eNsiNO MéDiO químiCA - educacional.com.br · eletroquímica.....67. química 5 esTuDO Das sOluções 1. Em nosso estudo, aprendemos que soluções são misturas HOMOGÊNEAS de duas

Cadernode

Atividades

2a. sériequímiCA

eNsiNO MéDiO

Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP)(Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil)

S116 Sabino, Gabriela Ido.Química : ensino médio, 2ª. série : caderno de atividades /

Gabriela Ido Sabino ; ilustrações Roberto Corban. – Curitiba : Positivo, 2012.

: il.

Sistema Positivo de Ensino

ISBN 978-85-385-5504-9 (Livro do aluno)ISBN 978-85-385-5505-6 (Livro do professor)

1. Química. 2. Ensino médio – Currículos I. Corban, Roberto. II. Título.

CDU 540

© Editora Positivo Ltda., 2012

Diretor-Superintendente Ruben Formighieri

Diretor-Geral Emerson Walter dos Santos

Diretor Editorial Joseph Razouk Junior

Gerente Editorial Maria Elenice Costa Dantas

Gerente de Arte e Iconografia Cláudio Espósito Godoy

Autoria Gabriela Ido Sabino

Edição Jeferson Freitas

Ilustração Roberto Corban

Projeto gráfico e capa Roberto Corban

Editoração Expressão Digital

Pesquisa iconográfica Ilma Elizabete Rodenbusch © Shutterstock/Paolo Toscani

ProduçãoEditora Positivo Ltda.

Rua Major Heitor Guimarães, 17480440-120 – Curitiba – PR

Tel.: (0xx41) 3312-3500 – Fax: (0xx41) 3312-3599

Impressão e acabamentoGráfica Posigraf S.A.

Rua Senador Accioly Filho, 50081310-000 – Curitiba – PR

Fax: (0xx41) 3212-5452E-mail: [email protected]

2012

[email protected]

química

suMáriO

estudo das soluções .....................................................5

Propriedades coligativas ..............................................23

Termoquímica .............................................................. 27

Cinética Química ..........................................................34

equilíbrio químico ........................................................46

reações de oxirredução ...............................................63

eletroquímica ...............................................................67

química

5

esTuDO Das sOluções

1. Em nosso estudo, aprendemos que soluções são misturas HOMOGÊNEAS de duas ou mais substâncias. Nas so-luções, a substância dispersa chama-se soluto e o dispersante, solvente. Com isso, identifique na tabela abaixo os componentes que formam cada uma das soluções apresentadas:

SOLUÇÃO SOLUTO SOLVENTE

Água + açúcar

Ar atmosférico (isento de partículas sólidas)

NaCℓ + água

Ouro 18 quilates (75% de ouro e 25% de cobre)

2. Verifica-se em laboratório que 100 g de H2O a 30oC dissolvem, no máximo, 30 g de soluto X.

a) Como você classificaria uma solução constituída por 15 g de X em 100 g de água a 30oC?

b) E uma solução constituída por 15 g de X em 50 g de água a 30oC? Justifique.

c) Caso você adicionasse 32 g de X em 100 g de água, sob temperatura constante de 30oC, que tipo de solução seria obtida? Justifque.

d) Suponha que, sob variação de temperatura, você consiga dissolver 35 g de X em 100 g de água. Deixando-se essa solução em repouso até que a temperatura atinja 30oC e permanecendo os 35 g de X dissolvidos, que tipo de solução obteria?

Caderno de Atividades

6

3. A 18oC, a solubilidade do cloreto de magnésio é de 55,8 g por 100 g de água. Nessa temperatura, 150 g de MgCℓ

2 foram misturados em 200 g de

água. Pergunta-se:a) Qual a massa de sólido dissolvida na água?

b) Qual a massa de MgCℓ2 depositada?

c) O sistema obtido é homogêneo ou heterogêneo?

d) O que pode ocorrer se for aquecida a mistura?

4. Dada a solubilidade da sacarose:204 g de C

12H

22O

11 / 100 g de H

2O (20oC)

220 g de C12

H22

O11

/ 100 g de H2O (30oC)

a) Depois de agitar o sistema suficientemente, mantida a temperatura constante, qual é a mas-sa de sacarose dissolvida e não dissolvida quan-do se adiciona 250 g de C

12H

22O

11 em 100 g de

água, a 20oC?

b) Qual é a massa de sacarose que deve ser dissol-vida em 30 g de água para se obter uma solução saturada a 30oC?

c) Calcule as massas de sacarose e de água conti-das em 640 g de solução saturada a 30oC.

d) Resfriando-se 160 g de uma solução saturada de sacarose, inicialmente a 30oC, até a temperatura atingir 20oC, qual é a massa de sacarose que se cristaliza, constituindo um corpo de fundo?

química

7

5. Uma solução saturada de nitrato de potássio constituída, além do sal, por 100 g de água, está à temperatura de 70oC. Essa solução é resfriada a 40oC, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido.

Sol

ubili

dade

de

KN

O3

em á

gua

(g K

NO

3 /1

00 g

H2O

)

Temperatura/oC

0

20

3020 40 50 60 70 80

40

60

80

100

120

140

160

180

Responda:a) Qual foi a massa do sal que permaneceu em solução?

b) Qual foi a massa do sal que precipitou?

c) Classifique a solução obtida em insaturada, saturada ou supersaturada.

d) Classifique o sistema obtido em homogêneo ou heterogêneo.


8

6. Observe o gráfico de solubilidade abaixo e responda:

20

20

Temperatura (oC)

Solubilidade (grama de soluto/100 g de água)

40 60 80 100

40

60

80

100

Ce2(SO

4)3

NaCℓ

NH4Cℓ

KNO3

NaNO3

a) A 10oC qual das substâncias é a mais solúvel? E a de menor solubilidade?

b) Qual é a máxima quantidade de KNO3, a 50oC, que se dissolve em 200 mL de água?

c) Qual é a menor quantidade de água possível, a 20oC, para dissolver completamente 45 g de Ce2(SO

4)

3?

d) Qual é a massa de NH4Cℓ que se deposita quando se resfria, com agitação, de 80°C para 20°C, uma solução

contendo 100 g de NH4Cℓ em 200 g de água?

química

9

7. É dado o gráfico:

Solubilidade (g/L solvente)

Tem

pera

tura

(ºC

)

20

20

040

40

60

60

100 g de soluto foram dissolvidos em 2 L de solven-te, a 60°C.

Com base nessas informações, responda às ques-tões:a) O conjunto obtido foi homogêneo ou heterogê-

neo? Justifique sua resposta demonstrando os cálculos.

b) Qual é a massa de soluto e solvente necessária para preparar 2 100 g de uma solução saturada?

c) Se resfriarmos a solução a 40°C, o que ocorrerá? Especifique a massa dissolvida e a não dissolvida.

d) Se resfriarmos a solução a 20°C, qual será a mas-sa não dissolvida?

8. (DESAFIO) (FUVEST – SP) Quatro tubos contêm 20 mL de água cada um. Coloca-se nesses tubos di-cromato de potássio (K

2Cr

2O

7) nas seguintes quan-

tidades:

TUbO A TUbO b TUbO C TUbO D

massa de K

2Cr

2O

7(g)

1,0 3,0 5,0 7,0

A solubilidade do sal, a 20°C, é igual a 12,5 g por 100 mL de água. Após agitação, em quais dos tubos coexistem, nessa temperatura, solução saturada e fase sólida?

9. No rótulo de um frasco de laboratório, lê-se: NaOH

(aq) C = 20 g/L. Isso significa que:

a) Trata-se de uma solução de dissolvida em .

b) Em 1 litro dessa solução existem g de NaOH.

c) Em 500 mL dessa solução existem g de NaOH.

d) Em 100 cm3 dessa solução existem g de NaOH.

Observação: lembrando que 1 cm3 = 1 mL

e) Qual a concentração dessa solução em g/cm3?


10

10. Calcule a concentração, em g/L, de um cafezinho que contém 2 g de açúcar em 30 mL de bebida.

11. Qual a massa de açúcar ingerida por uma pessoa ao tomar um copo de 250 mL de limonada, na qual o açúcar está presente na concentração de 96 g/L?

12. Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de uma solução aquosa de MgCℓ

2 de concentração

8 g/L. Quantos gramas de soluto são obtidos?

13. 400 mL de uma solução aquosa contêm 80 g de um medicamento utilizado como antidepressivo do Sistema Nervoso Central.a) Qual a sua concentração em g/L?

b) Que volume dessa solução deve ser injetado em um paciente a fim de que ele receba 2 g do me-dicamento?

14. No rótulo de um frasco de laboratório utilizado para fabricar fertilizantes, lê-se: HNO

3(aq) 0,1 mol/L. Isso

significa que:

a) se trata de uma solução de dissolvida em .

b) em 1 litro dessa solução existe mol de HNO

3.

c) em 500 cm3 dessa solução existe mol de HNO

3. (1 cm3 = 1 mL)

d) em 1 litro dessa solução existem g de HNO

3. (M

HNO3 = 63 g/mol)

e) em 200 mL dessa solução existem g de HNO

3.

química

11

15. Tem-se em um recipiente 2 L de uma solução deci-molar (0,1 mol/L) de H

2SO

4.

Pergunta-se:a) Qual a quantidade em matéria presente no reci-

piente?

b) Qual a concentração dessa solução em g/L?

c) Qual a massa de soluto presente no recipiente?

d) Qual a massa de soluto presente em 0,5 L dessa solução?

e) Qual é o volume dessa solução que contém 0,01 mol de H

2SO

4?

16. A representação da quantidade de soluto numa certa quantidade de solvente ou de solução é feita por meio de frações matemáticas. O conjunto das frações matemáticas, cuja finalidade é representar uma solução, é chamado concentração da solução e pode ser expresso de várias maneiras. Considere uma solução 0,5 molar.Responda:a) O que significa dizer que a solução é 0,5 molar?

b) Calcule a concentração em g/L dessa solução, se o soluto for Na

2CO

3.

17. Em grandes metrópoles, devido à poluição, forma-se ácido sulfúrico na chuva. Represente a equação de ionização do ácido sulfúrico e calcule a con-centração molar dos íons H+ e SO

42 – em uma gota

de chuva na qual a concentração de H2SO

4 é de

0,005 M?


12

18. A concentração do cloreto de sódio (NaCℓ) na água do mar é, em média, de 2,925 g/L. Assim, sendo, faça:a) o cálculo da concentração molar deste sal na água do mar.

b) a equação de dissociação do NaCℓ.

c) o cálculo das concentrações em mol/L dos íons provenientes deste sal na água do mar.

19. Uma solução é preparada pela dissolução de 1,11 g de CaCℓ2 em água suficiente para formar 200 mL de solução:

a) Qual a sua concentração em g/L?

b) Qual a sua concentração em quantidade de matéria (mol/L)?

c) Qual a sua concentração em quantidade de matéria em relação aos íons Ca2+ e Cℓ– ?

química

13

20. Qual é a molalidade de uma solução que contém 34,2 g de sacarose, C12

H22

O11

, dissolvidos em 200 g de água?

21. Calcule a concentração molal de uma solução aquosa que contém 0,25 mol de NaOH em 500 mL de solução.Observação: o volume da solução é praticamente igual ao volume do solvente

22. Quando 39,2 g de ácido sulfúrico são dissolvidos em 200 mL de água, obtém-se uma solução de volume igual a 220 mL. Qual a molalidade e a molaridade dessa solução?


