5- Lista de exercícios

Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
5- Lista de exercícios
1) Escreva as expressões da constante de equilíbrio termodinâmica K para as reações diretas a
baixo e para suas respectivas equações inversas:
Equação Química
Kdireto
Kinverso
a) 4NH3(g) + 7 O2 ↔ 4NO2(g) + 6 H2O(l)
b) HCN(aq) + H2O(l)↔CN-(aq) + H3O+(aq)
c)PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g)
d)3Zn(s) + 2Fe3+(aq) ↔ 2Fe(s) + 3 Zn2+(aq)
2) Coloque as substâncias abaixo em ordem crescente de basicidade:
Base
Equação de ionização
K
-5
+
Amônia
1,8 x 10
NH3 + H2O ↔ NH4 + OH
+
Anilina
4,0 x 10-10
C6H5NH2+ H2O↔ C6H5NH3 + OH
Metilamina
5,0 x 10-4
CH3NH2 + H2O↔ CH3NH3+ + OHEtilamina
CH3CH2NH2 + H2O↔ CH3CH2NH3+ + OH4,3 x 10-4
Resposta: anilina<amônia<metilamina<etilamina
3) Uma mistura de hidrogênio e nitrogênio em um recipiente de reação atinge o equilíbrio a
472oC. A mistura de gases em equilíbrio foi analisada e descobriu-se que ela contém, 7,38
atm de gás hidrogênio, 2,46 atm de gás nitrogênio e 0,166 atm de amônia. A partir desses
dados calcule a constante de equilíbrio, K, para:
N2 (g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)
Resposta: 2,79 x 10-5
4) Dissolve-se uma quantidade de amônia suficiente em 5,00 L de água a 25oC para produzir
uma solução de 0,0124 mol/L de amônia. A solução é mantida até que atinja o equilíbrio. A
análise a mistura em equilíbrio mostra que a concentração de OH- é 4,64 x 10-4 mol/L.
Calcule K para a reação. Qual será o pH da solução final?
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OHResposta: 1,8 x 10-5, pH 10,66
5) Considere a questão acima (4) e suponha que se adicione um sal de amônio, como por
exemplo, cloreto de amônio, à solução de hidróxido de amônio. Como o equilíbrio será
deslocado? O pH da solução irá aumentar ou diminuir?
6) A 448oC a constante de equilíbrio para a reação a seguir é 51.
H2(g) + I2(g) ↔ 2HI(g)
Determine como a reação prosseguirá para atingir o equilíbrio a 448 oC se começarmos com
2,0 x 10-2 mol de HI, 1,0 x 10-2 mol de H2 e 3,0 x 10-2 mol de I2 em um recipiente de 2,00 L.
Resposta: Q = 1,3, como Q>K, a pressão parcial de HI deve aumentar e as pressões parciais
dos demais componentes devem diminuir para que o equilíbrio seja atingido, a reação
prosseguirá da esquerda para direita.
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7) Dada as seguintes informações:
HF(aq) ↔ H+(aq) + F-(aq)
K = 6,8x 10-4
H2C2O4(aq) ↔ 2H+(aq) + C2O4-2 (aq) K = 3,8 x 10-6
Determine o valor da constante de equilíbrio para a seguinte reação:
2HF(aq) + C2O4-2 (aq) ↔ 2F-(aq) + H2C2O4(aq) K= ?
Resposta: 0,12
8) Considere o seguinte equilíbrio, para o qual ∆H<0:
2SO2(g) + O2(g)↔ 2SO3(g)
Como cada uma das seguintes variações afetará a mistura em equilíbrio dos três gases?
a) O2(g) é adicionado ao sistema;
b) A mistura da reação é aquecida;
c) O volume do recipiente de reação é dobrado;
d) Um catalisador é adicionado à mistura;
e) A pressão total do sistema é aumentada adicionando-se um gás nobre;
f) SO3(g) é removido do sistema.
Respostas: a) desloca o equilíbrio para a direita; b) desloca o equilíbrio para a esquerda;
c) desloca o equilíbrio para a esquerda; d) não afeta, e) desloca para a direita, f) desloca
o equilíbrio para a direita.
9) Calcule a constante de equilíbrio, K, a 298 K para a reação a seguir:
H2O(l) ↔ H2(g) + ½ O2(g)
A variação da energia livre de Gibbs de formação da água líquida a 298 K é -237,1 kJ/mol.
