Lista de exercícios

Lista de exercícios
PARTE 1
(d) a fórmula do cromato de potássio é
K2CrO4. Qual é a carga do cátion em
PbCrO4?
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.
1.6 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
1.2 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?
1.8 A solubilidade de sais inorgânicos
geralmente é apresentada em gramas de
soluto dissolvido por 100 gramas de águas.
Considerando o gráfico abaixo, responda:
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 (SO42-).
(c) a fórmula do carbonato de magnésio é
MgCO3. Qual é a carga do cátions em
Ag2CO3?
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?
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Lista de exercícios
e) O processo de dissolução do KCl é
exotérmico ou endotérmico? E o do
Ce2(SO4)3?
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?
1.9 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?
1.15 O tálio e o oxigênio formam dois
compostos
com
as
seguintes
características:
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.
Porcentagem
de massa de Tl
Ponto
de
fusão
Composto I
Composto II
89,49%
96,23%
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?
1.11 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?
1.16 Escreva a estrutura de Lewis de (a) íon
nitrônio, ONO+; (b) íon clorito, ClO2-; (c) íon
peróxido, O22-; (d) íon formato, HCO2-.
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?
1.17 Determine a carga formal de cada
átomo dos seguintes íons. Identifique a
estrutura de energia mais baixa em cada
um deles.
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Lista de exercícios
(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
1.18 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.
1.24 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:
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).
(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.
1.21 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;
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.
4
Lista de exercícios
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.
(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).
1.28 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
1.34 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.
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.
5
Lista de exercícios
(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.
Asfalto
1.40 Os grupos seguintes são encontrados
em algumas moléculas orgânicas. Quais
são hidrofílicos e quais são hidrofóbicos:
(a) –OH
(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
Fração
Gás
natural
propano
> 350
Sólidos de baixo
ponto de fusão
Sólidos
1.39 Escreva as estruturas do cis-1,2dicloroeteno e do trans-1,2-dicloroeteno.
Qual dessas moléculas é polar?
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.
C1 a C4
C17 a C22
C23 a C34
Gasolina
Querosene, óleo
combustível
Lubrificantes
Graxa, parafina
(d) Escreva a estrutura do hexano e do 2,3dimetil-butano. Qual possui maior ponto
de ebulição? Explique com base nas
interações intermoleculares.
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.
Intervalo
de
o
ebulição ( C)
-160 a 0
30 a 200
180 a 400
> C35
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.
Hidrocarboneto
C5 a C11
C10 a C16
e
6
Lista de exercícios
aquíferos, sendo rapidamente metabolizado
por desfosforilação”.
representação abaixo sobre a interação
entre parte das fitas de nucleotídeos que
compõe o DNA:
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?
(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?
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
7
Lista de exercícios
PARTE 2
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.
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
2.5 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).
2.2 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)
2.6 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.
2.3 Complete e balanceie as seguintes
reações de óxido redução:
MEIO ÁCIDO:
P4(s)  PH3(g) + HPO32-(aq)
MnO4-(aq) + HSO3-(aq)  Mn2+(aq) + SO42-(aq)
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.
MEIO BÁSICO:
Cr(OH)3 + ClO3-(aq) CrO42- (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;
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.
8
Lista de exercícios
Escreva as equações balanceadas de todo
o processo.
d) A reação do magnésio com o ácido
clorídrico.
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 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.
2.12 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-24 (aq) Ag2CrO4(s)
b) Ca2+(aq)+CO32-(aq)CaCO3(s),
a
reação
responsável
pela
decomposição
de
calcário.
c) Cd2+(aq)+S2+(aq)CdS(s), uma substância
amarela usada para colorir vidro
+
2+
d) d)2Ag (aq)+SO4
(aq)Ag2SO4
2+
e) Mg (aq)+2OH (aq)MgOH2(s)
f) 3Ca2+(aq)+2PO4-3 (aq) Ca3(PO4)2(s)
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.
2.14 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?
2.11 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;
9
Lista de exercícios
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?
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
2.16 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:
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
2.20 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).
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).
10
Lista de exercícios
Calcule a massa de água produzida na
combustão de 3,8 l de gasolina.
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?
2.22 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?
2.26 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?
2.23 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).
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?
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 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.
2.28 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.
11
Lista de exercícios
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?
2.33 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 da água? Dados,
calor específico do cobre c = 0,094 cal/g.°C
ou 24,5 J/mol.K
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?
2.34 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)?
2.30 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?
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.
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.
2.37 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,
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?
12
Lista de exercícios
o calor absorvido medido foi igual a 492 J.
Que massa de gás nitrogênio foi oxidada?
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
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.
(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
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.
2.43 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
2.40 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)
2.44 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
2.41 Na preparação de ácido nítrico pela
oxidação da amônia, o primeiro produto é
óxido nítrico, que é depois oxidado a
13
Lista de exercícios
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.
(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.
2.45 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?
2.51 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?
2.46 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 1penteno;
(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
exotérmicas espontâneas.
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.
reações
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.
14
PARTE 3
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?
3.1 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.
3.5 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).
3.2 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)?