14

23. Um frasco existente no laboratório, apresenta o seguinte rótulo: HNO

3(aq) 63% em massa. Com base

no rótulo, calcule:a) a massa de soluto existente em 100 g de solução.

b) a massa de solvente existente em 100 g de solu-ção.

c) as massas de água e ácido nítrico presentes em 500 g de solução.

24. Uma amostra de 2 900 g de ar contém 13,8 g de CO

2. Calcule a porcentagem em massa de CO

2 no ar.

25. O que significa dizer que um determinado vinagre tem acidez igual a 4%?

26. Quantos mL de álcool há em um copo de 200 mL de uma bebida a 30% (30° GL)?

27. A água potável não pode conter mais do que 5 ⋅ 10–4 mg de mercúrio por grama de água. Para evitar o inconveniente de usar números tão peque-nos, o químico utiliza um recurso matemático, sur-gindo assim uma nova unidade de concentração: ppm (partes por milhão).

A quantidade máxima permitida de mercúrio na água potável corresponde a quantos ppm?

28. Muitos alimentos industrializados contêm conser-vantes, substâncias que retardam a alteração pro-vocada por micro-organismos no alimento. Por exemplo, o benzoato de sódio é bastante utilizado na conservação de sucos de frutas e refrigerantes, adicionado em uma concentração máxima de até 0,1% (isso significa que em cada 100 g de alimento há 0,1 g de aditivo).

Qual o valor dessa concentração em partes por mi-lhão (ppm)?

química

15

29. O CO é um gás tóxico, pois se combina com a hemo-globina do sangue, formando a carboxiemoglobina, que reduz a capacidade transportadora de oxigênio aos tecidos do organismo. O limite de tolerância para ambientes de trabalho é de 39 ppm. Calcule a quanti-dade máxima de CO em cada m3 de ar.

30. No rótulo de um frasco de laboratório lê-se: HNO3(aq)

d = 1,41 g/mL. Isso significa que:

a) cada mililitro de possui massa de g.

b) cada litro de solução possui massa de g.

31. Um laboratorista deseja verificar a densidade de certa solução. Com o auxílio de uma pipeta, ele reti-ra 30 mL desta solução e verifica que a amostra tem massa igual a 45 g.Pergunta-se:a) Qual a densidade da solução?

b) Qual a massa contida num volume de 5 mL?

c) Qual o volume da solução cuja massa é igual a 90 g?

32. Uma indústria prepara uma amostra de solução de soda cáustica que será utilizada na fabricação de um produto vendido no comércio como limpa for-nos. O químico responsável pelo preparo da solu-ção utilizou 100 g de NaOH dissolvidos em 400 mL de água que forneceram 420 mL de solução.Com base nas informações descritas, calcule:a) a concentração em g/dm3. Observação: 1 dm3 = 1 L

b) a concentração em g/mL.

c) a densidade em g/cm3. Observação: 1 cm3 = 1 mL

d) a densidade em g/L.


16

33. (DESAFIO) Em uma estação de tratamento de água foi adicionado cloro, eficiente bactericida, até 0,4% de massa. Sabendo que a densidade da solu-ção final é 1,0 g/mL, determine a concentração de cloro em g/L e mol/L.

34. Adicionando-se 100 mL de água a 100 mL de uma solução 3 M HNO

3, obtém-se uma solução cuja mo-

laridade será igual a mol/L.

35. Diluição é uma operação muito empregada no nosso dia-a-dia, quando, por exemplo, preparamos um refresco a partir de um suco concentrado. Con-sidere 100 mL de determinado suco em que a concen-tração do soluto seja de 0,4 mol ⋅ L–1. Calcule o volume de água, em mL, que deverá ser acrescentado para que a concentração do soluto caia para 0,04 mol ⋅ L–1.

36. Uma solução aquosa de ácido sulfúrico para ser uti-lizada em baterias de chumbo de veículos automo-tivos deve apresentar concentração igual a 4 mol/L. Calcule o volume total de uma solução adequada para se utilizar nestas baterias, que pode ser obtido a partir de 500 mL de solução de H

2SO

4 de concen-

tração 18 mol/L?

37. Como você prepararia 100 mL de HCℓ 2 M, a partir de uma solução de ácido clorídrico concentrado 12 M?

química

17

38. Um laboratorista dispõe de solução 2 M de H2SO

4 e

precisa de uma solução 0,5 M desse ácido.a) Determine que volume de solução inicial ele

deve diluir para obter 200 mL da solução desejada.

b) Calcule a massa, em gramas, de ácido sulfúrico presente nos 200 mL da solução desejada.

c) Calcule a concentração em g/L da solução inicial.

39. 400 mL de solução de sulfato de sódio de concen-tração 0,2 mol/L são aquecidos até que o volume da solução seja reduzido a 150 mL.Responda:a) Qual o volume de água evaporado?

b) Qual deverá ser a concentração molar da solu-ção final?

40. O esquema abaixo apresenta duas maneiras de va-riar a concentração de uma solução de ácido nítrico:

500 mLHNO

3(aq)1 mol/L

HNO3(aq)

X mol/L

HNO3(aq)

Y mol/L

Evaporação de 250 mL de água

Acréscimo de 8 gramas de NaOH

Encontre o valor de X.


18

41. Os itens abaixo se referem à solução obtida pela mistura de 250 mL de solução 0,2 mol/L de frutose com 250 mL de solução 0,4 M do mesmo soluto.Calcule:a) a concentração molar da solução obtida.

b) a quantidade de soluto, em mol, na solução final.

42. Num laboratório, um químico dispõe de duas solu-ções aquosas de NaOH, com concentrações 1,0 mol/L e 0,25 mol/L, respectivamente. Sabendo-se que o vo-lume da solução 1,0 molar é 100 mL, e que o volume da solução na qual necessita é de 500 mL, calcule:a) o volume da solução 0,25 mol/L que deverá ser

misturado à outra solução disponível para obter a solução de que necessita.

b) a concentração da solução final, em mol/L.

c) a concentração da solução final, em g/L.

43. (DESAFIO) Mistura-se 500 mL de solução 0,40 M de NaOH a 400 mL de solução 0,50 M de NaOH. À solução obtida adiciona-se água até completar 1,0 L. Encontre o valor da concentração comum da solução final.

química

19

44. Titulação é a operação básica da análise volumétrica que consiste numa relação entre o soluto da solução padrão e o soluto da solução problema.

Gastos 20 mL de

solução HCℓ 0,1 M

10 mL de solução NaOH

De acordo com o esquema apresentado, calcule:a) a quantidade em matéria de HCℓ consumida nessa técnica.

b) A concentração molar da solução de NaOH.

45. As reações de neutralização são importantes em um procedimento de laboratório conhecido como titulação ácido-base, no qual a concentração molar de um ácido em uma solução aquosa é determinada pela aplicação vagarosa de uma solução básica de concentração conhecida.

Observação: As funções do ácido e da base podem ser invertidas. Em relação a isso, responda:

a) Em que momento deve ser interrompida a adição da base no ácido?

b) Represente a neutralização do ácido clorídrico (HCℓ) pelo hidróxido de potássio (KOH), indicando a proporção estequiométrica dos reagentes na reação.

c) 30 mL de solução aquosa de HCℓ foram titulados com uma solução 0,1 molar de KOH. O volume gasto na titulação foi 40 mL. Qual é a concentração molar do ácido?


20

46. O ponto final de uma titulação é conhecido como ponto de viragem e sua observação macroscópica é feita com a ajuda de um indicador. A figura a seguir representa uma titulação do tipo neutralização em que 100 mL de uma solução 3 molar de HNO

3 são titulados com 500 mL de uma solução de NaOH.

Solução conhecida (titulante)

Suporte universal

Solução desconhecida

(problema)

A

B

a) Indique a localização do ácido (HNO3) e da base (NaOH), bem como o nome do material de vidro utilizado

nessa técnica.

Substância em A Vidraria A bureta

Substância em B Vidraria B erlenmeyer

b) Calcule a concentração em quantidade de matéria (mol/L) da base.

47. Em um erlenmeyer foram colocados 20 mL de solução de ácido sulfúrico, que foram diluídos com água destila-da, e adicionadas mais gotas de fenolftaleína. Em seguida, com auxílio de uma bureta, foi transferida para o er-lenmeyer a solução de hidróxido de sódio de concentração 0,1 mol/L, gota a gota, agitando-se constantemente para homogeneização. A solução do erlenmeyer apresentou cor rosa persistente quando o volume do titulante gasto foi de 40 mL. Pergunta-se:a) A adição de solvente altera a técnica da titulação? Justifique.

b) Para que serve a fenolftaleína nesse procedimento?

química

21

c) Qual substância é o titulante?

d) Represente a neutralização do ácido pela base, indicando a proporção estequiométrica dos reagentes na reação.

e) Qual a concentração da solução do ácido em mol/L?

48. Soluções de ácido sulfúrico (H2SO

4) são tituladas com solução de hidróxido de sódio (NaOH) 0,10 M.

a) Quantos mililitros da solução de hidróxido de sódio serão gastos para neutralizar 0,001 mol de ácido sulfúrico?

b) Quantos mililitros da solução de hidróxido de sódio serão gastos para neutralizar 10 mL da solução 0,05 M de ácido?

c) Quantos mililitros da solução de hidróxido de sódio serão gastos para neutralizar 100 mL de solução contendo 0,049 g de ácido sulfúrico? (Dado: Massa molar do ácido sulfúrico = 98 g/mol)


22

49. (DESAFIO) (UnB – DF) Uma remessa de soda cáustica está sob suspeita de adulteração. Dispondo de uma amostra de 0,5 g, preparou-se uma solução aquosa de 50 mL. Essa solução foi titulada, sendo consumidos 20 mL de uma solução 0,25M de ácido sulfúrico. Determine a porcentagem de impureza existente na soda cáustica, admitindo que não ocorra reação entre o ácido e as impurezas.

anotações

química

23

1. Considere o gráfico relativo aos líquidos puros X e Y:

XY

Temperatura (ºC)

Pre

ssão

de

vapo

r

Responda:

a) Numa mesma temperatura, qual dos dois líqui-dos tem maior pressão de vapor?

b) Em um mesmo ambiente, qual deles tem maior temperatura de ebulição?

c) Qual o líquido mais volátil?

2. Se um líquido puro for aquecido no sopé de uma montanha será obtido um valor diferente de tem-peratura de ebulição do que aquele no seu topo. Qual será mais alto? Por quê?

3. Numa panela de pressão a água pura ferve a apro-ximadamente 120°C. Explique a razão desse valor bem acima de 100°C.

PrOPrieDaDes COliGaTiVas

4. As curvas de pressão de vapor do éter dietílico A e etanol B são dadas no gráfico abaixo:

Temperatura (ºC)

Pressão de vapor (mmHg)A B900

800

700

600

500

400

300

200

100

–10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

Responda:

a) Quais os pontos de ebulição destas substâncias na cidade de São Paulo (pressão atmosférica = 700 mmHg)?

b) A 500 mmHg e 50°C, qual é o estado físico de cada uma destas substâncias?

