Questões propostas

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Química | Unidade 1 | Química e indústria: equilíbrios e desequilíbrios
QUESTÕES PROPOSTAS
4.
Uma importante aplicação das energias de dissolução são as compressas instantâneas térmicas quentes ou frias, usadas como primeiro-socorro em lesões sofridas, por exemplo,
durante práticas desportivas.
As compressas instantâneas consistem, geralmente, em dois invólucros selados e separados. Num deles está armazenada água, no outro uma substância no estado sólido. Quando
a camada que separa os dois invólucros é rompida, as substâncias neles contidas misturam-se, ocorrendo a dissolução acompanhada de aquecimento ou arrefecimento.
Exemplos de substâncias que podem ser utilizadas são CaCl2 (s) e NH4NO3(s), cujas dissoluções em água são representadas, respetivamente, pelas equações:
H2O
CaCl2 (s) "
CaCl2(aq)
˚H = -82,7 kJ/mol
H2O
NH4NO3 (s) "
NH4NO3 (aq)
˚H = +26,3 kJ/mol
Com base nas informações anteriores, é correto afirmar que…
(A) … a compressa de CaCl2 é a fria, pois a reação ocorre com absorção de calor.
(B) … a compressa de NH4NO3 é a quente, uma vez que a reação ocorre com libertação de
calor.
(C) … a compressa de CaCl2 é a quente, já que a reação é exotérmica.
(D) … a compressa de NH4NO3 é a fria, visto que a reação é exotérmica.
5.
A dissolução de um sal em água pode ocorrer com libertação de energia, absorção de energia ou praticamente sem efeito térmico. Conhecidas as energias envolvidas nas transformações, apresentadas esquematicamente na figura, é possível determinar a variação da
entalpia da dissolução de cloreto de sódio sólido em água, produzindo-se os iões Na+ (aq)
e Cl- (aq).
Na+ (g) + Cl-(g)
+ 766 kJ/mol
-760 kJ/mol
Na+ (aq) + Cl- (aq)
NaCl
Dissolução
Variação de entalpia na dissolução do cloreto de sódio.
Selecione a única alternativa que permite obter uma afirmação correta.
Tendo em conta os dados fornecidos, pode afirmar-se que a dissolução de uma mol de cloreto de sódio é…
(A) … acentuadamente exotérmica, envolvendo cerca de 103 kJ.
(B) … acentuadamente endotérmica, envolvendo cerca de 103 kJ.
(D) … fracamente exotérmica, envolvendo menos de 10 kJ.
(C) … fracamente endotérmica, envolvendo menos de 10 kJ.
167A
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Química | Unidade 1 | Química e indústria: equilíbrios e desequilíbrios
QUESTÕES PROPOSTAS
6.
A nível mundial, vários combustíveis alternativos têm sido testados no sentido de reduzir
o consumo de combustíveis fósseis, cuja combustão, entre outros problemas, prejudica o
meio ambiente devido à produção de dióxido de carbono.
Três dos mais promissores combustíveis alternativos são o hidrogénio, o etanol e o gás natural. A energia libertada por combustão de uma mol de cada um desses combustíveis é
apresentada na tabela.
Substância
Energia libertada na
combustão/kJ mol-1
CH4
900
H2
270
C2H5OH
1350
Energias libertadas
por mol de
combustível.
Para averiguar qual o combustível mais económico (aquele que necessita de menos massa
para libertar a mesma quantidade de energia) e qual o mais poluente (aquele que produz
maior massa de CO2 para a mesma quantidade de energia libertada) foi realizada a combustão de cada um desses combustíveis de forma a que a energia libertada fosse 5400 kJ.
6.1.
Escreva a equação química que traduz a reação de combustão de cada um dos combustíveis
referidos.
6.2.
Determine, apresentando todas as etapas de resolução:
6.2.1. O combustível mais económico.
6.2.2. O combustível mais poluente.
167B
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Química | Unidade 1 | Química e indústria: equilíbrios e desequilíbrios
QUESTÕES PROPOSTAS
2.
Os maiores problemas de poluição do ar são os decorrentes do lançamento de gases tóxicos
na atmosfera pelas indústrias ou pelos veículos movidos a derivados de petróleo.
2.1.
Os gases poluentes do ar, N2O4 e NO2, encontram-se em equilíbrio, como indicado pela equação química:
" 2 NO (g)
N2O4 (g) @
2
Na tabela encontram-se os valores de Kc para diferentes temperaturas.
