11 _ Gabarito_reacoes quimicas

Universidade do Estado de Santa Catarina
Centro de Ciências Tecnológicas
Departamento de Química
Disciplina: Química Geral
Profa. Dra. Marcia M. Meier
GABARITO Lista de exercício reações químicas 11
ácido/base, precipitação, oxi-redução
1) Escreva a expressão da constante de equilíbrio químico (dissociação parcial, ácido ou
base fraca) das seguintes substâncias químicas em meio aquoso:
a) Ácido fosfórico
b) Ácido sulforoso
c) Ácido carbônico
d) Amônia
2) Complete e faça o balanceamento das seguintes equações químicas de neutralização:
→
(b) Cu(OH) (s) + 2HClO (aq) →
(c) Al(OH) (s) + 3HNO (aq) →
(a) 2HBr(aq) + Ca(OH) (aq)→CaBr (aq) + 2H O(l)
(b) Cu(OH) (s) + 2HClO (aq) →Cu(ClO ) (aq) + 2H O(l)
(c) Al(OH) (s) + 3HNO (aq) →Al(NO ) (aq) + 3H O(l)
(a) 2HBr(aq) + Ca(OH)2(aq)
2
3
4
3
2
2
3
2
2
4
3
4 2
3 3
2
2
3) Ao dissolver ácido ou base fortes em água, ocorre a ionização total. Determine o pH e
pOH dos ácidos e bases fortes descritos abaixo em concentrações de 0,10 mol/L
dissolvidos em água:
a) NaOH
b) Mg(OH)2
c) HI
d) Ácido bromídrico
a) pOH = 1; pH = 13; b) pOH = 0,70; pH=13,3; c) pH = 1; pOH = 13; d) pH = 1; pOH = 13
4) Considere que 20 mL de cada uma das soluções básicas acima (questão 3) será
neutralizada com uma solução de HCl 0,1 mol/L. Qual será o volume de base
consumido para neutralizar cada uma destas soluções?
a) V = 20 mL; b) 40 mL.
5) Um solução aquosa de um soluto desconhecido é testada com papel indicador de pH e
descobre-se ser ácida. A solução é um condutor fraco comparado com uma solução de
NaCl de mesma concentração. Qual das seguintes substâncias poderia ser o soluto
desconhecido: KOH, NH3, HNO3, KClO2, H3PO4, CH3COCH3 (acetona).
Por gerar uma solução ácida, os candidatos alcalinos são descartados (KOH e NH3). O
candidato em forma de sal também é eliminado (KClO2), a acetona não ioniza
facilmente, portanto é descartada. Restam então os ácidos HNO3 e H3PO4. O ácido
fosfórico apresenta três constantes de equilíbrio e o ácido nítrico ioniza totalmente,
(ácido forte) gerando solução de condutividade maior que a solução de ácido fosfórico.
Portanto, o soluto desconhecido é o ácido fosfórico.
6) Escreva a equação molecular e a equação iônica simplificada (ambas balanceadas)
para as seguintes reações e identifique o gás formado em cada uma:
a) sulfeto de cádmio reage com uma solução aquosa de ácido sulfúrico; b) carbonato
de magnésio sólido reage com uma solução aquosa de ácido perclórico.
→CdSO (aq) + H S(g)
CdS(s) + 2H (aq) →H S(g) + Cd (aq)
(b) MgCO (s) + 2HClO (aq) →Mg(ClO ) (aq) + H O(l) + CO (g);
MgCO (s) + 2H (aq) →H O(l) + CO (g) + Mg (aq)
(a) CdS(s) + H2SO4(aq)
4
2
2
3
2
2+
4
3
4 2
+
2
2
2
2+
2
7) Um aluno de ILQ preparou duas soluções alcalinas: i) NaOH 0,10 mol/L; ii) hidróxido de
amônia 0,10 mol/L. Para a amônia dissolvida em água Kb = 1,8 x10-5. A amônia
dissolvida em água dissocia-se de acordo com a seguinte equação:
NH3(aq) + H2O(l) ↔ NH4+(aq) + OH-(aq)
Responda:
a) Qual será o pH de cada uma destas soluções?