5. Em que lugar um ovo demora mais para ficar cozi-do: Balneário Camboriú ou Curitiba? Por quê?


24

6. A tabela indica as pressões de vapor de várias substâncias, à temperatura de 21,1°C:

SUBSTÂNCIA PRESSÃO DE VAPOR

NH3 5,06

CCℓ4 0,13

éter 0,62

isobutano 3,22

H2O 0,02

CS2 0,41

butano 2,22

Coloque as substâncias da tabela em ordem crescente de ponto de ebulição à pressão ambiente.

7. Existem quatro efeitos, fenômenos ou propriedades coligativas das soluções, que estão mencionadas na tabela seguinte. Complete com o nome correspondente a cada uma delas:

EFEITO OU PROPRIEDADE COLIGATIVA ESTUDADO PELA

Diminuição ou abaixamento da pressão máxima de vapor do solvente.

Aumento ou elevação da temperatura de ebulição do solvente.

Diminuição ou abaixamento da temperatura de congelação do solvente.

Pressão osmótica.

8. “Ao se dissolver um soluto molecular e não volátil em água, ocorre um abaixamento na pressão de vapor do solvente tornando-o mais volátil.”

A que propriedade coligativa a frase acima se refere? Esta frase está correta? Se não estiver, reescreva-a correta-mente.

química

25

9. Você estudou que a água pura tem temperatura de ebulição menor que a água de uma solução 0,1 mol/L de sacarose. O aumento da temperatura de ebulição é uma propriedade coligativa.

a) O que vem a ser propriedade coligativa?

b) A partir desse conceito, diga se a temperatura de ebulição da água de uma solução 0,2 mol/L de sacarose tem o mesmo valor que a da solução 0,1 mol/L do mesmo soluto. Justifique sua res-posta.

c) Considere a solução 0,1 mol/L de sacarose (açú-car comum) e outra 0,1 mol/L de cloreto de só-dio (sal comum). Em qual a água deve ter maior temperatura de ebulição? Por quê?

10. Considere as seguintes soluções, em que as espé-cies iônicas estão 100% dissociadas:Solução A: NaCℓ 0,3 mol/LSolução B: CaCℓ

2 0,2 mol/L

Solução C: K3PO

4 0,2 mol/L

Solução D: Aℓ2(SO

4)

3 0,16 mol/L

a) Escreva a equação química que representa a dissociação de cada sal.

b) Qual a quantidade em matéria presente em cada solução?

c) Coloque as soluções A, B, C e D em ordem cres-cente de suas pressões de vapor, a uma mesma temperatura.

d) Qual das soluções tem temperatura de congela-ção mais baixa?

e) Comparando-se as soluções C e D, qual apresen-ta menor temperatura de ebulição?

11. Sejam dadas as seguintes soluções aquosas de mesma concentração molar:

MgCℓ2, C

6H

12O

6, Na

2SO

4, MgSO

4 Sob mesma pressão, qual(is) solução(ões) ferve(m)

à mesma temperatura que uma solução aquosa de sal de cozinha (NaCℓ)? Justifique.


26

12. “Soluções aquosas de mesma concentração mo-lar (de solutos diferentes) terão temperaturas de início de ebulição iguais”. Tal afirmação é correta? Justifique.

13. As paredes dos glóbulos brancos e vermelhos do sangue são membranas semipermeáveis. A con-centração de soluto no sangue é cerca de 0,6 M. Os glóbulos brancos e vermelhos foram isolados de uma amostra de sangue.a) O que acontecerá se as células sanguíneas forem

colocadas em solução salina 1,0 M? Justifique.

b) E se forem colocadas em solução 0,1 M? Justifi-que.

14. (DESAFIO) No gráfico abaixo, as curvas I, II, III e IV correspondem à variação da pressão de vapor em função da temperatura de dois líquidos puros e das respectivas soluções de mesma concentração de um mesmo sal nesses dois líquidos. O ponto de ebulição de um dos líquidos é 90°C.

Pressão de vapor (mmHg)

Temperatura (°C)

I II III IV780

760

740

720

700

60 70 80 90 100 110

Utilizando os números das curvas respectivas:

a) Indique quais curvas correspondem aos líquidos puros.

b) Indique entre os dois líquidos puros, qual é o mais volátil. Justifique.

c) Indique quais curvas correspondem às soluções. Justifique.

anotações

química

27

1. Os alimentos são as grandes e mais importantes fontes de energia que temos à nossa disposição. Para termos uma alimentação balanceada, ou seja, rica em nutrientes e que forneça a quantidade necessária e suficiente de calorias para nosso organismo, é preciso estar atento. Vejamos a seguir alguns valores (aproximados) de energia fornecida:

Hambúrguer com queijo: 470 kcal Sorvete: 270 kcal Maçã: 65 kcal

Responda:a) Como deverá ficar a conversão desses valores de energia citados, se transformados em quilojoule? Observação: 1 cal = 4,184 J

b) O que irá fornecer maior quantidade de energia: 1 hambúrguer com queijo, 2 sorvetes ou 5 maçãs? Justifique com cálculos.

TerMOQuíMiCa


28

2. Utilize as tabelas A e B para resolver os itens abaixo:

TABELA A(VALOrES ENErgéTiCOS DE ALgUNS ALimENTOS) TABELA B

(ENErgiA CONSUmiDA Em ATiViDADE fíSiCA)

ALimENTO kJ/g ATiViDADE fíSiCA kJ/hora

Manteiga 30,41 Futebol 2 300

Arroz 15,36 Voleibol 1 500

Repolho verde 0,92 Tênis 1 950

Bife grelhado 14,0 Corrida 2 550

Batata frita 24,0 Caminhada 1 150

Maçã 1,96

a) Durante o almoço, uma pessoa come 50 g de repolho, 150 g de arroz, 30 g de bife grelhado, 60 g de batata frita e 1 maçã (100 g). Determine o conteúdo energético fornecido por esta refeição, em kJ e em kcal.

Observação: 1 cal = 4,184 J

b) Determine quantas horas esta pessoa teria que correr para consumir a quantidade de energia fornecida pelo almoço.

c) Suponha que o médico lhe prescreva uma dieta alimentar de 3 000 kJ e que, em uma refeição, você comeu 100 g de arroz, 50 g de batata frita e 150 g de bife grelhado. Demonstre, por intermédio de cálculos, se você seguiu ou não a recomendação do médico.

d) Em relação ao item anterior, qual atividade física você escolheria, para que no espaço de 1 hora fosse consu-mido o excesso de calorias durante a refeição?

química

29

3. Complete:a) Quando a energia é absorvida em uma rea-

ção química, essa reação é classificada como .

b) Quando a energia é liberada em uma rea-ção química, essa reação é classificada como

.

c) Quando a energia dos produtos é maior que a dos reagentes, a reação é classificada como

e terá ∆H com sinal .

d) Quando a energia dos reagentes é maior que a dos produtos, a reação é classificada como

e terá ∆H com sinal .

4. Identifique as reações abaixo como exotérmicas ou endotérmicas:a) 4 CO

2(g) + 5 H

2O

(g) → C

4H

10(g) + 13

2 O2(g)

– 2 900 kJ

b) 2 Aℓ(s)

+ 32 O

2(g) – 1 653 kcal → Aℓ

2O

3(s)

c) C6H

4(OH)

2(aq) + H

2O

2(aq) → C

6H

4O

2(aq)+ 2 H

2O

(ℓ) +

204 kJ

d) CaCℓ2(s)

+ H2O

(ℓ) → Ca2+

(aq) + 2Cℓ–

( aq)

∆H = –82,8 kJ

e) NH4NO

3(s) + H

2O

(ℓ) → NH+

4(aq) + NO–

3(aq)

∆H = +26,2 kJ

5. Construa um diagrama de entalpia que represente o processo descrito nas equações a seguir:a) H

2(g) + ½ O

2(g) → H

2O

(g) ∆H = –241,8 kJ

b) H2O

(g) → H

2(g) + ½ O

2(g) ∆H = +241,8 kJ

6. Escreva as equações termoquímicas que represen-tam as entalpias de:a) Formação do CO

2(g), ∆∆H = –74,9 kJ

b) Formação do C2H

5OH

(ℓ), ∆∆H = –277,6 kJ

c) Combustão do C2H

2(g), ∆∆H = –1 298,3 kJ

d) Combustão do C2H

5OH

(ℓ), ∆∆H = –1 369,3 kJ


30

7. Solicitado a classificar determinados processos como exotérmicos ou endotérmicos, um estudante apresentou este quadro:

PROCESSO CLASSIFICAÇÃO

Dissociação da molécula de hidrogênio em átomos

Exotérmico ( )

Condensação de vapor de água

Endotérmico ( )

Queima de álcool Exotérmico ( )

Considerando-se a conclusão obtida pelo estudan-te, qual é o número de erros cometidos em sua classificação? Corrija-os.

8. Dado o diagrama entálpico de um processo gené-rico. Determine:

H (kJ/mol)

500

400

100

C + D

A + B

E + F

Caminho da reação

a) A variação de entalpia do processo A + B → C + D, caracterizando-o como exotérmico ou endotér-mico.

b) A variação de entalpia do processo E + F → A + B, caracterizando-o como exotérmico ou endotér-mico.

9. Em alguns fogos de artifício, alumínio metálico em pó é queimado, liberando luz e calor. Esse fenôme-no pode ser representado como:

2 Aℓ(s)

+ 32 O

2(g) – 1 653 kcal → Aℓ

2O

3(s)

a) Qual a quantidade de calor, à pressão constante, desprendida na reação de 1 mol de alumínio?

b) Qual a quantidade de calor, à pressão constante, desprendida na reação de 1 g de alumínio?

10. Uma vela é feita de um material ao qual se pode atri-buir à fórmula C

20H

42. Qual o calor liberado na com-

bustão de 10,0 g dessa vela à pressão constante? C

20H

42(s) + 61

2 O2(g)

→ 20 CO2(g)

+ 21 H2O

(g)

H = – 13 300 kJ

química

31

11. Dado o diagrama de entalpia para os processos de adsorção e dissociação de O

2 em superfície de pla-

tina:

O2(g)

O2(ads)

2 O(ads)

–251

–37

–170

Estado de transição

Calcule os valores das variações de entalpia para as seguintes etapas:a) 2 O

(adsorvido) → O

2(g)

b) O2(adsorvido)

→ 2 O(adsorvido)

c) O2(g)

→ O2(adsorvido)

12. Os soldados de campanha aquecem suas refeições prontas, contidas dentro de uma bolsa plástica com água. Dentro dessa bolsa existe o metal magnésio, que se combina com água e forma hidróxido de magnésio, conforme a equação:

Mg(s)

+ 2 H2O

(ℓ) → Mg(OH)

2(s) + H

2(g)

Tendo conhecimento das seguintes entalpias de formação: ∆H

f0 H

2O

(ℓ) = –285,8 kJ/mol;

∆ Hf0 Mg(OH)

2(s) = –924,5 kJ/mol. Calcule a variação

de entalpia dessa reação.

13. O acetileno (C2H

2) é um gás de grande uso comercial,

sobretudo em maçaricos de oficinas de lanternagem. Sabendo-se que as entalpias de formação, a 25°C são:

• doCO2(g)

= –94,1 kcal• daH

2O

(ℓ) = –68,3 kcal

• doC2H

2(g) = +54,2 kcal

Calcule:a) A variação de entalpia da reação de combustão

do acetileno.

b) A quantidade de calor fornecida pela combustão completa de 5,2 g de acetileno.


