Lista de exercícios
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PARTE 1
1.1 Classifique as seguintes propriedades
como físicas ou químicas:
(a) os objetos feitos de prata ficam escuros
com o tempo
(b) a cor vermelha do rubi deve-se à presença
de íons crômio;
(c) o ponto de fusão do etanol é 78°C.
1.2 Aponte as principais diferenças entre as
ligações iônica e covalente.
1.3 O que se entende por a) um composto
iônico e b) um composto molecular? Quais são
as propriedades típicas das duas classes de
compostos?
1.4 Analise as seguintes afirmativas como
verdadeiras ou falsas:
- Em um composto iônico, o número de cátions
é igual ao número de ânions.
- O composto Co4(CO)12 tem a mesma
composição percentual do Co12(CO)4
- Em cada reação, um reagente é limitante e
outro está em excesso.
- A conversão de Fe3+ a Fe2+ é uma oxidação.
- A fórmula molecular do cloreto de cálcio é
CaCl2.
1.5 Os compostos a seguir contêm íons
poliatômicos.
(a) Escreva a fórmula do fosfato de cálcio,
formado por íons cálcio e fosfato (PO43-).
(b) escreva a fórmula do sulfato de amônio
(NH4+) e sulfato (SO4
2-).
(c) a fórmula do carbonato de magnésio é
MgCO3. Qual é a carga do cátions em Ag2CO3?
(d) a fórmula do cromato de potássio é K2CrO4.
Qual é a carga do cátion em PbCrO4?
1.6 Escreva a fórmula de um composto
formado pela combinação de
(a) Al e Te;
(b) Mg e O;
(c) Na e S;
(d) Rb e I.
1.7 Classifique os seguintes compostos
iônicos como solúveis ou insolúveis em água:
(a) acetato de zinco, Zn(CH3CO2)2;
(b) hidróxido de ferro (III), Fe(OH)3;
(c) iodeto de prata, AgI;
(d) acetato de cobre (II), Cu(CH3CO2)2
1.8 A solubilidade de sais inorgânicos
geralmente é apresentada em gramas de
soluto dissolvido por 100 gramas de águas.
Considerando o gráfico abaixo, responda:
a) Qual a solubilidade (em g/100g de água) do
KCl a 70 oC? E do Pb(NO3)2 a 30 oC?
b) A 50 oC, qual dentre os sais de potássio
apresentados é mais solúvel em água?
c) Porque sais com o mesmo ânion (Ex: NaCL,
KCl, CaCl2) apresentam solubilidades
diferentes?
d) Pode-se verificar que os nitratos são
bastante solúveis. Porquê?
e) O processo de dissolução do KCl é
exotérmico ou endotérmico? E o do Ce2(SO4)3?
1.9 O metal cobre pode ser extraído de uma
solução de sulfato de cobre(II) por eletrolise. Se
29,50 g de sulfato de cobre (II) penta-hidratado,
CuSO4.5H2O, são dissolvidos em 100ml de água
e todo cobre sofre eletrodeposição, que massa
de cobre pode ser recuperada?
1.10 Que amostra em cada dos seguintes
pares contem maior número de mols de
átomos? (a) 75g de índio ou 80g de telúrio; (b)
15,0g P ou 15,0g S; (c) 7,36 x 1027 átomos Ru ou
7,36 x 1027 átomos de Fe.
Lista de exercícios
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1.11 Calcule a quantidade (em mols) de (a)
íons Ag+ em 2,00 g de AgCl; (b) UO3 em 6,00 x
102 g UO3; (c) íons Cl- em 4,19 mg FeCl3; (d) H2O
em 1,00 g AuCl3.2H2O.
1.12 Suponha que você comprou por engano
10 kg NaHCO3.10H2O por US$ 72 em vez de
10kg NaHCO3 por US$ 80. (a) Que quantidade
de água você comprou e quanto você pagou
por litro? (A massa de 1 litro de água é 1 kg.) (b)
Qual seria o preço justo pelo composto
hidratado, considerando custo zero para a
água?
1.13 Uma solução de amônia foi adquirida
para um almoxarifado. Sua molaridade é 15,0
mol.L-1.
(a) determine o volume de 15,0 mol.L-1 NH3(aq)
que deve ser diluído até 500 ml para preparar
uma solução 1,25 mol.L-1 NH3(aq).
(b) um experimento tem de usar 0,32 mol.L-1
NH3(aq). O técnico do almoxarifado estima que
serão necessários 15 litros da base. Que
volume de 15,0 mol.L-1 NH3(aq) deve ser usado
na preparação?
1.14 O acido clorídrico concentrado contem
37,50% HCl em massa e tem densidade 1,205
g.cm-3 que volume (em ml) de acido clorídrico
concentrado deve ser usado para preparar 100
ml HCl de 0,7436 mol.L-1?
1.15 O tálio e o oxigênio formam dois
compostos com as seguintes características:
Composto I Composto II
Porcentagem de
massa de Tl 89,49% 96,23%
Ponto de fusão 717°C 300°C
a) Determine as fórmulas químicas dos dois
componentes.
b) Determine o número de oxidação do tálio
em cada composto.
c) Imagine que os componentes são iônicos e
escreva a configuração eletrônica de cada íon
tálio.
d) Use os pontos de fusão para decidir que
composto tem mais caráter covalente em suas
ligações. O que você encontrou é consistente
com o que você esperaria a partir da
capacidade de polarização dos dois cátions?
1.16 Escreva a estrutura de Lewis de (a) íon
nitrônio, ONO+; (b) íon clorito, ClO2-; (c) íon
peróxido, O22-; (d) íon formato, HCO2
-.
1.17 Determine a carga formal de cada átomo
dos seguintes íons. Identifique a estrutura de
energia mais baixa em cada um deles.
1.18 Escreva as estruturas de Lewis das
seguintes espécies e identifique as que são
radicais: (a) o íon superóxido, O2-; (b) o grupo
metóxi, CH3O; (c) XeO4; (d) HXeO4-.
1.19 Utilize as estruturas de Lewis e a teoria
VSEPR para dizer a forma geométrica das
moléculas a seguir. Diga se são polares ou
apolares e quais os ângulos de ligação entre o
átomo central e cada átomo a seu redor: CO2,
CCl4, NH3, H2O, SO2, SO3, PCl3, PCl5, CH4,
CH3CH2OH (etanol), CH2Cl2, CCl4, CS2, SF4, BF3,
PCl3, SiO2, H2S.
1.20 Diga se as seguintes moléculas devem se
comportar como polares ou apolares:
(a) C5H5N (piridina, uma molécula semelhante
ao benzeno, exceto que um grupo CH é
substituído por um átomo de nitrogênio);
(b) C2H6 (etano);
(c) CHCl3 (tricloro-metano, também conhecido
como clorofórmio, um solvente orgânico
comum que já foi usado como anestésico).
Lista de exercícios
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1.21 Sabendo que o carbono tem valência
quatro em quase todos os seus compostos e
que ele pode formar cadeias e anéis de átomos
de carbono,
(a) Desenhe duas das três possíveis estruturas
de C3H4;
(b) Determine todos os ângulos de ligação de
cada estrutura;
(c) Determine a hibridização dos átomos de
carbono.
1.22 Como a teoria dos orbitais moleculares
explica as ligações iônicas e covalentes?
1.23 Identifique os orbitais híbridos utilizados
pelos átomos em negrito nas seguintes
moléculas:
(a) CH3CCCH3
(b) CH3NNCH3
(c) (CH3)2CC(CH3)2
(d) (CH3)2NN(CH3)2
1.24 Compare a hibridização e a estrutura do
carbono no grafite e no diamante. Como essas
estruturas explicam as propriedades físicas
dos dois alótropos?
1.25 A estrutura de Lewis da cafeína,
C8H10N4O2, um estimulante comum, é
mostrada abaixo:
(a) Dê a hibridização de todos os átomos,
exceto os hidrogênios.
(b) Na base de sua resposta ao item anterior,
estime os ângulos de ligação entre os átomos
de carbono e nitrogênio.
1.26 Defina as interações intermoleculares:
dipolo-dipolo, dipolo-dipolo induzido, van der
Waals e ligação de hidrogênio.
1.27 Prediga a polaridade e o tipo de interação
intermolecular para as seguintes moléculas:
clorofórmio, hexano, gás carbônico, água, iodo
(I2), cloro (Cl2) e metanol.
1.28 Para quais das seguintes substâncias as
interações dipolo-dipolo são importantes?
(a) CH4
(b) CH3Cl
(c) CH2Cl2
(d) CHCl3
(e) CCl4
1.29 Quais das seguintes moléculas
provavelmente formam ligações de
hidrogênio?
