3) A condutividade do KCl a 0,100 mol·L-1 é de 1,1639 S·m

PR
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
1o SEM. 2017 –
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICA E BIOLOGIA
BACHARELADO EM QUÍMICA
DISCIPLINA FÍSICO QUÍMICA C1
1ª LISTA DE EXERCÍCIOS (Um auxílio nos estudos).
ALUNO:
___/___/2017 TURMA: S61
1) Calcular o coeficiente de atividade iônico médio para
as soluções à 25 °C: (a) NaCl 0,0100 mol·kg-1 (b)
Na2SO4 0,00100 mol·kg-1 (c) KCl 0,00500 mol·kg-1 (d)
CaCl2 0,00100 mol·kg-1.
2) Foi aplicado um potencial de 100 V num fio condutor
de 2,00 m de comprimento e 0,0500 cm de diâmetro. Se
a corrente foi de 25,0 A, calcule: (a) a resistência e a
condutância do fio; (b) a intensidade do campo; (c) a
densidade de corrente e (d) a resistividade e a condutividade.
3) A condutividade do KCl a 0,100 mol·L-1 é de
1,1639 S·m-1. Numa célula de condutividade, a resistência da solução foi de 32,0 Ω. Nessa mesma
célula, uma solução de NaOH a 0,0200 mol·L-1
apresentou resistência de 38,0 . Calcule a condutividade desta solução.
4) A condutividade molar do KCl 0,100 mol·L-1 é
129 S·cm2·mol-1. A resistência da solução, medida numa
célula de condutividade, foi de 28,44 . Qual a constante da célula (C = l/A, onde l é o comprimento da célula e
A a área dos eletrodos)? Na mesma célula, contendo
NaOH 0,0500 mol·L-1, a resistência foi de 31,60 . Calcule a condutividade molar do NaOH nessa concentração.
5) Calcule a Λmo do cloreto de bário e do sulfato de potássio. Dados: λ(Ba2+) = 12,72 MS·m2·mol-1; (Cl-) =
7,63 MS·m2·mol-1; (K+) = 7,35 MS·m2·mol-1 e (SO42-)
= 16,00 MS·m2·mol-1.
6) Calcule a condutividade molar limite do ácido acético
e do cloreto de prata. Dados: Λmo (HCl) =
426 S·cm2·mol–1; mo (Na(CH3COO)) = 91,0 S·cm2·mol–1;
mo (NaCl) = 126,5 S·cm2·mol–1; mo (AgNO3) =
133,4 S·cm2·mol–1 mo (KCl) = 149,9 S·cm2·mol–1 e
mo (KNO3) = 145,0 S·cm2·mol–1.
Resp.: Λmo(CH3COOH) = 390 S·cm2·mol–1 e Λmo(AgCl)
= 138,3 S·cm2·mol–1
7) As resistências de diversas soluções aquosas de NaCl,
preparadas por diluições sucessivas de uma amostra inicial, foram medidas numa célula com constante de célula de 0,2063 cm-1. Os seguintes valores foram obtidos:
C·104 / mol·L-1
R/Ω
Prof. João B. Floriano
5,0
3314
10,0
1669
50,0
342,1
100
174,1
200
89,08
500
37,14
Responda aos itens a) e b) usando unidades do SI.
a) Verifique se a condutividade molar segue a Lei de
Kohlrausch e determine a condutividade molar limite.
Resp.: mo = 127 S·cm2·mol-1
b) Para uma solução de NaI 0,010 mol·L-1, considere o
valor da constante de Kohlrausch (K) obtido no item an-
terior e calcule a condutividade molar, a condutividade e a
resistência da célula. Dados: λ(Na+) = 5,01 mS·m2·mol-1 e
(I-) = 7,68 mS·m2·mol-1
Resp.: m = 124 S·cm2·mol-1, κ = 1,24x10-3 S·cm-1 e
R = 166 Ω
8) As condutividades molares do ácido acético em diferentes concentrações são:
Λm / S·cm2·mol-1 49,50
35,67
25,60
c / mol·L-1
9,88x10-4 19,76x10-4 39,52x10-4
Sabendo-se que as condutividades molares limites dos
íons H+ e acetato são, respectivamente, 349,8 S·cm2·mol-1
e 40,7 S·cm2·mol-1, calcule: (a) o grau de ionização (b) a
constante de ionização (c) calcule a mo através de um
gráfico adequado e compare com o valor tabelado.
