância presente no sangue que produz esse efeito.

Obs.: consulte um professor que atue na área de Bioquímica.

12. Como cada um dos seguintes itens afetam a velocidade de uma reação?

1. A passagem do tempo.

2. Diminuição do tamanho de um recipiente para uma reação em fase gasosa.

3. Adição de um catalisador.

13. Usualmente diz-se que a adição de uma pequena quantidade de um catalisador produz significativos efeitos na velocidade de uma reação. Explique porque essa afirmativa é verdadeira.

14. Com suas próprias palavras, explique por quê

1. uma diminuição na temperatura diminui a velocidade de uma reação.

2. A duplicação da concentração de um reagente nem sempre duplica a velocidade da reação.

3. Um catalisador altera a constante de velocidade.

15. Pesquise a respeito do que são enzimas e qual o seu papel em relação à velocidade das reações, de um modo geral.

Obs.: consulte um professor que atue na área de Biotecnologia.

16. Pesquise a respeito da constituição (composição) e das principais reações que ocorrem nos catalisadores dos automóveis.

17. Uma reação apresenta uma variação de entalpia de – 85 kJ/mol e uma energia de ativação de 70 kJ/mol, sem a utilização de catalisador. Pela adição de um catalisador essa energia de ativação reduziu-se para 45 kJ/mol. Represente um diagrama dessas energias, indicando na ordenada energia e na abcissa tempo de reação.

18. Localize no diagrama do exercício anterior o “complexo ativado” da reação.

19. A adição de um catalisador influi na variação de entalpia de uma reação? Porque?

20. Pesquise a respeito da importância da catálise Ziegler-Natta na produção de polímeros como o polietileno.

Obs: nossa Faculdade tem em seu corpo docente especialistas na área. Consulte-os !!

21. Para remover uma mancha de um prato de porcelana faz-se o seguinte: cobriu-se a mancha com meio copo de água fria, adicionaram-se algumas gotas de vinagre e deixou-se por uma noite. No dia seguinte a mancha havia clareado suavemente. Usando apenas água e vinagre, sugira duas alterações no procedimento, de tal modo que a remoção da mancha possa ocorrer em menor tempo. Justifique cada uma das alterações propostas.

22. Afim de adoçar mais rapidamente uma xícara de chá devemos utilizar açúcar comum ou açúcar cristal? Explique.

23. Na digestão de alimentos ocorre uma série de reações químicas. Explique, levando em conta a velocidade das reações químicas, porque é benéfico mastigar bem os alimentos?

24. A pólvora negra é uma mistura de três sólidos: carvão, salitre (KNO3) e enxofre. Porque, na pólvora, esses sólidos se apresentam sob forma pulverizada (pó) e não apenas colocados em pedaços?

25. Frascos contendo água oxigenada devem ser guardados em frascos escuros e em locais de baixa temperatura. Explique tais recomendações.

Equilíbrios Químicos e Iônicos

1. A reação reversível em fase gasosa: CO + H2O ==> CO2 + H2 admite os seguintes valores para a constante de equilíbrio Kc

T (o C) 225 425 625 825 995

Kc 0,007 0,109 0,455 1,080 1,760

Partindo-se de uma mistura equimolar de CO e H2O:

a) quais os compostos predominantes no equilíbrio, a 225o C?

b) em qual das temperaturas mencionadas as concentrações dos reagentes e dos produtos, no equilíbrio, são aproximadamente iguais?

2. Considere a seguinte equação de oxi-redução:

Ce+4aq) + Fe+2

(aq) ==> Ce+3(aq) + Fe+3

(aq)

A constante de equilíbrio da reação é igual a 2,0 . 1011.

1. Escreva a expressão que representa a constante de equilíbrio.2. Calcule a concentração de íons Ce+4 que existe em equilíbrio

em uma solução cuja concentração de Ce+3 é 0,1 mol/L, de Fe+3 é 0,1 mol/L e a de Fe+2 é 0,1 mol/L.

Resposta: b) 5,0 . 10-13 mol/L

3. Um mol de H2 e um mol de Br2 são colocados em um recipiente de 10 L de capacidade, a 575o C. Atingindo-se o equilíbrio a análise do sistema mostrou que 0,20 mol de HBr está presente. Calcule o valor da constante Kc.

4. Se 1,0 mol de H2 e 1,0 mol de I2, em um recipiente de 1,0 litro, atingirem a condição de equilíbrio, em temperatura adequada, observa-se que a constante do mesmo vale 49,0. Qual a concentração de HI no equilíbrio?


5. N2O4 e NO2, gases poluentes do ar, encontram-se em equilíbrio, como indicado na equação: N2O4(g) 2 NO2(g).

Em uma experiência, nas condições ambientes, introduziu-se 1,50 mol de N2O4 em um recipiente de 2,0 litros. Estabelecido o equilíbrio, a concentração de NO2 foi de 0,060 mol/L. Qual o valor da constante desse equilíbrio?


6. Em um recipiente de 1,0 litro, colocou-se 1,0 mol de PCl5. Em fase gasosa, o PCl5 se decompôs em PCl3 e Cl2, em temperatura tal que o reagente se encontra 80% dissociado. Qual a constante de equilíbrio desse sistema?

