Problemas da Semana — Físico-química

Problemas

#1

Observe o seguinte equilíbrio:

$$CH_{3}COOH _{(aq)} + H_{2}O _{(l)} \rightleftharpoons CH_{3}COO_{(aq)}^- + H_{3}O_{(l)}^+$$

Supondo que $K = 1,8 \cdot 10^{-5}$. Calcule a constante de ionização $\alpha$ desse ácido nas condições padrão.

#2

Pentóxido de dinitrogênio, $N_{2}O_{5},$ se decompõe por uma reação de primeira ordem. Qual a velocidade inicial de decomposição do $N_{2}O_{5}$ quando $3,45g$ de $N_{2}O_{5}$ são confinados em um conteiner de 0,750 l e aquecido a $65$º$C$? Use $k = 5,2 \cdot 10^-3 s^-1$

#3

Escreva a expressão do coeficiente de reação (Q) para as seguintes reações: a) $2BCl_{3(g)} + 2Hg(l)\rightarrow B_{2}Cl_{4(s)} + Hg_{2}Cl{2(s)}$ b) $P_{4}S_{10(s)} + 16H_{2}O_{l}\rightarrow 4H_{3}PO_{4(a)} + 10H_{2}S_{aq}$ c) $Br_{2(g)} + 3F_{2(g)} \rightarrow 2BrF_{3(g)}$

#4

Calcule o potencial gerado pela seguinte célula de concentração:

$$Fe/Fe^{2+}(0,10 M)//Fe^{2+}(0,0010 M)/Fe$$

#5

Considere os valores da temperatura de congelação de soluções 1 milimol/L das seguintes substâncias:

I. Aℓ₂(SO₄)₃.

II. Na₂B₄O₇.

III. K₂Cr₂O₇.

IV. Na₂CrO₄.

V. Aℓ(NO₃)₃ . 9H₂O.

Assinale a alternativa CORRETA relativa à comparação dos valores dessas temperaturas.

(A) I < II < V < III < IV.  

(B) I < V < II ≈ III ≈ IV.  

(C) II < III < IV < I < V.  

(D) V < II < III < IV < I.  

(E) V ≈ II < III < IV < I.  

#6

Temos uma solução $1 \ M$ de $2000 \ ml$ de $PbF_2$ e outra de mesma concentração e volume de $Ba(OH)_2$. Sabendo que $K_{ps}$ do $BaF_2$ é $1,0 \cdot 10^{-6}$ e que o $K_{ps}$ do $Pb(OH)_2$ é $1.2 \cdot 10^{-15}$, diga quanto de cada composto ficará dissolvido.

#7

Calcule o Kps para Cloreto de chumbo(II), se 50,0 ml de uma solução saturada deste composto contêm 0.2207 g de $Pb(Cl)_2$ dissolvidos.

#8

a) Calcule a eficiência máxima de um ciclo de Carnot operando entre 100 °C e 60 ºC. b) Agora faça o mesmo cálculo para o caso em que o ciclo opera entre 140 ºC e 100 ºC. c)Faça observações sobre os resultados, levando em conta que ambas as diferenças de temperatura são iguais.

#9

Uma solução foi preparada dissolvendo-se 2,76 g de um alcool puro em 100,00g de acetona. O ponto de ebulição de acetona pura è 56,13 graus e o da solução e o da solução è 57,16 graus. Determine: o peso molecular do alcool.

Dado: $K_{ep}= 1,72 \frac{K \cdot Kg}{mol}$ (constante molar de elevação do ponto de ebulição da acetona).

#10

A $25$°C e $1$ atm, uma amostra de $1,0$ L de água pura foi saturada com oxigênio gasoso ($O_2$) e o sistema foi mantido em equilíbrio nessas condições. Admitindo-se comportamento ideal para o $O_2$ e sabendo-se que a constante da Lei de Henry para esse gás dissolvido em água é igual a $1,3 \times 10^{-3} \ mol \ L^{-1}. \ atm^{-1}$, nas condições do experimento, exprima o valor calculado do volume, em $L$, de $O_2$ solubilizado nessa amostra.

#11

Calcule o pH de uma solução de concentração 1.10-8M de HCl. Considere a ionização completa.

#12

Calcule o pH de uma solução de concentração 1.10-8M de HClO. Dado: pKa (HClO) = 7,497.

#13

O dióxido de nitrogênio, em um recipiente fechado, apresenta-se em equilíbrio químico com o seu dímero, segundo a equação: $2 NO_2 (g) \rightarrow N_2O_4 (g)$ Quando esse recipiente é colocado em um banho de água e gelo, o gás torna-se incolor. Em relação a esse sistema, são feitas as seguintes afirmações: I. A reação no sentido da formação do dímero é exotérmica. II. Com o aumento da pressão do sistema, a intensidade da cor castanha diminui. III. Quando o sistema absorve calor, aumenta a concentração de NO2. Qual(is) dela(s) é(são) verdadeira(s)? Justifique.

#14

Uma macromolécula biológica foi isolada de uma fonte natural em quantidade muito pequena e sua massa molar foi determinada como sendo 4,0.10^5 g/mol. Para uma solução preparada pela dissolução de 0,8 mg dessa macromolécula em 10,0 g de água a) Calcule:

• o ponto de congelamento
• a pressão osmótica, a 25 ºC

b) Suponha que a massa molar dessa macromolécula não fosse conhecida e que se pretendesse calculá-la a partir da determinação da pressão osmótica da solução citada acima e que fosse cometido um erro de 0,1 torr na medida dessa pressão osmótica. Qual seria o valor encontrado para a massa molar da macromolécula?

#15

Considere uma solução ácida contendo os íons metálicos $Ba^2+$, $Ca^2+$ e $Cu^2+$, todos em concentrações iguais a $1,0 \times 10^{-3} mol/L$. Suponha que $KOH$ é adicionado lentamente a esta mistura com vigorosa agitação. a) Em que pH irá precipitar o primeiro hidróxido, assumindo condições de equilíbrio? É necessário que a solução seja básica para precipitarem todos os hidróxidos? Justifique sua resposta através de cálculos. b) É possível separar quantitativamente uma mistura contendo os íons cobre e íons cálcio nas concentrações acima, mediante o controle de pH? Justifique sua resposta calculando a faixa de pH adequada para a separação. Dados dos valores de Kps dos três hidróxidos $Ba(OH)_2$ , $Kps = 5,0 \times 10^{-3}$ $Ca(OH)_2$, $Kps = 1,3 \times 10^{-6}$ $Cu(OH)_2$, $Kps = 1,6 \times 10^{-19}$

#16

Piridina, $C_5H_5N$, é uma base fraca e seu Kb é $1.78 \times 10^{-9}$. a. Calcule a concentração de [OH-] e o pH de uma solução $0,240M$ de piridina. b. Uma porção de $20,0mL$ dessa mesma solução é titulada com $HCl$ $0,120M$. i. Calcule o pH após a adição de $20mL$ de $HCl$. ii. Calcule o pH no ponto de equivalência. c. Se $MgCl_2$ for adicionado a uma solução $0,240M$ de piridina, qual é a mínima concentração de $Mg^2+$ para que $Mg(OH)_2$ não precipite? $(Kps = 5,6 \times 10^{-12})$ d. Para uma solução em que $[Mg^2+] = 0.10 M$ e $[C_5H_5N] = 0.240M$, qual o valor de $[C_5H_5NH^+]$ para evitar a precipitação de $Mg(OH)_2$?

