P2_21_05_11

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P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 21/05/11 
 
 
Nome: 
Nº de Matrícula: GABARITO Turma: 
Assinatura: 
 
 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,5 
2a 2,5 
3a 2,5 
4a 2,5 
Total 10,0 
 
Dados: 
R = 8,314 J mol-1 K-1 = 0,0821 atm L mol-1 K-1 
Kw = [H+] [OH-] = 1,00 x 10-14 a 25 °C 
PV = nRT 
q = mc∆T 
∆G = ∆G° + RT ln Q 
∆G° = ∆H° - T∆S° 






−
°
=
211
2
T
1
T
1
R
∆H
K
K
 ln
 
 
 
 
 
1a Questão 
 
As vinícolas adicionam ácido tartárico, C4H6O6 (representado aqui como H2Tar), 
aos vinhos para a obtenção de cor viva e sabor agradável. O ácido tartárico se 
ioniza em duas etapas. Considere apenas a 1ª etapa, que se encontra 
representada abaixo: 
 
H2Tar(aq) H+(aq) + HTar -(aq) pKa1 = 3,036 (25 ºC) 
MM H2Tar = 150,0 g mol-1 
 
a) Um técnico preparou uma solução aquosa 6,75 x 10-6 g mL-1 de ácido tartárico. 
Calcule o pH da solução, no equilíbrio. 
b) O técnico adicionou 1,00 x 10-4 mol de HCl a 1,00 L da solução do item “a”. 
Calcule o pH da solução após o equilíbrio ser restabelecido, sabendo que a 
concentração final de H2Tar é 3,00 x 10-6 mol L-1. Considere que não há variação 
de volume. 
 
c) Explique o que ocorre com o grau de dissociação do H2Tar, quando: 
 - adiciona-se ácido forte; 
- adiciona-se base forte; 
- aumenta-se a pressão sobre o sistema reacional. 
Resolução: 
a) 
6,75 x 10-4 g  100 mL 
6,75 x 10-3 g _____ 1000 mL 
 
1 mol H2Tar____150,0 g____1,000L 
 X= 0,045 x 10-3 mol __6,75 x 10-3 g____1,000 L 
 
H2Tar = H+ + HTar- 
0,045 x10-3 0 0 
0,045 x10-3-x X x 
 
9,204 x 10-4 = x2 / 0,045.10-3 –x 4,14. 10-8 - 9,204 x 10-4 x = x2 
 
x2 + 9,204 x 10-4 - 4,14. 10-8 = 0 
 
 
2
 10 16,6. 10 8,471. 10 x 9,204-
 
2
 ) 10 (4,14. 4 - )10 x (9,204 10 x 9,204-
 x 
8-7-4-8 -2-4-4 +±
=
±
=
 
 
 
2
9,204x10-1,00.10
 
2
 1,01x10 10 x 9,204-
 x 
-436-4 −
=
±
= 
 
[H+] = 3,98 . 10-5 mol L-1 pH = 4,40 
 
b) GABARITO 1 
H2Tar = HTar- + H+ 
2,00 . 10-6 4,30 .10-5 4,30 .10-5 
 + 1,00.10-4 
2,00.10-6+ x 4,30.10-5 x 1,43.10-4-x 
9,204 x 10-4 = (4,30 .10-5- x). (1,43.10-4 – x) 
 (3,00 . 10-6) 
2,76 .10-9 = 6,15.10-9 - 4,30 .10-5 x - 1,43.10-4 x + x2 
 
x2 - 1,86.10-4 x - 3,39.10-9 = 0 
 
2
 1,36x104,82x10 10 x 1,86
 x 
88-4- −+±
= 
 
2
 4,82x10 10 x 1,86
 x 
8
-4- ±
= 
 2,03x10 
2
 2,20x10 10 x 1,86
 x 4-
4-4
=
+
=
−
 
 [H+]= 1,43.10-4 - x =1,43.10-4 -2,03. 10-4 
 [H+]= 6,00 . 10-5 mol L-1 pH= 4,22 
 
GABARITO 2 
H2Tar = HTar- + H+ 
2,00 . 10-6 4,30 .10-5 4,30 .10-5 
 + 1,00.10-4 
2,00.10-6+ x 
3,0 x 10-6 
 4,30.10-5 x 1,43.10-4-x 
 