Resposta: 3,20 mols/L

7) Bicarbonato ácido de sódio sólido é usado como fermento químico porque se decompõe termicamente, produzindo gás carbônico, de acordo com a reação representada pela equação: 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g).

a) Escreva a expressão matemática para a constante de equilíbrio em termos das pressões parciais (Kp);

b) A constante de equilíbrio, em termos das pressões parciais, vale 0,25 atm2, na temperatura de 125o C, quando as pressões são medidas em atmosferas. Quais as pressões parciais do CO2 e da H2O no equilíbrio?

Resposta: ambas 0,5 atm.

8. A equação química não balanceada: C6H12O6 + NO3- + H+ ==>

CO2 + H2O + N2 representa a reação que ocorre em solos pouco aerados e envolve a redução de nitrato a nitrogênio, em meio ácido, em presença de carboidratos. O fenômeno, conhecido como desnitrificação, prejudica a fixação de NO3

- pelas plantas. Assinale, apresenta uma justificativa, qual das alternativas abaixo, representa uma espécie química capaz de aumentar a concentração do NO3

- no equilíbrio.

1. liberar íons OH-.

2. liberar íons H+.

3. absorver CO2.

4. reagir com N2.

5. consumir água.

9. A reação de transformação do dióxido de carbono em monóxido de carbono, representada pela equação abaixo, é muito importante em certos processos metalúrgicos:

C(s) + CO2(g) 2 CO2(g) H = 174 kJ/mol de C

Qual o efeito sobre o equilíbrio se:

1. adicionarmos C sólido?2. aumentarmos a temperatura?

3. introduzir um catalisador adequado a essa reação?

10. Uma das causas de incêndios em florestas é a combustão espontânea de compostos orgânicos, genéricamente representada a seguir:

composto orgânico + O2(g) CO2(g) + H2O(v) + calor

Observe que o deslocamento do ponto de equilibrio da reação pode tornar a combustão mais intensa. Dois fatores, entre outros, que podem contribuir para tal fato são:

1o) o aumento da pressão parcial de O2;

2o) a baixa umidade relativa do ar em dias quentes.

Explique porque esses dois fatores deslocam o equilíbrio no sentido da combustão?

11. Em um recipiente de 500 mL encontram-se em equilíbrio 0,48 gramas de NO2 e 2,0 gramas de N2O4, segundo a equação: 2 NO2(g) N2O4(g).

Qual a constante de equilíbrio?

Resposta: K = 0,01 L/mol.

12. Partindo de 0,388 mol/L de NOCl, à 475 K, a reação: 2 NOCl 2 NO + Cl2 produz 0,02 mol/L de Cl2, ao atingir o equilíbrio. Calcular Kc.

Resposta: Kc = 2,64 . 10-4 mol/L

13. O valor assumido pela constante de equilíbrio de uma reação nos dá uma idéia de sua “extensão”, isto é, do avanço dos reagentes em direção dos produtos.

Que relações podemos fazer entre o rendimento de uma reação e um

1. valor elevado de constante Kc?

2. valor reduzido de constante Kc?

14. A constante de equilíbrio em função das pressões parciais, para uma reação gasosa, pode ser calculada a partir de grandezas termodinâmicas, particularmente a Energia de Gibbs, segundo a expressão:

Kp = e(-G/RT)

Para a reação gasosa: 2 NO2(g) N2O4(g) a variação de energia de Gibbs, em condições padrão vale – 140,00 kJ/mol. Calcule a constante Kp.

Resposta: 3,0 . 1024

15. Metanol, CH3OH, é obtido comercialmente pela reação abaixo:

CO(g) + 2 H2(g) ==> CH3OH(g)

A uma certa temperatura o valor da constante de equilíbrio, Kc, é numericamente igual a 7,3. Em que sentido a reação será deslocada quando a mistura inicial contiver

a) 0,80 mol/L de CO e 1,5 mol/L de H2?

b) uma mistura gasosa de de 0,90 mol de metanol, 0,45 mol de CO e 0,45 mol de H2, num recipiente de 3,0 L?

16. O ácido clorídrico pode ser considerado como totalmente dissociado em solução aquosa. Se um volume de 10 litros de solução desse ácido contém 10-2 mols de ácido dissolvidos, qual o valor do pH?

Resposta: pH = 3

17. Foram adicionados 99 litros de água destilada a 1,0 litro de uma solução de NaOH, de concentração 0,1 mol/L. Qual o pH da solução alcalina após a diluição?

Resposta: pH = 11

18. O ácido carbônico apresenta uma fraca dissociação, observada pelo reduzido valor da sua constante de dissociação, Ka = 4,2 . 10-7. Qual a concentração, aproximada dos íons H+, considerando-o como um monoácido, partindo de uma solução inicial 0,1 mol/L desse ácido?

19) Ácido cítrico é 8,6% dissociado em uma solução preparada pela dissolução de 0,1 mol desse ácido para 1,0 litro de solução final. Calcule Ka para o ácido cítrico.

Resposta: 8,1 . 10-4

20) O bicarbonato de sódio (NaHCO3) é “incorretamente” chamado de carbonato ácido de sódio, pela presença de hidrogênio na fórmula. Esse sal é o principal constituinte dos antiácidos estomacais do tipo “sal de frutas”. Explique porque o mesmo atua como antiácido no nosso organismo. De que modo o equilíbrio de dissociação do bicarbonato é afetado pelos íons H+ presentes no suco gástrico?

Exercícios com resposta

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