#17

Para um processo endotérmico e espontâneo, é necessariamente verdadeiro que: a) $\bigtriangleup H < 0$ b) $\bigtriangleup G > 0$ c) $\bigtriangleup E = 0$ d) $\bigtriangleup S > 0$

#18

O produto de solubilidade do $PbC_2O_4$ a 25°C é $8,50.10^{-10}$ e o potencial padrão de redução para o par $Pb^{2+}/Pb$ é $E^o = -0,126V$. a) Encontre o potencial padrão para a semi-reação $PbC_2O_4 + 2e^- = Pb + C_2O_4^{2-}$ b) Encontre a concentração de íons $Pb^{2^+}$ numa solução $0,0250M$ de oxalato de sódio saturada com $PbC_2O_4$. c) Calcule o potencial do eletrodo $PbC_2O_4/Pb$ na solução anterior por dois métodos distintos.  

#19

Qual o pH da água destilada a $89^oC$? Dados $K_{w298K} = 1.10^{-14}, \Delta H_{ion} = 5,61 kJ/mol$  

#20

Escreva a solubilidade molar $S$ do $Th(IO_3)_4$ como função da constante do produto de solubilidade $K_{ps}$.  

#21

São dados os seguintes potenciais-padrão, $E^o/V (298K)$. $Sn^{2+} + 2e^- \rightarrow Sn$ $Sn^{4+} + 2e^- \rightarrow Sn^{2+}$ Calcule a constante de equilíbrio, $K$, para a seguinte reação a $298K$. $Sn + Sn^{4+} \rightleftharpoons 2Sn^{2+}$

#22

Para determinar o produto de solubilidade do iodato de cobre(II), $Cu(IO_3)_2$, faz-se uma titulação iodométrica em solução ácida. São necessários $30 cm^3$ de uma solução $0,1$ $mol \cdot dm^{-3}$ de tiossulfato de sódio, $Na_2S_2O_3$, para titular $20$ $cm^3$ de uma solução aquosa saturada de $Cu(IO_3)_2$. $a)$ Escreva a sequência de equações balanceadas para as reações descritas. $b)$ Calcule a concentração inicial de $Cu^{2+}$ e o produto de solubilidade do $Cu(IO_3)_2$. Despreze coeficientes de atividade.  

#23

Iguais volumes $(10$ $cm^3)$ de soluções $0,01$$M$ de $CH_3COOH$ e $HClO$ foram misturadas e, em seguida, diluídas a um volume total de $100$ $cm^3$. Dados $K_{CH3COOH} = 1,8 \cdot 10^{-5}$ e $K_{HClO} = 3,7 \cdot 10^{-8}$, calcule: a) O grau de ionização para cada um dos ácidos em solução b) O grau de ionização do $HClO$ se a solução diluída não contivesse $CH_3COOH$ c) O $pH$ da mistura  

#24

Explique o fato de a solubidade do sal $AgBr$ ser maior que a do $AgI$ em uma solução aquosa de $KCN$.  

#25

Duas soluções, uma de cloreto de sódio, $NaCl$, e outra de glicose, $C_6H_{12}O_6$, têm a mesma concentração molar. Explique qual solução congela a temperatura mais baixa.  

#26

Uma reação em equilíbrio tem a constante de equilíbrio dada pela expressão $\frac {[CO] \cdot [H_2]^3}{[CH_4] \cdot [H_2O]}$. Qual é o efeito da adição de monóxido de carbono ao sistema?  

#27

Que tipo de efeito sofre o equílibrio da reação $H_{2(g)}$ $\rightleftharpoons$ $2H\cdot _{(g)}$ em sistema fechado quando: $i)$ a temperatura é aumentada? $ii)$ o volume do sistema é diminuído? $iii)$ adiciona-se xenônio?

 

#28

O composto $A_2B_{4(g)}$ dissocia-se a $200 ^oC$ em $AB_{2(g)}$ exclusivamente com um $K_c = 14$. Colocando-se $1$ $mol$ de $A_2B_{4(g)}$ em um recipiente de um litro e aquecendo-se até esta temperatura, após atingir o equilíbrio, qual é a porcentagem de $A_2B_{4(g)}$ dissociada?  

#29

A síntese de Haber-Bosch da amônia é uma das descobertas mais importantes da história da química: ao permitir a fixação do nitrogênio atmosférico, possibilitou um aumento exponencial da produção de fertilizantes nitrogenados (e consequentemente de alimentos, invalidando a previsão de Malthus). Seu processo pode ser representado pela equação 3H2 + N2 --> 2 NH3, na qual todas as espécies são gasosas. Sobre esse processo fundamental à sobrevivência humana, responda: a) Sabe-se que o reator tende a esquentar após a adição de nitrogênio e hidrogênio na presença de catalisador de vanádio adequado. Assim, quais são as condições ideais de pressão e temperatura (alta/baixa), sob um ponto de vista termodinâmico, para máxima conversão em amônia? Explique sua resposta com base no princípio de Le Chatelier. b) Industrialmente, utilizam-se pressões na casa de 100 atm. De um ponto de vista termodinâmico, isso faz sentido? Se sim, explique sua resposta. Se não, dê uma possível explicação para que sejam adotadas essas condições. c) Industrialmente, utilizam-se temperaturas na faixa de 300-400°C. De um ponto de vista termodinâmico, isso faz sentido? Se sim, explique sua resposta. Se não, dê uma possível explicação para que sejam adotadas essas condições.  

#30

Catalisadores encontram amplo uso em situações industriais nos dias atuais, sendo de importância vital para a produção química em todo o mundo. Sobre eles, encontram-se abaixo assertivas. Julgue-as em verdadeiras ou falsas e explique sua resposta. I) Catalisadores não participam da reação, uma vez que não são consumidos durante o processo. II) A concentração de um catalisador homogêneo pode figurar na lei de velocidade. III) Em uma situação de catálise homogênea, todos os reagentes encontram-se na mesma fase, que não necessariamente é aquela do catalisador. IV) A utilização de catalisador ácido favorece a hidrólise de ésteres, uma vez que aumenta a extensão da reação. V) Catalisadores aceleram reações pela geração de um novo caminho reacional que apresenta menor energia de ativação. VI) Mesmo que não sejam consumidos durante o processo, catalisadores de processos industriais precisam ser periodicamente substituídos devido a processos de contaminação que diminuem sua atividade (frequentemente chamados de “envenenamento” do catalisador).  

#31

A fotossíntese é um fenômeno de síntese de carboidratos realizado principalmente por plantas essencial à vida tal como é hoje. Sobre a termodinâmica desse processo, responda: a) Escreva uma equação balanceada que represente o processo típico da fotossíntese. Indique os estados físicos de cada uma das espécies, assumindo água no estado de vapor. b) Qualitativamente, espera-se que o processo ocorra com aumento ou diminuição da entropia do sistema? Justifique. c) Qualitativamente, espera-se que o processo seja endotérmico ou exotérmico? Justifique. d) Combine suas respostas dos itens b) e c) e discuta se a reação é endergônica (variação de energia livre de Gibbs positiva) ou exergônica (negativa), isto é, discuta sua espontaneidade. e) Claramente, a fotossíntese é um processo que ocorre na natureza. Isso está de acordo com sua resposta do item d? Se sim, explique. Se não, dê uma explicação para que esse processo ocorra mesmo assim.  