32

14. Grafite e diamante são formas alotrópicas do car-bono, cujas equações de combustão são apresen-tadas a seguir:C

(grafite) + O

2(g) → CO

2(g) ∆H = –393,5 kJ ⋅ mol–1

C(diamante)

+ O2(g)

→ CO2(g)

∆H = –395,4 kJ ⋅ mol–1

a) Coloque os dados em um gráfico.

b) Calcule a variação de entalpia necessária para converter 1,0 mol de grafite em diamante.

c) Qual a variação de entalpia envolvida na queima de 120 g de grafite?

15. O metanol é um combustível que assumiu grande importância em nosso país. Ele pode ser preparado sinteticamente por meio da equação:

CO(g)

+ 2 H2(g)

→ CH3OH

(ℓ) ∆H = x kJ

Sabendo-se que essa reação processa-se sob pressão em presença de catalisador e que depende dos seguintes processos:• Calor de combustão do metanol a 25°C

(∆H = –727 kJ/ mol de metanol)• Entalpias de formação a 25°C de CO

(g), CO

2(g)

e de H2O

(ℓ) (∆H = –110 kJ/ mol, –393 kJ/mol e

–286 kJ/mol, respectivamente).

a) Represente as equações termoquímicas envolvi-das para a obtenção da variação de entalpia da reação representada.

Calor de combustão do metanol:

Entalpia de formação do CO(g)

:

Entalpia de formação do CO2(g)

:

Entalpia de formação da H2O

(ℓ):

b) Encontre o valor de x.

química

33

16. Na respiração celular, a glicose reage com o oxigênio de acordo com a equação:C

6H

12O

6(s) + 6 O

2(g) → 6 CO

2(g)+ 6 H

2O

(ℓ)

a) Considerando os dados abaixo, determine a variação de entalpia (∆H) na combustão de 1 mol de glicose.Dados:I – 6 C

(grafite) + 6 H

2(g) + 3 O

2(g) → C

6H

12O

6(s) H = –1 275 kJ

II – C(grafite)

+ O2(g)

→ CO2(g)

∆ H = –394 kJ

III – H2(g)

+ 1

2O

2(g) → H

2O

(ℓ) H = –286 kJ

b) Com auxílio do item anterior, represente a reação termoquímica da fotossíntese.

17. (DESAFIO) (UNICAMP – SP) Por “energia de ligação” entende-se a variação de entalpia (∆H) necessária para quebrar um mol de uma dada ligação. Esse processo é sempre endotérmico (∆H > 0). Assim, no processo re-presentado pela equação CH

4(g) → C

(g) + 4 H

(g) ∆H = +1 663 kJ/mol, são quebradas 4 mols de ligações C— H,

sendo a energia de ligação, portanto, 416 kJ/mol. Sabendo-se que no processo C

2H

6(g) → 2 C

(g) + 6 H

(g) ∆H = +2 826 kJ/mol, são quebradas ligações C — C e

C — H, qual o valor da energia de ligação C — C?

anotações


34

1. O que é necessário para que uma reação ocorra?

2. Defina energia de ativação.

3. As equações abaixo e os respectivos gráficos representam reações distintas entre diferentes gases diatômicos, levadas a efeito à mesma pressão e temperatura:

I II IIIA

2 + B

2 → C

2 + D

2 S

2 + T

2 → U

2 + V

2 X

2 + Y

2 → Z

2 + W

2

caminho da reação caminho da reação caminho da reação

ener

gia

ener

gia

ener

gia

a) Explique qual das reações exige maior energia de ativação.

b) Qual das reações é, provavelmente, a mais rápida?

4. A digestão da glicose é um processo termoquímico que pode ser representado, graficamente, por:

H C

D

B E

A

caminho da reação

a) Identifique a energia representada pelas letras B e E no gráfico, respectivamente.

b) Identifique e justifique, com base no gráfico, o processo como sendo exotérmico ou endotérmico.

CiNéTiCa QuíMiCa

química

35

5. De acordo com a reação abaixo esquematizada:X + 2 Y → 3 Z + W

a) Calcule o número de mols de Y gastos e de Z e W formados quando 1 mol de X reage.

b) Suponha que a velocidade média dessa reação seja 0,5 mol ⋅ min–1 em relação a X. Calcule a velocidade média em relação ao consumo de Y e formação de Z.

6. Considere a reação da decomposição de água oxigenada e analise a tabela abaixo:

TEMPO (minutos) MASSA DE H2O2 (gramas)

0 408

2 306

4 238

6 170

Calcule:a) A velocidade média de decomposição de H

2O

2, expressa em g/min, no intervalo de 0 a 4 minutos.

b) A quantidade em matéria de H2O

2 correspondente a cada uma das massas da tabela, sabendo que a sua mas-

sa molar é 34 g/mol.

c) A velocidade média da decomposição de H2O

2, expressa em mols/min, no intervalo de 0 a 4 minutos.

e


36

d) A velocidade média de formação de O2, expressa em mol/min, no intervalo de 0 a 4 minutos. Sabendo que a

equação da decomposição de H2O

2 é:

H2O

2(aq) → H

2O

(ℓ) + 1

2O

2(g)

e) Se as velocidades de consumo de H2O

2 e formação de O

2 fossem expressas em g/min, a relação entre esses

valores seria a mesma que a calculada no item d? Por quê?

7. Observe o gráfico:

E

B

II

III

I

A

gf

e

d

c

b

a

a) Qual a etapa que determina a velocidade da reação?

b) Quais as etapas exotérmicas?

c) Qual o segmento correspondente ao ∆H da etapa mais lenta?

d) Qual o segmento correspondente à energia de ativação com maior velocidade?

química

37

8. Observe o gráfico abaixo para responder ao que se pede a seguir:

A

B

C

caminho de reação

enta

lpia

D

E

F

G

H

I1ª

2ª

3ª4ª

a) A reação total é exotérmica ou endotérmica?

b) Qual a etapa determinante da velocidade da reação?

c) Qual etapa é a mais rápida?

d) Quais etapas possuem H > 0?

9. A 100°C, a reação:NO

2 + CO → NO + CO

2

realiza-se pelo mecanismo:NO

2 + NO

2 → NO

3 + NO (etapa lenta)

NO3 + CO → NO

2 + CO

2 (etapa rápida)

Pede-se:a) a equação da velocidade da reação;

b) a ordem da reação em relação ao NO2 e ao CO;

c) a ordem da reação (sem especificação do rea-gente).

10. Considere a equação:3 Z + 2 Y 4 X

e as etapas de mecanismo:2 Z + Y → W (lenta)Y + W → K (rápida)K + Z → 4 X (rápida)

a) Escreva a expressão da velocidade de reação.

b) Se duplicarmos a concentração de Z, o que ocorrerá com a velocidade da reação?

c) Se duplicarmos a concentração de Y, o que ocor-rerá com a velocidade da reação?

d) Se, simultaneamente, triplicarmos as concentra-ções de Z e Y, o que ocorrerá com a velocidade da reação?

11. Dada a reação elementar expressa pela equação:2 NO + 2 H

2 → N

2 + 2 H

2O

indique como varia a sua velocidade quando:a) a concentração de NO for dobrada;

b) a concentração de H2 for dobrada;

c) a concentração do NO e do H2 forem triplicadas.


38

12. Considere a equação da reação:2 A

(g) + B

(g) → C

(g) Verifica-se experimentalmente que a velocidade dessa reação é independente da concentração de B e que qua-

druplica quando a concentração de A é dobrada.a) Escreva a expressão da velocidade dessa reação.

b) Qual a ordem dessa reação?

13. Considere a reação segundo a equação:2 ICℓ

(g) + H

2(g) → I

2(g) + 2 HCℓ

(g) Foram sugeridos os seguintes mecanismos para essa reação:

Mecanismo I: Mecanismo III: ICℓ + H

2 → HI + HCℓ (rápida) ICℓ + ICℓ→ I

2 +2 Cℓ (lenta)

HI + ICℓ → I2 + HCℓ (lenta) 2 Cℓ + H

2 → 2 HCℓ (rápida)

Mecanismo II: Mecanismo IV: ICℓ + H

2 → HI + HCℓ (lenta) ICℓ + ICℓ → I

2 +2 Cℓ (rápida)

HI + ICℓ → I2 + HCℓ (rápida) 2 Cℓ + H

2 → 2 HCℓ (lenta)

Foram medidas as velocidades da reação variando as concentrações em mol/L dos reagentes à mesma tempe-

ratura. Os resultados experimentais obtidos estão reunidos no quadro abaixo:

[ICℓ] mol ⋅ L–1

[H2] mol ⋅ L–1

V mol ⋅ L–1 ⋅ s–1

1.a ExpEriêNCiA 0,5 0,5 0,100



Pede-se:a) Qual a equação da velocidade?

b) Qual dos mecanismos citados é possível?

c) Qual é o valor da constante (k) da velocidade?

química

39

14. Escreva a equação da velocidade para a reação equacionada abaixo, tomando por base os valores tabelados:C + D → E + F

VELOCIDADE (mols/L ⋅ min) [C] [D]

20 10 5

60 10 15

60 15 15

15. (VUNESP – SP) A cinética da reação:2 HgCℓ

2+ C

2O

42 – → 2 Cℓ– + 2 CO

2 + Hg

2Cℓ

2 foi estudada em solução aquosa, segundo a quantidade em matéria de HgCℓ

2 que precipita por litro de solução

por minuto. Os dados obtidos estão na tabela:

HgCℓ2 (mol ⋅ L–1) C2O42– (mol ⋅ L–1) VELOCIDADE (mol ⋅ L–1 ⋅ min–1)

0,100 0,15 1,8 . 10–5

0,100 0,30 7,2 ⋅ 10–5

0,050 0,30 3,6 ⋅ 10–5

Pede-se:a) Determinar a equação da velocidade da reação.

b) Calcular o valor da constante da velocidade da reação.

c) Qual será a velocidade da reação quando [HgCℓ2] = 0,010 M e [C

2O

42– ] = 0,010 M?


40

16. De acordo com a reação representada abaixo e com os dados da tabela a seguir:Cℓ

2(aq) + 2 Fe2

(aq) → 2 Cℓ–

(aq) + 2 Fe3+

(aq)

EXPERIÊNCIA [Cℓ2] (mol/L) [Fe2+] (mol/L) VELOCIDADE (mol/L ⋅ min)

I 0,10 1,0 1,0

II 0,20 1,0 2,0

III 0,10 0,5 0,5

IV 0,05 0,05 0,025

Determine:a) A expressão da velocidade de reação.

b) A constante da velocidade (k).

c) A velocidade da reação, considerando que em uma quinta experiência foram usados 0,3 mol/L de Cℓ2 e 2 mol/L

de Fe2+.

química

41

17. (DESAFIO) Para a reação representada por:2 A

(g) + B

(g) + 2 C

(g) → D

(g) fez-se experiências com diversas concentrações dos reagentes e mediu-se as velocidades, conforme o quadro

mostrado a seguir:

EXPERIÊNCIA [A] mol ⋅ L–1

[B] mol ⋅ L–1

[C] mol ⋅ L–1 VELOCIDADE mol ⋅ L–1 ⋅ s–1

I 0,5 0,8 0,5 0,015

II 0,5 1,0 0,5 0,015

III 0,5 1,0 1,0 0,060

IV 1,0 0,8 0,5 0,030

V 1,0 1,0 1,0 0,120

Determine a lei da velocidade e verifique se a reação é elementar. Justifique.