(a) H2S
(b) CH4
(c) H2SO4
(d) PH3
1.30 Quais das seguintes moléculas
provavelmente formam ligações de hidrogênio:
(a) CH3OCH3
(b) CH3COOH
(c) CH3CH2OH
(d) CH3CHO
1.31 Coloque os seguintes tipos de interações
iônicas e moleculares na ordem crescente de
magnitude:
(a) Íon-dipolo;
(b) dipolo induzido-dipolo induzido
(c) dipolo-dipolo na fase gás
(d) íon-íon
(e) dipolo-dipolo na fase sólido
1.32 Explique por que sólidos iônicos, como o
NaCl, têm altos pontos de fusão e, mesmo
assim, dissolvem-se rapidamente na água, ao
passo que os sólidos reticulares, como o
diamante, têm pontos de fusão muito altos e
não se dissolvem em água.
1.33 Complete as seguintes afirmações sobre
o efeito das forças intermoleculares nas
propriedades físicas de uma substância:
(a) Quanto mais alto for o ponto de ebulição de
um líquído (mais fortes, mais fracas) serão
suas forças intermoleculares.
Lista de exercícios
5
(b) As substâncias que têm forças
intermoleculares fortes têm pressões de vapor
(altas, baixas).
(c) As substâncias cujas forças intermoleculares
são fortes têm, tipicamente, tensões
superficiais (altas, baixas).
(d) Quanto mais alta for a pressão de vapor de
um líquido, (mais fortes, mais fracas) serão
suas forças intermoleculares.
(e) Como o nitrogênio, N2, tem forças
intermoleculares (fortes, fracas), tem tem uma
temperatura crítica (alta, baixa).
(f) As substâncias cujas pressões de vapor são
altas têm, correspondentemente, pontos de
ebulição (altos, baixos).
(g) Como a água tem um ponto de ebulição
relativamente alto, ela tem forças
intermoleculares (fortes, fracas) e,
correspondentemente, entalpia de vaporização
(alta, baixa).
1.34 Identifique, apresentando suas razões,
que substância em cada par tem,
provavelmente, o ponto de fusão normal mais
alto (as estruturas de Lewis podem ajudar nos
argumentos):
(a) HCl ou NaCl;
(b) C2H5OC2H5 (dietil-éter) ou C4H9OH (butanol);
(c) CHI3 ou CHF3;
(d) H2O ou CH3OH.
1.35 Os pontos de fusão dados abaixo
correspondem às substâncias da lista. Faça
corresponder os pontos de ebulição e as
substâncias, levando em conta as energias
relativas das forças intermoleculares.
(a) p.b. (ºC): -162; -88,5; 28; 36; 64,5; 78,3; 82,5;
140; 205; 290
(b) Substância: CH4; CH3CHOHCH3; C6H5CH3OH
(tem um anel benzeno); CH3CH3; C5H9OH
(cíclico); (CH3)2CHCH2CH3; CH3OH;
HOCH2CHOHCH2OH; CH3(CH2)3CH3; CH3CH2OH.
(c) Sugestão: o ponto de ebulição de
(CH3)2CHCH2CH3 é 28ºC e o de CH3OH é 64,5.
1.36 As tensões superficiais dadas abaixo (em
mN.m-1, em 20ºC) são dos líquidos listados.
Faça corresponder as tensões superficiais e as
substâncias.
(a) Tensão superficial: 18,43; 22,75; 27,80;
28,85; 72,75.
(b) Composto: H2O; CH3(CH2)4CH3; C6H6;
CH3CH2OH; CH3COOH.
1.37 A glicose, a benzofenona (C6H5COC6H5) e
o metano são exemplos de compostos que
formam sólidos moleculares.
(a) Que tipos de forças mantém essas
moléculas no sólido molecular?
(b) Coloque os sólidos na ordem crescente de
ponto de fusão.
1.38 Sabe-se que o petróleo é formado por
uma mistura de diversos hidrocarbonetos que
podem ser separados por meio da destilação
fracionada.
(a) O que são hidrocarbonetos? Como eles
podem ser classificados?
(b) Qual o tipo de interação intermolecular
presente nesses compostos?
(c) Quais fatores influenciam na diferença de
ponto de ebulição de cada um dos compostos
apresentados na tabela abaixo.
Hidrocarboneto Intervalo de
ebulição (oC)
Fração
C1 a C4 -160 a 0 Gás natural e
propano
C5 a C11 30 a 200 Gasolina
C10 a C16 180 a 400 Querosene, óleo
combustível
C17 a C22 > 350 Lubrificantes
C23 a C34 Sólidos de baixo
ponto de fusão
Graxa, parafina
> C35 Sólidos Asfalto
(d) Escreva a estrutura do hexano e do 2,3-
dimetil-butano. Qual possui maior ponto de
ebulição? Explique com base nas interações
intermoleculares.
1.39 Escreva as estruturas do cis-1,2-
dicloroeteno e do trans-1,2-dicloroeteno. Qual
dessas moléculas é polar?
1.40 Os grupos seguintes são encontrados em
algumas moléculas orgânicas. Quais são
hidrofílicos e quais são hidrofóbicos:
(a) –OH
Lista de exercícios
6
(b) CH3CH2 –
(c) –CONH2
(d) –Cl
1.41 Qual seria o melhor solvente, água ou
benzeno, para cada uma das seguintes
substâncias:
(a) KCl
(b) CCl4
(c) CH3COOH
1.42 Qual seria o melhor solvente, água ou
tetracloreto de carbono, para cada uma das
seguintes substâncias:
(a) NH3
(b) HCl
(c) I2
1.43 “O glifosato (N-(fosfonometil) glicina) é um
herbicida sistêmico não seletivo (mata qualquer
tipo de planta) desenvolvido para matar ervas,
principalmente perenes. Segundo a empresa
“Monsanto”, principal produtora no Brasil, o
glifosato liga-se fortemente ao solo, não atingindo
os aquíferos, sendo rapidamente metabolizado
por desfosforilação”.
Considerando a estrutura do glifosato,
explique, em termos de interações
intermoleculares, porque este composto “liga-
se fortemente ao solo”
1.44 A superfície de um vidro contém muitos
grupos –OH ligados aos átomos de silício de
SiO2, o maior componente do vidro. Se o vidro
for tratado com Si(CH3)3Cl (cloro-trimetil-
silano), uma reação acontece, com eliminação
de HCl e formação de Si–O:
(a) (superfície)–OH + Si(CH3)3Cl (superfície)–
OSi(CH3)3 + HCl
(b) Como essa reação afetará a interação dos
líquidos com a superfície do vidro?
1.45 O Picloram ou tordon é um herbicida
caracterizado pelo odor de cloro e pela
solubilidade em solventes polares. É um sólido
branco, encontrado no mercado como sal
amínico ou potássico. Considerando a
estrutura do Picloram, responda:
a) Qual é a estrutura de seu sal potássico?
b) Porque o Picloram é solúvel em solventes
polares?
c) Explique em termos de interações
intermoleculares.
1.46 Quais funções orgânicas estão presentes
na estrutura do PicloramVeja a representação
abaixo sobre a interação entre parte das fitas
de nucleotídeos que compõe o DNA:
(a) Qual o nome da interação intermolecular
representada pela linha pontilhada que
mantém as duas fitas em formato de dupla
hélice?
(b) Quais são os átomos (C, N, H ou S) ou
grupos de átomos (OH, NH, NH2, SH) que estão
nas posições destacadas em bolinhas
vermelhas com as letras X, Y, Z, W e K?
Lista de exercícios
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PARTE 2
I - Reações Químicas e Estequiometria
2.1 Balanceie as seguintes reações e
classifique-as como reação de formação de
sólidos (precipitação), liberação de gás ou
reação ácido-base. Coloque os estados dos
produtos formados em cada reação: (g), (l), (s) ou
(aq).
a. K2CO3(aq) + Cu(NO3)2(aq) → CuCO3 + KNO3
b. Pb(NO3)2(aq) + HCl(aq) → PbCl2 + HNO3
c. MgCO3(aq) + HCl(aq) → MgCl2 + H2O + CO2
d. MnCl2(aq) + Na2S(aq) → MnS + NaCl
e. K2CO3(aq) + ZnCl2(aq) → ZnCO3 + KCl
f. Fe(OH)3(aq) + HNO3(aq) → Fe(NO3)3 + H2O
2.2 Quais das seguintes reações são de
óxido-redução? Justifique.
a) Zn(s) + 2NO3-(aq) + 4H+
(aq) → Zn2+(aq) + 2NO2(g) +
2H2O(l)
b) Zn(OH)2(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + 2H2O(l)
c) Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(s) + H2(g)
2.3 Complete e balanceie as seguintes
reações de óxido redução:
MEIO ÁCIDO:
P4(s) PH3(g) + HPO32-
(aq)
MnO4-(aq) + HSO3-
(aq) Mn2+(aq) + SO4
2-(aq)
MEIO BÁSICO:
Cr(OH)3 + ClO3-(aq) CrO4
2- (aq) + Cl-(aq)
MnO2 (s) + BrO3-
(aq) MnO4-(aq) + Br-
(aq)
2.4 A seguinte reação redox é usada, em
meio ácido no “Bafômetro” para determinar o
nível de álcool no sangue:
H+(aq)+Cr2 O7
- 2(aq)+ C2H5OH(aq) Cr3+
(aq)+C2H4O(aq)+H2O(l)
a) Identifique os elementos que mudam de
estado de oxidação e indique os números de
oxidação inicial e final desses
elementos;
b) Escreva e balanceie a semi-reação de
oxidação;
c) Escreva e balanceie a semi-reação de
redução;
d) Combine as semi-reações para obter a
equação redox balanceada.