Resp.: (a) para cada solução α = m/mo, (b) Ka =
1,73x10-5 e (c) mo = 400 S·cm2·mol-1.
9) Analise os dados abaixo obtidos para o C3H7COOH.
Concentração / mol·L-1
κ·105 /(S·cm-1)
0,00050
0,0010
0,0050
0,010
0,020
0,050
0,10
4,10
6,05
14,24
20,49
29,35
47,20
67,65
Calcule Ka (ácido butírico) pelo método gráfico.
Resp.: Ka = 4,66x10-5.
10) Calcule a condutividade molar, a condutividade e a
resistência de uma solução de ácido acético 0,040 mol·L-1.
Dado: pKa = 4,72, constante de célula igual a 0,206 cm-1 e
Λmo = 390,5 S·cm2·mol–1.
Resp.: Λm = 8,6 S·cm2·mol–1 , κ = 3,4x10-4 S·cm-1 e R =
6,1x102 Ω
11) Na titulação condutométrica de 50,0 mL de HCl
0,0100 mol·dm-3 com NaOH foram obtidos os seguintes
dados de condutividade da solução, já descontados o valor
da condutividade da água destilada.
Volume gasto / cm3 Condutividade /(10-3 S·cm-1)
0
4,08
1,00
3,41
2,00
2,78
3,00
2,14
4,00
1,56
5,00
0,99
6,00
1,30
7,00
1,66
8,00
2,02
a) Faça um gráfico adequado explicando as inflexões e a
inclinação da curva obtida.
b) Qual a concentração real do NaOH utilizado?
Resp.: cb = 0,100 mol·dm-3
12) A mobilidade do íon rubídio em solução aquosa é
7,92 x 10-8 m2·s–1·V–1. A diferença de potencial entre os
dois eletrodos imersos nesta solução é de 35,0 V. Se à
distância de separação entre os eletrodos é de 8,00 mm,
qual é a velocidade do íon rubídio?
Resp.: s = 3,47x10-4 m·s-1
13) Que fração de corrente total é transportada pelo íon
lítio quando se passa uma corrente por uma solução
aquosa de LiBr?
Dados:
u(Li ) = 4,01 x 10 m ·V ·s e u(Br ) = 8,09 x 10 m ·V ·s
+
-8
2
-1
-1
-
-8
2
-1
-1
14) Se a mo(NaCl) = 126,45 S·cm2·mol-1 e t+o(Na+) =
0,395, qual a condutividade molar limite do íon sódio?
15) Determine o tempo necessário para depositar 116,0 g
de níquel a partir de uma solução de sulfato de níquel,
usando-se uma corrente de 96,485 A.
Resp.: t = 3953 s.
16) Considere a pilha à 25,0 °C:
-1
-1
Zn(s)|ZnSO4(aq) 1,00 mol·kg ||CuSO4(aq) 1,00 mol·kg |Cu(s).
São dados a seguir os potenciais de redução de cada um
dos eletrodos.
Zn+2(aq) + 2e- → Zn(s) Eo= - 760 mV
Cu+2(aq) + 2e- → Cu(s) Eo= + 340 mV
a) Esquematizar a pilha constituída por essas substâncias
indicando em cada eletrodo o polo a que corresponde,
suas respectivas meias reações e a reação global da pilha.
b) Calcular a energia disponível para realizar trabalho a
partir do instante inicial de acionamento da pilha.
Resp.: ΔrG = -212,3 kJ·mol-1, de acordo com a reação
global: Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4(aq)
c) Calcular a diferença de potencial fornecida pela pilha
quando as concentrações sofrerem variações de 50%.
Resp.: E = 1,086 V
d) Determinar a constante de equilíbrio para o fenômeno
em questão.
Resp.: K = 1,51x1037.
Obs: em uma primeira aproximação considere que as
soluções são diluídas ideais.
