P4_05_12_07

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P4 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 05/12/07 
 
Nome: GABARITO 
Nº de Matrícula: Turma: 
Assinatura: 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,5 
2a 2,5 
3a 2,5 
4a 2,5 
Total 10,0 
Constantes e equações: 
R = 0,082 atm L mol-1 K-1 = 8,314 J mol-1 K-1 
�G = �Go + R T ln Q 
�Go = �Ho - T�So
[A] = [A]0 – kt 
kt
[A]
1
[A]
1
0
+=
kt
[A]
[A] ln
0
�=��
�
�
��
	
lnQ 
nF
RT!E!E �°=
1a Questão 
 
Uma pilha eletroquímica é montada com dois eletrodos: o primeiro constituído por 
um fio de prata imerso em uma solução aquosa contendo íons Ag+ e o segundo, 
constituído por um fio de platina imerso em uma solução aquosa contendo íons 
Fe2+ e Fe3+. Pergunta-se: 
 
a) Qual é a reação global da pilha nas condições-padrão? 
b) Calcule �E° para essa pilha. 
c) Calcule �E da pilha quando a concentração de Ag+ for 0,1 mol L-1 e as 
concentrações de Fe2+ e Fe3+ forem ambas 1,0 mol L-1, a 25°C. 
d) Nas condições do item (c), a direção da reação global continua sendo a mesma 
do item (a)? Explique. 
 
Dados: a 25 °C: 
Ag+(aq) + e- � Ag(s) E° = +0,80V 
Fe3+(aq) + e- � Fe2+(aq) E° = +0,77V 
Resolução:
a) Anodo: Fe2+(aq) � Fe3+(aq) + e- ; 0,77V 
 Catodo: Ag+(aq) + e- � Ag(s) ; 0,80V 
 Ag+(aq) + Fe2+(aq) � Ag(s)+ Fe3+(aq) ; 0,03 V 
 
b) 
 
c) lnQ 
nF
RT!E!E �°= �E = 0,03 - 
0,1 x1
1log 
1
0,0592 
d) Não. Passa a ser eletrólise. 
�E° = 0,03 V 
�E = - 0,03V 
2a Questão 
 
A água dissocia-se conforme a reação abaixo: 
 
2H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) !Ho = 55,9 kJ ; !So = -80,5 J K-1; Kw = 1,0 x 10-14 
a) Identifique os dois pares ácido-base conjugados desta dissociação segundo o 
conceito de Bronsted–Lowry. 
b) Calcule o valor de !Go, em kJ, para a dissociação da água, a 25 °C, e comente 
o resultado obtido. 
c) Qual é o valor do !G, em kJ, para a dissociação da água pura, ou seja, quando 
ela for uma solução neutra, a 25oC? Justifique. 
d) Comente a respeito da espontaneidade das reações de neutralização entre um 
ácido forte e uma base forte (representada abaixo) com a variação de 
temperatura. 
 
H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) 
 
Resolução:
a) OHOHOH
OH
2
32 e +�
b) Duas maneiras 
 b.1) �G° = �H° - T�S° 
 �G° = 55,9 – 298 x (-0,0805) 
 �G° = + 79,9 kJ 
 
b.2) �G° = - R T ln kw 
 �Go = - 8,314 x 10-3 . 298 ln (1,0x 10-14)
�Go + 79,9 kJ 
c) �G = 0 no equilíbrio 
 �G = �Go + R T ln Q 
 �G = 79,9 + 8,314 x 10-3 . 298 ln (1,00x 10
�G = 0
d) �G° = 79,9 ; �S° = 
 80,5 ; �H° =
 
A reação de neutralização é espontânea em
-14)
 55,9 
 todas as temperaturas. 
3a Questão 
 
Considere a decomposição da amônia, NH3, em um reator de 10 L e o respectivo 
gráfico que mostra a variação da concentração do NH3 (em milimol por litro) em 
função do tempo de reação (em segundos), a 300 0C. 
 