#32

Uma das principais classes de catalisadores são os catalisadores biológicos ou enzimas, que são proteínas (polipeptídeos) que apresentam função catalítica específica no organismo. Como polipeptídeos, as enzimas são polímeros compostos por aminoácidos, os quais apresentam pelo menos um centro quiral cada (exceto a glicina, em que o grupo radical é um átomo de hidrogênio) – as proteínas naturais são formadas apenas por aminoácidos homoquirais, isto é, apenas um enantiômero está presente na proteína. a) A lisozima, uma enzima presente em lágrimas, por exemplo, é constituída por 129 aminoácidos, 12 dos quais são glicinas. Considerando que cada um dos outros aminoácidos apresenta apenas um centro quiral que deve ser considerado, qual seria o rendimento se tentássemos produzir a proteína funcional a partir de quantidades iguais de ambos os enantiômeros de cada aminoácido com reagentes não quirais? b) Quanta proteína (em kg) deve ser sintetizada segundo o rendimento obtido acima para produzir 120mg de lisozima funcional? Compare sua resposta com a massa do planeta Terra, que é de 5,97.10²⁴ kg. c) Uma determinada enzima, ao catalisar um passo importante do ciclo de respiração celular, no qual a etapa lenta é de primeira ordem, acelera uma reação de oxidação em 10000 vezes. Julgue os seguintes itens como verdadeiros ou falsos. Justifique sua escolha. I) A energia de ativação reduziu a um décimo de milésimo (0,0001) de seu valor original; II) O tempo de meia-vida caiu por um fator de 10000 vezes. III) Se a temperatura fosse aumentada de 10°C, a velocidade aproximadamente dobraria, segundo a relação de Van’t Hoff. IV) Se fosse aumentada gradualmente a concentração de substrato, a velocidade de reação também aumentaria indefinidamente, isto é, aumentaria enquanto se aumentasse a concentração de substrato.  

#33

O gás hidrogênio é atualmente concebido como o “combustível do futuro”, uma vez que sua combustão gera como único subproduto a água – desta forma, ocorreria sem a geração de poluentes. Todavia, as pilhas de combustível (equipamentos que obtêm energia elétrica a partir da combustão formal do hidrogênio) não são formas totalmente limpas de se obter energia como teoricamente esperado, uma vez que há a formação de poluentes nos processos economicamente viáveis de produção do hidrogênio. a) Calcule a variação de entalpia associada à combustão do hidrogênio. Dê sua resposta em energia por mol de hidrogênio. Dados de energia de ligação (kJ/mol): O-H 463               H-H 436                O-O 146               O=O 495 Além de combustível, o gás hidrogênio costumava ser muito utilizado em dirigíveis (para aviação comercial) devido à sua baixíssima densidade. Seu uso foi extinto, contudo, após o desastre do dirigível Hindenburg, em maio de 1937, quando um incêndio tomou conta da embarcação e o gás hidrogênio utilizado para mantê-lo no ar destruiu o dirigível, resultando na morte de 36 pessoas. b) Assumindo que o dirigível continha cem mil metros cúbicos de hidrogênio, qual a massa de gás contida se o móvel voava a altitude tal que a temperatura é de 250K e a pressão, de 0,25atm? c) Qual o calor liberado pela combustão completa de toda essa quantidade de gás, se assumida constante a pressão? (Assuma que os dados termodinâmicos do item a fornecem um resultado válido para as condições da combustão). d) Segundo relatos da época, o incêndio durou exatamente 30 segundos. Sabendo disso, calcule a potência desse fenômeno.  

#34

Um estudante de graduação de química tem como tarefa em sua aula experimental determinar a lei de velocidade de uma reação específica A + 2B + 7C = P (em que todas as espécies se encontram gasosas), de forma a determinar se é possível que essa reação seja elementar. a) O que significa dizer que uma reação é elementar? b) Se a reação acima representada fosse, de fato, elementar, qual a lei de velocidade esperada para esse processo? c) Sabendo-se que a reação acima apresentou velocidade consideravelmente elevada (isto é, houve formação de proporções significativas de produto em intervalos de tempo razoáveis), responda: é provável que essa reação seja realmente elementar? Justifique sua resposta.  

#35

Um estudante de graduação de química tem como tarefa em sua aula experimental determinar a lei de velocidade de uma reação específica A + 2B + 7C = P (em que todas as espécies se encontram gasosas), de forma a determinar se é possível que essa reação seja elementar. a) Sabendo-se que a reação acima apresentou velocidade consideravelmente elevada (isto é, houve formação de proporções significativas de produto em intervalos de tempo razoáveis), responda: é provável que essa reação seja realmente elementar? Justifique sua resposta. Para tal determinação, o estudante mediu a velocidade inicial de reação em quatro diferentes experimentos a temperatura ambiente, em que variou apenas as concentrações iniciais dos reagentes A, B e C. Os resultados obtidos seguem na tabela abaixo:

	[A] (M)	[B] (M)	[C] (M)	v (mM/s)
I	0,050	0,050	0,030	0,0158
II	0,115	0,030	0,050	0,0484
III	0,230	0,030	0,050	0,1370
IV	0,175	0,050	0,050	0,1174

b) Usando os dados obtidos, determine a lei de velocidade experimental da reação e conclua se é possível que seja elementar ou não. c) Calcule a partir do conjunto de dados acima o valor da constante de velocidade, fornecendo-o com suas devidas unidades.  

#36

Um estudante de graduação de química tem como tarefa em sua aula experimental determinar a lei de velocidade de uma reação específica A + 2B + 7C = P (em que todas as espécies se encontram gasosas), de forma a determinar se é possível que essa reação seja elementar. Para tal determinação, o estudante mediu a velocidade inicial de reação em quatro diferentes experimentos a temperatura ambiente, em que variou apenas as concentrações iniciais dos reagentes A, B e C. Os resultados obtidos seguem na tabela abaixo:

	[A] (M)	[B] (M)	[C] (M)	v (mM/s)
I	0,050	0,050	0,030	0,0158
II	0,115	0,030	0,050	0,0484
III	0,230	0,030	0,050	0,1370
IV	0,175	0,050	0,050	0,1174

a) Usando os dados obtidos, determine a lei de velocidade experimental da reação e conclua se é possível que seja elementar ou não. b) Calcule a partir do conjunto de dados acima o valor da constante de velocidade, fornecendo-o com suas devidas unidades. Interessado em determinar a energia de ativação da reação acima, o estudante repetiu o experimento com as concentrações do experimento III a 45°C. c) Se o estudante registrou um incremento de velocidade de 20,4 vezes, qual a energia de ativação da reação estudada? d) A que temperatura a velocidade inicial do experimento IV é de 1,000mM/s?  