NaOH dissocia-se completamente, pH = 13,20
NH3 dissocia-se parcialmente, necessário utilizar a equação de constante de
dissociação, Kb = [NH4+][OH-]/[NH3]. Obs.: a água é solvente e não é representada
na equação. Considerar que 0,10 – x = 0,10. pH desta solução = 11,12.
b) Apesar de terem a mesma concentração molar, porque apresentam valores de pH
diferentes? Somente parte das moléculas de amônia se ionizam gerando íons OH-,
enquanto que no NaOH, 100 % sofre ionização.
8) Compare as reações químicas abaixo e responda:
HNO2(aq) + H2O ↔ NO2-(aq) + H3O+(aq)
NH3(aq) + H2O(l) ↔ NH4+(aq) + OH-(aq)
a) As moléculas de água tem a mesma função nas duas equações químicas?
Justifique utilizanto as teorias de ácido-base.
Segundo a teoria de Bronsted Lorry, base é a espécie capaz de receber prótons e
ácido é a espécie capaz de doar prótons. Ainda, segundo Lewis, base é a espécie
que cede par de elétrons para fazer ligações covantes e ácido é a espécie que
recebe pares eletrônicas. Neste contexto, a água tem as duas habilidades: atuar
como ácido em presença de uma base (caso da reação com amônia) e atuar com
uma base em presença de um ácido (caso da reação com ácido nitroso). Portanto,
a água é classificada como uma substância anfótera.
9) Ocorre precipitação quando soluções a seguir são misturadas? Caso ocorra, escreva a
equação química balanceada para a reação.
a) Na2CO3(aq) e AgNO3
b) NaNO3 (aq) e NiSO4(aq)
c) FeSO4(aq) e Pb(NO3)2(aq)
(a) Na2CO3(aq) + 2AgNO3(aq)
(b) Não ocorre precipitado
→Ag CO (s) + 2NaNO (aq)
2
3
3
(c) FeSO4(aq) + Pb(NO3)2(aq)
→PbSO (s) + Fe(NO ) (aq)
4
3 2
10) Escreva as equações iônicas completas e iônica simplificadas para as reações que
ocorrem quando cada uma das seguintes soluções são misturadas:
a) Na2CO3(aq) e MgSO4(aq)
b) Nitrato de chumbo aquoso e sulfeto de sódio aquoso
c) Fosfato de amônio aquoso e cloreto de cálcio
2-
2-
(a) 2Na (aq) + CO3 (aq) + Mg2+(aq) + SO4 (aq)
+
2+
2-
Mg (aq) + CO3 (aq)
2+
2-
+
+
2-
→PbS(s) + 2Na (aq) + 2NO
2-
(aq)
+
3
-
(aq)
→PbS(s)
3-
2+
(c) 6NH4 (aq) + 2PO4 (aq) + 3Ca (aq) + 6Cl–(aq)
2+
4
3
-
2+
+
3
→MgCO (s)
(b) Pb (aq) + 2NO3 (aq) + 2Na (aq) + S (aq)
Pb (aq) + S (aq)
→MgCO (s) + 2Na (aq) + SO
3Ca (aq) + 2PO4 3- (aq)
→Ca (PO ) (s) + 6NH
3
4 2
4
2
(aq) + 6Cl–(aq)
→Ca (PO ) (s)
3
4 2
11) Amostras separadas de uma solução de um sal desconhecido são tratadas com
soluções diluídas de HBr, H2SO4 e NaOH. Forma-se precipitado apenas com H2SO4 .Qual
dos seguintes cátions a solução poderia conter: K+, Pb2+ ou Ba2+?
A solução deve conter Ba2+
12) Qual é o número de oxidação do átomo de cloro presente em cada uma das espécies
químicas a seguir:
a) Íon perclorato, ClO4- , NOX Cl = +7
b) Ácido perclórico HClO4, NOX Cl = +7
c) Íon clorato ClO3-, NOX Cl = +5
d) Clorito de sódio NaClO2, NOX Cl = +3
e) Ácido hipocloroso HClO, NOX Cl = +1
f) COCl2, NOX Cl = -1
g) ZnCl2
h) MnO413) Complete e balanceie as equações químicas abaixo e indique os agentes oxidantes e
redutores das seguintes combinações (utilize a tabela de reatividade):
a) Ni2+(aq) + Zn(s) →
b) Ce4+(aq) + I- →
c) Cl2(g) + H2(g) →
A) total: Ni2+(aq) + Zn(s) → Ni(s) + Zn2+(aq)
Ni2+ agente oxidante e Zn(s) agente redutor.