2.5 Escreva uma equação química
balanceada para cada uma das seguintes
reações:
a) O metal potássio reage com água com
produção de gás hidrogênio e hidróxido de
potássio dissolvido em água;
b) A reação de oxido de sódio (Na2O) e água
produz hidróxido de sódio dissolvido em água;
c) O metal lítio reage a quente(Δ) em
atmosfera de nitrogênio para produzir nitreto
de lítio(Li3N);
d) A reação do metal cálcio com água leva ao
aparecimento do gás hidrogênio e a formação
de hidróxido de cálcio(Ca(OH)2).
2.6 O hidrogenofosfito de ferro (II) (FeHPO3) é
oxidado por íons hipoclorito em solução
básica. Os produtos são íon cloreto, íon fosfato
e hidróxido de ferro (III). Escreva a equação
balanceada de cada semi-reaçõe e a equação
total.
2.7 Descreva a evidência para a afirmação
de que o hidrogênio pode agir como redutor e
como oxidante. Dê equações químicas que
suportem a sua evidência.
2.8 Em um estágio da produção comercial
do metal ferro em um alto-forno, o óxido de
ferro (III)(Fe2O3) reage com o monóxido de
carbono para formar Fe3O4(s) e dióxido de
carbono. Em um segundo estágio o Fe3O4(s)
reage com o excesso de monóxido de carbono
para produzir ferro elementar, sólido, e
dióxido de carbono. Escreva as equações
balanceadas de todo o processo.
2.9 O tiossulfato de sódio, que como penta-
hidrato (Na2S2O35H2O), forma grandes cristais
brancos e é usado como “” fixador” em
fotografias pode ser preparado fazendo-se
passar oxigênio em uma solução de
polissulfeto de sódio, Na2S5, em álcool e por
fim adicionando água, formando dióxido de
enxofre como subproduto. O polissulfeto de
Lista de exercícios
8
sódio é feito pela ação do gás sulfeto de
hidrogênio sobre uma solução de sulfeto de
sódio em álcool, esse por sua vez, é feito pela
reação do gás sulfeto de hidrogênio com
hidróxido de sódio (sólido). Escreva as três
equações químicas que mostram como o
fixador é preparado a partir do sulfeto de
hidrogênio e hidróxido de sódio. Use o símbolo
“alc” para indicar o estado das espécies
dissolvidas em álcool.
2.10 O primeiro estágio na produção de ácido
nítrico pelo processo de Oswald é a reação do
gás amônia com o gás oxigênio, com produção
do gás óxido nítrico e água no estado líquido.
O óxido nítrico reage novamente com oxigênio
para dar o gás dióxido de nitrogênio que,
quando dissolvido em água produz ácido
nítrico e óxido e nitrogênio. Escreva as três
equações balanceadas que levam à produção
de ácido nítrico.
2.11 Escreva a equação química balanceada
das seguintes reações:
a) A reação entre o hidreto de sódio e água;
b) A formação do gás de síntese;
c) A hidrogenação da eteno (H2C=CH2), dê o
número de oxidação dos átomos de carbono
do reagente e do produto;
d) A reação do magnésio com o ácido
clorídrico.
2.12 Cada um dos cinco procedimentos a
seguir leva a formação de um precipitado.
Escreva, para cada reação, as equações
químicas que descrevem a formação do
precipitado: a equação global, a equação iônica
completa e equação iônica simplificada.
Indique os íons espectadores.
a) (NH4)2CrO4(aq) é misturado com BaCl2(aq);
b) CuSO4(aq) é misturado com Na2S(aq);
c) FeCl2(aq) é misturado com (NH4)3PO4(aq);
d) K2C2O4(aq) é misturado com Ca(NO3)2(aq);
e) NiSO4(aq) é misturado com Ba(NO3)2(aq).
2.13 Para cada uma das seguintes reações,
apresente dois compostos iônicos solúveis em
água que, ao serem misturados em água,
levam às seguintes equações iônicas
simplificadas.
a) 2Ag+ (aq)+CrO-2
4 (aq) Ag2CrO4(s)
b) Ca2+(aq)+CO3
2-(aq)CaCO3(s), a reação
responsável pela decomposição de calcário.
c) Cd2+(aq)+S2+
(aq)CdS(s), uma substância
amarela usada para colorir vidro
d) d)2Ag+(aq)+SO4
2+ (aq)Ag2SO4
e) Mg2+(aq)+2OH-
(aq)MgOH2(s)
f) 3Ca2+(aq)+2PO4
-3 (aq) Ca3(PO4)2(s)
2.14 Você recebeu uma solução para analisar
para íons Ag+, Ca2+ e Zn2+. Quando você
adiciona ácido clorídrico, forma-se um
precipitado branco. Após filtração do sólido,
você adiciona ácido sulfúrico à solução.
Aparentemente nada acontece, entretanto
quando você borbulha sulfeto de hidrogênio
forma-se um precipitado preto. Que íons estão
presentes na solução?
2.15 Uma solução foi preparada dissolvendo-
se 2,345g de NaNO3 em, o suficiente para
preparar 200,0 mL de solução.
a) Que concentração molar de nitrato de sódio
deveria ser escrita no rótulo?
b) Se no procedimento cometeu-se um engano
e usou-se um balão volumétrico de 250,0 mL
ao invés do balão de 200,0 mL, que
concentração molar de nitrato de sódio foi
efetivamente preparada?
2.16 Escreva a equação global, a equação
iônica completa e a iônica simplificada das
seguintes reações de ácido-base. Se uma
substância for um ácido ou base fraca, deixe-a
na forma molecular ao escrever as equações.
a) HF(aq)+NaOH(aq)
b) (CH3)3N(aq)+HNO3(aq)
c) LiOH(aq)+HI(aq)
d) H3PO4(aq)+KOH(aq) (O ácido fosfórico é um
ácido triprótico. Escreva a equação da reação
completa do KOH)
e) Ba(OH)2(aq)+CH3COOH(aq)
2.17 Escreva as equações balanceadas para as
seguintes reações redox:
Lista de exercícios
9
a) Deslocamento do íon cobre(II) de uma
solução pelo metal magnésio;
b) Formação do íon Ferro(III)na seguinte
reação: Fe2+ (aq)+Ce4+
(aq)Fe3+(aq) +Ce3+
(aq)
c) Síntese do cloreto de hidrogênio a partir de
seus elementos;
d) Formação de ferrugem (equação
simplificada): Fe(s)+ O2(g) Fe2O3
2.18 O tiossulfato de sódio é um fixador de
fotografias que reage com o brometo de prata
da emulsão do filme não exposto para formar
brometo de sódio e um composto solúvel cuja
formula é Na3(Ag(S2O3)2):
2 Na2S2O3(aq) + AgBr(s) NaBr(aq) +
Na3(Ag(S2O3)2)(aq).
a) Quantos mols Na2S2O3 são necessários para
reagir com 1,0 mg AgBr?
b) Calcule a massa de brometo de prata que
ira produzir 0,033 mol Na3(Ag(S2O3)2).
2.19 O composto Diborano já foi considerado
possível combustíve de foguetes.A reação de
combustão é :
B2H6(g) +3O2(l) 2HBO2(g) +2H2O(l)
O fato de que o HBO2, um composto reativo, é
produzido e não o composto B2O3,um
composto inerte, foi um dos fatores da
interrupção dos estudos para uso como
combustível.
a) que massa de oxigênio líquído seria
necessária para queimar 257g de B2H6?
b) Determine a massa de HBO2 produzida na
combustão de qo6g de B2H6
2.20 Os camelos armazenam a gordura
triestearina, C57H110O6, em suas corcovas. Além
de ser uma fonte de energia, a gordura é
também fonte de água pois, quando ela é
usada ocorre a reação:
2 C57H110O6(s) + 163 O2(g) 114 CO2(g) + 110
H2O(l).
a) Que massa de água pode ser obtida de 454g
dessa gordura?
b) Que massa de oxigênio é necessária para
oxidar esta quantidade de triestearina?