#37

O professor Hess, durante sua aula de termodinâmica básica, propôs os seguintes problemas aos alunos: a) Defina o que são sistemas abertos, fechados e isolados. b) Identifique os sistemas a seguir como abertos, fechados ou isolados: - chá em uma garrafa térmica de qualidade impecável; - álcool em um termômetro - um fungo vivo - um esporo de bactéria c) Determine qual dos compostos apresenta-se mais ordenado (organizado). Explique seu raciocínio. Dica: considere interações intermoleculares. (A menos que especificado diferentemente, a temperatura é 298K) - HBr(g) e HF(g) - NH₃(g) e Ne(g) - CaCl₂ (aq) e CaCl₂ (s) - H₂O_(l) e H₂O_(g)  

#38

O professor Hess, durante sua aula de termodinâmica básica, propôs os seguintes problemas aos alunos: a) Determine qual dos compostos apresenta maior entropia molar. Explique seu raciocínio. (A menos que especificado diferentemente, a temperatura é 298K) - HBr(g) e HF(g) - NH₃(g) e Ne(g) - CaCl₂ (aq) e CaCl₂ (s) - H₂O_(l) e H₂O_(g) - diamante e grafite b) Prediga se a entropia do sistema aumenta ou diminui nos processos. Explique. - Cu₃(AsO₄)_{2 (s)} → 3 Cu²⁺_(aq) + 2 AsO₄^3-_(aq) - I_{2 (s)} → I_{2 (g)} - 2 C₈H_{18 (l)} + 25 O_{2 (g)} → 16 CO_{2 (g)} + 18 H₂O_(l) c) Defina o que é um processo reversível. Forneça um exemplo teórico em que tal tipo de processo pode ocorrer.  

#39

O professor Hess, durante sua aula de termodinâmica básica, propôs os seguintes problemas aos alunos: a) Prediga se a entropia do sistema aumenta ou diminui nos processos. Explique. - Cu₃(AsO₄)_{2 (s)} → 3 Cu²⁺_(aq) + 2 AsO₄^3-_(aq) - I_{2 (s)} → I_{2 (g)} - 2 C₈H_{18 (l)} + 25 O_{2 (g)} → 16 CO_{2 (g)} + 18 H₂O_(l) b) Discuta, segundo a Primeira Lei da Termodinâmica, as relações existentes entre calor, energia interna e trabalho para processos: - adiabáticos - isotérmicos - isométricos - isobáricos c) Partindo da Segunda Lei da Termodinâmica (matematicamente, ΔS_universo ≥ 0 para um processo espontâneo), demonstre que reações espontâneas apresentam variação negativa da energia livre de Gibbs, ΔG. Lembre que G = H – TS e assuma temperatura constante, ΔH e ΔS independentes da temperatura. d) Defina o que é um processo reversível. Forneça um exemplo teórico em que tal tipo de processo pode ocorrer.

 

#40

O cobre é um elemento conhecido desde a pré-História, sendo muito importante na formação do bronze (liga metálica de cobre e zinco), o qual revolucionou a fabricação de instrumentos e armamentos. Atualmente, é muito utilizado para fiação elétrica, por ser um bom condutor e razoavelmente barato. Buscando ensinar a seus alunos um pouco sobre esse metal, Dona Lurdinha decidiu um realizar um experimento: Partindo do cobre metálico, dissolveu-o com ácido nítrico concentrado, obtendo um gás marrom A e uma solução B de cloração azulada, tomando o cuidado de realizar o procedimento na capela. Em seguida, basificou a solução B com hidróxido de sódio, obtendo um precipitado azulado C, o qual, após ser aquecido, libera um vapor D, restando um sólido preto E. Esse resíduo pode então ser dissolvido com ácido sulfúrico, obtendo-se uma solução F, a qual, após ser tratada com zinco metálico, fornece novamente cobre metálico. a) Determine os compostos A-F. Escreva reações químicas balanceadas que representem os processos descritos. b) O gás A apresenta tendência razoável de dimerizar. Com base em sua estrutura eletrônica, explique essa tendência. c) Partindo de uma pressão inicial de 1 bar do gás A, qual a composição final (em frações molares) da mistura gasosa a 450K se nessa temperatura a constante de equilíbrio em função das pressões (K_P) vale 200? d) Sabendo que, ao se esquentar o sistema, a cor marrom se torna mais intensa, determine se a reação é endo ou exotérmica. Além disso, indique se a constante de equilíbrio de dimerização a 650K será maior ou menor que 200.  

#41

O cobre é um elemento conhecido desde a pré-História, sendo muito importante na formação do bronze (liga metálica de cobre e zinco), o qual revolucionou a fabricação de instrumentos e armamentos. Atualmente, é muito utilizado para fiação elétrica, por ser um bom condutor e razoavelmente barato. Buscando ensinar a seus alunos um pouco sobre esse metal, Dona Lurdinha decidiu um realizar um experimento: Partindo do cobre metálico, dissolveu-o com ácido nítrico concentrado, obtendo um gás marrom A e uma solução B de cloração azulada, tomando o cuidado de realizar o procedimento na capela. Em seguida, basificou a solução B com hidróxido de sódio, obtendo um precipitado azulado C, o qual, após ser aquecido, libera um vapor D, restando um sólido preto E. Esse resíduo pode então ser dissolvido com ácido sulfúrico, obtendo-se uma solução F, a qual, após ser tratada com zinco metálico, fornece novamente cobre metálico. a) Determine os compostos A-F. Escreva reações químicas balanceadas que representem os processos descritos. b) Suponha que o precipitado C apresente produto de solubilidade 4.10^-12. Determine sua solubilidade em água pura e em uma solução de hidróxido de sódio 0,5M. c) Sabendo que os potenciais de redução padrão para cobre e zinco são respectivamente +0,34V e -0,76V, determine a d.d.p. padrão e a constante de equilíbrio do processo ocorrido no último passo. Determine qual o agente redutor e qual o agente oxidante. d) Se a concentração da substância F é de 0,05M e a de íons zinco for de 7,5.10^-5M, qual o potencial dessa pilha? Use log(2)=0,301 e log(3)=0,477.  

#42

Propriedades coligativas são propriedades associadas a soluções que dependem do número de partículas nelas dispersas, mas não da natureza do soluto. Embora muitas vezes deixadas de lado, apresentam inúmeras utilizações práticas importantes para a vida cotidiana. Sobre esse assunto: a) Defina pressão de vapor. b) Qual a relação entre pressão de vapor e temperatura de ebulição? c) Explique o princípio de funcionamento de uma panela de pressão, baseando-se nessa relação. d) É comum na tradição popular colocar sal na água com gelo para deixá-la “mais gelada”. Quimicamente, isso faz sentido? Se sim, explique por quê.  

#43

Propriedades coligativas são propriedades associadas a soluções que dependem do número de partículas nelas dispersas, mas não da natureza do soluto. Embora muitas vezes deixadas de lado, apresentam inúmeras utilizações práticas importantes para a vida cotidiana. Sobre esse assunto: a) Qual a relação entre pressão de vapor e temperatura de ebulição? Explique o princípio de funcionamento de uma panela de pressão, baseando-se nessa relação. Em uma aula sobre coligativas, pediu-se a um estudante que determinasse a massa molar média de uma amostra industrial de um dado polímero, que é considerado adequado se esse valor se encontra numa faixa de (1000 ± 150) g mol^-1. Para isso, decidiu medir a pressão osmótica de uma solução (de volume final 250ml) que continha 1,7452g do polímero e nenhum outro soluto. Obteve, a temperatura ambiente, o valor de 0,162atm. b) Calcule a massa molar média do polímero. Esse valor está adequado? c) Qual o erro do valor teoricamente esperado de 1000 g mol^-1? Pediu-se também que determinasse o ponto de congelamento de um líquido solvente X, cujas únicas informações conhecidas eram sua constante crioscópica, K_X = 0,37 K kg mol^-1, e sua densidade, d_X = 740 kg m^-3. Para tal, dispunha apenas de uma solução que continha 1,3420g da mesma amostra de polímero dissolvida em 400ml de X. Incerto do que fazer, fez uma análise completa da solução: a pressão osmótica era de 59,2mmHg a 25°C, sua temperatura de congelamento era de 1,403°F e sua pressão de vapor era de 0,5733bar a 90°C. d) Calcule a temperatura de congelamento de X puro.  