Resposta: 2,6 x 10-42
10) A 100oC a constante de equilíbrio para a reação do fogênio
COCl2(g) ↔ CO(g) + Cl2(g)
-9
tem o valor de K = 6,71 x 10 . As seguintes misturas de COCl2, CO e Cl2 a 100oC estão em
equilíbrio? Caso não esteja, indique em que sentido a reação deve prosseguir para atingir o
equilíbrio.
a) P COCl2= 6,12 x 10-2 atm, PCO = 1,01 x 10-4 atm, PCl2 = 2,03 x 10-4 atm;
b) P COCl2= 1,38 atm, PCO = 3,37 x 10-6 atm, PCl2 = 6,89 x 10-5 atm
Resposta: a)Q = 3,35 x 10-7; a reação prosseguirá para a esquerda; b)Q = 1,68 x 10-10, a
reação prosseguirá para a direita.
11) Utilize os dados a seguir para calcular a variação da energia livre de Gibbs padrão e a
constante de equilíbrio, K, a 298 K para a reação:
CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g)
∆Hfo (kJ/mol)
∆Sfo (J/K.mol)
CO(g)
-110,5
197,7
H2O(g)
-241,8
188,8
CO2(g)
-393,5
213,7
H2(g)
0
130,7
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Resposta: -28,65 kJ/mol e K= 1,05x 10 .
12) Um vaso inicialmente contém grafita e O2 (g) e CO2 (g) nas pressões parciais de 0,02 bar e
0,001 bar, respectivamente, a 298 K. A reação que ocorre é
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C(s) + O2(g) ↔ CO2 (g)
Em que direção a reação ocorrerá? (A variação da energia de Gibbs padrão de formação do
CO2(g) é -394,4 kJ/mol a 298 K). Resposta: reação direta
13) 2,0 mol de dissulfeto de carbono e 4,0 mol de cloro reagem à temperatura constante de
acordo com a equação:
CS2 (g) + 3Cl2 (g) ↔ S2Cl2 (g) + CCl4 (g)
No equilíbrio, é formado 0,30 mol de tetraclorometano. Quanto de cada um dos outros
componentes está presente nessa mistura em equilíbrio?
Resposta: CS2 (g) = 1,7 mol, Cl2 (g)= 3,1 mol, S2Cl2 (g) =0,30, CCl4(g)=0,30mol.
14) A reação vista a seguir é exotérmica
Ti(s) + 2Cl2(g) ↔ TiCl4(g)
Com a produção de TiCl4(g) pode ser aumentada?
Resposta: Aumentando a pressão e reduzindo a temperatura.
15) A reação em fase gasosa a seguir é exotérmica
CO(g) + ½ O2(g) ↔ CO2(g)
Qual será o efeito de (a) aumentar a pressão, (b) aumentar a temperatura?
Resposta: a) praticamente nenhum efeito; b) aumenta reagentes.
16) O bromo e cloro gasosos reagem produzindo monocloreto de bromo de acordo com a
equação:
Br2(g) + Cl2(g) ↔ 2BrCl(g)
0,20 mol de gás bromo e 0,20 mol de gás cloro são introduzidos em um balão lacrado com
um volume de 5,0 dm3. Nas condições do experimento, K = 36,0. Quanto BrCl estará
presente em equilíbrio?
Resposta: 0,3 mol
17) A constante de equilíbrio para a reação
SO3(g) ↔ SO2(g) + ½ O2(g)
É medida como 0,157 a 900K e 0,513 a 1000K. Supondo que os valores de ∆H e ∆S sejam
constantes nessa faixa de temperatura, calcule a variação de entalpia-padrão e a variação de
entropia-padrão da ração.
Resposta: ∆H = 89 kJ/mol, ∆S = 83 J/K.mol
18) Um estudante preparou uma solução de 0,10 mol/L de ácido fórmico (HCOOH) e mediu seu
pH usando um medidor de pH. Constatou que o pH a 25oC é 2,38. A) Calcule Ka para o
ácido fórmico nessa temperatura. B) Qual a porcentagem de ácido ionizada nessa solução de
0,10 mol/L?
Resposta: Ka = 1,8 x 10-4; 4,2 % de ionização.
19) Calcule a porcentagem de moléculas de HF ionizadas em a) uma solução de 0,10 mol/L de
HF; b) uma solução de 0,010 mol/L de HF.
Dado Ka = 6,8 x 10-4.
Resposta: a) 7,9 %; b) 23%
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