2,00 x10-6 + x = 3,00 x10-6 x =1,00. 10-6 
 
[H+] = 1,43x10-4 - x 
 
 [H+] = 1,43.10-4 - 1,00 . 10-6 = 1,42. 10-4 mol L-1 
 
pH= 3,85 
 
 
c) O que acontece com o grau de ionização: 
-Quando se adiciona ácido forte ao H2Tar, o grau de ionização diminui, porque, 
pelo efeito do íon comum, aumenta a concentração de H+ e, para restabelecer o 
equilíbrio, a reação se processa no sentido dos reagentes, ou seja, no sentido da 
produção da forma molecular do ácido tartárico, H2Tar. 
-Quando é adicionada base forte, o grau de ionização aumenta, porque o OH- da 
base forte retira H+ do equilíbrio e, consequentemente, para repor estes íons, o 
H2Tar se dissocia mais. A reação se desloca no sentido dos produtos (direto), 
aumentando a concentração das formas ionizadas. 
-Quando é aumentada a pressão sobre o sistema reacional, não há variação no 
grau de ionização. A pressão só tem influencia quando reagentes ou produtos são 
gases e, neste caso, reagentes e produtos encontram-se em solução aquosa. 
2a Questão 
 
O cromo, Cr, é um elemento tóxico encontrado em rejeitos industriais, como os de 
curtumes (processamento de couro cru) e os de galvanização ou cromagem 
(recobrimento de peças com cromo para proteção contra oxidação). 
 
A partir das equações abaixo, faça o que se pede: 
 
(eq. 1) Cr2O72-(aq) + H2O(l) 2CrO42-(aq) + 2H+(aq) 
(eq. 2) BaCrO4(s) Ba2+(aq) + CrO42-(aq) Kps = 2,10 x 10-10 (25 oC) 
 
 
 
a) Explique, através do princípio de Le Chatelier, em que condição de pH o máximo 
de cromo pode ser extraído de um rejeito, por precipitação com adição de bário, 
Ba2+. Considere que todo o cromo presente no rejeito está nas formas de 
dicromato, Cr2O72-, e cromato, CrO42-, em equilíbrio. O Cr2O72- não precipita com 
Ba2+ e a adição de Ba2+ não desloca apreciavelmente o equilíbrio representado na 
equação 1. 
 
b) Considere 100 L de um rejeito que contém cromo na concentração de 
93,6 mg L-1. Para retirar o cromo da solução, este foi todo convertido em CrO42-. 
Em seguida, foram adicionados 37,5 g de cloreto de bário, BaCl2, um sal 
totalmente solúvel nessas condições. Calcule a concentração de CrO42-, 
em mol L-1, na solução em equilíbrio a 25 °C. Considere que não houve variação 
de volume e que nenhuma outra espécie presente precipita com Ba2+ ou com 
CrO42-. 
 
c) Calcule a quantidade máxima de BaCl2, em miligramas, que pode ser adicionada 
a 1,00 L de uma solução 1,00 x 10-5 mol L-1 de cromato de potássio, K2CrO4, para 
que não precipite BaCrO4. 
Resolução: 
a) Para o cromo precipitar com o íon bário, deve estar todo na forma de 
cromato, CrO42-. Para isso, o equilíbrio da eq. 1 deve ser deslocado para a 
direita (sentido direto da reação). Esse equilíbrio é deslocado para a 
formação de cromato em meio alcalino, ou seja, em pH > 7, pela adição de 
íons hidroxila, OH-, que neutralizam os íons H+. 
 
b) 1 mol Cr = 51,996 g 
x mol Cr = 93,6 mg 
 
x = 0,00180 mol L-1, que é = [CrO42-], já que todo Cr foi convertido a 
cromato. 
 