B) total: 2I-(aq) + 2 Ce4+(aq) → 2Ce3+(aq) + I2(s)
Iagente redutor; Ce4+ agente oxidante
C) total: H2(g) + Cl2(g) → 2H+(aq) + 2Cl-(aq)
H2 é agente redutor; Cl2 é o agente oxidante
14) As substâncias abaixo irão reagir entre si? Caso sim complete a equação química,
balanceando-a e identifique quem é o reagente oxidante e agente redutor.
a) Mn(s) +Pb(NO3)2(aq) → Mn(NO3)2(aq) + Pb(s)
b) Cu(s) + HCl(aq) → Não ocorre
c) Mn(s) + H2SO4(aq) → MnSO4(aq) + H2(g)
d) 2Al(s) + 3NiCl2(aq) → 2AlCl3(aq) + 3Ni(s)
e) Ag(s) + Pb(NO3)2(aq) → não ocorre reação
f) 2Cr(s) + 3NiSO4(aq) → Cr2(SO4)3(aq) +3Ni(s)
g) Mn(s) + 2HBr(aq) → MnBr2(aq) + H2(g)
h) H2(g) + CuCl2(aq) → Cu(s) + 2HCl(aq)
15) Em geral, onde estão localizados na tabela periódica os metais que sofrem oxidação
com maior facilidade? Onde estão na tabela periódica os metais que têm menos
facilidade de sofrer oxidação? Porque platina e ouro são chamados de metais nobres?
Os metais oxidáveis mais facilmente estão perto da base dos grupos no lado esquerdo da tabela,
especialmente dos grupos 1A e 2A. Os metais oxidáveis menos facilmente estão na parte mais baixa, à
direita dos metais de transição, em particular aqueles próximos à base dos grupos 8B e 1B.
16) Qual elemento é oxidado e qual é reduzido nas seguintes reações?
a) Ni (s) + Cl2(g) → NiCl2(s) Ni→Ni2+,oNi é oxidado
b) PbS(s) + 4H2O2(aq) → PbSO4(s) + 4 H2O(l)
S2–→SO42–, S é oxidado; H2O2→H2O; O é reduzido
17) O cádmio metálico tende a formar íons Cd2+. As seguintes observações foram feitas:
i) Quando uma fita de zinco metálico é colocada em CdCl2(aq), o cádmio metálico
deposita-se na fita.
ii) quando uma fita de cádmio metálico é colocada em Ni(NO3)2(aq), o níquel metálico
deposita-se na fita.
a) Escreva as equações iônicas simplificadas para explicar cada uma das observações
feitas anteriormente.
b) O que você pode concluir sobre a posição do cádmio na série de atividade?
Zn(s) + Cd2+(aq) →Cd(s) + Zn2+(aq); ii. Cd(s) + Ni2+(aq) →Ni(s) + Cd2+(aq) (b) Cd está entre Zn e Ni na
série de atividades.
18) Considere que você tem disponível três recipientes de diferentes materiais para
armazenar uma solução aquosa de HCl. Qual dos recipientes a seguir poderá ser
utilizado para armazenar a solução de HCl? Justifique utilizando a tabela de
reatividade.
Recipientes: 1) liga contendo ferro; 2) cobre; 3) platina; 4) Zinco
19) Considerando os três tipos de reações estudadas até o momento na Disciplina Química
Geral, balanceie as equações abaixo e classifique-as em precipitação, neutralização
ácido-base ou oxi-redução:
a)Cu(OH)2(s) + 2HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + 2H2O(l) neutralização ácido-base
b) Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g) oxi-redução
c) 4Zn(s) + 10H+ (aq) + 2NO3-(aq) → 4Zn2+(aq) N2O(g) + 5H2O(l) oxi-redução
d) íons prata (I) aquosos + íons oxalato aquosos → oxalato de prata (s), onde s =
indica o estado físico sólido. precipitação
e) nitrato de cádmio aquoso + sulfeto de sódio aquoso → sulfeto de cadmio (x), onde
x indica o estado físico a ser identificado na questão. precipitação
20) Os óxidos dos elementos não-metálicos reagem com a água formando soluções ácidas.