2.21 A combustão de um hidrocarboneto
produz água e dióxido de carbono (por essa
razão, nuvens de gotas de água condensada
são frequentemente vistas saindo do
escapamento de automóveis, especialmente
em que em dais frios). A densidade da gasolina
é 0,79 g.mol-1. Imagine que a gasolina está
representada pelo octano, para o qual a reação
de combustão é
2 C8H18(l) + 25 O2(g) 16 CO2(g) + 18 H2O(l).
Calcule a massa de água produzida na
combustão de 3,8 l de gasolina.
2.22 Uma solução de ácido clorídrico foi
preparada colocando-se 10,00 ml do ácido
concentrado em um frasco volumétrico de
1,000 l e adicionando-se água até a marca.
Outra solução foi preparada colocando-se
0,832g de carbonato de sódio anidro em um
frasco volumétrico de 100,0 ml e adicionando-
se água até a marca. Então, 25,00 ml desta
última solução foram pipetados para um
frasco e titulada com o ácido diluído. O ponto
estequiométrico foi atingido após adição de
31,25 ml do ácido.
a) escreva uma equação balanceada para a
reação de HCl(aq) com Na2CO3(aq);
b) Qual é a molaridade do ácido do clorídrico
original?
2.23 Um vaso de reação contem 5,77g de
fósforo branco e 5,77g de oxigênio. A primeira
reação que ocorre é a formação de oxido de
fósforo (III):
I. P4(s) + 3 O2(g) P4O6(s).
Se o oxigênio presente é suficiente, a reação
prossegue, com formação de oxido de
fósforo(V):
II. P4O6(s) + 2 O2(g) P4O10(s).
a) Qual é o reagente limitante para a formação
do P4O10?
b) Qual é a massa de P4O10 produzida?
c) quantos gramas de reagentes em excesso
permanecem no vaso de reação?
2.24 O estimulante do café e do chá é a
cafeína, uma substancia de massa molar 194
Lista de exercícios
10
g.mol-1,na queima de 0,376g de cafeína
formam-se 0,682g de dióxido de carbono,
0,174g de água e 0,110g de nitrogênio.
Determine as fórmulas empírica e molecular
da cafeína e escreva a equação de sua
combustão.
2.25 Um subproduto industrial só tem C, H, O
e Cl em sua fórmula. Quando 0,100g do
composto foi analisado por combustão,
produziram-se 0,0682g CO2 e 0,0140g H2O. A
percentagem de massa de Cl no composto era
55,0%. Quais são as formulas empírica e
molecular do composto?
2.26 As chamas de oxiacetileno são usadas
para soldas, atingindo temperaturas próximas
a 2000oC. Estas temperaturas são devidas à
combustão do acetileno com oxigênio
(equação não balanceada):
C2H2(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g)
a) Partindo de 125g de ambos, qual é o
reagente limitante?
b) Qual é o rendimento teórico em massa de
H2O a ser obtido desta mistura reacional?
c) Se forem formados 22,5g de água, qual é o
rendimento percentual?
2.27 No processo de Oswald o ácido nítrico é
produzido a partir de NH3 por um processo de
três etapas (equações não balanceadas):
I. NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g)
II. NO(g) + O2(g) NO2(g)
III. NO2(g) + H2O(g) HNO3(aq) + NO(g)
Supondo um rendimento de 82% em cada
etapa, quantos gramas de ácido nítrico podem
ser fabricados a partir de 1,00x104g de
amônia?
2.28 Uma amostra de 1,600g de magnésio é
queimada no ar produzindo uma mistura de
dois sólidos iônicos: óxido de magnésio e
nitreto de magnésio. A água é adicionada a
esta mistura. Ela reage com o óxido de
magnésio formando 3,544g de hidróxido de
magnésio.
a) Escreva a equação balanceada para as três
reações descritas acima.
b) Qual a massa de óxido de magnésio é
formada pela combustão do magnésio?
c) Qual a massa de nitreto de magnésio será
formada?
2.29 Um estudante deseja preparar 25g do
composto [Co(NH3)5SCN]Cl2 pela reação:
[Co(NH3)5Cl]Cl2(s) + KSCN(s) [Co(NH3)5SCN]Cl2(s)
+ KCl(s)
Ele é instruído no sentido de usar um excesso
de 50% de KSCN e espera obter um
rendimento de 85% na reação. Quantos
gramas de cada reagente ele deve usar?
2.30 A vitamina B12, também conhecida
como cobalamina, tem fórmula molecular
C63H88N14O14PCO. Que massa de CO2 e H2O
seria produzida na análise por combustão de
0,1674g de cobalamina?
II - ENTROPIA, ENTALPIA e ENERGIA LIVRE
2.31 Identifique os seguintes sistemas como
abertos, fechados ou isolados:
(a) café em uma garrafa térmica de ótima
qualidade;
(b) líquido refrigerante na serpentina de uma
geladeira;
(c) um calorímetro de bomba no qual benzeno
é queimado;
(d) gasolina queimando em um motor de
automóvel;
(e) mercúrio em um termômetro;
(f) uma planta viva.
2.32 Descreva três maneiras de aumentar a
energia interna de um sistema aberto. (b)
Quais desses métodos você poderia usar para
aumentar a energia interna de um sistema
fechado?
2.33 Calcule o calor que deve ser fornecido a
uma chaleira de cobre de massa 500,0 g, que
contém 750,0g de água, para aumentar sua
temperatura de 23,0°C até o ponto de ebulição
da água, 100,0 °C. (b) Que percentagem do
calor foi usada para aumentar a temperatura
Lista de exercícios
11
da água? Dados, calor específico do cobre c =
0,094 cal/g.°C ou 24,5 J/mol.K
2.34 A variação de energia interna na
combustão de 1,00 mol CH4 (g) em um cilindro,
de acordo com a reação CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2
(g) + 2 H2O (g), é -892,4 kJ. Se um pistão ligado ao
cilindro realiza 492 kJ de trabalho de expansão
devido à combustão, qual é a quantidade de
calor perdida pelo sistema (mistura de reação)?
2.35 Defina entalpia.
2.36 A radiação, em um forno de microondas,
é absorvida pela água da comida que se quer
aquecer. Quantos fótons de comprimento de
onda 4,50 mm são necessários para aquecer
350g de água de 25°C até 100°C? Imagine que
toda a energia é utilizada no aumento de
temperatura.
2.37 A oxidação de nitrogênio no exaustor
quente de motores de jatos e de automóveis
ocorre pela reação.
N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g) ∆H°= +180,6 kJ
(a) Qual é o calor absorvido na formação de
1,55 mol NO?
(b) Qual é o calor absorvido na oxidação de
5,45 L de nitrogênio, em 1,00 atm e 273 K?
(c) Quando a oxidação de N2 a NO foi
completada em um calorímetro de bomba, o
calor absorvido medido foi igual a 492 J. Que
massa de gás nitrogênio foi oxidada?
2.38 A combustão de octano é exressa pela
equação termoquímica
CH8H18 (l) + 25/2 O2 (g) 8 CO2 (g) + 9 H2O (l)
∆H° = - 5.471 kJ
Estime a massa de octano que deveria ser
queimada para produzir calor suficiente para
aquecer o ar de uma sala de 12 pés X 12 pés X
8 pés de 40°F até 78°F, em um dia frio de
inverno. Use a composição normal do ar para
determinar sua densidade e considere a
pressão igual a 1,00 atm. (b) Qual é o calor
gerado na combustão de 1,0 galão de gasolina
(imagine que ela é composta exclusivamente
de octano)? A densidade do octano é 0,70 g.mL-
1.
2.39 As entalpias padrão de combustão da
grafita e do diamante são -393,51 kJ.mol-1 e -
395,41 kJ.mol-1, respectivmente. Calcule a
variação na entalpia molar da transição grafita
diamante.