18. Quais os fatores que influem na velocidade da reação? Explique cada um.

19. Por que muitos medicamentos trazem em suas embalagens a recomendação expressa de que devem ser man-tidos em local fresco?


42

20. Explique, de acordo com o que foi estudado sobre a velocidade de reação, a razão de:a) uma carne no freezer poder ser conservada por um tempo maior do que no congelador de uma geladeira e

por muito mais tempo do que a 20°C.

b) uma panela de pressão ser utilizada para se ganhar tempo no preparo de alimentos em relação a uma panela comum.

21. Você sabe que normalmente gases como metano (CH4), etano (C

2H

6), propano (C

3H

8) não entram em combustão

em contato com o ar sem que inicialmente se forneça energia. No entanto, já houve diversas ocasiões em que minas contendo metano pegaram fogo, sem que para isto houvesse alguma interferência externa. Proponha alguns fatores que tenham propiciado tal fenômeno.

22. Considere a reação:Zn

(s) + 2 HCℓ

(aq) → ZnCℓ

2(aq)+ H

2(g) Em que condições tem-se maior velocidade de reação: com uma lâmina de zinco ou com raspas de zinco de

mesma massa que a lâmina? Suponha que nas duas situações a temperatura seja a mesma. Justifique sua resposta.

23. Qual das reações será provavelmente mais rápida? Por quê?I – 2 H

2(g) + C

2H

2(g) → C

2H

6(g)

II – 2 H2(g)

+ C2H

2(g) Ni (pó) C

2H

6(g)

24. O catalisador altera a entalpia de uma reação? Por quê? Qual a sua influência na energia de ativação e na velo-cidade da reação?

química

43

25. Considere o gráfico:H (kcal)

A + B

C + D

60

55

50

45

40

35

30

25

20

Desenvolvimento da reação

I – Dada a equação: A + B → C + D, pergunta-se:a) qual a correspondente variação de entalpia?

b) corresponde a um processo exotérmico ou endotérmico?

c) qual o valor da energia de ativação na ausência de catalisador?

d) qual o valor da energia de ativação na presença de catalisador?

e) qual a diferença entre a energia de ativação sem catalisador e com catalisador?

II – Dada a equação: C + D → A + B, pergunta-se:f ) qual a correspondente variação de entalpia?

g) corresponde a um processo exotérmico ou endotérmico?

h) qual o valor da energia de ativação na ausência de catalisador?

i) qual o valor da energia de ativação na presença de catalisador?

j) qual a diferença entre a energia de ativação sem catalisador e com catalisador?

k) há diferença entre as repostas e e j?


44

26. Dado o gráfico abaixo, referente à reação R → P, responda:

Energia (kJ)

30

22

15

10R

P

Decurso da reação

a) Qual a energia absorvida pela reação?

b) Qual a energia de ativação sem catalisador?

c) Qual a energia do complexo ativado com catali-sador?

d) Qual a diminuição da energia de ativação provo-cada pelo catalisador?

e) Qual é o ∆H para a reação inversa?

f ) Qual a diminuição da energia de ativação da rea-ção inversa, provocada pelo catalisador?

27. Identifique os segmentos considerando as reações direta e inversa (Reagentes Produtos).

Energia potencial (kJ)

Caminho da reação

R

e

d

c

b

a f

g

h

i

ℓ

k

j m

n

o

P

a –

b –

c –

d –

e –

f –

g –

h –

i –

j –

k –

ℓ –

m –

n –

o –

química

45

28. (DESAFIO) O2(g)

pode ser empregado para eliminar bactérias anaeróbias (vivem em ausência de oxigênio). Para desinfetar ferimentos, costumamos limpá-los com água oxigenada, H

2O

2. Em contato com o sangue do ferimen-

to, ela libera grande quantidade de bolhas de O2, de acordo com a equação:

H2O

2→ H

2O + ½ O

2

Qual o papel do sangue na decomposição da água oxigenada?

anotações


46

1. O que ocorre com a velocidade da reação direta e inversa quando um sistema atinge o equilíbrio?

2. Na situação de equilíbrio, a concentração de um reagente fica igual à de um produto? Explique.

3. Trace gráficos de velocidade X tempo e de concentração X tempo, considerando a evolução de um sistema desde o instante inicial até atingir o equilíbrio, permanecendo nesse estado.

4. Qual o papel de um catalisador em um sistema no qual se tem reações reversíveis?

5. Considere os seguintes dados, referentes às reações químicas representadas por:I – A → B (velocidade da reação = v

1)

II – B → A (velocidade da reação = v2)

Em cada instante, v1 = k

1 [A] e v

2 = k

2 [B] (k

1 e k

2 são as constantes de velocidades).

A partir dessas informações, faça a dedução de como se obtém a expressão da constante de equilíbrio de A B.

eQuilíbriO QuíMiCO

química

47

6. Dê a expressão da constante de equilíbrio expressa em concentrações (K

c) para as seguintes reações:

a) H2(g)

+ I2(g)

2 HI(g)

b) 2 HI(g)

H2(g)

+ I2(g)

c) N2O

4(g) 2 NO

2(g)

d) PCℓ5(g)

PCℓ3(g)

+ Cℓ2(g)

e) 3 O2(g)

2 O3(g)

f ) 3 Fe(s)

+ 4 H2O

(g) Fe

3O

4(s) + 4 H

2(g)

g) C(s)

+ H2O

(g)) CO

(g) + H

2(g)

7. Escreva a equação química da reação cuja expres-são do K

c é:

Kc =

[H2O]2 ⋅ [Cℓ]2

[HCℓ]4 ⋅ [O2]

8. (DESAFIO) Considere a equação abaixo e os valo-res de K

c:

N2(g)

+ O2(g))

2 NO(g)

Kc = 1 ⋅ 10– 30 a 25°C

Kc = 0,10 a 2 000°C

Em que temperatura obtém-se maior quantidade de NO ao ser atingido o equilíbrio? Justifique.

Observação: Suponha que se tenha partido de con-centrações iguais dos reagentes nas duas situações.

9. O gráfico abaixo representa a variação das concen-trações dos reagentes e produtos da reação abaixo em função do tempo. Calcule o valor de K

c do equi-

líbrio:A + 2 B C + 4 D

Con

cent

raçã

o em

mol

/L

t

A1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

B

D C


48

10. Considere o gráfico de concentração X tempo abaixo em que mostra as concentrações iniciais e no equilíbrio para o seguinte sistema:

H2(g)

+ I2(g)

2 HI(g)

Concentração em mol/L ⋅ 10–4

tempo (min)

II

I

4 6 8 10 12 14 16

16141211108642

a) Qual o significado das curvas I e II?

b) Quais as concentrações iniciais dos reagentes e produtos?

c) Quais as concentrações de H2, I

2 e H

I no equilí-

brio?

d) Calcule o valor de Kc para o equilíbrio.

11. (FUVEST – SP) À temperatura T, a reação N

2O

4(g) 2 NO

2(g) apresenta uma constante de

equilíbrio Kc = 1,0. Analise os dados abaixo, relati-

vos às duas misturas gasosas a essa temperatura, e

decida em qual delas os gases estão em equilíbrio. Indique os cálculos.

MISTURA [NO2] [N2O4]

I 1,0 ⋅ 10–1 1,0 ⋅ 10–3

II 1,0 ⋅ 10–2 1,0 ⋅ 10–4

12. Dada a seguinte reação: X

2 + Y

2 2 XY, verificou-se que no equilíbrio, a

250°C, as concentrações em mol/L eram: [X

2] = 0,2 [Y

2] = 0,2 [XY] = 0,6

Nestas condições calcule o valor da constante de equilíbrio.

13. Escreva a expressão da constante de equilí-brio (em termos de concentração) para a reação N

2(g) + 3 H

2(g) 2 NH

3(g) e calcule a concentração

molar de NH3(g)

, considerando que as concentra-ções de equilíbrio de N

2(g) e H

2(g), a 1 300°C, são, res-

pectivamente, de 2,0 e 3,0 mol/L. (Dado: constante de equilíbrio a 1 300°C = 1,7 ⋅ 10–3)

química

49

14. Em um balão de 20 litros encontra-se em equilíbrio: 19,6 mols de N2, 13,6 mols de O

2 e 5,2 mols de NO.

a) Calcular o KC da reação correspondente à equação N

2(g) + O

2(g) 2 NO

(g) nas condições da experiência.

b) Calcular o KC da decomposição do NO

(g).

15. 0,80 mol/L de A são misturados com 0,80 mol/L de B. A e B regem lentamente, produzindo C e D. Quando o equilíbrio foi atingido, a concentração de C foi medida, tendo sido encontrado o valor 0,60 mol/L. Complete o quadro e calcule o valor da constante de equilíbrio K

C desta reação: A + B C + D.

A B C D

Início 0,80 mol/L 0,80 mol/L

Reage/forma

Equilíbrio 0,60 mol/L

16. Considere o sistema químico:X

(aq) + Y

(aq) Z

(aq)

Sabendo-se que as concentrações iniciais de X e Y eram 1,0 mol/L e que a concentração de Z, no equilíbrio, é de 0,8 mol/L, encontre o valor da constante de equilíbrio. Antes, preencha o quadro abaixo:

X Y Z

Início

Reage/forma

Equilíbrio


50

17. 2 mols de H2(g)

e 5 mols de CO2(g)

são colocados em um balão fechado e aquecidos a uma temperatura constante. Ao ser estabelecido o equilíbrio, verifica-se que existem ainda 3,2 mols de CO

2.

Dada a reação: H2(g)

+ CO2(g)

H2O

(g) + CO

(g)

Responda: Antes de responder, construa a tabela para visualizar os valores das

concentrações no início, meio e fim da reação.

a) Qual a quantidade em matéria inicial de CO2?

b) Qual a quantidade em matéria final de CO2?

c) Qual a quantidade em matéria de CO2 que sofreu

alteração química (reação) no processo?

d) Quantos mols de H2 devem ter reagido com o

CO2?

e) Qual a quantidade em matéria inicial de H2?

f ) Qual a quantidade em matéria final de H2?

g) Quantos mols de CO devem ter se formado?

h) Quantos mols de H2O devem ter se formado?

i) Calcule a constante desse equilíbrio na mesma temperatura.

18. Considere o sistema em equilíbrio:N

2(g) + O

2(g) 2 NO

(g)

Calcule a constante desse equilíbrio se, a partir de 28 g de N

2 e 22,4 g de O

2, quando se obtém 7,8 g de

NO após o estabelecimento do equilíbrio. Faça um quadro para organizar suas informações em termos de

quantidade em matéria.

química

51

19. (DESAFIO) O gráfico abaixo representa a variação da quantidade em matéria em função do tempo dos participantes de uma reação.

quantidade em matéria

0 10 20 30 40 50 60 tempo (min)

B

A

1,8

1,5

1,2

0,9

0,6

0,3

C

Pede-se:a) A equação balanceada do respectivo equilíbrio.

b) A expressão do KC desse equilíbrio.

c) O valor de KC para o equilíbrio.

20. Explique o princípio de Le Chatelier.

21. Faça um resumo indicando como a temperatura, a pressão e a concentração influem no deslocamento de equilíbrio.

22. O aumento da concentração de um reagente des-loca o equilíbrio para o sentido direto ou para o sentido inverso? Justifique.