#44

  Propriedades coligativas são propriedades associadas a soluções que dependem do número de partículas nelas dispersas, mas não da natureza do soluto. Embora muitas vezes deixadas de lado, apresentam inúmeras utilizações práticas importantes para a vida cotidiana. Em uma aula sobre coligativas, pediu-se a um estudante que determinasse a massa molar média de uma amostra industrial de um dado polímero, que é considerado adequado se esse valor se encontra numa faixa de (1000 ± 150) g mol^-1. Para isso, decidiu medir a pressão osmótica de uma solução (de volume final 250ml) que continha 1,7452g do polímero e nenhum outro soluto. Obteve, a temperatura ambiente, o valor de 0,162atm. a) Calcule a massa molar média do polímero. Esse valor está adequado? b) Qual o erro do valor teoricamente esperado de 1000 g mol^-1? Pediu-se também que determinasse o ponto de congelamento de um líquido solvente X, cujas únicas informações conhecidas eram sua constante crioscópica, K_X = 2,720 K kg mol^-1, sua densidade, d_X = 740 kg m^-3. Para tal, dispunha apenas de uma solução que continha 13,4420g da mesma amostra de polímero dissolvida em 200ml de X. Incerto do que fazer, fez uma análise completa da solução: a pressão osmótica era de 59,2mmHg a 25°C, sua temperatura de congelamento era de 1,403°F e sua pressão de vapor era de 0,5733bar a 90°C. c) Calcule a temperatura de congelamento de X puro em K. d) Sabendo que a temperatura de ebulição de X puro é de 405,8K, calcule a entalpia de vaporização molar de X. Explicite qualquer aproximação realizada (se necessário). e) Qual a temperatura de ebulição de X estimada (usando o valor de entalpia obtido no item d) pela regra de Trouton? Calcule seu erro ao valor real. Explique a discordância.   Obs: Regra de Trouton: O valor de variação de entropia de vaporização para um composto médio está na faixa de 85 a 88 J K^-1 mol^-1, isto é, ΔS_vap^médio ≈ 85 J K^-1 mol^-1   e T_eb≈ ΔH/ ΔS_vap^médio  

#45

Rap da Pilha “Vem, vem, vem… na oxidação. O anodo é negativo onde ocorre a corrosão. Eletrodo corroído concentrando a solução. Os elétrons vão partindo pro catodo boladão. E o NOx vai subindo… um beijão no coração.” A paródia acima, de Silvio Predis, trata do funcionamento de uma pilha, um dispositivo capaz de transformar energia química em elétrica essencial à vida como a conhecemos. Sobre isso, pergunta-se: a) Considere os dois últimos versos da música. A afirmação de que “o NOx vai subindo” para a espécie contida no “catodo boladão” está correta quimicamente? Justifique. b) A afirmação de que “o anodo é negativo” é sempre válida em Eletroquímica? Se sim, explique por quê. Se não, apresente uma situação que funcione como um contraexemplo, explicitando também em que situação é válida a afirmação do rap. Em uma aula prática, foi pedido aos alunos que identificassem cinco diferentes metais (nomeados de A a E) segundo suas propriedades físico-químicas. As cinco possibilidades eram Pd, Pb, Zn, Mg e Ni. Para tal, foram fornecidas soluções 1M dos nitratos de cada um dos metais, bem como barras metálicas (as quais são raspadas imediatamente antes de serem usadas, de modo que podem ser desconsideradas a formação de óxidos ou outras camadas apassivadoras). Considere também que todos os pares redox considerados são do tipo Me/Me²⁺. Conhecendo os potenciais dos metais (dados abaixo), os alunos montaram células galvânicas para determinar o que foi pedido, obtendo os dados reportados na tabela, em que + indica a corrosão da barra metálica e – indica que não foi observada reação:

	Solução de A	Solução de B	Solução de C	Solução de D	Solução de E
Barra de A		–	–	–	–
Barra de B	+		+	+	+
Barra de C	+	–		+	–
Barra de D	+	–	–		–
Barra de E	+	–	+	+

 

Metal	Pd	Pb	Zn	Mg	Ni
Eored (V)	0,915	– 0,127	– 0,763	– 2,356	– 0,257

c) Determine os metais A-E. Escreva as equações da reações que ocorreram efetivamente.  

#46

Tome o seguinte equilibrio:

A relação entre a constante de equilibrio e a temperatura da reação pode ser expressada pela equação:

logKp = -4374/T + 1,75 logT + 3.78   T= Temperatura em kelvin

a) Calcule Kc a 300 °C

Considere que a reação ocorre em condições isotérmicas e isobáricas à temperatura de 200 °C e uma pressão de 150kPa em um um recipiente de volume variável até que o equilibrio seja atingido. Além disso, considere que havia apenas penta cloreto de fósforo no início da reação.

b) Calcule a pressão parcial das três espécies envolvidas no equilíbrio. Use Kp= 0,2.

c) Com os valores obtidos no item anterior, calcule o grau de conversão, α, do PCl₅.

O pentacloreto de fósforo é um composto molecular em temperaturas superiores a 160 °C. Abaixo dessa tempetura, o composto existe na forma de sólido iônico.

d) Quais são os íons que constituem esse sólido? Dê a estrutura de lewis e a geometria para cada íon.

Seguindo o modelo VSEPR, os compostos PCl₅ e PF₅ possuem a geometria Biripamide trigonal. Compostos com essa geometria apresentam diferenças entre suas ligações equatoriais e axiais. Apesar disso, ao visualizarmos o espectro de RMN ¹⁹F do pentafluoreto de fósforo, apenas um tipo de sinal é detectado.

e) Explique esse fato.  

#47

A 1200°C, uma mistura de 1 litro de $F_2$ e $F$ em equilíbro tem a concentração de $F_2 = 1,1800 \frac{mol}{l}$ e $F = 0.0564 \frac{mol}{l}$ determine o $\Delta G^o$ da reação de formação do F. Dado: $\Delta H_{l(F_2)} = 158 \frac{kJ}{mol}$  

#48

#49

A constante de ionização da água, Kw, a 0°C é de 0,11 . 10^-14 e de 9.6 × 10^-14 a 60°C. Sabendo disso, faça o que se pede:

A) Escreva a equação de autoionização da água.

B) Calcule o pH da água neutra a 60°C.

C) i) Calcule a variação de entalpia, ΔH, da reação, considerando que o valor não se altera com a variação de temperatura.

ii) Usando as mesmas considerações, calcule a variação de entropia, ΔS.