17) São dadas a seguir as semirreações de redução do lítio e prata, e seus respectivos potenciais padrão á
25,0 °C:
Li+(aq) + e- → Li(s)
E° = -3,045 V
Ag+(aq) + e- → Ag(s) E° = 0,799 V
Supondo a utilização de lâminas desses metais e soluções aquosas de Li2SO4 1,00 mol·dm-3 e Ag2SO4
1,00 mol·dm-3:
a) Esquematizar uma pilha constituída por essas substâncias indicando em cada eletrodo o polo a que corresponde, suas respectivas reações e a reação global da pilha.
b) Calcular a energia que pode ser extraída para realização de trabalho no instante inicial de acionamento da pilha.
c) Calcular a diferença de potencial fornecida pela pilha
quando as concentrações de Li+ e Ag+ sofrerem variações
(para mais e para menos) próximas de 75% cada uma.
d) Calcular a constante de equilíbrio para essa reação.
e) Determinar o potencial inicial de ação da pilha (fem) se
as concentrações iniciais forem Li 2SO4 0,100 mol·dm-3 e
Ag2SO4 5,00 mol·dm-3.
f) Como proceder para que o potencial dessa pilha seja de
4,00 V
Obs: em uma primeira aproximação considere que as soluções são diluídas ideais.
18) Considere as seguintes semirreações e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo:
(1)
Fe+2(aq) + 2e- = Fe(s)
Eo= - 0,440 V
+3
+2
(2)
Fe (aq) + e = Fe (aq) Eo= + 0,771 V
(3)
Fe+3(aq) + 3e- = Fe(s)
Eo= - 0,036 V
Apesar da semi reação (3) representar a soma entre as semirreações (1) e (2), o potencial associado a reação (3)
não é igual a soma dos potenciais das duas primeiras reações. Discutir esse fenômeno.
19) A 25,0 °C, para o potencial da pilha:
Pt(s) | H2(g, f = 1 atm) | HCl(aq, b) | AgCl(s) | Ag(s),
como função da molalidade do HCl, temos os seguintes
dados apresentados na tabela a seguir. Calcule E° e γ±
para HCl a b = 0,0010 mol·kg-1, 0,010 mol·kg-1,
0,10 mol·kg-1, 1,0 mol·kg-1 e 3,0 mol·kg-1.
b / (mol·kg-1)
0,00100
0,00200
0,00500
0,0100
0,0200
0,0500
0,100
0,200
0,500
1,00
1,50
2,00
3,00
E/V
0,57915
0,54425
0,49846
0,46417
0,43024
0,38588
0,35241
0,31874
0,27231
0,23328
0,20719
0,18631
0,15183
20) O potencial biológico padrão do par ácido pirúvico/
ácido lático é -0,19 V a 310,0 K. Qual o potencial químico padrão do par? O ácido pirúvico é CH 3COCOOH e o
ácido lático é CH3CH(OH)COOH.
Resp.: μ° = 37 kJ·mol-1
21) As solubilidades do AgCl e do BaSO4 em água são
1,34x10-5 mol·kg-1 e 9,51x10-4 mol·kg-1, respectivamente,
a 25,0°C. Calcule o E° do eletrodo de sal insolúvel a partir dos dados de solubilidade e do E° do eletrodo metálico.
Resp.: E°(Ag/AgCl) = 0,222 V e E°(Ba/BaSO4) = 2,72 V
22) A energia de Gibbs padrão da reação:
K2CrO4(aq) + 2Ag(s) + 2FeCl3(aq) →
Ag2CrO4(s) + 2FeCl2(aq) + 2KCl(aq)
é -62,5 kJ·mol-1 a 298,0 K. Escreva a meias reações e
Calcule o potencial padrão da pilha galvânica correspondente.
23) CASTELLAN, G., Fundamentos de FísicoQuímica, 1. ed. (reimpressão), Rio de Janeiro, LTC,
1996.
Problemas: 17.3, 17.4, 17.5, 17.6, 17.7, 17.14, 17.18 e
17.25.
24) ATKINS, P. W.; PAULA, J. de, Físico-Química, 8.
ed.,Vol. 1, Rio de Janeiro, LTC, 2008.
Exercícios: 5.18(a) a 5.21(b) e 7.14(a) a 7.18(b)
25) ATKINS, P. W.; PAULA, J. de, Físico-Química, 8.
ed.,Vol. 2, Rio de Janeiro, LTC, 2008.
Exercícios: 21.22(a) a 21.27(b).