3.7 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)
3.3 (a) Na reação 2CrO42-(aq) + 2H+ 
Cr2O72-(aq) + H2O(l), a velocidade de
formação de íons dicromato é 0,14 mol.L1 -1
.s . Qual é a velocidade de reação dos
íons cromato? (b) Qual é a velocidade única
da reação?
0,00
10,0
20,0
30,0
40,0
[B] (mol L1
)
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
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.
15
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?
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?
3.8 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
2
3
4
5
3,48
0,87
0,87
3,48
3,00
3,05
3,05
0,50
3,05
2,50
4,00
4,00
4,00
1,00
1,50
37,00
9,25
0,25
2,31
?
a) Apresente 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 [A]
= 3,0 mmol.L-1, [B] = 2,5 mmol.L-1 e
[C] = 1,5 mmol.L-1.
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.
3.9 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 ]
1,25
2,50
1,25
2,50
3,00
1,25
1,25
3,75
1,25
2,5
1,25
1,25
1,25
2,50
1,5
Velocidade
-1 -1
(mmol.L .s )
8,7
17,3
78,3
138,4
?
3.13 A decomposição do cloreto de
sulforila (SO2Cl2) segue uma cinética de
primeira
ordem
e
tem
-3
-1
k = 2,81.10 min na lei de velocidade de
a) Escreva a equação química e a lei de
velocidade desta reação.
b) Qual é a ordem da reação?
16
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?
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
-1
ᴋ = 1,98 h .
(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?
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?
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.
3.15 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 = 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?
17
de velocidade e (b) a lei de velocidade
única
Eixo “x”
Tempo (s)
0
400
800
1200
1600
Tempo (s)
0
1000
2000
3000
4000
Eixo “y”
[HI] (mol.L
1
)
1,000
0,112
0,061
0,041
0,031
Eixo “y”
Eixo “y”
ln [HI]
1 / [HI]
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”
Tempo (s)
0
1
2
3
4
Eixo “y”
[H2]
-1
(mmol.L )
1,000
0,43
0,27
0,20
0,16
Eixo “y”
Eixo “y”
ln [H2]
1 / [H2]
Eixo “y”
Eixo “y”
ln [A]
1 / [A]
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.
3.18 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”
[A] (mmol.L
1
)
2,57
1,50
0,87
0,51
0,30
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.
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
18
(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.
19
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.
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
coletados em 460°C
concentrações molares
determinar a constante
I2(g)
2HI(g).
[H2] (mol.L-1)
6,47 x 10-3
3,84 x 10-3
1,43 x 10-3
dados, que foram
e que são as
de equilíbrio, para
Kc da reação H2(g) +
[I2] (mol.L-1)
0,594 x 10-3
1,52 x 10-3
1,43 x 10-3
[HI] (mol.L-1)
0,0137
0,0169
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)
4.2 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)
4.6 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
4.3 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
20
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?
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.
4.8 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.
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
-49
10
O3(g) + NO(g)
NO2(g) + O2(g)
-34
K= 5,8 x 10
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
(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?
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?
4.10 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
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
21
inalterada, à medida que a reação se
aproxima do equilíbrio?
(b) Qual é a composição da mistura no
equilíbrio?
4.16 Escreva as fórmulas dos
conjugados de
(a) H2O;
(b) OH-;
(c) C6H5NH2 (anilina)
e das bases conjugadas de
(d) H2S;
(e) HPO42-;
(f) HClO4.
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
4.17 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).
4.14 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;
(f) adição de água;
(g) redução da pressão parcial de CO2.
4.15 Escreva as fórmulas dos
conjugados de
(a) CH3NH2 (metilamina);
(b) hidrazina, NH2NH2;
(c) HCO3-,
e das bases conjugadas de
(d) HCO3-;
(e) C6H5OH (fenol);
(f) CH3COOH.
ácidos
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.
ácidos
4.20 Admita que o café tem pH = 5,0 e leite
tem pH = 6,0.
22
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.
sal
ácido
base
II.
Constante
de
ionização
-10
ácido............K1= 5 x 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.
4.21 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.
4.26 Os valores de Ka do fenol e do 2,4,6tricloro-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.
4.22 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.
4.27 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.
4.23 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.
4.28 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?
4.24 O exame dos seguintes dados:
I. [H3CNH3]+[CN]- + HOH
HCN +
[H3CNH3]OH
23
concentrações da novocaína e de seu ácido
conjugado no fluxo sanguíneo?
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
4.35 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.
4.31 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.
4.36 Calcular a solubilidade do BaSO4 em
uma solução 0,01 mol.L-1 de Na2SO4.
Dado: BaSO4(s)
Ba2+(aq) + SO42-(aq)
Kps= 1,5 x10 -9
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
4.32 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)?
4.38 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
4.33 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 dihidrogenofosfato de potássio;
(e)
hidroxilamina
e
cloreto
de
hidroxilamônio.
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
4.34 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
24
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?
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) + 3PO43-(aq) +
OH-(aq)
Ca5(PO4)3F(s)
5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + F-
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
-6
10
F-(aq) + H2O(l)
HF (aq) + OH- (aq)
Kb(F-)= 2,9 x 10-11
(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)?
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.
4.47 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?
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
25