2.40 Dois estágios sucessivos da preparação
industrial do ácido sulfúrico são a combustão
do enxofre e a oxidação do dióxido de enxofre
a trióxido de enxofre. A partir das entalpias
padrão de reação
S (s) + O2 (g) SO2 (g)
∆H° = -296,83 kJ
2 S (s) + 3O2 (g) 2 SO3 (g)
∆H° = - 791,44 kJ
calcule a entalpia de reação da oxidação do
dióxido de enxofre a trióxido de enxofre na
reação
2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3
(g)
2.41 Na preparação de ácido nítrico pela
oxidação da amônia, o primeiro produto é
óxido nítrico, que é depois oxidado a dióxido
de nitrogênio. A partir das entalpias padrão de
reação,
N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g) ∆H°=
+ 180,5 kJ
N2 (g) + 2 O2 (g) 2 NO2 (g) ∆H°=
+66,4 kJ
calcule a entalpia padrão de reação da
oxidação do óxido nítrico a dióxido de
nitrogênio:
2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)
2.42 Calcule a entalpia de reação da síntese do
gás cloreto de hidrogênio H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl
(g) a partir das seguintes informações:
NH3 (g) + HCl (g) NH4Cl (s)
∆H°= -176,0 kJ
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
∆H°= -92,22 kJ
N2 (g) + 4 H2 (g) + Cl2 (g) 2
NH4Cl (s) ∆H°= -628,86 kJ
Lista de exercícios
12
2.43 Calcule a entalpia de reação da formação
do cloreto de alumínio anidro,
2 Al (s) + 3 Cl2 (g) 2 AlC3 (s)
a partir dos seguintes dados:
2 Al (s) + 6 HCl (aq) 2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g) ∆H°= -
1.049 kJ
HCl (g) HCl (aq) ∆H°= - 74,8 kJ
H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g) ∆H°= - 185 kJ
AlCl3 (s) AlCl3 (aq) ∆H°= - 323 kJ
2.44 O recipiente A está cheio com 1,0 mol de
átomos de um gás ideal monoatômico. O
recipiente B tem 1,0 mol de átomos ligados
como moléculas diatômicas que não são
vibracionalmente ativas. O recipiente C tem 1,0
mol de átomos ligados como moléculas
diatômicas vibracionalmente ativas. Todos os
recipientes estão, inicialmente, na temperatura
Ti e a temperatura aumenta até Tf. Coloque os
recipientes na ordem crescente de variação de
entropia. Explique seu raciocínio.
2.45 A entropia de vaporização da acetona é
aproximadamente 85 J.K-1.mol-1. (a) Estime a
entalpia de vaporização da acetona no ponto
de ebulição normal, 56,2°C. (b) Qual é a
variação de entropia da vizinhança quando 10g
de acetona, CH3COCH3, condensam no ponto
de ebulição normal?
2.46 Que substância, em cada um dos
seguintes pares, você esperaria que tivesse a
maior entropia padrão molar em 298 K?
Explique seu raciocínio.
(a) iodo ou bromo;
(b) os dois líquidos, ciclo-pentano e 1-penteno;
(c) eteno (também conhecido como etileno) ou
uma massa equivalente de polietileno, uma
substância formada pela polimerização do
etileno.
2.47 Por que existem tantas reações
exotérmicas espontâneas.
2.48 Explique como uma reação endotérmica
pode ser espontânea.
2.49 Se um processo exotérmico for
espontâneo, qual será a contribuição da
entropia? (descreva a contribuição entrópica).
2.50 Explique por que cada uma das seguintes
declarações é falsa:
(a) Reações cujas energias livres de reação são
negativas ocorrem espontânea e rapidamente.
(b) Todas as amostras de um elemento puro,
independentemente de seu estado físico, tem
energia livre de formação igual a zero.
(c) Uma reação exotérmica que produz mais
mols de gás do que consume tem energia livre
padrão de reação positiva.
2.51 O nitrato de potássio dissolve facilmente
em água e sua entalpia de solução é +34,9
kJ.mol-1. (a) A entalpia de solução favorece ou
não o processo de dissolução? (b) A variação
de entropia do sistema é positiva ou negativa,
quando o sal dissolve? (c) A variação de
entropia do sistema é, principalmente, o
resultado de mudanças de desordem
posicional ou de desordem térmica? (d) A
variação de entropia da vizinhança é,
principalmente, o resultado de mudanças de
desordem posicional ou de desordem térmica?
(e) Qual é a força responsável pela dissolução
de KNO3?
2.52 Adenosina-trifosfato (ATP) é uma
molécula extremamente importante em
sistemas biológicos. Consulte fontes de
referência padrão em sua biblioteca para
determinar como essa molécula é usada para
transferir energia e facilitar processos não-
espontâneos necessários à vida.
Lista de exercícios
13
PARTE 3
3.1 Complete as afirmações seguintes,
relativas à produção de amônia pelo processo
Haber, cuja reação total é N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g).
(a) A velocidade de desaparecimento de N2 é _
vezes a velocidade de desaparecimento de H2.
(b) A velocidade de formação de NH3 é
vezes a velocidade de desaparecimento de H2.
(c) A velocidade de formação de NH3 é
vezes a velocidade de desaparecimento de N2.
3.2 Uma reação química apresentou a
seguinte equação de velocidade experimental:
“Velocidade = k[A]2”. O que acontecerá com a
velocidade de reação se:
(i) a [A] for triplicada (aumentada três vezes)?
(ii) a [A] for reduzida pela metade ([A]/2)?
3.3 (a) Na reação 2CrO42-
(aq) + 2H+ Cr2O7
2-(aq)
+ H2O(l), a velocidade de formação de íons
dicromato é 0,14 mol.L-1.s-1. Qual é a
velocidade de reação dos íons cromato? (b)
Qual é a velocidade única da reação?
3.4 Brometo de nitrosila, NOBr, é sintetizado
a partir de NO e Br2, de acordo com a seguinte
equação química:
2 NO(g) + Br2(g) 2NOBr(g)
Resultados experimentais mostram que a
reação é de segunda ordem em relação ao NO
e de primeira ordem em relação ao Br2. Com
base nestas informações, responda às
seguintes questões:
a) Escreva a equação de velocidade para a
reação.
b) Qual será a variação na velocidade inicial se
a concentração de NO variar de 0,0024 mol L-1
a 0,0012 mol L-1?
3.5 Escreva as unidades das constantes de
velocidade quando as concentrações estão em
mols por litro e o tempo em segundos para (a)
reações de ordem zero; (b) reações de primeira
ordem; (c) reações de segunda ordem.
3.6 A reação de decomposição do pentóxido
de dinitrogênio, N2O5, é de primeira ordem.
Qual é a velocidade inicial da decomposição de
N2O5, quando 3,45 g N2O5 são colocados em
um balão de 0,750 L, aquecido em 65°C (338
K)? Nesta reação, ᴋ = 5,2 x 10-3 s-1 na lei de
velocidade (velocidade de decomposição de
N2O5).
3.7 Os dados apresentados na Tabela 1
referem-se à seguinte reação química:
A 2B Tabela 1. Variação da concentração do produto em função do
tempo.
Tempo (s) [B] (mol L-1)
0,00
10,0
20,0
30,0
40,0
0,000
0,326
0,572
0,750
0,890
a) Fazer um gráfico utilizando-se os dados
apresentados na Tabela 1 e, a partir do gráfico,
calcule a variação da [B] para cada intervalo de
10 segundos, no intervalo definido entre 0,00 a
40,0 segundos.
b) O que acontece com a velocidade de
variação da [B] de um intervalo para outro?
Explique o resultado observado.
c) Compare a velocidade de variação da [A]
com a velocidade de variação de [B] para os
respectivos intervalos de tempo calculados no
item (a). Calcule a velocidade de variação da [A]
para o intervalo compreendido entre 10,0 e
20,0 segundos. Explique os resultados obtidos.
d) Qual é o valor da velocidade instantânea
quando [B] = 0,750 mol L-1?
3.8 Os seguintes dados cinéticos foram
obtidos para a reação A + B + C produtos. Concentração Inicial (mmol.L-1)
Exp. [A] [B] [C] Velocidade
(mmol.L-1.s-1)
1 3,48 3,05 4,00 37,00
2 0,87 3,05 4,00 9,25
3 0,87 0,50 4,00 0,25
4 3,48 3,05 1,00 2,31
5 3,00 2,50 1,50 ?
a) Apresente a lei de velocidade desta reação.
Lista de exercícios
14
b) Qual é a ordem da reação?
c) Determine, a partir dos dados, o valor da
constante da velocidade.
d) Calcule a velocidade reação quando [A] = 3,0
mmol.L-1, [B] = 2,5 mmol.L-1 e
[C] = 1,5 mmol.L-1.
3.9 O ácido selenoso em meio ácido, na
presença de íons iodeto, forma o selênio
metálico, o ânion triiodeto (I3-) e moléculas de
água. A tabela abaixo apresenta os valores da
velocidade de reação para diferentes
concentrações iniciais dos reagentes (em
mmol.L-1) a 298 K (25 oC).