Valores da constante de
equilíbrio a diferentes
temperaturas.
Temperatura/ °C
KC
50
100
150
200
250
0,020
0,36
3,2
19
78
2.1.1. Indique o nome dos compostos N2O4 e NO2.
2.1.2. Numa experiência realiza à temperatura de 50 °C, introduziu-se uma determinada quantidade de N2O4 (g) num reator de 2,0 dm3. Estabelecido o equilíbrio, a concentração do composto NO2 (g) foi de 0,050 mol dm-3.
Determine, apresentando todas as etapas de resolução, a massa de N2O4, quando se atinge
o equilíbrio.
2.1.3. Comente a seguinte afirmação:
Sabendo que num reator de 500 mL se encontram em equilíbrio, 0,46 g de NO2 e 1,84 g de
N2O4, podemos admitir que a temperatura é 323,15 K.
2.1.4. Em laboratório realizaram-se três experiências misturando NO2 e N2O4, a uma temperatura
para a qual a constante de equilíbrio assume o valor 0,50.
Na tabela seguinte caracteriza-se a composição inicial do sistema em cada uma dessas experiências.
Experiência
Composição inicial
do sistema em três
experiências
diferentes.
1
2
3
[NO2]/mol dm-3
1,0
2,0
4,0
[N2O4]/ mol dm-3
3,0
8,0
4,0
Nos itens 2.1.4.1 e 2.1.4.2, selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter afirmações corretas.
2.1.4.1. Na experiência __________, o sistema encontra-se em equilíbrio. Na experiência
__________ o sistema atinge o equilíbrio evoluindo no sentido direto. Na experiência __________ o sistema atinge o equilíbrio evoluindo no sentido inverso.
(A) ... 3… 1… 2
(B) … 2… 3… 1
(C) … 1… 2… 3
(D) … 2… 1… 3
2.1.4.2. Na experiência ______________, o sistema atinge o equilíbrio quando as concentrações de NO2 e N2O4 são respetivamente ____________ e _____________.
(A) … 1… 1,2 mol dm-3… 2,9 mol dm-3
(B) … 3… 5,2 mol dm-3… 1,6 mol dm-3
(C) … 2… 1,2 mol dm-3… 8,4 mol dm-3
(D) ... 1… 1,6 mol dm-3… 5,2 mol dm-3
179A
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Química | Unidade 1 | Química e indústria: equilíbrios e desequilíbrios
QUESTÕES PROPOSTAS
2.2.
O monóxido de carbono é um outro gás poluente do ar, tóxico e perigoso, emitido, por exemplo, pelo tubo de escape dos automóveis e por chamas de gás reguladas com carência de
oxigénio.
Chama decorrente da combustão
de propano em ambiente com
deficiência de oxigénio.
Escape de um automóvel a libertar
gases tóxicos, em particular
monóxido de carbono.
Porém, o monóxido de carbono também pode ser uma matéria-prima importante para a indústria química, contribuindo para a produção de importantes compostos orgânicos e na
obtenção de hidrogénio, como evidencia a equação química:
" CO (g) + H (g)
CO (g) + H2O (g) @
2
2
Admita os valores da constante de equilíbrio, Kc, referidos na tabela apresentada a seguir:
Valores da constante de
equilíbrio a diferentes
temperaturas.
Temperatura/ °C
KC
250
450
650
850
950
0,080
0,100
0,500
1,00
1,80
2.2.1. Num reator de 1,0 dm3, mantido a 450 °C, foram misturados 1,0 mol de CO (g), 1,0 mol de
H2O (g), 3,0 mol de CO2 (g) e 3,0 mol de H2 (g). Aguardou-se até o equilíbrio ser atingido.
2.2.1.1. Antes de se atingir o equilíbrio, em qual dos sentidos a reação se processa com
maior rapidez? Justifique.
2.2.1.2. Determine as concentrações de equilíbrio, de cada uma das espécies envolvidas.
Apresente todas as etapas de resolução.
2.2.2. Selecione a única alternativa que permite obter uma afirmação correta.
Partindo-se de uma mistura com igual concentração em CO2 (g) e em H2O (g) …
(A) … os compostos que predominam no equilíbrio a 250 °C, são o CO2 (g) e o H2 (g).
(B) … os compostos que predominam no equilíbrio a 950 °C, são o CO (g) e o H2O (g).
(C) … à temperatura de 850 °C, concentrações de reagentes e de produtos no equilíbrio são
iguais.
(D) … prevê-se que com o aumento de temperatura, a constante de equilíbrio, Kc, diminua.
