Química II – 30 de Junho 2018 – 2º exame A 1

Química II – 2º Exame A

30 de Junho de 2018

Nome nº

MEQ MEBiol Sala

Duração: 3h

Responda às perguntas 1 a 6 na folha do enunciado

No fim do enunciado encontra todos os dados necessários à resolução dos problemas

1ª Parte

1A. Classifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmações seguintes:

A dissolução é um processo que aumenta sempre a entropia do sistema F

Não há reações elementares unimoleculares de ordem zero, em fase aquosa e homogénea V

As funções de estado são determinadas unicamente pelo estado termodinâmico do sistema V

Um processo reversível evolui através de uma sequência de estados termodinâmicos V

A equação de velocidades não varia com o tempo num sistema fechado V

A entalpia corresponde a uma energia interna “corrigida” que reflete os efeitos da variação

de volume que ocorre em simultâneo com as trocas de calor a pressão constante V

A molecular idade de uma reação elementar é definida pela sua estequiometria V

Uma reação diz-se de 2ª ordem se a velocidade duplica quando a concentração inicial quadruplica.

V

Cada resp. certa: + 0,2 valores; cada resp. errada: 0,2 valores

2A. A elevação da temperatura aumenta a velocidade das reações químicas, porque aumenta os

fatores apresentados nas alternativas exceto;

a) A energia de ativação

b) A frequência das colisões efetivas

c) A energia cinética média das moléculas

resp. certa: + 0,6 valores; resp. errada: 0,3 valores

3A. Considere as quatro afirmações seguintes sobre catalisadores

Resposta: a)

1: __________

2: __________

3: __________

4: __________

5: __________

6: __________

7: __________

8: __________

9: __________

10: __________

Total: _________

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I. São substâncias que aumentam a velocidade de uma reação

II. Reduzem a energia de ativação da reação

III. As reações nas quais atuam não ocorreriam na sua ausência

IV. Enzimas são catalisadores biológicos

De entre estas afirmações apenas estão corretas;

a) I e II; b) II e III c) I, II e III d) I, II e IV e) II, III, IV

resp. certa: + 0,6 valores; resp. errada: 0,3 valores

4A. A 25 ºC, a reação de formação de O3(g) a partir de O2(g) tem Gr° = +163,2 kJ. Sem efetuar

cálculos escolha, dos três valores indicados, o que representa a constante de equilíbrio da reação.

2,5x10–29 x

2,5x1028

2,5

resp. certa: + 0,6 valores; resp. errada: 0,3 valores

5A. A diluição de H2SO4 em água tem que ser feita por adição lenta e com agitação do ácido sobre

a água porque é acompanhada de um grande aumento de temperatura. Escolha a combinação

adequada que justifica a necessidade dos cuidados a ter

rH<0; rS>0;

rG<0;

x

rH<0; rS<0;

rG<0;

rH<0; rS>0;

rG>0;

Resp. certa: + 0,6 valores; errada: – 0,2 valores

6A. Considere os seguintes processos: (1) energia transferida na forma de calor para um sistema;

(2) energia transferida do sistema, na forma de calor ; (3) energia transferida como trabalho

realizado sobre o sistema; (4) energia transferida como trabalho realizado pelo sistema

Escolha das combinações abaixo indicadas a(s) que

1. conduzem obrigatoriamente a uma diminuição da energia interna do sistema

2. a(s) que pode(m) ou não conduzir uma diminuição da energia interna do sistema

(a) 1 e 3 (b) 2 e 4 (c) 1 e 4 (d) 1 e 3 (e) 2 e 3

resp. certa: + 0,9 valores; resp. errada: 0,3 valores

3 O2 (g) 2 O3 (g)

Resposta: d)

Resposta

1. b)

2. c) e e)

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.

7A. A reação de Fe3O4 com Al é muito exotérmica atingindo temperaturas perto de 3000 °C e é por isso usada para fundir o ferro e permitir a sua extração. Calcule a quantidade de calor libertada pela reação de 27,6 g de Al com 69,12 g de Fe3O4.

8 Al (s) + 3 Fe3O4 → Al2O3 (s) + 9 Fe (s) rH= - 3350 kJ Resposta: 27.6/26.9815 = 1.02 mol Al 69.12/231.535 = 0.30 mol Fe3O4 reagente limitante: Fe3O4 0.30 mol Fe3O4 x (-3350 kJ)/3 mol Fe3O4 = -335 kJ

8A. Calcule o valor da temperatura de ebulição normal do bromo. Resposta:

G = ; T = H/ S

H = 30.91x103 J/mol

S = 245.4-152.2 = 93.2 J/K.mol T = 30.91x103/93.2 = 331.6 K = 58.5 ºC

9A. O azometano decompõe-se por ação do calor segundo uma reação de 1ª ordem. A constante de velocidade da reação a 600 K é 0,0216 min-1.

a) Quanto fica por reagir ao fim de 0,0500 minutos quando a quantidade inicial é 2,00 g? R: 1,997 g, ou seja praticamente a totalidade b) Que quantidade de N2(g) se forma ao fim desse tempo? R: 1,45x10-3 g, ou seja praticamente nada

10A. Considere o seguinte perfil reacional e copie-o para a sua folha de teste,

CH3N=NCH3 (g) N2(g) + C2H6 (g)

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No desenho indique:

a) H de cada passo e classifique-os como exotérmico ou endotérmico b) Ea de cada passo

c) H da reação global. A reação é endotérmica ou exotérmica? d) Ea da reacção global e) Qual o passo, ou os passos, determinantes da velocidade da reação?

Resposta

e) passos 2 e 3

Dados

E

Coordenada reaccional

R

P

E

Coordenada reaccional

R

P

H1<0H2>0

H3>0

H4<0

RH>0Ea1

Ea2

Ea3

Ea4

Ea

total

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R = 8,314 J/K.mol

Dados termodinâmicos a 298 K

fHº (kJ/mol): Br2(l) = 30,91

Sº (J/K.mol): Brr2(l) = 152,2; Br2(g) = 245,4

2ª Parte REDOX

Considere uma célula electroquímica constituída por uma placa de Zn imersa numa solução de

Zn(NO3)2 de concentração desconhecida e uma placa de Pt imersa numa solução ácida com

concentração de H+ 1,0 M onde borbulha H2 à pressão de 1,00 atm. A 25 ºC a força electromotriz

da célula é 0,851V.

a)Represente a célula utilizando a notação apropriada. b)Calcule o quociente reacional para a célula em causa. c)Calcule a concentração de Zn2+ na primeira semi-célula.

Dados: Eº (Zn2+/ Zn) = 0,763 V.

Resposta: a) Pt/H2 (P = 1bar)|H

+ (aq,1.0M) || Zn

2+ (aq, xM), Zn (s)

b) 2H

+ (aq) + Zn (aq) → Zn

2+ (aq) + H2 (g)

Ecell = [Eº (H+/H2) - Eº (Zn

2+/Zn)] – 0, 059 /2 log Q

Q = 1,04x10-3

c)Q = [Zn2+

] (PH2 )/ (H+]2

[Zn2+

] = 1,04x10-3

M