D) i) O que o sinal da variação de entropia nos diz a respeito da reação?

ii) Forneça uma explicação para esse sinal.

 

#50

Tomando como referência as reações da seguinte pilha eletroquímica, responda:

1. Quais reações ocorrem, respectivamente, no catodo e no anodo?
2. Sob condições padrão de temperatura e pressão, determine a variação de energia livre de gibbs dessa célula.
3. Para cada mudança descrita a seguir, explique o que acontece com o potencial da pilha.

I) Aumento da quantidade de massa de prata metálica  II) A concentração de íons zinco é dobrada

 

#51

A radioatividade é um fenômeno muito importante que ajudou a desvendar a estrutura atômica e tem aplicações no nosso dia a dia, porém pode ter consequências devastadoras como o desastre de Chernobyl ou de Fukushima. Sobre a química dos elementos radioativos responda:

1. Explique o princípio de funcionamento de uma bomba nuclear.
2. Por que boro e grafite são usados para desacelerar a reação?
3. O primeiro decaimento do ²³⁸U é do tipo alfa. Calcule o ΔH dessa reação. Dados: m_238U=238,05078826u; m_234Th=234,0436u; m_α=4,002602u
4. Compare o ΔH da reação anterior com o da combustão do octano e com o da aniquilação de um elétron com um pósitron. Dados: Δ_fH^o_ocatano =-250kJ/mol, Δ_fH^o_H2O=-285,5kJ/mol, Δ_fH^o_CO2 =-393,5kJ/mol, m_e=9,1*10^-31Kg

#52

itulações potenciométricas são importantes para determinação quantitativa de vários íons. Uma solução de Fe²⁺ 0,01mol/l é adicionada a 25ml de uma solução de Ce⁴⁺, 0,02mol/l. Com relação a isso calcule:

1. O potencial da solução após adição de 10ml do titulante
2. O potencial da solução após adição de 50ml do titulante
3. O potencial da solução após adição de 70ml do titulante
4. Com base no diagrama abaixo, diga quais espécies de manganês poderiam existir durante a titulação

 

#53

A figura a seguir mostra o perfil reacional da decomposição de um composto X por dois caminhos reacionais diferentes, I e II.(Clique na Imagem para visualizar melhor)

Baseados nas informações apresentadas nesse gráfico, assinale a opção ERRADA.

a) O caminho reacional II envolve duas etapas.

b) A quantidade de energia liberada pelo caminho reacional I é igual à do caminho reacional II.

c) O composto K é um intermediário no processo reacional pelo caminho II.

d) O caminho reacional I mostra que a decomposição de X é de primeira ordem.

e) O caminho reacional II refere-se à reação catalisada.

 

#54

Um recipiente contém um mol de gás ideal diatômico a 1 atm, de maneira que é realizado sobre este sistema um processo dividido em duas partes: (I) um aquecimento a volume constante até 300 K e 5 atm, e depois (II) uma compressão adiabática, de forma que a temperatura final seja 600 K. Calcule $w$, $q$, $\Delta{} U$ e $\Delta H$ para o processo descrito.

 

#55

Em um laboratório existem 5 sistemas gasosos, contendo em todos eles exatamente 1 mol desses respectivos gases, sendo estes sistemas descritos abaixo:

1. Vapor de $H_2$ em 298 K.
2. Vapor de $Ar$ em 398K.
3. Vapor de $CO_2$ em 398K.
4. Vapor de $benzeno$ em 398K.
5. Vapor de $H_2O$ em 298K.

Organize de forma crescente a contribuição do movimento para a energia interna de cada um dos sistemas (desconsidere a vizinhança e a vibração das moléculas).

 

#56

Um certo gás monoatômico começa no estado A da figura e realiza transformações gasosas. A transformação de A para B é isobárica, a de B para C é adiabática e a de C para A é isoterma. Não houve mudança no número de mols de gás em nenhum momento.

Durante uma transformação adiabática, sabe-se que $P_{0}{V_{0}}^\gamma{} = P_{f}{V_{f}}^\gamma{}$ em todo momento. Para um gás monoatômico, $\gamma{} = \frac{5}{3}$. A pressão e o volume em B são conhecidos e podem ser chamados de $P_b$ e $V_b$. Sabendo disso, responda:

(Observação: Nessa questão será necessário o uso de Cálculo, mas não se preocupe pois são apenas os seus conceitos mais básicos. Será preciso saber apenas: o conceito de variação infinitesimal, integrais definidas e saber integrar uma função na forma $k \cdot{} x^n$)

a) Em função de $P_b$, $V_b$, $T_1$ e $T_2$; escreva as coordenadas dos pontos A e C

b) Calcule o calor trocado na transformação de A para B, em função das mesmas variáveis

c) Calcule a variação de entalpia de cada um dos três processos, também em função das mesmas variáveis.

 

#57

A constante de velocidade da decomposição de um certo antibiótico em água, a $25^{o}C$, é $2,80 ano^{-1}$ .Se uma solução $7,5.10^{-2} mol.L^{-1}$ do antibiótico em água for armazenada a $25^{o}C$, indique:

a) A ordem de reação.

b) A meia-vida do antibiótico nessa solução.

c)Em quantos meses a concentração do antibiótico atingirá o valor de $11,5.10^{-2} mol.L^{-1}$?

 

#58

Jornada para Planetas Semelhantes à Terra

No futuro, se nenhuma mudança radical for feita às relações de produção sociedade/natureza, a humanidade provavelmente consumirá todos os recursos necessários para a vida na Terra e terá que se mudar para um planeta semelhante à Terra (no caso, quem tiver condições materiais para isso). Suponha que você é uma dessas pessoas e começou a viver em um novo planeta onde a condição de pressão padrão é $2 \ bar$, a concentração padrão é $1 \ mol \cdot dm^{-3}$ e todos os tipos de gases se comportam como um gás ideal. Neste planeta, você deve determinar as condições de equilíbrio para a reação abaixo:

 

$XY_{4}(g) \longleftrightarrow X(s) + 2 \ Y_{2}(g)$ 

$\Delta_{r}S^{o} = 80 \ J \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1}$ a 298K 

 

a) Calcule a mudança na entalpia padrão da reação a 298K usando as seguintes informações:

 $X_{4}Y_{8}(s) \longrightarrow 4 \ X(s) + 4 \ Y_{2}(g)$                            $\Delta_{r}H_{1}^{o} = 123.34 \ kJ \cdot mol^{-1}$

$Y_{2}(g) + X_{4}Y_{6}(l) \longrightarrow X_{4}X_{8}(s)$                            $\Delta_{r}H_{2}^{o} = -48.48 \ kJ \cdot mol^{-1}$

$X_{4}Y_{6}(l) \longrightarrow 2 \ X_{2}Y_{3}(g)$                                          $\Delta_{r}H_{3}^{o} = 32.84 \ kJ \cdot mol^{-1}$

$X_{2}Y_{3}(g) + 1/2 \ Y_{2}(g) \longrightarrow X(s) + XY_{4}(g)$       $\Delta_{r}H_{4}^{o} = -53.84 \ kJ \cdot mol^{-1}$

 

b) Para aumentar as quantidades de produtos, qual você escolhe aumentar: 

☐ pressão 

☐ temperatura do meio reacional

 

#59

Sobre a mesma situação da questão anterior, responda:

a) Calcule $\Delta_{r}G^{o}$ da reação a 298K. 

b) Calcule a constante de equilíbrio padrão ($K^{o}$) da reação a 298K.

c) Suponha que $\Delta_{r}H^{o}$ da reação não depende da temperatura. Encontre a constante de equilíbrio padrão ($K^{o}$) da reação a $50 ^{o}C$. 

d) Calcule o percentual de dissociação para $XY_{4}$ a 298K para a pressão total de $0,2 \ bar$.