2.3.
Comente a seguinte afirmação:
A dissociação do N2O4 (ver primeira tabela da página anterior) é um processo endotérmico,
enquanto que a produção de hidrogénio gasoso a partir de monóxido de carbono, CO (ver
tabela), é um processo exotérmico.
179B
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QUESTÕES PROPOSTAS
4.
O ferro é o metal de transição mais abundante da crosta terrestre, podendo ser obtido a
partir dos respetivos óxidos com maior ou menor teor de impurezas. A maioria dos minerais
de ferro são óxidos.
Considere um sistema em equilíbrio, a 25 °C e 1 atm, representado pela equação:
" CO (g) + Fe (s)
FeO (s) + CO (g) @
2
4.1.
˚H = -19 kJ/mol
Sendo Kc a constante de equilíbrio, qual das seguintes alterações poderá aumentar seu
valor numérico?
Selecione a única alternativa que permite dar resposta à questão.
(A) Aumentar a pressão.
(B) Diminuir a temperatura.
(C) Aumentar a concentração do CO.
(D) Utilizar um catalisador.
4.2.
Comente a seguinte afirmação:
Os fatores de que depende o estado de equilíbrio da reação de obtenção do Fe (s) são a
pressão, a temperatura e a concentração.
Em determinado processo industrial, ocorre uma transformação química que pode ser representada pela equação genérica:
" c Z (g)
a X (g) + b Y (g) @
em que a, b e c são, respetivamente, os coeficientes estequiométricos das substâncias X,
Y e Z.
O gráfico seguinte traduz a percentagem de Z na amostra, para diferentes condições de
pressão e de temperatura.
350 °C
70
Representação da
percentagem de Z na
mistura, sob diferentes
condições de pressão
e temperatura.
% de Z na amostra
5.
60
50
450 °C
40
30
500 °C
20
10
0
0
100
Sabendo que a percentagem de Z é %Z =
200
300
400
P/atm
n(Z)
* 100, com base na informação fornecida,
n(total)
selecione a única opção que completa corretamente a frase.
A reação traduzida pela equação química é…
(A) … exotérmica, sendo a + b < c.
(B) … endotérmica, sendo a + b < c.
(C) … exotérmica, sendo a + b > c.
(D) … endotérmica, sendo a + b = c.
184A
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Química | Unidade 1 | Química e indústria: equilíbrios e desequilíbrios
QUESTÕES PROPOSTAS
6.
Num reator com o volume de 10 litros, foram colocados uma mole de hidrogénio gasoso e
uma mole de iodo gasoso. Os gases reagiram entre si e, ao fim de algum tempo, o sistema
atinge o equilíbrio traduzido pela seguinte equação química:
Desde o instante em que os
gases foram misturados
até ao instante a que corresponde t5, foi mantida a
temperatura de 400 °C. No
instante a que corresponde
t5, a temperatura foi elevada para 940 °C.
O gráfico traduz a concentração de HI e I2 em função do tempo.
c/mol dm -3
" 2 HI (g)
H2 (g) + I2 (g) @
0,18
θ = 400 °C
θ = 940 °C
0,14
0,10
0,06
0,02
0
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t/s
Representação da concentração de I2 e HI em função do tempo.
6.1.
Indique se a reação de formação de HI é endotérmica ou exotérmica.
Justifique a sua resposta, sem recurso a cálculos.
6.2.
Tendo em conta a informação fornecida pelo gráfico, selecione a alternativa que completa
corretamente a frase seguinte:
Os instantes que correspondem ao estabelecimento do primeiro estado de equilíbrio, à
igualdade de concentrações de reagentes e produto da reação, estabelecimento do segundo
estado de equilíbrio e ao efetuar de uma perturbação, são, respetivamente…
(A) … t4, t1, t6 e t3
(B) … t4, t1, t3 e t5
(C) … t4, t1, t5 e t6
(D) … t4, t1, t6 e t5
6.3.
Determine, apresentando todas as etapas de resolução, a constante de equilíbrio a 400 °C.
6.4.
Considere o instante t2 e selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem sequencialmente os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta.
Nas condições referidas, o quociente da reação é igual a __________, o que permite concluir
que o sistema se irá deslocar no sentido __________, até se atingir um estado de equilíbrio.
(A) … 21,8… inverso…
6.5.
(B) … 4,67… inverso…
(C) … 4,67… direto…
(D) … 21,8… direto…
Indique se a constante de equilíbrio dessa reação, à temperatura de 940 °C, é menor, igual
ou maior que a constante de equilíbrio a 400 °C.