[H2SeO3] [I-] [H
+]
Velocidade
(mmol.L-1
.s-1
)
1,25 1,25 1,25 8,7
2,50 1,25 1,25 17,3
1,25 3,75 1,25 78,3
2,50 1,25 2,50 138,4
3,00 2,5 1,5 ?
a) Escreva a equação química e a lei de
velocidade desta reação.
b) Qual é a ordem da reação?
c) Determine, a partir dos dados, o valor da
constante da velocidade.
d) Calcule a velocidade reação quando
[H2SeO3] = 3,0 mmol.L-1, [I-] = 2,5 mmol.L-1 e
[H+] = 1,5 mmol.L-1.
3.10 Quando 0,52 g H2 e 0,19 g I2 são
colocados em um balão de reação de 750 mL,
aquecido em 700K, eles reagem por um
processo de segunda ordem (primeira ordem
em cada reagente) em que ᴋ = 0,063 L.mol-1.s-1
na lei de velocidade (para a velocidade de
formação de HI). (a) Qual é a velocidade inicial
de reação? (b) Qual será o fator de aumento da
velocidade de reação se a concentração de H2
na mistura for dobrada?
3.11 Ouro radioativo (Au-198) é utilizado no
diagnóstico de problemas renais. O tempo de
meia vida do isótopo é de 2,7 dias. Se
iniciarmos um processo de decaimento com
uma quantidade de 5,6 mg de Au-198, qual
será a quantidade do isótopo após 64 horas?
3.12 Determine a constante de velocidade das
seguintes reações de primeira ordem,
expressas como a velocidade de perda de A:
(a) A B, sabendo que a concentração de A
decresce à metade do valor inicial em 1000 s.
(b) A B, sabendo que a concentração de A
decresce de 0,67 mol.L-1 a 0,53 mol.L-1 em 25s.
(c) 2A B + C, sabendo que [A]0= 0,153 mol.L-1
e que após 115s a concentração de B cresce
para 0,034 mol.L-1.
3.13 A decomposição do cloreto de sulforila
(SO2Cl2) segue uma cinética de primeira ordem
e tem
k = 2,81.10-3 min-1 na lei de velocidade de
decomposição a uma determinada
temperatura.
a) Se a concentração inicial do cloreto de
sulforila for 1,70 mol.L-1, qual será a sua
concentração após 10 minutos?
b) Quanto tempo levará para a concentração
de cloreto de sulforila cair de 1,4 mol.L-1 até
0,35 mol.L-1 nestas condições?
c) Quanto tempo levará para a concentração
de cloreto de sulforila seja 10% da
concentração inicial?
3.14 A reação de decomposição do pentóxido
de dinitrogênio, N2O5, é de primeira ordem
com constante de velocidade igual a 3,7 x 10-5
s-1, em 298 K. (a) Qual é a meia-vida (em horas)
da decomposição de N2O5, em 298K? (b) Se
[N2O5]0= 0,0567 mol. L-1, qual será a
concentração de N2O5 após 3,5 h? (c) Quanto
tempo (em minutos) passará até que a
concentração de N2O5 caia de 0,0567 mol.L-1 a
0,0135 mol.L-1?
3.15 A meia-vida da decomposição de
primeira ordem de A é 355s. Qual é o tempo
necessário para que a concentração de A caia
até (a) um quarto; (b) 15% do valor inicial; (c)
um nono da concentração inicial?
3.16 A decomposição de peróxido de
hidrogênio (H2O2) forma água e gás oxigênio.
Esta reação segue uma cinética de primeira
ordem em relação a água oxigenada e tem k =
Lista de exercícios
15
4,1.10-2 min-1 na lei de velocidade de
decomposição.
a) Apresente a equação química. Se a
concentração inicial de água oxigenada for
0,70 mol.L-1, qual será a sua concentração após
10 minutos?
b) Quanto tempo levará para a concentração
de água oxigenada cair de 0,4mol.L-1 até
0,15mol.L-1?
c) Qual é o tempo necessário para que a
concentração de água oxigenada decresça de
um quarto?
3.17 O etano, C2H6, forma radicais CH3, em 700
°C, em uma reação de primeira ordem, para a
qual
ᴋ = 1,98 h-1.
(a) Qual é a meia-vida da reação?
(b) Calcule o tempo necessário para que a
quantidade de etano caia de 1,15 x 10-3 mol até
2,35x 10-4 mol em um balão de reação de 500
mL, em 700 °C.
(c) Quanto restará de uma amostra de 6,88 mg
de etano em um balão de reação de 500 mL,
em 700°C, após 45 min?
Para os exercícios a seguir, considere as
seguintes informações sobre Ordem da
reação: (i) Se um gráfico de ln [A] contra o
tempo é uma reta, a reação é de primeira
ordem; (iib) Se o gráfico de 1/[A] contra o
tempo é uma reta, a reação é de segunda
ordem; (iii) A concentração do reagente em
uma reação de ordem zero cai em velocidade
constante até que ele se esgote. A velocidade
de uma reação de ordem zero é independente
da concentração.
3.18 Considerando que os dados a seguir
foram obtidos para a reação 2HI (g) H2(g) +
I2(g), em 580 K, determine, a partir do gráfico, a
constante de velocidade e (b) a lei de
velocidade única:
Eixo “x” Eixo “y” Eixo “y” Eixo “y”
Tempo (s) [HI] (mol.L-1
) ln [HI] 1 / [HI]
0 1,000
1000 0,112
2000 0,061
3000 0,041
4000 0,031
3.19 Considerando que os dados a seguir
foram obtidos para a reação H2(g) + I2(g) 2HI (g)
em 780 K, determine, a partir do gráfico, a
ordem de reação para o H2:
Eixo “x” Eixo “y” Eixo “y” Eixo “y”
Tempo (s) [H2] (mmol.L
-
1)
ln [H2] 1 / [H2]
0 1,000
1 0,43
2 0,27
3 0,20
4 0,16
3.20 Considerando que os dados a seguir
foram obtidos para a decomposição de A,
sendo
2 A 4 B + C, determine, a partir do gráfico, a
ordem de velocidade e constante de
velocidade e (b) a lei de velocidade única Eixo “x” Eixo “y” Eixo “y” Eixo “y”
Tempo (s) [A] (mmol.L-1
) ln [A] 1 / [A]
0 2,57
400 1,50
800 0,87
1200 0,51
1600 0,30
Lista de exercícios
16
3.21 Indique quais das seguintes declarações
sobre a catálise são verdadeiras. Se a
declaração for falsa, explique por quê.
(a) Em um processo de equilíbrio, o catalisador
aumenta a velocidade da reação direta e deixa
inalterada a velocidade da reação inversa.
(b) O catalisador não é consumido durante a
reação.
(c) A trajetória da reação é a mesma na
presença ou na ausência do catalisador, mas
as constantes de velocidade das reações direta
e inversa diminuem.
(d) Um catalisador deve ser cuidadosamente
escolhido de modo a mudar o equilíbrio na
direção dos produtos.
3.22 Indique quais das seguintes declarações
sobre a catálise são verdadeiras. Se a
declaração for falsa, explique por quê.
(a) Um catalisador heterogêneo funciona
porque liga uma ou mais de uma das
moléculas que sofrem reação à superfície do
catalisador.
(b) As enzimas são proteínas naturais que
servem de catalisadores em sistemas
biológicos.
(c) A constante de equilíbrio de uma reação é
maior na presença de um catalisador, mas as
constantes de velocidade das reações direta e
inversa diminuem.
(d) Um catalisador muda a trajetória de uma
reação de modo a torná-la mais exotérmica.
3.23 O seguinte perfil de reação esquemático
descreve a reação A D.
(a) A reação total é exotérmica ou
endotérmica?
(b) Quantos intermediários existem?
Identifique-os.
(c) Identifique os complexos ativados e os
intermediários de reação.
(d) Qual é a etapa determinante da velocidade
da reação?
(e) Qual é a etapa mais rápida? Explique sua
resposta.
Lista de exercícios
17
PARTE 4
4.1 Verifique se as seguintes afirmações
estão certas ou erradas. Se estiverem erradas,
explique por quê.
(a) Uma reação para quando atinge o
equilíbrio.
(b) Uma reação em equilíbrio não é afetada
pelo aumento da concentração de produtos.
(c) Se a reação começa com maior pressão dos
reagentes, a constante de equilíbrio será
maior.
(d) Se a reação começa com concentrações
maiores de reagentes, as concentrações de
equilíbrio de cada produto será maior.
(e) Em uma reação de equilíbrio, a reação
inversa começa assim que os produtos se
formam.
(f) Se fizermos uma reação ocorrer mais
rapidamente, podemos aumentar a
quantidade do produto no equilíbrio.