 

#60

Tendo como base a seguinte reação, ocorrendo a $293K$. Diga o que ocorrerá com o equilíbrio se:

$N_2 + 3H_2 \rightleftarrows 2NH_3$

$\Delta H = -46,11 KJ/mol$

a) A temperatura for aumentada.

b) A pressão for diminuída.

c) For adicionado gás hidrogênio.

d) For adicionado gás Neônio sem alteração no volume.

e) For adicionado gás Neônio com alteração no volume.

 

#61

Suponha que você está interessado em obsevar a reação do bismuto-$214$ se transformando em titânio-$210$ por emissão de partículas $\alpha$ e irá realizar essa reação em um recipiente isolado de $10$ litros.$\\$

a) Qual a máxima massa da amostra de Bismuto que poderá ser introduzida no recipiente sem que haja o mínimo perigo do recipiente estourar sabendo que a pressão inicial do sistema é igual a pressão no exterior que é de $1 atm$?$\\$

b) Calcule por quanto tempo seria seguro observar a reação quando ela é realizada uma massa inicial de $60$ quilogramas de bismuto.$\\$

Dados: a pressão máxima que o recipiente pode aguentar é $387 atm$, o tempo de meia vida do bismuto é $19,9$ minutos e a temperatura do experimento é $298K$.

 

#62

Sabendo que a altitude da cidade da cidade de Curitiba é $935$ metros acima do nível do mar e que a Cordilheira dos Andes se encontra a cerca de $6961$ metros, responda o que se pede:

a) Dada a figura a seguir da pressão atmosférica em função da altitude, diga qual o valor da pressão de vapor necessária que um líquido deve ter para entrar em ebulição nos dois locais quando exposta ao ar livre.

b) Em qual dos dois locais levaria menos tempo para a água entrar em ebulição após ser colocada nas mesmas condições de aquecimento em um recipiente aberto? Explique. $\\$

c) Baseado no processo $H_2O_{(l)} \rightleftarrows H_2O_{(g)}$, encontre a expressão da constante de equilíbrio para o mesmo. $\\$

d) Mostre como podemos obter a pressão de vapor da água em função da temperatura e da variação de entapia. $\\$

e) Sabendo que $1$ litro de água, no nível do mar, demora $5$ minutos para evaporar completamente quando atinge o ponto de ebulição sendo aquecido por um sistema com potência de $8,1 kW$, calcule $\Delta H_{vap}$.

f) Calcule o ponto de ebulição da água nos dois locais com base na figura 1. Assuma $\Delta H_{vap}$ e $\Delta S_{vap}$ constantes. $\\$

Dica: lembre-se que a temperatura de ebulição da água a $1$ atm é $100^\circ C$. $\\$

 

#63

Dada a pilha a seguir, em condições padrão ($25^{\circ}C$, $1atm$ e concentração de $1mol.l^{-1}$), responda os itens a seguir: 

Dados:

$V^{3+} + e^{-} \Longrightarrow V^{2+}$      ($E^o= -0,26$)

$V^{2+} + 2 e^{-} \Longrightarrow V$          ($E^o= -1,19$)

A) Com base nos potenciais dados, calcule o potencial do eletrodo de vanádio.

B) Sabendo que o potencial de redução do eletrodo de cobre é $+0,34$, calcule a diferença de potencial(ddp) da pilha.

C) Identifique o ânodo e o cátodo da pilha e escreva o diagrama da pilha. 

D) Caso fizéssemos uma oxidação eletrolítica com o eletrodo de vanádio com uma corrente de $9 A$ por $4,25 h$, qual seria a dedução na massa desse eletrodo? 

 

#64

Em um calorímetro adiabático, mantido a 1atm, são adicionados 420 g de água líquida a 293K e 60g de gelo a 258K. Calcule:

a) A temperatura de equilíbrio.

b) A variação de entropia até atingir o equilíbrio térmico.

 

#65

Diga, em cada par, qual das espécies apresenta maior entropia molar a 298K:

$a)$ $HBr_{(g)}$ ou $HF_{(g)}$?

$b)$ $I_{2(s)}$ ou $I_{2(l)}$?

$c)$ $Ar_{(g)}$ a $1 atm$ ou Ar$_{(g)}$ a $2 atm$?

 

#66

Seja uma pilha de cobre e zinco (pilha de Danniel) a 298 K onde a concentração de $Zn^{2+}$ é $0,3 M$ e a de $Cu^{+}$ é $2 M$. Calcule qual é a taxa de formação, nesse instante, de $Cu_{(s)}$ em gramas no cátodo. O fio que conecta os dois eletrodos tem uma resistência de $12 \Omega$.

Dados: $E^0(Cu^{2+})=+0,34V$,  $E^0(Zn^{2+})=-0,76V$, a constante de Faraday é $96485C/mol$ e a massa molar do cobre é $63,5g/mol$.

 

#67

Analisando o gráfico da solubilidade de  certos sais pela temperatura, determine:

a) Quais destes possuem dissolução exotérmica?

b) Quais destes possuem dissolução endotérmica?

c) Justifique suas respostas acima de acordo com o principio de Le Chatelier.

 

#68

 A homeostase ácido-base é um dos sistemas mais rigidamente controlados nos organismos vivos. Tampões no sangue são responsáveis pela estabilidade em uma determinada faixa de pH. O mais importante desses tampões é o de bicarbonato, cujos componentes também são regulados nos pulmões e rins. Nessa questão, considere apenas a primeira ionização do $CO_2$, na seguinte reação:

$CO_{2(aq)}+2H_2O_{(l)} \rightleftarrows HCO_3^- +H_3O^+_{aq}$

Considere o tampão de bicarbonato do sangue como um sistema fechado contendo inicialmente apenas o tampão com $pH=7,4$. A pressão parcial de $CO_2$ é $p(CO2) = 5,3 kPa$.

a) Calcule a concentração de $CO_2$ no sangue a $37^\circ C$

b) Calcule a concentração de $HCO^{-3}$ a $37^\circ C$ considerando que o sangue tenha a acidez regulada apenas por esse tampão.

 

#69

O uso de catalisadores para aumentar a velocidade de certas reações, principalmente em escala industrial. Dessa maneira, discuta a consequência do uso do catalisador nas seguintes propriedades de uma reação  genérica: $A \rightarrow B$ com $\Delta H < 0$

a) Variação da entalpia

b) Variação da Entropia

c) Energia Livre de Gibbs

d) Posição de equilíbrio.

 

#70

Seja a reação exotérmica de síntese da amônia:   $N_{2(g)}+ 3H_{2(g)} \rightarrow 2NH_{3(g)}$. A respeito dessa reação, diga o que acontece com o equilíbrio e cinética da reação se for aplicado ao sistema:

a) Um aumento na pressão.

b) Um aumento na temperatura.

c) Adição de argônio.