Justifique a sua resposta, sem recorrer a cálculos.
6.6.
Uma mistura constituída por 0,50 moles de hidrogénio e 0,50 moles de iodo é introduzida
no reator e aquecida até determinada temperatura θx.
6.6.1. Determine, apresentando todas as etapas de resolução, as concentrações de todos os componentes do sistema depois de atingido o equilíbrio, sabendo que à referida temperatura a
constante Kc tem o valor de 54,3.
6.6.2. Selecione a única opção que relaciona corretamente a temperatura θx com as temperaturas
400 °C e 940 °C.
184B
(A) 940 °C > θx > 400 °C
(B) 940 °C < θx > 400 °C
(C) 940 °C > θx < 400 °C
(D) 940 °C < θx < 400 °C
PEFQ11_Quimica_Final_Química_Tema122/12/1115:29Page225
Química | Unidade 2 | Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra
QUESTÕES PROPOSTAS
6.
O grau de ionização do ácido fórmico, a 25 °C, em soluções 1,0 mol dm-3 é de 0,013.
6.1.
Determine a constante de acidez do ácido fórmico.
Apresente todas as etapas de resolução.
6.2.
Dispõe-se de uma solução aquosa de ácido fórmico 0,30 mol dm-3. Num dado instante, adiciona-se formato de sódio (NaHCOO), sólido, numa quantidade tal, que nesse instante, a
concentração em ião formato (HCOO–) é 0,10 mol dm-3.
Determine o pH da solução antes e depois da adição de formato de sódio.
Apresente todas as etapas de resolução.
6.3.
O volume de 25,0 cm3 de uma solução aquosa de ácido fórmico (HCOOH) de concentração
0,100 mol dm-3, contendo indicador universal, foi titulado com solução de hidróxido de sódio
de concentração 0,100 mol dm-3.
O gráfico seguinte mostra a variação de pH no decorrer da titulação, a 25 °C.
pH
12
10
8
6
4
Curva de
titulação.
2
0
5
10
15
20
25
30
35
40 V (NaOH) / cm 3
6.3.1. Justifique se, no ponto de equivalência, a solução apresenta características ácidas, básicas
ou neutras.
6.3.2. Num dado instante, durante a titulação, as quantidades de ácido fórmico e de hidróxido de
sódio igualam-se.
Atendendo à informação da tabela seguinte, indique, nesse instante, a cor da solução.
Justifique a sua resposta.
Indicador universal
Intervalo de pH
0-3
3-6
7
8-11
11-14
Cor da solução
Vermelho
Laranja
Verde
Azul
Púrpura
Cores apresentadas pelo indicador universal para diferentes intervalos de pH.
225
PEFQ11_Quimica_Final_Química_Tema122/12/1115:29Page232A
Química | Unidade 2 | Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra
QUESTÕES PROPOSTAS
6.
Um dos métodos utilizados para remover a cor escura da superfície de objetos de prata
consiste em envolvê-los em folha de alumínio e, de seguida, mergulhá-los em “água” fervente com pH alcalino.
A equação que representa a reação é:
H2O
2 Al(s) + 3 Ag2S(s) " 2 Al+3(aq) + 3 S-2 (aq) + 6 Ag(s)
Em relação à transformação ocorrida, assinale a única opção correta.
(A) O alumínio sofre oxidação e, portanto, é o agente oxidante.
(B) O composto Ag2S é o agente redutor, pois contém o elemento prata (Ag) que provoca a
redução.
(C) O número de oxidação do alumínio varia de 0 para +3.
(D) A prata cede eletrões e o seu número de oxidação passa de +1 para 0.
7.
O manganês é um metal de transição com elevada importância na indústria siderúrgica, sendo
utilizado na composição de ligas metálicas, como por exemplo para a produção de aço.
Na natureza, a sua principal fonte é o minério pirolusita (óxido de manganês (MnO2) impuro),
que é utilizado para a obtenção da liga metálica ferromanganês, de acordo com a reação
química traduzida pela seguinte equação:
" Mn (s) + 2 Fe (s) + 5 CO (g)
MnO2 (s) + Fe2O3 (s) + 5 C (s) @
twwuwwv
Ferromanganês
7.1.
Selecione a única alternativa correta, relativamente à reação de formação de ferromanganês.
(A) A espécie oxidante é o C (s) e o elemento que se reduz é o carbono.