(g) A energia livre de reação é zero no equilíbrio.
(h) A energia livre padrão de reação é zero no
equilíbrio.
4.2 Escreva a expressão do equilíbrio Kc para
cada uma das seguintes reações:
(a) CO(g) + Cl2(g) COCl(g) + Cl(g)
(b) H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)
(c) 2H2S(g) + 3O2(g) 2SO2(g) + 2H2O(g)
(d) 2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)
(e) SbCl5(g) SbCl3(g) + Cl2(g)
(f) N2(g) + 2H2(g) N2H4(g)
4.3 Uma amostra de 0,10 mol H2(g) e uma de
0,10 mol Br2(g) são colocadas em um recipiente
fechado de 2,0 L. Deixa-se que a reação H2(g) +
Br2(g) 2HBr(g) atinja o equilíbrio. Uma
amostra de 0,20 mol HBr é colocada em um
segundo recipiente fechado de 2,0 L, na
mesma temperatura, e deixa-se que atinja o
equilíbrio com H2 e Br2. Quais das quantidades
abaixo serão diferentes nos dois recipientes?
Quais serão iguais? Explique suas respostas.
(a) quantidade de Br2;
(b) concentração de H2;
(c) a razão [HBr]/[H2][Br2];
(d) a razão [HBr]/[Br2];
(e) a razão [HBr]2/[H2][Br2];
(f) a pressão total no recipiente.
4.4 Use os seguintes dados, que foram
coletados em 460°C e que são as
concentrações molares de equilíbrio, para
determinar a constante Kc da reação H2(g) + I2(g)
2HI(g).
[H2] (mol.L-1
) [I2] (mol.L-1
) [HI] (mol.L-1
)
6,47 x 10-3
0,594 x 10-3
0,0137
3,84 x 10-3
1,52 x 10-3
0,0169
1,43 x 10-3
1,43 x 10-3
0,0100
4.5 A constante de equilíbrio da reação
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) é K= 2,5 x1010 em
500K. Encontre o valor de K para cada uma das
seguintes reações, na mesma temperatura.
(a) SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g)
(b) SO3(g) SO2(g) + 1/2O2(g)
(c) 3SO2(g) + 3/2O2(g) 3SO3(g)
4.6 Determine K, a parir dos seguintes dados
de equilíbrio coletados em 24°C, para a reação
NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g).
PNH3(bar) PH2S(bar)
0,307 0,307
0,364 0,258
0,539 0,174
4.7 Para a reação H2(g) + I2(g) 2HI(g),
K=160 em 500K. A análise da mistura de reação
em 500K mostrou que sua composição é PH2=
0,20 bar, PI2= 0,10 bar e PHI= 0,10 bar.
(a) Calcule o quociente da reação.
(b) Será que a mistura de reação está em
equilíbrio?
(c) Caso não esteja, a tendência é formar mais
reagentes ou mais produtos?
4.8 Quando 0,0172 mol HI é aquecido até
500K em um recipiente fechado de 2,00 L, a
mistura resultante em equilíbrio contém 1,90 g
HI.
Lista de exercícios
18
Calcule Kc para a reação de decomposição
2HI(g) H2(g) + I2(g).
4.9 (a) Calcule o valor da constante de
equilíbrio, K, da reação O2(g) + O(g) O3(g),
sabendo que
NO2(g) NO(g) + O(g) K= 6,8 x 10-
49
O3(g) + NO(g) NO2(g) + O2(g) K= 5,8
x 10-34
(b) A pressão total inicial de uma mistura
equimolar dos reagentes é 4,0 bar. Quais são
as pressões parciais dos reagentes e produtos
no equilíbrio?
4.10 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 450°C. A reação pode ser
representada a seguir:
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (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 liquída a
-33°C, retornando o H2 e o N2 que não
reagiram para a câmara de reação.
4.11 A reação de um ácido orgânico com um
álcool forma ésteres. Por exemplo, a reação do
ácido acético, CH3COOH, com etanol, C2H5OH,
em um solvente orgânico, forma o éster
conhecido como acetato de etila, CH3COOC2H5,
e água. A reação é
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 +
H2O Kc= 4,0 em 100°C
Se as concentrações iniciais de CH3COOH e
C2H5OH são 0,32 e 6,30 mol.L-1,
respectivamente, e nenhum dos produtos está
presente inicialmente, qual deverá ser a
concentração do éster no equilíbrio?
4.12 Um reator de 3,00 L é preenchido com
0,342 mol CO, 0,215 mol H2 e 0,125 mol
CH3OH. O equilíbrio é atingido na presença de
um catalisador de óxido de zinco-crômio (III).
Em 300°C, Kc= 1,1 x 10-2 para a reação CO(g) + 2
H2(g) CH3OH(g)?
(a) A concentração molar do CH3OH aumenta,
diminui ou permanece inalterada, à medida
que a reação se aproxima do equilíbrio?
(b) Qual é a composição da mistura no
equilíbrio?
4.13 Diga, para cada um dos seguintes
equilíbrios, se haverá deslocamento na direção
dos reagentes ou dos produtos quando a
temperatura aumenta.
(a) N2O4 (g) 2 NO2 (g) , ∆H°= +57 kJ
(b) X2(g) 2 X(g), em que X é um halogênio
(c) Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4 (g), ∆H°= -161 kJ
(d) CO2(g) + 2NH3 (g) CO(NH2)2 (s) + H2O(g),
∆H°= -90 kJ
4.14 A reação total da fotossíntese é 6CO2(g) +
6H2O(l) C6H12O6(aq) + 6O2(g) e ∆H°= +2802
kJ. Suponha que a reação está no equilíbrio.
Diga qual é a consequência que cada uma das
seguintes mudanças teria sobre a composição
de equilíbrio (tendência de mudança na
direção dos reagentes, tendência de mudança
na direção dos produtos, ou não ter
consequência alguma):
(a) o aumento da pressão parcial de O2;
(b) compressão do sistema;
(c) aumento da quantidade de CO2;;
(d) aumento da temperatura;
(e) remoção parcial de C6H12O6;
Lista de exercícios
19
(f) adição de água;
(g) redução da pressão parcial de CO2.
4.15 Escreva as fórmulas dos ácidos
conjugados de
(a) CH3NH2 (metilamina);
(b) hidrazina, NH2NH2;
(c) HCO3-,
e das bases conjugadas de
(d) HCO3-;
(e) C6H5OH (fenol);
(f) CH3COOH.
4.16 Escreva as fórmulas dos ácidos
conjugados de
(a) H2O;
(b) OH-;
(c) C6H5NH2 (anilina)
e das bases conjugadas de
(d) H2S;
(e) HPO42-;
(f) HClO4.
4.17 Identifique (a) o ácido e a base de
Bronsted e (b) a base e o ácido conjugado
formado na seguinte reação:
HNO3(aq) + HPO42-
(aq) NO3-(aq) + H2PO4
-(aq).
HSO3-(aq) + NH4+
(aq) NH3(aq) + H2SO3(aq).
4.18 O pH de várias soluções foi medido em
um laboratório de pesquisas de uma empresa
de alimentos. Converta os seguintes valores de
pH para molaridade de íons H3O+:
(a) 3,3 (o pH do suco de laranja azedo);
(b) 6,7 ( o pH de uma amostra de saliva);
(c) 4,4 (o pH da cerveja);
(d) 5,3 (o pH de uma amostra de café).
4.19 Calcule o pH e o pOH de cada uma das
seguintes soluções de ácido ou base forte em
água:
(a) 0,0146 M HNO3(aq);
(b) 0,11 M HCl(aq);
(c) 0,0092 M Ba(OH)2(aq);
(d) 2,00 ml de 0,175 M KOH(aq) depois da
dissolução até 5,00 x 102 mL;
(e) 13,6 mg de NaOH dissolvido em 0,350 L de
solução;
(f) 75,0 mL de 3,5 x 10-4 M HBr(aq) depois da
dissolução até 0,500 L.
4.20 Admita que o café tem pH = 5,0 e leite
tem pH = 6,0.
Sabendo-se que pH= -log [H+] e que pH + pOH=
14, calcule:
a) a concentração de OH- no café
b) a concentração de H+, em mol/L, em uma
“média” de café com leite que contém 100 mL
de cada bebida.
4.21 Um suco de tomate tem pH= 4,0 e um
suco de limão tem pH= 2,0.
Sabendo-se que pH= -log [H+] e 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.
b) Calcule o volume de solução aquosa de
NaOH de concentração 0,010mol.L-1 necessário
para neutralizar 100 mL de cada um dos sucos.