BaCl2: 
1 mol BaCl2 = 208,24 g 
x mol BaCl2 = 37,5 g 
 
x = 0,180 mol, que é = n Ba2+, já que esse sal é solúvel, adicionados em 100 
L de rejeito. Então: 
 
[Ba2+] = 0,180 mol / 100 L = 0,00180 mol L-1 
 
Como estão presentes na solução quantidades equivalentes de CrO42- e 
Ba2+, a [CrO42-] será = à solubilidade do BaCrO4: 
 
KPS = [Ba2+] [CrO42-] 
[CrO42-] = √ KPS 
 
[CrO42-] = 1,41 x 10-5 mol L-1 
 
c) Para não precipitar BaCrO4, Q não pode ser maior que KPS: 
Q = [Ba2+] [CrO42-] ≤ KPS 
 
[Ba2+] ≤ 2,10 x 10-10 / 1,00 x 10-5 
[Ba2+] ≤ 2,10 x 10-5 mol L-1 
 
1 mol BaCl2 = 208,24 g 
2,10 x 10-5 mol = x g x = 0,00437 g 
A quantidade máxima de BaCl2 que pode ser adicionada sem precipitar o 
CrO42- é 4,37 mg. 
3a Questão 
 
Quando a matéria orgânica é decomposta sob condições anaeróbicas (sem 
oxigênio), o metano, CH4, é o principal produto formado. O gás natural, composto 
basicamente por metano, é um combustível muito utilizado para atividades 
domésticas, industriais e veiculares. É estimado que a quantidade de gás natural 
presente em todos os depósitos conhecidos pode produzir 5600 EJ de energia 
(Exajoule = 1EJ = 1018 J). Atualmente, o consumo de energia global anual é de 
400 EJ. 
 
a) Calcule a massa de metano, em kg, capaz de gerar toda energia contida nos 
depósitos conhecidos. 
 
b) Por quantos anos os depósitos poderiam suprir a demanda de energia mundial, 
considerando que o consumo permaneça constante durante todo o período. 
 
c) Calcule o volume de metano, nas CNTP, necessário para aquecer 1,00 L de 
água de 20,0 oC até 90,0 oC à pressão constante. Desconsidere eventuais perdas 
de calor no processo. 
 
d) A fissão de 1,00 mol de urânio (11,33 cm3) em matéria nuclear produz 
2,00 x 1013 J. Discuta a diferença entre os volumes de urânio e metano utilizados 
para a obtenção da mesma quantidade de energia. 
 
Dados: ∆H°combustão (CH4) = -802 kJ mol-1 
 OH2d = 1,00 g mL
-1 (20,0 °C) 
 
4CHd = 0,716g L
-1
 (CNTP: 0,00 °C e 1,00 atm) 
 OH2c = 4,184 J g
-1
 °C-1 
 1 cm3 = 1 mL 
Resolução: 
 
a) 1,00 mol CH4 _______ - 802 x 103 J 
 x _______ 5600 x 1018 J 
x = 6,98 x 1015 mol CH4 
 
1,00 mol de CH4 ______ 16,04 g 
6,98 x 1015 mol ______ x 
x = 1,12 x 1014 kg de CH4 
 
b) 1 ano ______ 400 x 1018 J 
 x _____ 5600 x 1018 J 
x = 14 anos 
 
c) q = mc∆T 
1,00 L = 1000 g 
 
q = 1000 g x 4,184 J oC-1 g-1 x (90,0 oC – 20,0 oC) 
q = 293 kJ 
qsis = -qviz então: qsis = -293 kJ 
1,00 mol CH4 _______ - 802 kJ 
 x _______ - 293 kJ 
x = 0,365 mol CH4 
 
1,00 mol de CH4 ______ 16,04 g 
0,365 mol ______ x 
X = 5,84 g de CH4 
 
0,716 g CH4 _____ 1,00 L 
5,84 g ______ x 
X = 8,16 L de CH4 
 
d) 1,00 mol CH4 ______ - 802 x 103 J 
 x ______ -2,00 x 1013 J 
x = 2,49 x 107 mol de CH4 
 
1,00 mol de CH4 ______ 16,04 g 
2,49 x 107 mol ______ x 
X = 3,99 x 108 g de CH4 
 
0,716 g CH4 _____ 1,00 L 
3,99 x 108 g _____ x 
X = 5,57 x 108 L de CH4 
 
Volume CH4/volume U = 5,55 x 108 L/0,01133 = 4,90 x 1012. 
A razão entre os volumes mostrou que o volume do CH4 é 4,90 x 1012 vezes maior 
que o volume do urânio necessário para liberar a mesma quantidade de energia. 
 