 

#71

Explique, qualitativamente, como a adição de agentes complexantes podem promover um aumento na solubilidade de sais.

 

#72

Sabendo que o Kc da seguinte reação vale $0,05$ a $33$°$c$

${N_2}_{(g)} + 3{H_2}_{(g)} \rightarrow {2NH_3}_{(g)}$

Qual o Kp dessa reação à mesma temperatura?

 

#73

O primeiro passo para a produção de silicones de alta pureza para semicondutores é representada abaixo:

$SiO_2(s) + 2C(s) \rightarrow Si(s) + 2CO(g)$

$\Delta H^\circ = 689,9 \ kJ$

a) Calcule o $\Delta H_f^\circ$($SiO_2$). Dados: $\Delta H_f^\circ(CO) = -110,5 \ kJ/mol.$

b) Calcule a variação de entropia para a produção do silicone. Dados: $S^\circ(C) = 5,7 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$, $S^\circ(CO) = 197,6 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$, $S^\circ(Si) = 18,8 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$ e $S^\circ(SiO_2) = 41,8 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$.

c) Calcule o $\Delta G^\circ$ para a reação a $25^\circ C$.

d) Encontre a temperatura mínima, em $^\circ C$, na qual essa reação é espontânea. Suponha que $\Delta H^\circ$ e $\Delta S^\circ$ não variam com a temperatura.

 

#74

Um engenheiro químico está estudando métodos para aumentar a velocidade de uma determinada síntese que ocorre em $27^{\circ}C$, alterando apenas a constante da reação. Somente em dois métodos há um aumento considerável da velocidade:

Método $I$:  Adição de um catalisador. Criando um novo caminho reacional com $Ea=25\ kJ\ mol^{-1}$ e $K$ maior por um fator de $10000$ da constante de síntese original.

Método $II$: Aumento da temperatura (O catalisador se torna inativo nesse acréscimo). Indo de $27^{\circ}C$ para $727^{\circ}C$.

Considerando que ambas as maneiras possuam o mesmo custo financeiro. Diga qual deles fornece o maior aumento de velocidade e a razão entre o maior fator de acréscimo da constante original pelo menor fator.

 

#75

Calcule a solubilidade do $BaCO_3$ em água. Dados: $K_{ps}(BaCO_3) = 5,00 \cdot 10^{-9} ; K_{a1}(H_2CO_3) = 4,45 \cdot 10^{-7} ; K_{a2}(H_2CO_3) = 4,69 \cdot 10^{-11}$

 

#76

Levando em consideração a teoria das colisões, explique a diferença entre colisão orientada e colisão efetiva e como elas se relacionam com os termos da equação de Arrhenius.

 

#77

Um dos sistemas mais simples é a separação por complexação eletroquimicamente mediada (EMCS), onde o adsorvente redox-ativo é ativado para a captura de $CO_2$ no cátodo, enquanto no ânodo ele é desativado e libera o $CO_2$. Um caso mais específico éEMCS em solução, onde o adsorvato é dissolvido diretamente na solução.

No processo de captura o primeiro passo é a reação eletroquímica:

$A(aq) + me^- \rightleftharpoons A^{m-}(aq)$

Usando a equação de Nernst, escreva uma expressão para o potencial de redução da meia-célula E. Como você poderia relacionar o potencial de redução da semi-reação com a energia livre de Gibbs?

 

#78

Por conveniência, podemos definir a concentração total de adsorvente - $A_0$ :

$A_0 = [A] + [A^{m-}] + [A(CO_2)_m^{m-}]$

a fração ativada é definida como:

$x_a' = \frac{[A^{m-}] + [A(CO_2)_m^{m-}]}{A_0}$

Agora estamos preparados para separar a expressão do potencial de meia célula E em termos da fração ativada e da pressão de CO2:

$E = E^0 + \frac{RT}{mF} \cdot f_1(x_a') + \frac{RT}{mf} \cdot f_2(K \cdot P_{CO_2}^m)$

Encontre uma expressão logarítmica para $f_1$ e $f_2$.

 

#79

Na história do desenvolvimento da química, algumas experiências e/ou construção fizeram-se muito importantes no seu desenvolvimento – como o exemplo da Pilha de Daniell. Com base nessa célula eletrolítica, determine:

A) O potencial da pilha quando o valor de $[Zn^{2+}]$ é duas vezes maior que o $[Cu^{2+}]$, além de evidenciar quais são as semi-reações que compõem o sistema de equilíbrio eletroquímico.

B) A energia liberada pela pilha quando a concentração de $Cu^{2+}$ é 1,5 vezes a de $Zn^{2+}$.

C) Como seria a configuração do sistema instantes após o início da reação caso não houvesse a presença da ponte salina.  

 

#80

Tendo em vista o seguinte diagrama de Latimer do Manganês, faça os seguintes:

A) Determine o potencial de redução do $Mn (VII)$ para o $Mn (III)$.

B) Esboce o diagrama de Frost do Manganês a partir dos potenciais mostrados.

 

#81

Joãozinho, um jovem estudante curioso sobre as propriedades coligativaas fez um experimento de ebulioscopia. Ele pegou uma panela de 1L, e a preencheu. Após isso, ele pegou 10g de açúcar e colocou na panela em ebulição. Considerando a solução como ideal e homogênea, calcule a variação no ponto de ebulição da solução.

Dados: massa molar do açúcar 342g/mol e Keb = 0,52°C/molal. densidade da água= 1g/c

 

#82

Uma outra vez, João encheu a panela mais uma vez, mas dessa vez ele colocou a mesma massa de sal de cozinha, sabendo que o sal de cozinha é 95% NaCl e 5% KI, calcule a variação de temperatura.

 

#83

Considerando Líquidos A e B que se misturam idealmente na temperatura T possuindo as respectivas pressões de vapor de $P^{\circ}_{A}$ e $P^{\circ}_{B}$ ache uma função de $\frac{1}{P_{total}}$ em função da fração molar gasosa do Líquido A.

 

#84

No processo de gaseificação do carvão, o carvão é convertido em uma mistura combustível de
monóxido de carbono e hidrogênio, chamada de gás de carvão:

Calcule a variação de entalpia padrão para a reação acima com base nas seguintes
equações químicas e variações de entalpia padrão.

 

#85

O gás de carvão pode ser usado como combustível:

Com base nas informações adicionais a seguir, calcule a variação de entalpia para essa
combustão

 

#86

O gás de carvão também pode passar pelo processo de metanação.

Determine a mudança de entalpia padrão para a reação de metanação usando
os seguintes dados adicionais.

 

#87

O processo de cozinhamento de um ovo ocorre sempre na temperatura de ebulição da água. Ana Maria sempre cozinhava seu ovo em água pura e posteriormente adicionava sal de cozinha ($NaCl$). No entanto, percebendo que seu ovo não ficava suficientemente salgado, Ana Maria decidiu adicionar sal à água. Sabendo que a menina sempre utiliza $500g$ de água e que em sua nova receita adicionou-se $14,5g$ de sal, qual será a nova temperatura a que o ovo será cozido? O ovo cozinhará mais rapidamente ou mais lentamente?

Dados: a massa molar do sódio é $23g/mol$ e a massa molar do cloro é $35g/mol$.

A constante ebulioscópica da água é de $0,512 ^{\circ} C kg/mol$