4.22 Dê os valores de Ka dos seguintes ácidos:
(a) ácido fosfórico; H3PO4, pKa1= 2,12;
(b) ácido fosforoso, H3PO3, pKa1= 2,00;
(c) ácido selenoso, H2SeO3, pKa1= 2,46;
(d) íon hidrogenosselenato, HSeO4-, pKa2= 1,92.
(e) Liste os ácidos em ordem crescente de
força.
4.23 Escreva a equação do equilíbrio de
transferência de prótons de cada um dos
seguintes ácidos fracos e dê a expressão da
constante de acidez Ka. Identifique a base
conjugada, escreva a equação apropriada para
a transferência de prótons e escreva a
expressão da constante de basicidade Kb.
(a) HClO2;
(b) HCN;
(c) C6H5OH.
4.24 O exame dos seguintes dados:
I. [H3CNH3]+[CN]- + HOH HCN +
[H3CNH3]OH
sal ácido
base
Lista de exercícios
20
II. Constante de ionização ácido............K1= 5 x
10-10, base.............K2= 5 x 10-4
Permite concluir que, na dissolução em água,
do composto [H3CNH3]CN, se obtém uma
solução:
a) básica, porque K1 < K2
b) básica, porque K1 > K2
c) básica, porque K2 < K1
d) básica, porque K2 > K1
e) neutra, porque [ácido] = [base]
4.25 Sugira uma explicação para a diferença
entre as forças de (a) ácido acético e ácido
tricloro-acético; (b) ácido acético e ácido
fórmico.
4.26 Os valores de Ka do fenol e do 2,4,6-
tricloro-fenol são 1,3 x 10-10 e 1,0 x 10-6,
respectivamente. Qual é o ácido mais forte?
Explique a diferença de forças dos ácidos.
4.27 O valor de pKb da anilina é 9,37 e o da 4-
cloro-anilina é 9,85. Qual é a base mais forte?
Explique a diferença de forças das bases.
4.28 Organize as seguintes bases em ordem
crescente de força, usando os valores de pKa
dos ácidos conjugados que estão entre
parênteses. Existe uma tendência simples nas
forças?
(a) amônia (9,26);
(b) metilamina (10,56);
(c) etilamina (10,81);
(d) anilina (4,63).
4.29 A percentagem de desprotonação do
ácido benzóico em uma solução 0,110 mol.L-1 é
2,4%. Quais são o pH da solução e o Ka do
ácido benzóico?
4.30 O ácido láctico é produzido nos músculos
durante exercícios. Calcule o pH e o pOH das
seguintes soluções de ácido láctico,
CH3CH(OH)COOH, em água: (a) 0,12 mol.L-1; (b)
1,2 x 10-3 mol.L-1; (c) 1,2 x 10-5 mol.L-1
4.31 Explique o que ocorre (a) com a
concentração dos íons H3O+ de uma solução de
ácido acético, quando se adiciona acetato de
sódio sólido; (b) com a porcentagem de
desprotonação do ácido benzóico em uma
solução de ácido benzóico, quando se adiciona
ácido clorídrico; (c) com o pH da solução,
quando se adiciona cloreto de amônia sólido a
uma solução de amônia em água.
4.32 Determine o pH e o pOH de
(a) uma solução que é 0,50 mol.L-1 NaHSO4(aq) e
0,25 mol.L-1 Na2SO4(aq);
(b) uma solução que é 0,50 mol.L-1 NaHSO4(aq) e
0,10 mol.L-1 Na2SO4(aq);
(c) uma solução que é 0,50 mol.L-1 NaHSO4(aq) e
0,50 mol.L-1 Na2SO4(aq)?
4.33 Diga em que região de pH cada um dos
tampões, a seguir, serão efetivos, imaginando
molaridades iguais do ácido e de sua base
conjugada:
(a) lactato de sódio e ácido láctico;
(b) benzoato de sódio e ácido benzóico;
(c) hidrogenofosfato de potássio e fosfato de
potássio;
(d) hidrogenofosfato de potássio e di-
hidrogenofosfato de potássio;
(e) hidroxilamina e cloreto de hidroxilamônio.
4.34 A novocaína, que é utilizada pelos
dentistas como anestésico local, é uma base
fraca com pKb= 5,05. O sangue tem pH= 7,4.
Qual é a razão entre as concentrações da
novocaína e de seu ácido conjugado no fluxo
sanguíneo?
4.35 Determine o Kps das seguintes
substâncias pouco solúveis, conhecidas as
suas solubilidades molares:
(a) AgBr, 8,8x10-7 mol.L-1;
(b) PbCrO4, 1,3x 10-7 mol.L-1;
(c) Ba(OH)2, 0,11 mol.L-1;
(d) MgF2, 1,2x10-3 mol.L-1.
4.36 Calcular a solubilidade do BaSO4 em uma
solução 0,01 mol.L-1 de Na2SO4.
Dado: BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO4
2-(aq)
Kps= 1,5 x10 -9
Lista de exercícios
21
4.37 Calcular a solubilidade do Al(OH)3 em
uma solução 0,1 mol.L-1 de KNO3.
Dado: Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-
(aq)
Kps= 5x 10-33
4.38 Formar-se-á ou não um precipitado de
PbCl2, ao se misturarem volumes iguais de
soluções 0,1 mol.L-1 de Pb(NO3)2 e 0,01 mol.L-1
de NaCl?
Dado: PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) Kps=
1,6x 10-5
4.39 Em que pH começa a precipitar o
Mg(OH)2, se a concentraçao do Mg2+ na solução
é 0,01 mol.L-1?
Dado: Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2 OH-
(aq)
Kps= 8,9 x 10-12
4.40 Que concentração de Ag+, em mols por
litro, deve estar presente no ínicio da
precipitação do AgCl de uma solução contendo
1,0x10-4mols de Cl- por litro? AgCl(s)
Ag+(aq) + Cl-(aq) Kps= 1,78 x 10-10
4.41 Se 0,11 mg de AgBr se dissolve em 1000
mL de água a uma dada temperatura, qual é o
produto de solubilidade deste sal naquela
temperatura?
4.42 O hidróxido de magnésio, Mg(OH)2, é
uma base pouco solúvel em água,
apresentando constante de produto de
solubilidade, Kps= 4 x10-12. 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.
b. Escreva a equação balanceada da reação de
neutralização total do hidróxido de magnésio
com ácido clorídrico, HCl
4.43 Examine os dois equilíbrios:
BaF2(s) Ba2+(aq) + 2F-
(aq) Kps= 1,7 x 10-6
F-(aq) + H2O(l) HF (aq) + OH- (aq) Kb(F-)=
2,9 x 10-11
a) Escreva a equação química do equílibrio
total e determine a constante de equilíbrio
correspondente.
b) Determine a solubilidade de BaF2 em (b) pH=
7,0; (c) pH= 4,0.
4.44 A fluoretação da água potável de uma
cidade produz uma concentração de íons
fluoreto próxima a 5 x 10-3 mol.L-1. Se a água
utilizada na cidade for dura (água que contém
íons Ca2+), pode ocorrer precipitação de CaF2
durante a fluoretação. Qual é a concentração
máxima de íons Ca2+ que pode estar presente
em solução para que não ocorra precipitação
durante a fluoretação? Ignore a eventual
protonação do F-.
4.45 Os íons fluoreto da água potável
convertem a hidroxiapatita, Ca5(PO4)3OH, dos
dentes, em fluoroapatita, Ca5(PO4)3F. Os
valores de Kps dos dois compostos são 1,0 x 10-
36 e 1,0 x 10-60, respectivamente.
a) Qual é a solubilidade molar de cada
substância?As solubilidades de equilíbrio a
serem examinadas são
Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO4
3-(aq) + OH-
(aq)
Ca5(PO4)3F(s) 5Ca2+(aq) + 3PO4
3-(aq) + F-
(aq)
b) Qual é a energia livre padrão de reação da
conversão da hidroxiapatita em fluoroapatita?
4.46 Diga se Ag2CO3 precipita de uma solução
formada por uma mistura que contém 100 mL
de 1,0x 10-4 mol.L-1 AgNO3(aq) e 100 mL de 1,0 x
10-4 mol.L-1 Na2CO3(aq)?
4.47 As pedras dos rins são pequenas massas
duras que se formam nos rins, usualmente a
partir dos sais minerais da urina. Os oxalatos
minerais são um constituinte comum das
pedras dos rins. (a) Qual é a solubilidade molar
do oxalato de cálcio, CaC2O4 (pKps= 8,59) na
água? Se a concentação de íons Mg2+ dos
fluidos liberados pelos rins é 0,020 mol.L-1 e a
concentração do íon oxalato, C2O42-, é 0,035
mol.L-1, será que o oxalato de magnésio (pKps=
4,07) precipita?
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