23. A diminuição da concentração de um dos produtos desloca o equilíbrio para o sentido direto ou para o sentido inverso? Justifique.

24. O aumento de temperatura desloca um equilíbrio no sentido da reação exotérmica ou endotérmica?

25. O aumento da pressão sobre um equilíbrio gasoso desloca esse equilíbrio para o lado que possui mais ou menos moléculas?

26. Um catalisador desloca o equilíbrio? Por quê?


52

27. Considere a reação representada pela equação abaixo:

2 CO(g)

+ O2(g)

2 CO2(g)

∆H < 0

Diga se o equilíbrio é deslocado para o sentido dire-to ou inverso, quando:

a) aumenta-se a pressão total do sistema;

b) diminui-se a temperatura;

c) adiciona-se uma substância que reaja apenas com CO

2(g);

d) adiciona-se um catalisador;

e) aumenta-se a temperatura.

28. Observe a equação:

SO2(g)

+ ½ O2(g)

SO3(g)

a) O deslocamento do equilíbrio será no sentido di-reto ou inverso ao aumentar a concentração de SO

2?

b) O que ocorrerá com a concentração de SO3

quando aumentar a concentração de O2?

c) Em que sentido deslocará o equilíbrio se dimi-nuir a concentração de SO

3?

d) O que acontecerá com a concentração de SO2 se

aumentar a concentração de O2?

29. Considere a reação de síntese da amônia represen-tada por:

3 H2(g)

+ N2(g)

NH3(g)

∆H = –22 kcal

a) Explique o que ocorre com o equilíbrio ao au-mentar a pressão do sistema.

b) Que alteração na temperatura provoca um au-mento na quantidade de amônia presente no equilíbrio?

c) O que ocorrerá com a concentração de H2 ao au-

mentar a concentração do NH3?

d) Escreva a expressão de Kc.

e) O que ocorre com o valor de Kc com o aumento

da temperatura?

30. Considere o seguinte sistema em equilíbrio:

2 HCℓ(g)

+ 22,1 kcal H2(g)

+ Cℓ2(g)

a) Em que sentido ocorre o deslocamento da rea-ção aumentando a temperatura do sistema?

b) O que ocorre com a concentração de HCℓ(g)

ao aumentar a pressão total sobre o sistema?

c) Em que sentido se desloca o equilíbrio ao dimi-nuir a concentração de H

2(g)?

química

53

d) Supondo que, no equilíbrio, as concentrações molares de H

2(g), Cℓ

2(g) e HCℓ

(g) são respectiva-

mente, iguais a 2 mol/L, 2 mol/L e 1 mol/L, cal-cule a constante de equilíbrio para a reação.

31. Dissolvendo-se dicromato de potássio (K2Cr

2O

7) na

água, estabelece-se o equilíbrio:Cr

2O

72–

(aq) + H

2O

(ℓ) 2 CrO

42–

(aq) + 2 H+

(aq)

cor alaranjada cor amarela

O que acontece em relação à cor dessa solução ao adicionar:a) HCℓ

(aq)? Justifique.

b) NaOH(aq)

? Justifique.

32. Dissolvendo-se cromato de sódio (Na2CrO

4) em

água, estabelece-se o equilíbrio:2 CrO

42–

(aq) H

2O

(ℓ) Cr

2O

72–

(aq) + 2 OH–

(aq)

cor amarela cor alaranjada

O que acontece em relação à cor dessa solução ao adicionar:a) vinagre? Justifique.

b) amoníaco? Justifique.

33. (DESAFIO) Considere os valores de Kc em diferen-

tes temperaturas para o equilíbrio:2 SO

2(g) + O

2(g) 2 SO

3(g)

Kc = 100 (temperatura: 1 000 K)

Kc = 2 (temperatura: 1 200 K)

Com base nesses dados responda:a) A síntese do SO

3 é exotérmica ou endotérmica?

Por quê?

b) Como melhorar o rendimento em SO3 com alte-

rações na temperatura?

c) Como melhorar o rendimento em SO3 com alte-

rações no volume do recipiente?

d) Como melhorar o rendimento em SO3 com al-

terações nas concentrações de substâncias – acréscimo de alguma(s) e remoção de outra(s)?

e) Como atingir o equilíbrio mais rapidamente, sem afetar a quantidade de produto?


54

34. Analisando as constantes de ionização dos monoá-cidos abaixo, a uma dada temperatura,

KHA

= 2,5 ⋅ 10–2 K

HB = 3,0 ⋅ 10–4

KHC

= 5,0 ⋅ 10–5

Coloque os ácidos em ordem crescente de força.

35. Pode-se comparar as forças das bases através dos valores das constantes K

b. Considerando as reações

seguintes e os respectivos valores de Kb:

NH3 + H

2O NH

4++ OH– 1,8 ⋅ 10–5

CH3NH

2 + H

2O CH

3NH

3+ + OH– 4,4 ⋅ 10–4

C6H

5NH

2 + H

2O C

6H

5NH

3++ OH– 4,2 ⋅ 10–10

Pergunta-se:a) Qual é a base mais forte? Justifique.

b) Qual é a base mais fraca? Justifique.

36. As informações seguintes reúnem as constantes de ionização de alguns ácidos em solução aquosa:I – Ácido acético 1,8 ⋅ 10–5

II – Ácido fórmico 1,8 ⋅ 10–4

III – Ácido cianídrico 4,8 ⋅ 10–10

IV – Ácido hidrogenossulfúrico (HSO4

–) 1,3 ⋅ 10–2

V – Ácido hidrogenossulfídrico (HS–) 1,3 ⋅ 10–13

a) Qual deles é o mais ionizado? Justifique.

b) Qual é o menos ionizado? Justifique.

37. O ácido sulfídrico (H2S) é considerado um áci-

do fraco e sua ionização ocorre em duas etapas. Sabendo-se que as constantes de ionização do H

2S

são: 6,3 ⋅ 10–8 e 1 ⋅ 10–14.Responda:a) Escreva as etapas da ionização do ácido sulfídrico.

b) Represente as constantes de ionização para cada etapa.

c) Indique qual das etapas contém o eletrólito mais forte.

38. 5 mols de um monoácido foram dissolvidos em 1 L de água. Em seguida, verificou-se que, no equilíbrio, restavam 2 mols do ácido não ionizado. Determine o grau de ionização do ácido.

39. Ao se preparar uma solução 3 mol/L de um mono-ácido, verificou-se que, estabelecido o equilíbrio de ionização, a concentração dos íons hidrogênio era de 0,12 mol/L. Determine o grau de ionização.

40. O grau de ionização de uma base é de 10%. Qual a quantidade em matéria da base que deve ser dis-solvida para obter 0,2 mol de íons hidroxila?

41. Qual a porcentagem de ionização de uma solução 0,05 M de um monoácido fraco HA, cuja constante de ionização é 5 ⋅ 10–6, a 25°C?

química

55

42. Calcule a concentração em quantidade de matéria de uma solução de ácido cianídrico (HCN) cujo grau de ionização é 2 ⋅ 10–3 %. A constante de ionização do HCN vale 5 ⋅ 10–10.

43. Uma solução 1 M de ácido acético (H3CCOOH) tem

grau de ionização 0,42%. Calcule:a) a concentração de H+ expressa em mol/L.

b) a constante de ionização do ácido acético.

44. Considere uma solução 0,2 M de NH3(aq)

.a) Calcule seu grau de ionização, se a constante de

ionização da base é 1,8 ⋅ 10–5.

b) Determine a concentração de OH– em mol/L.

45. Entre os líquidos da tabela abaixo:

[H+] (mol/L)

Leite 1 ⋅ 10–7

Água do mar 1 ⋅ 10–8

Refrigerante 1 ⋅ 10–3

Café preparado 1 ⋅ 10–5

Lágrima 1 ⋅ 10–7

Água de lavanderia 1 ⋅ 10–12

a) Qual(is) têm caráter ácido? Justifique.

b) Qual(is) têm caráter neutro? Justifique.

c) Qual(is) têm caráter básico? Justifique.

d) Construa uma tabela apresentando a concentra-ção molar de íons OH– para cada líquido.


56

46. Sabe-se que o produto iônico da água a 25°C é igual a 1,0 ⋅ 10–14 . A 25°C, cinco soluções aquosas apresentam as seguintes concentrações molares:Solução A: [H+] = 0,0000001Solução B: [H+] = 1 ⋅ 10–5

Solução C: [OH–] = 1 ⋅ 10–5

Solução D: [OH–] = 1 ⋅ 10–11

Solução E: [H+] = 0,01a) Qual(is) delas têm caráter ácido? Justifique.

b) Qual(is) delas têm caráter básico? Justifique.

47. Desenhe uma escala de pH e outra de pOH (25°C). Nessas escalas, indique a região onde as soluções são ácidas, básicas e neutras.

48. Tratando-se de soluções aquosas de ácidos e bases, expressa-se, frequentemente, as concentrações do íon hi-drogênio e do íon hidroxila, em termos de logaritmo negativo da concentração desses íons, isto é, pH e pOH respectivamente.a) Determine o pH de uma solução cuja concentração hidrogeniônica é 1 ⋅ 10–8 mol/L.

b) Calcule o pH de uma solução cujo pOH é 11.

c) Determine o pH de uma solução cuja concentração hidroxiliônica é 1 ⋅ 10–8 mol/L.

química

57

49. Complete de acordo com a primeira horizontal já preenchida.

SISTEMA [H+] [OH–] pH pOH CARáTER

Vinagre 1 ⋅ 10–3 1 ⋅ 10–11 3 11 ácido

Leite de magnésia 1 ⋅ 10–10

Suco de laranja 1 ⋅ 10–10

KOH (0,001 mol/L)

HCℓ (0,01 mol/L)

50. Em um laboratório existem frascos contendo soluções com os seguintes valores de pH e pOH:

I II III IV V

pH = 3 pOH = 1 pH = 8 pOH = 5 pH = 12

a) Indique a ordem crescente de acidez das soluções.

b) Calcule para cada solução a [H+] e a [OH–].


58

51. Observe o quadro abaixo e responda:

MATERIAL pH

Água de bateria 1,0

Refrigerante 3,0

Cerveja 4,5

Leite (de vaca) 6,5

Sangue 7,4

Água do mar 8,5

Leite de magnésia 10,5

Produtos de limpeza à base de NH3

12,0

a) Qual(is) dos materiais acima são ácidos?

b) Qual(is) dos materiais acima são alcalinos?

c) Coloque os materiais ácidos em ordem crescen-te de acidez.

d) Coloque os materiais básicos em ordem crescen-te de basicidade.

e) Qual é a concentração de íons H+ e OH– na “água” de bateria do automóvel?

f) Qual é a concentração hidroxiliônica do refrige-rante?

g) Qual é a concentração hidrogeniônica dos pro-dutos de limpeza à base de NH

3?

h) Um material tem [H+] compreendido entre 10–4 e 10–5 mol/L. Dentre os citados no quadro, qual é esse material?

i) Um material tem [OH–] compreendido entre 10–3

e 10–4 mol/L. Dentre os citados no quadro, qual é esse material?

