Exame_26Jan2004_Resolução
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FUND AM ENTOS D E Q UÍMIC A I 2003/04 (Química e Bioquímica) Exame Final (1ª Época) 2004-01-26 Nome:____________________________________________________ Curso:________________ PERGUNTAS DE DESENVOLVIMENTO 20 − Complete o quadro seguinte Fórmula Nome PF4 + TeF5− SbCl5 Catião Tetrafluoreto de fósforo Anião pentafluoreto de telúrio Pentacloreto de antimónio Tetraédrico Pirâmide quadrangular Fórmula de estrutura (fórmula de Lewis) Geometria distorcida Bipiramidal trigonal Número de oxidação do átomo central +5 +4 +5 Hibridização do átomo central sp3 sp3 d2 sp3 d 109.5 < 90 (180)+120+90 Ângulo(s) de ligação ____________________________________________________________________________ Maria Teresa Vasconcelos / Carlos Rocha Gomes 1 de 3 21 − Considere as seguintes espécies diatómicas homonucleares: O2 2− e F2 +. (a) Esboce o diagrama de energias de orbitais moleculares adequado para estas espécies. σ*2p 2p π*2p 2p π2p σ2p σ*2s 2s 2s σ2s O2 – F2 (b) Escreva a configuração electrónica de cada uma das espécies e diga se são paramagnéticas ou diamagnéticas. O22− : (σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2p )2 (π 2p )4 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ (π*2p )4 ↑↓ ↑↓ Diamagnético (zero electrões desemparelhados) F2 + : (σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2p )2 (π 2p )4 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ (π*2p )3 ↑↓ ↑ Paramagnético (um electrão desemparelhado) 22 − O tricloreto de boro é um catalisador importante em vários processos industriais. A sua preparação em larga escala envolve a reacção, traduzida pela seguinte equação química (não acertada), a qual se processa à temperatura de 500°C, Trióxido de Diboro(s) + Carbono(s) + Dicloro(g) → Tricloreto de Boro(g) + Monóxido de Carbono(g) Quando se faz reagir, à pressão de uma atmosfera, 1000 kg do óxido, com grau de pureza de 80%, com excesso de carbono e cloro, obtém-se 1,36x106 L do tricloreto de boro. Atendendo aos dados fornecidos, responda às seguintes questões a) Escreva a equação química acertada B2 O3 (s) + 3 C (s) + 3 Cl2 (g) → 2 BCl3 (g) + 3 CO(g) ____________________________________________________________________________ Maria Teresa Vasconcelos / Carlos Rocha Gomes 2 de 3 b) Calcule o rendimento da reacção massa x 0.80 massa xM moles x2 moles η moles B2 O3 (impuro) → B2 O3 (puro) ← B2 O3 (puro) → BCl3 → BCl3 106 g 8.00x105 g 69.62 1.15x104 2.30x104 ↓ PV = nRT (V BCl3 ) Volume PV=nRT moles BCl3 → BCl3 1,36x106 L moles 2,14x104 η moles BCl3 → BCl3 η = 93,2% 2.30x104 2,14x104 c) Calcule a massa de monóxido de carbono formada moles x3/2 moles xM massa BCl3 → CO → CO 2,14x104 3,21x104 8,99x105 g d) Calcule a variação de entalpia padrão da reacção a 298 K (por mole de trióxido de diboro) e diga se esta é endotérmica ou exotérmica ∆Hr = 2 ∆H°f(BCl3 (g)) + 3 ∆H°f(CO (g)) – ∆H°f(B2 O3 (g)) ∆Hr = 2 x (− 408 kJmol-1 ) + 3 x (– 111 kJmol-1 ) – (– 273 kJmol-1 ) ∆Hr = − 816 kJmol-1 – 333 kJmol-1 + 273 kJmol-1 ) ∆Hr = − 876 kJmol-1 < 0 (Reacção exotérmica) e) Calcule o calor total envolvido na reacção ∆Hr = 1,15x104 mol x (− 876 kJmol-1 ) = − 1,01x107 kJ Dados: ∆Hf°( trióxido de diboro (s)) 298K = − 273 kJmol-1 ∆Hf°( tricloreto de boro (g)) 298K = − 408 kJmol-1 ∆Hf°(monoxido de carbono (g)) 298K = − 111 kJmol-1 R = 8,314 J.K-1 .mol-1 = 8,206x10-2 L.atm.K-1 .mol-1 1 atm = 101,325 kPa = 760 Torr ____________________________________________________________________________ Maria Teresa Vasconcelos / Carlos Rocha Gomes 3 de 3