O urânio é utilizado como combustível em seu estado sólido, na forma de 
pequenas pastilhas; enquanto que o metano é utilizado em seu estado gasoso, e 
por isto ocupa maior espaço; embora o metano, quando comercializado, é 
armazenado em cilindros sob pressão, reduzindo consideravelmente seu volume. 
O urânio é sem dúvida uma alternativa importante, em termos energéticos, se 
comparamos também ao petróleo. Uma pastilha cilíndrica de urânio, de 1cm de 
altura e 1cm de diâmetro, produz a mesma energia que 565 litros de petróleo. 
Porém, o uso do urânio tem como desvantagem riscos de acidentes nucleares de 
grande extensão. 
4a Questão 
 
O cloreto de nitrosila, NOCl, pode ser obtido pela reação: 
 
2NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g) KP = 59,26 (240,00 oC) 
 
 
Um recipiente fechado a 240,00 °C contém certa quantidade de NOCl puro. 
Quando o equilíbrio é atingido, a pressão parcial de NOCl é 0,645 atm e a pressão 
total da mistura é 1,00 atm. Considere que os gases se comportam idealmente. 
 
a) Calcule a concentração, em mol L-1, de cada espécie, no equilíbrio. 
 
b) Calcule a variação de energia livre padrão, ∆G°, na mesma temperatura. 
 
c) Calcule a variação de entropia padrão, ∆S°, do sistema a 240,00 °C, sabendo 
que, a 25,00 oC, a constante de equilíbrio passa a ser 1,20 x 107. Considere que 
∆H° e ∆S° não variam nesta faixa de temperatura. 
 
 
Resolução: 
a) 
 2NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g) KP = 59,26 (240,00 oC) 
 
No eq: 
P 2x x 0,645 
[ ] 2y y 
 
Pt = Σ Pi = 2x + x + 0,645 = 1,000 ⇒ 3x = 0,355 ⇒ x = 0,118 
[NOCl] = PNOCl / RT = 0,645/ RT = 0,0153 mol L-1 
[NO] = PNO / RT = 2 . 0,118/RT = 0,00561 mol L-1 
[Cl2] = P Cl2 / RT = 0,118/ RT = 0,00280 mol L-1 
onde RT = 0,0821 . (240,00+273,15) = 42,1 
ou 
 
2NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g) KP = 59,26 (240,00 oC) 
No eq: 
[ ] 2y y PNOCl / RT = 0,645/ RT = 0,0153 mol L-
1
 
Kp = Kc (RT) ∆n ∆n = 2-1 = -1 RT = 0,0821 . (240,00+273,15) = 42,1 
Kc 
 
= [NOCl]2 = 0,01532 = 0,000234 = Kp (RT) -∆n = 59,26 . 42,1 = 2494 
 [NO]2.[Cl2] (2y)2. y 4 y3 
y3 = 0,000234/( 4 . 2494) = 2,30 x 10-8 y = 0,00286 = 
 
[Cl2] = 0,00286 mol L-1 
[NO] = 0,00573 mol L-1 
[NOCl] = 0,0153 mol L-1 
 
 
b) ∆G°= - RT lnK = - 8,314 . 10-3 kJ.K-1.mol-1. (240,00+273,15)K ln 59,26 
∆G°= - 4,266 kJ mol-1 . 4,082 = - 17,41 kJ mol-1 
 
 
c) 





−
°
=
211
2
T
1
T
1
R
∆H
K
K
 ln = 





−
°
=
298,15
1
513,15
1
8,314
∆H
59,26
10 x 1,20
 ln
7
 
 
( )0,00335400,0019488
8,314
∆H10 x 2,02 ln 5 −°= 
 
∆H°= 0,00140529
12,2.8,314
−
 
= - 72182 J = -72,2 kJ mol-1 
11 K mol kJ 0,107
513,15
17,41)(72,2
T
∆G∆H
∆SST∆G∆G −−−=−−−=°−°=°→°∆−°=°