2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) 
 
0 100 200 300 400 500 600
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
[N
H
3]
em
m
m
ol
L-
1
Tempo (s)
 
a) Escreva a lei de velocidade da reação indicando o valor numérico da constante 
de velocidade. 
b) Calcule a pressão total no reator após 1000 s de reação. 
Resolução:
a) Quando a variação da concentração de NH3 em função do tempo se comporta 
de forma linear com inclinação negativa tem-se que a reação de decomposição 
em questão é um processo de ordem zero. Logo, a lei de velocidade assume a 
forma: 
 
v = k[NH3]0 = k
O valor de k é obtido da inclinação da curva, ou seja: 
 
k = ![NH3]/!t = (2,1 – 1,2) x 10-3 mol L-1/ (600 – 0) s = 1,5 x 10-6 mol L-1 s-1 
Assim: v = 1,5 x 10-6 
b) A pressão total do sistema será dada pela lei de Dalton, considerando a 
pressão parcial de NH3 após 1000 s de reação e as pressões parciais dos 
produtos N2 e de H2:
Ptotal = PNH3 + PN2 + PH2 
Onde P = nRT/V = [ ]RT 
 
Após 1000s de reação, a concentração de NH3 restante é calculada pela equação 
integrada: 
 
[NH3]1000 = [NH3]0 – kt
O valor de [NH3]0 é obtido pelo coeficiente linear do gráfico, ou seja 2,1 x 10-3 
mol/L-1 
 
Logo: 
[NH3]1000 = 2,1 x 10-3 mol/L-1 – 1,5 x 10-6 mol L-1 s-1 x 1000 s = 6 x 10-4 mol/L-1 
Considerando a estequiometria da reação: 
 
NH3 N2 H2
0 s: 2,1 x 10-3 mol/L-1 0 mol/L-1 0 mol/L-1 
1000 s: 6,0 x 10-4 mol/L-1 7,5 x 10-4 mol/L-1 2,25 x 10-4 
mol/L-1 
Assim: Ptotal = ([NH3]1000 + [N2]1000 + [H2]1000) x RT 
 
Ptotal = (6,0 x 10-4 + 7,5 x 10-4 + 2,25 x 10-3) mol/L-1 x 0.082 atm L mol-1 K-1 x 598 K 
 
Ptotal = 0,18 atm. 
4a Questão 
 
Em um laboratório havia um frasco com ácido sulfúrico. Este frasco estava com o 
rótulo deteriorado e, além do nome do produto, lia-se apenas sua densidade: 
1,728 g mL-1. Um volume de 10 mL deste ácido foi diluído para 500 mL. Uma 
amostra de 25 mL da solução diluída foi reagido completa e estequiometricamente 
com 20,03 mL de uma solução de NaOH de concentração 27,28 g L-1 . Pede-se: 
H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) � Na2SO4(aq) + 2H2O(l) 
a) A concentração, em mol L-1, no frasco de ácido sulfúrico. 
b) A porcentagem de ácido sulfúrico, em massa, no frasco original. 
c) O pH da solução ácida formada após a diluição para 500 mL, antes da 
neutralização. 
H2SO4(aq) � 2H+(aq) + SO42-(aq) 
Resolução:
a) 27,28 g �� 1000 mL NaOH 
 x �� 20,23 mL 
 x �� 0,5519 g 
NaOH mol 0,01380
40g/mol
0,5519gNaOH n ==
25mL deamostra naSOHmol 0,006898 x
0,01380 x
2NaOH SO1H
42
42 =
�
�
��
10mLdeamostrana
quantidade igual e500mL solução naSOHmol 0,1380 x
mL 500 x
25mL 0,006898
42=
�
�
��
SOHLmol 13,80 x
mL 1000 x
mL 10mol 0,1380
42
1-=
�
�
��
b) 
 
SOHsolução deg1728 x
mL 1000 x
1mL g1,728
42=
�
�
��
1L � 13,80 mol = 42SOHdeg1352m(g)98
m(g)
=�
78,25% x
X1352 
100% g1728
=
�
�
�
�
�
c) H2SO4 � 2H+(aq) + SO42-(aq) 
 
0,5L
0,1380mol
0,5L
0,1380mol2x 
0,5L
0,1380mol 
0,276 2 x 0,276 0,276 
 
pH = -log [H+] = -log (2 x 0,276) = 0,26 
	�
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