52. (UFRGS) As leis de proteção ambiental de certas cidades não permitem o lançamento em rios, en-tre outros, de efluente com pH inferior a 5,0 ou su-perior a 9,0. No que se refere à acidez, os efluentes aquosos das indústrias X, Y e Z apresentam as con-centrações da tabela abaixo:

INDúSTRIA CONCENTRAÇÃO NO EFLUENTE

X 10– 3 mol/L de H+

Y 10– 4 mol/L de H+

Z 10– 6 mol/L de OH–

Quais são os efluentes que poderiam ser lança-dos em rios sem tratamento prévio?

química

59

53. (DESAFIO) Quatro soluções aquosas apresentam as seguintes concentrações em mol/L a 25°C:Solução I: [H+] = 9 ⋅ 10–9

Solução II: [H+] = 5 ⋅ 10–5

Solução III: [OH–] = 9 ⋅ 10–5

Solução IV: [OH–] = 6 ⋅ 10–11

Considerando que o valor da concentração hidroge-niônica de uma solução constitui critério para deter-minar a acidez ou a basicidade do meio, determine quais soluções são ácidas e quais são básicas nas condições apresentadas. Justifique sua resposta.

(Dados: log 2 = 0,30 e log 3 = 0,47)

54. Para os sais indicados abaixo, escreva, se houver, as equações de hidrólise:a) NaCN

b) NH4Cℓ

c) NaCℓ

d) NH4CN

55. Equacione a hidrólise do NaHCO3. A solução aquosa

desse sal é ácida, básica ou neutra?

56. Equacione a hidrólise do NH4NO

3. A solução aquosa

desse sal é ácida, básica ou neutra?

57. As aftas que se formam na mucosa bucal são mui-tas vezes tratadas com NaHCO

3 (bicarbonato de só-

dio). Qual é a possível explicação?

58. (E.E.MAUÁ – SP) A acidez elevada do solo dos cerra-dos prejudica a agricultura. Dispondo das seguintes substâncias: CaSO

4, NH

4NO

3 e CaCO

3, com a finali-

dade única de corrigir a acidez do solo, qual subs-tância seria a indicada? Por quê?

59. (FUVEST – SP) Explique por quê, dissolvendo car-bonato de sódio em água, obtém-se uma solução alcalina. Como é possível comprovar experimental-mente a alcalinidade dessa solução?


60

60. Das soluções aquosas dos seguintes sais:

( I ) NaCℓ (V) (NH4)

2SO

4

( II ) Na2S (VI) (NH

4)

2CO

3

(III) Ba(NO3)

2 (VII) K

2CO

3

(IV) AgNO3

Indique:a) Em qual das soluções citadas ocorre hidrólise do

cátion?

b) Em qual das soluções citadas ocorre hidrólise do ânion?

c) Em qual das soluções citadas ocorre hidrólise do cátion e do ânion?

d) Quais das soluções apresenta pH < 7?

e) Quais das soluções apresenta pH > 7?

f ) Quais das soluções têm pH = 7 ou pOH = 7?

61. (DESAFIO) (UNICAMP – SP) A fenolftaleína é um indicador ácido-base que em meio ácido é inco-lor, enquanto em meio básico apresenta coloração rosa. Considerando as soluções aquosas de H

2SO

4,

NH3, Na

2CO

3 e AℓCℓ

3, em quais delas a fenolftaleína

apresenta coloração?

62. Escreva a expressão do produto de solubilidade para os equilíbrios citados:a) Ag

2S

(s) 2 Ag+

(aq) + S2–

(aq)

b) BaSO4(s)

Ba2+(aq)

+ SO2–4(aq)

c) CaCO3(s)

Ca2+(aq)

+ CO2–3(aq)

d) PbCℓ2(s)

Pb2+(aq)

+ 2 Cℓ–(aq)

63. Considere os seguintes equilíbrios:CaSO

4(s) Ca2+

(aq) + SO2–

4(aq) K

ps = 6,1 ⋅ 10–5 a 25°C

BaSO4(s)

Ba2+(aq)

+ SO2–4(aq)

Kps

= 1,0 ⋅ 10–10 a 25°Ca) Qual dos sais é o mais solúvel? Justifique.

b) Calcule a concentração de íons Ba2+ numa solu-ção saturada de BaSO

4.

64. Em um béquer que contém água a 25°C, adiciona-se, sob agitação, PbSO

4 até que se obtenha uma solu-

ção saturada.a) Escreva a expressão do produto de solubilidade

para o PbSO4 em água.

b) Calcule o valor do produto de solubilidade do PbSO

4 a 25°C, sabendo que sua solubilidade em

água é 1,0 ⋅ 10–5 mol/L.

química

61

65. Algumas pessoas acreditam que o declínio do Império Romano da Antiguidade se deveu, pelo menos em parte, à contaminação de seu povo pelos íons chumbo (II), Pb2+. Tais íons estavam presentes na água proveniente de recipientes e encanamentos de chumbo, de uso muito difundido naquela civilização. Para efeito de cálculo, con-sidere que a água ingerida pelos romanos estava saturada de carbonato de chumbo (PbCO

3; K

ps = 1,6 ⋅ 10–13).

Partindo dessa consideração:a) escreva a equação de dissociação do carbonato de chumbo;

b) escreva a expressão do produto de solubilidade do sal;

c) determine a solubilidade, em mol/L, de PbCO3 na água pura.

66. – Será então que poderia cair alguma questão ligada a Ecologia na prova de Química? – sugere Chuá.– É uma boa! – responde Naná. – Veja aqui nesta notícia de jornal: “Uma indústria foi autuada pelas auto-

ridades por poluir um rio com efluentes contendo íons Pb2+. O chumbo provoca nos seres huma-nos graves efeitos toxicológicos.” Acho que uma boa pergunta estaria relacionada ao tratamento desses efluentes para retirar o chumbo. Ele poderia ser precipitado na forma de um sal pouco solúvel e, a seguir, separado por filtração ou decantação.

– Puxa, acho que por hoje chega. Será que conseguimos prever alguma questão da prova de Química?– diz Chuá.– Sei não! – responde Naná. – De qualquer forma acho que estamos bem preparadas!

Considerando apenas a constante de solubilidade dos compostos a seguir:Sulfato de chumbo (PbSO

4) K

ps = 2 ⋅ 10–8

Carbonato de chumbo (PbCO3) K

ps= 1,6 ⋅ 10–13

Sulfeto de chumbo (PbS) Kps

= 4 ⋅ 10–28

a) Qual dos sais precipitaria em primeiro lugar? Justifique.

b) Calcule a concentração de íons Pb2+ em uma solução saturada do sal escolhido no item a.


62

67. Sabendo-se que não devem ser lançadas, em cursos d’água naturais, soluções aquosas contendo altas concen-trações de íons , por causa da contaminação provocada pelo mercúrio, uma recomendação para “remover” esses íons, altamente poluidores e tóxicos, é precipitá-los sob a forma de sais de mercúrio (II).

Abaixo estão listados alguns sais de mercúrio II com seus respectivos produtos de solubilidade: HgS (sulfeto de mercúrio) 9,0 ⋅ 10–52

HgCrO4 (cromato de mercúrio) 5,2 ⋅ 10–26

HgCO3 (carbonato de mercúrio) 4 ⋅ 10–16

HgSO4 (sulfato de mercúrio) 3,9 ⋅ 10–8

a) Qual dos sais de mercúrio II é o mais indicado para eliminar por precipitação na forma de sal pouco solúvel os íons Hg2+

(aq) existentes na água de determinado manancial? Justifique.

b) Escreva a expressão da constante de solubilidade do sal escolhido no item anterior.

c) Calcule a concentração, em mol/L, de mercúrio II dissolvido na água do manancial em função do sal escolhido no item a.

d) Supondo a utilização do fosfato de mercúrio II – Hg3(PO

4)

2 – para remover os íons Hg2+ por precipitação, de-

termine o valor do Kps

desse sal sabendo que sua solubilidade é 0,001 mol/L.

68. (DESAFIO) (FUVEST – SP) Medidas efetuadas em laboratório indicam, para o produto de solubilidade do carbo-nato de bário (BaCO

3), o valor 5,3 ⋅ 10–9. A análise de uma solução revelou as concentrações.

[Ba2+] = 0,01 mol/L e [CO23 –] = 0,002 mol/L.

Pode haver precipitação nessa solução? Justifique.

química

63

1. O termo “efeito estufa”, de uso comum, indica que a temperatura média global subirá tendo em vista o aumento de gás carbônico, entre outros gases, na atmosfera. Indique o nox do elemento carbono presente no gás carbônico.

2. O hipoclorito de sódio (NaCℓO) é utilizado em so-luções de uso doméstico, formando os alvejantes de roupas. Pode ser utilizado também como desin-fetante ou bactericida. Indique o nox do elemento cloro nesse sal.

3. A chuva ácida é provocada por vários gases que estão em contato com o vapor-d’água presente na troposfera. Entre estes há o dióxido de enxofre, que, em contato com o oxigênio do ar, forma o trióxido de enxofre, e este, posteriormente, na presença de moléculas de água, produz o ácido sulfúrico, contri-buindo com a chuva ácida. Indique as fórmulas dos óxidos e do ácido citados que contêm enxofre e o nox de cada elemento que compõe as moléculas.

4. No ciclo do nitrogênio (N2), essa substância é oxi-

dada pelo oxigênio do ar, formando óxido nitroso (NO). Esse óxido é oxidado novamente a compostos de nitrato (NO–

3 ), sendo fixado e transformando-se

em proteínas que se decompõem gerando amônia (NH

3), entre outros derivados. Finalmente a redução

da amônia regenera o gás nitrogênio (N2).

Determine o número de oxidação do nitrogênio nas substâncias que foram citadas.

5. O elemento fósforo apresenta inúmeras aplicações, na forma pura ou derivada, sendo imprescindível na produção de adubos, defensivos agrícolas e até de medicamentos. No ácido fosfórico (H

3PO

4), usa-

do em fertilizantes e refrigerantes, na fosfina (PH3)

produzida pela decomposição de matéria orgânica, na forma pura (P

4), denominada fósforo vermelho.

Determine o número de oxidação do fósforo nas substâncias que foram citadas.

reações De OxirreDuçãO


64

6. Coloque os compostos NaCℓ, NaCℓO e NaCℓO2 em ordem crescente do número de oxidação do cloro.

7. Coloque os compostos CaS, CaSO3 e CaSO

4 em ordem decrescente do número de oxidação do enxofre.

8. Na natureza, o elemento nitrogênio aparece sob diversas formas. Indique no quadro abaixo o estado de oxidação do elemento nitrogênio para cada espécie química apresentada.

NH3

NH4+ NH

2– NH

3+ N

2N

2O NO NO

2

9. (DESAFIO) (UEL – PR) A berilonita tem fórmula NaBe(PO4) e a trifilita, LiFe(PO

4). Nesses compostos, o número de

oxidação do berílio e o do ferro são e .

10. Escreva a definição de oxidação e redução.

química

65

11. Nas reações representadas pelas equações seguin-tes, responda às perguntas:I) H

2S + 4 Br

2 + 4 H

2O → H

2SO

4 + 8 HBr

II) 20 HNO3 + 3 P

4 + 8 H

2O → 12 H

3PO

4 + 20 NO

a) Qual é a espécie química que se oxida?

b) Qual é a espécie química que se reduz?

c) Qual é o agente oxidante?

d) Qual é o agente redutor?