(B) A espécie redutora é o C (s) e o elemento que se oxida é o carbono.
(C) A espécie redutora é o Fe2O3 e o elemento que se reduz é o ferro.
(D) A espécie oxidante é o MnO2 e o elemento que se reduz é o oxigénio.
7.2.
Indique o número de eletrões envolvidos na reação.
7.3.
Numa reação com 70,0% de rendimento, qual é a massa (em gramas) de ferro que é obtida
a partir de 173,8 g de pirolusita com 20,0% de impurezas?
Apresente todas as etapas de resolução.
8.
Um método de obtenção de H2 (g), em laboratório, baseia-se na reação de alumínio metálico
com solução aquosa de hidróxido de sódio, de acordo com a equação:
3
Al(s) + NaOH (aq) + 3 H2O (l) " Al(OH)4-(aq) + Na+ (aq) +
H (g)
2 2
8.1.
Selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os
espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta.
O átomo de alumínio, ao _______________ três eletrões, _______________, sendo o alumínio
a espécie _______________.
8.2.
(A) … ceder… reduz-se… oxidante.
(B) … ceder… oxida-se… redutora.
(C) … ganhar… reduz-se… oxidante.
(D) … ganhar… oxida-se… redutora.
Para a obtenção do H2 foram usados 0,30 mol de alumínio e 100 cm3 de uma solução aquosa
de NaOH, de densidade 1,08 g/ml e percentagem em massa 8,0%.
Qual dos reagentes, Al ou NaOH, é o reagente limitante na obtenção do H2?
232A
PEFQ11_Quimica_Final_Química_Tema122/12/1115:30Page232B
Química | Unidade 2 | Da atmosfera ao oceano: soluções na Terra e para a Terra
QUESTÕES PROPOSTAS
9.
Considere uma solução aquosa diluída de dicromato de potássio, a 25 °C.
De entre os equilíbrios que estão presentes nessa solução, destacam-se:
Constantes de equilíbrio a 25 °C
" 2 HCrO- (aq)
Cr2O2–
(aq) + H2O (l) @
7
4
+
"
H2O (l) + HCrO4 (aq) @ H3O (aq) + CrO42- (aq)
K1 = 2,0 * 10-2
K2 = 7,1 * 10-7
" 2 H O+ (aq) + 2 CrO2- (aq)
Cr2O2–
(aq) + 3 H2O (l) @
7
3
4
+
"
2 H O(l) @ H O (aq) + OH (aq)
2
K3 = ?
Kw = 1,0 * 10-14
3
9.1.
Determine, apresentando todas as etapas de resolução, o valor K3.
9.2.
Determine, apresentando todas as etapas de resolução, qual é o valor da relação:
[CrO42-]2
[Cr2O2–
]
7
9.3.
quando a solução apresenta pH neutro, a 25 °C.
Comente a seguinte afirmação:
A transformação de iões dicromato em iões cromato, em solução aquosa, é uma reação de
oxidação-redução.
10.
A dismutação é uma reação redox onde um elemento é ao mesmo tempo oxidado e reduzido.
10.1.
Considere as equações químicas seguintes e selecione a única que traduz uma reação de
dismutação.
(A) H2O2 (aq) " 2 H2O (l) + O2 (g)
(B) HCl (aq) + NaOH (aq) " H2O (l) + NaCl (aq)
(C) 2 H2 (g) + O2 (g) " 2 H2O (g)
(D) Mg (s) + 2 HCl (aq) " MgCl2 (aq) + H2 (g)
10.2. Tendo em conta a informação traduzida pela reação química representada pela equação (D):
10.2.1. Determine, a variação do número de oxidação do magnésio.
10.2.2. Selecione a única alternativa correta
(A) O hidrogénio presente no ácido sofre oxidação.
(B) O magnésio atua como agente oxidante.
(C) O ácido clorídrico é o agente redutor.
(D) O magnésio sofreu oxidação e é o agente redutor.
11.
A combustão do metano é traduzida pela equação química:
" CO (g) + 2 H O (g)
CH4 (g) + 2 O2 (g) @
2
2
232B
Δ䉭H = –890 kJ/mol de metano
11.1.
Mostre que a combustão do metano é uma reação de oxidação-redução.
11.2.
Refira a variação do número de oxidação dos átomos de oxigénio, nesta reação.
11.3.
Identifique um par conjugado oxidante-redutor.
11.4.
Determine a energia libertada quando átomos de carbono perdem 1,20 * 1025 eletrões.