Por outro lado, os óxidos dos elementos metálicos reagem com a água formando
soluções básicas e um grupo intermediário entre estes dois grupos formado pelos
óxidos de Be, B, Al, Ga, Ge, Sn, Sb, Pb, Bi e Po, reagem tanto com ácidos como com
bases, chamados de anfóteros. Classifique os óxidos abaixo como ácidos, básicos ou
anfotéricos e escreva a equação química da reação do óxido com água.
a) CO2 + H2O(l) → H2CO3(aq) ácido
b) SrO + H2O(l) → Sr(OH)2(aq) básico
c) Cl2O7+ H2O(l) → 2HClO4 (aq) ácido
d) BaO + H2O(l) → Ba(OH)2 básico
e) Dióxido de enxofre gasoso + H2O(l) → H2SO3(aq)
f) P4O10(s) + H2O(l) → 4H3PO4(aq)
21) De maneira semelhante, os óxidos de não-metais são neutralizados por soluções
básicas e os óxidos de metais são neutralizados por soluções ácidas. Considerando esta
evidência, complete e balanceie as equações químicas abaixo:
a) MgO(s) + 2HCl (aq) → MgCl2(aq) + H2O
b) NaOH (aq) + CO2(g) → NaHCO3(aq)
c) Al2O3 (s) + 6HCl(aq)
→ 2AlCl3(aq) + H2O
d) Al2O3 (s) + .............+ 3 H2O → 2Na[Al(OH)4](aq) não se assustem, está correto!
22) Responda: I)Escreva a equação de dissociação em água das seguintes substâncias; II)
qual o nome químico de cada substância e; III) determine o pH e pOH de cada
substância para as concentrações dadas:
a) 0,10 mol/L de HNO3(aq) HNO3(aq) → H+(aq) + NO3-(aq) pH = -log[0,10] = 1, pOH = 13
b) 0,20 mol/L de LiOH(aq)
+
c) 0,05 mol/L de NH4OH (aq) NH4OH (aq)→ NH4 (aq) + OH (aq pH = -log[0,05] = 1,30, pOH = 12,7
d) 0,25 mol/L de HCl(aq)
23) Uma das funções do óxido de cálcio (cal) é no controle de resíduos e de poluições em
industrias que liberam ácido em suas chaminés de usinas termelétricas a base de
carvão. Nestas usinas, ácido sulfúrico é liberado e cal hidratada (hidróxido de cálcio) é
pulverizado na chaminé para neutralizar o ácido, produzindo um sal hidratado com
2H2O. A) Escreva a reação de neutralização entre ácido sulfúrico e cal hidratada. B)
Calcule quanto sal será formado a partir de 0,10 mol de Ca(OH)2 em presença de ácido
em abundância.
Ca(OH)2(s) + H2SO4(aq) → CaSO4.2H2O
Sal hidratado = CaSO4.2H2O
n Ca(OH)2 = 0,10 mol produz 0,10 mol do sal. Como
n=m/MM, então m = 0,10 x 172 = 17,2 g de sal.
24) Preveja se cada um dos seguintes compostos iônicos será solúvel em água. Liste os
íons presentes em solução para os compostos solúveis:
a) KCl
b) Carbonato de magnésio
c) Fe2O3
d) Cu(NO3)2
e) Nitrato de lítio
f) CuO
25) Preveja os produtos formados nas seguintes reações de precipitação, balanceando e
completando as equações químicas abaixo:
a) 2AgNO3(aq) + cromato de potássio(K2CrO4(aq)) (aq) → Ag2CrO4(s) + 2KNO3(aq)
b) FeCl3(aq) + 3NaOH(aq) → Fe(OH)3(s) + 3NaCl(aq)
c) Pb(NO3)2(aq) + sulfeto de amônio(aq) → PbS(s) + 2NH4NO3(aq)