12. O ferro não é encontrado puro na natureza, mas na forma de minérios. No Brasil, existem grandes jazidas de minério de ferro de ótima qualidade. Umas das reações de obtenção do ferro gusa (que apresenta 2% a 5% de carbono) pode ser representada abaixo:

Fe2O

3 + CO → Fe + CO

2

a) Determine o nox de todos os elementos nas substâncias envolvidas e, com isso, justifique por que é uma reação de oxirredução.

b) Qual espécie química oxidou e qual espécie quí-mica reduziu?

c) Qual é o agente oxidante e o redutor?

13. Para a fabricação de chips utilizados em computa-dores e calculadoras eletrônicas, é necessária uma forma altamente pura de silício, que pode ser ob-tida por meio da reação redox representada pela equação não balanceada:

SiCℓ4(s)

+ H2(g)

→ Si(s)

+ HCℓ(g)

a) Faça o balanceamento da equação pelo método da oxirredução.

b) Indique a espécie química que reduziu e a espé-cie química que oxidou.


66

14. Descargas de veículos contêm poluentes como NO, CO e hidrocarbonetos. Pode-se converter catalitica-mente esses poluentes em produtos inofensivos ou menos danosos ao meio ambiente. Um desses pro-cessos pode ser representado pela seguinte equa-ção não balanceada:

CO(g)

+ NO2(g)

→ CO2(g)

+ N2(g)


b) Indique o coeficiente mínimo inteiro do agente redutor e do agente oxidante.

15. A cebola, por conter derivados de enxofre, pode escurecer talheres de prata. Esse fenômeno pode ser representado pela seguinte equação não balanceada:

Ag(s)

+ H2S

(g) + O

2(g) → Ag

2S

(s) + H

2O

(ℓ)


b) Após o balanceamento da equação, indique a soma dos coeficientes mínimos inteiros dos reagentes e dos produtos.

16. Talheres de prata comumente apresentam man-chas escuras em sua superfície, que consistem em sulfeto de prata (Ag

2S) formado pela reação da pra-

ta com compostos contendo enxofre encontrado em certos alimentos e no ar. Para limpar talheres de prata escurecidos, basta colocá-los em uma panela de alumínio com água quente e uma solução de soda cáustica diluída e, em seguida, retirá-los e en-xaguá-los em água limpa, o que lhes devolve o bri-lho característico, dando-lhes o aspecto de novos.

Esse processo consiste na reação do alumínio da panela com o sulfeto de prata, conforme a seguinte equação não balanceada:Ag

2S + Aℓ + NaOH + H

2O → Ag + H

2S + NaAℓO

2


b) Após o balanceamento da equação, indique a soma dos coeficientes mínimos inteiros possíveis.

17. (DESAFIO) Reação de auto-oxirredução ou des-proporcionamento é aquela em que um mesmo elemento em parte se oxida e em parte se reduz.Faça o balanceamento da equação:

Cℓ2 + OH– → Cℓ– + CℓO–

3 + H

2O

química

67

1. Defina ânodo e cátodo.

2. O desenho abaixo mostra uma montagem da Pilha de Daniell. Após o fechamento do interruptor, verifique as informações e complete-as de forma coerente.

eleTrOQuíMiCa

interruptor

ponte salina

Solução aquosa de ZnSO

4(1 M)

Solução aquosa de CuSO

4(1 M)

CuºZnº a) A placa de será corroída.

b) O se oxidará.

c) A voltagem da pilha é de V.

d) A semirreação anódica é .

e) A solução de ficará mais diluída.

3. Sobre a pilha esquematizada abaixo, complete as informações de forma coerente:

e– e–

BA

A2+ A2+ B3+ B3+

a) Diminui a concentração de íons (A2+ ou B3+)

b) A oxidação ocorre no eletrodo (A ou B)

c) O eletrodo denominado cátodo é o (A ou B)

d) O eletrodo que sofre corrosão é o (A ou B)

e) O eletrodo negativo é o (A ou B)


68

4. Considerando a pilha Cu0 | Cu2+ | | Ag+ | Ag0 nas condições-padrão, pede-se:

a) As semirreações envolvidas: Semirreação anódica:

Semirreação catódica:

b) A reação global:

c) O eletrodo que é o ânodo e o eletrodo que é o cátodo:

Ânodo:

Cátodo:

d) O eletrodo positivo e o eletrodo negativo: Positivo:

Negativo:

e) A espécie que oxida e a que reduz:

Oxida:

Reduz:

f ) A placa que sofre corrosão e aquela em que se deposita sólido:

Corrosão:

Depósito:

g) O sentido do fluxo de elétrons:

5. Construa o esquema de uma pilha com parede porosa, cujos eletrodos são uma barra de estanho mergulhada em solução de nitrato de estanho II e uma barra de prata mergulhada em solução de nitrato de prata.(Dados: Sn2++ 2 e– → Sn

(s) E

Red = –0,14 V; Ag++ e– → Ag

(s) E

Red = +0,80 V)

Em seguida, determine:a) o sentido do movimento dos elétrons;

b) os eletrodos positivo e negativo;

c) a semirreação catódica;

d) a semirreação anódica;

e) a voltagem da pilha.

química

69

6. O lixo doméstico tem-se alterado significativa-mente diante do grande consumo de produtos descartáveis em nosso dia-a-dia. Um dos maiores problemas para o meio ambiente são os metais pe-sados encontrados em pilhas comuns, baterias para relógios, câmaras, calculadoras, lanternas, telefones celulares e outros equipamentos.

Atualmente, são utilizadas baterias de lítio-cádmio, cujos potenciais de redução são representados a seguir:Cd2+ + 2 e– → Cd E

Red = –0,40

Li+ + e– → Li ERed

= –3,04Responda o que se pede:

a) Espécie que se oxida:

b) Espécie que se reduz:

c) Semirreação catódica:

d) Semirreação anódica:

e) Reação global da pilha:

f ) Metal que sofre corrosão:

g) Metal que tem sua massa aumentada:

h) A diferença de potencial da pilha:

7. (DESAFIO) (FUVEST – SP) Deixando-se funcio-nar a pilha esquematizada na figura, a barra de zinco vai se desgastando e a de chumbo vai fi-cando mais espessa, em consequência da depo-sição de átomos neutros Pb. No início do experi-mento, as duas barras apresentavam as mesmas dimensões.

Represente por meio de equações, o desgaste da barra de zinco e o espessamento da barra de chumbo.

Qual o sentido do fluxo de elétrons no fio metálico?

Fio metálico

Parede porosa

Solução aquosa de Zn(NO3)2

Solução aquosa de Pb(NO3)2

Pb Zn

8. Qual é a diferença entre pilha e eletrólise do ponto de vista de espontaneidade de reações?

9. Quais são os dois tipos de eletrólise?


70

10. Para a eletrólise do cloreto de sódio fundido:

a) Escreva a equação que representa a fusão do sal.

b) Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no cátodo.

c) Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no ânodo.

d) Escreva a equação global.

11. Na eletrólise ígnea do KCℓ, indique no quadro abaixo:a) produto formado no cátodo; d) semirreação de oxidação;b) produto formado no ânodo; e) semirreação de redução;c) tipo de solução final; f ) reação global da eletrólise.

CáTO

DO K Cℓ

ÂN

OD

O

c) Tipo de solução: ( ) ácida ( ) básica ( ) neutra

d) Oxidação:

a) b) e) Redução:

f ) Global:

12. Para a eletrólise do cloreto de sódio em solução aquosa:

a) Escreva a equação que representa a dissociação do sal.

b) Escreva a equação que representa a ionização da água.

c) Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no cátodo.

d) Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no ânodo.

e) Escreva a equação global.

química

71

13. Na eletrólise aquosa do CuCO3, indique no quadro abaixo:

a) produto formado no cátodo;b) produto formado no ânodo;c) tipo de solução final;

d) semirreação de oxidação;e) semirreação de redução;f ) reação global da eletrólise.

CáTO

DO CuCO3

HOH

ÂN

OD

O

c) Tipo de solução: ( ) ácida ( ) básica ( ) neutra

d) Oxidação:

a) b) e) Redução:

f ) Global:

14. A galvanização consiste na eletrodeposição de metais em finas camadas que revestem outros metais, impedin-do que estes sofram desgastes corrosivos. É o caso da cromagem, niquelagem, cobreamento, entre outros.Por meio da eletrólise em solução aquosa de NiSO

4, responda:

a) Substância formada no ânodo:

b) No eletrodo negativo, tem-se o processo de (oxi-dação ou redução):

c) Semirreação de redução:

d) A solução final terá caráter (ácido ou básico):

Gerador

Cát

ado

Âno

do

15. (DESAFIO) Considere as seguintes eletrólises em solução aquosa:I – K

2SO

4

II – NaNO3

III – KI IV – Na

3PO

4

V – NiCℓ2

VI – CuSO4

a) Em quais eletrólises há liberação de H2(g)

no cáto-do, O

2(g) no ânodo e o soluto permanece inaltera-

do, ou seja, há decomposição de H2O na solução?

b) Em quais dessas eletrólises há liberação de H2(g)

no cátodo, mas não de O2(g)

no ânodo?

c) Em quais dessas eletrólises há liberação de O2(g)

no ânodo, mas não de H2(g)

no cátodo?

d) Em quais dessas eletrólises não há liberação de H

2(g) no cátodo nem de O

2(g) no ânodo?


72

16. Uma pilha de lanterna que utiliza zinco, funciona fornecendo uma corrente constante e igual a 0,2 A. Sabendo-se que há um desgaste de zinco igual a 0,325 g, calcule o tempo de funcionamento da lan-terna em segundos.

17. Um torcedor acompanhava a narração de um jogo de futebol com seu radinho a pilha. Durante a nar-ração do jogo, enquanto o rádio estava ligado, a placa de zinco das pilhas sofreu um desgaste de 6,5 g, originando uma corrente de 9,65 A. Calcule o tempo, em segundos, durante o qual o rádio ficou ligado.

18. Uma peça de bijuteria recebeu um “banho de prata” (prateação) por um processo eletrolítico. Sabendo que nessa deposição o Ag+ se reduz a Ag e a quan-tidade de carga envolvida no processo foi de 0,01 faraday, qual é a massa de prata depositada?

19. Uma indústria de eletrodeposição pretende depo-sitar determinada massa de níquel em uma peça metálica. Sendo a corrente elétrica que atravessa o circuito externo da cuba eletrolítica igual a 9,65 A e o tempo de eletrólise igual a 16 minutos e 40 segundos, qual será a massa de Ni formada?

20. Determine o volume de oxigênio, medido nas condições normais de temperatura e pressão, que se desprende simultaneamente com 6,0 g de H

2

quando é feita a eletrólise de uma solução aquosa e diluída de hidróxido de sódio.

21. (DESAFIO) (FUVEST – SP) Alumínio é produzido pela eletrólise de Aℓ

2O

3 fundido. Uma usina opera com

300 cubas eletrolíticas e corrente de 1,1 ⋅ 105 ampères em cada uma delas. A massa de alumínio, em tone-ladas, produzida em um ano é de aproximadamen-te: .

(Dados: 1 ano = 3,2 ⋅ 107 segundos; carga elétri-ca para neutralizar um mol de íons monovalen-tes = 9,6 ⋅ 104 coulombs/mol; massa molar do Aℓ = 27 g/mol)

química

73

anotações

74

Documents

eNsiNO MéDiO químiCA - educacional.com.br · eletroquímica.....67. química 5 esTuDO Das sOluções 1. Em nosso estudo, aprendemos que soluções são misturas HOMOGÊNEAS de duas