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Lista de Exercícios Dirigidos Química Geral B – Prof. Renato Rabelo Obs: Para resolver algumas questões é necessário consultar o pdf “Apêndice E – Potenciais padrão de redução”, o qual se encontra no SIGAA. Lembrem-se de praticar o balanceamento das reações de oxirredução com a lista anterior. Nos slides das aulas também há alguns exercícios para vocês praticarem. Bom estudo! 1) Escreva as expressões para Keq em relação às seguintes reações balanceadas. a) 2 O3(g) ⇄ 3 O2(g) b) Ti(s) + 2 Cl2(g) ⇄ TiCl4(l) c) 2 C2H4(g) + 2 H2O(g) ⇄ 2 C2H6(g) + O2(g) d) C(s) + 2 H2(g) ⇄ CH4(g) e) 4 HCl(aq) + O2(g) ⇄ 2 H2O(l) + 2 Cl2(g) f) 2 C8H18 (g) + 25 O2(g) ⇄ 16 CO2(g) + 18 H2O(g) 2) A 100 C, a constante de equilíbrio da reação COCl2 (g) ⇄ CO(g) + Cl2 (g) tem o valor Keq = 2,19 x 10-10. As seguintes misturas de COCl2, CO e Cl2 estão em equilíbrio a 100 C? Em caso negativo, indique a direção em que a reação deve prosseguir até atingir o equilíbrio. a) [COCl2] = 2,00 x 10-3 M , [CO] = 3,3 x 10-6 M , [Cl2] = 6,62 x 10-6 M b) [COCl2] = 4,50 x 10-2 M , [CO] = 1,1 x 10-7 M, [Cl2] = 2,25 x 10-6 M c) [COCl2] = 0,01 M , [CO] = [Cl2] = 1,48 X 10-6 M 3) Considere o equilíbrio: 2 P2 (g) ⇄ P4 (g) Preveja a direção (a produtos, a reagentes ou nenhuma mudança) na qual o equilíbrio irá se deslocar quando cada uma das seguintes mudanças ocorrerem a temperatura constante. Explique suas respostas. a) P2 (g) é adicionado b) P4 (g) é removido c) A pressão total é aumentada pela adição de N2 (g) d) O volume é aumentado 4) Preveja a direção na qual o equilíbrio irá se deslocar quando cada uma das mudanças ocorrerem. N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) ΔH° = +58 kJ a) NO2 (g) é removido a temperatura constante b) A pressão é aumentada a temperatura constante c) O volume aumenta a temperatura constante d) A temperatura diminui 5) Um dos equilíbrios envolvidos na formação da chuva ácida está representado pela equação: 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇄ 2 SO3 (g) Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre (SO2) e 5 mols de gás oxigênio (O2). Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio. O número de mols de trióxido de enxofre (SO3) medido foi de 4 mols. Qual o valor aproximado da constante de equilíbrio? 6) A 127 ºC, em um recipiente de 1 litro, encontram-se, em equilíbrio, 0,46 g de NO2 e 1,84 g de N2O4. Calcule a constante de equilíbrio da reação. N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) Dados: Massas molares: NO2 = 46,0 g/mol; N2O4 = 92 g/mol. 7) O gás hidrogênio, H2 (g), reage com o iodo molecular, I2 (g), para formar o ácido iodídrico, HI(g). a) Sabendo que a reação acontece no estado gasoso, escreva a equação balanceada que representa esta reação. b) Se 1 mol de H2 (g) e 1 mol de I2 (g) são colocados em um recipiente de 1 litro, qual é a concentração de produto e de reagentes quando a reação atinge o equilíbrio, sabendo que Keq = 49. 8) A 2000 K, a constante de equilíbrio para a formação de NO(g) é 4,0 x 10-4. Se a concentração de N2(g) é 0,50 mol/L, a de O2(g) é 0,25 mol/L e a de NO(g) é de 4,2 x 10-3 mol/L, o sistema está em equilíbrio? Em caso negativo, em qual direção a reação irá prosseguir para atingi-lo (em direção à formação de produtos ou à formação de reagentes)? 9) A hidrazina (N2H4) e o tetróxido de dinitrogênio (N2O4) formam uma mistura autoinflamável, utilizada como propulsor de foguetes. Os produtos da reação são N2 e H2O. (a) Escreva uma equação química balanceada para essa reação. (b) O que está sendo oxidado e o que está sendo reduzido? (c) Qual substância funciona como agente redutor e qual como agente oxidante? 10) O potencial padrão de redução para a redução de RuO4 - (aq) a RuO4 2- (aq) é +0,59 V. Qual das seguintes substâncias pode oxidar RuO4 2- (aq) para RuO4 - (aq) sob condições padrão: Br2(l), BrO3 - (aq), Mn2+ (aq), O2(g), Sn2+ (aq)? 11) Com base nos potenciais padrão de redução, calcule o potencial padrão da célula voltaica para cada uma das seguintes reações (já balanceadas) a 298 K: a) Fe(s) + Ni2+ (aq) ⇄ Fe2+ (aq) + Ni(s) b) Co(s) + 2 H+ (aq) ⇄ Co2+ (aq) + H2(g) c) 10 Br- (aq) + 2 MnO4 - (aq) + 16H+ (aq) ⇄ 2 Mn2+ (aq) + 8 H2O(l) + 5 Br2(l) d) Cu(s) + 2 Ag+ (aq) ⇄ Cu2+ (aq) + 2 Ag(s) e) 3 Ce4+ (aq) + Bi(s) + H2O(l) ⇄ 3 Ce3+ (aq) + BiO+ (aq) + 2H+ (aq) f) N2H5 + (aq) + 4 Fe(CN)6 3- (aq) ⇄ N2(g) + 5 H+ (aq) + 4 Fe(CN)6 4- (aq) 12) A seguinte reação tem Ecel de +2,27 V e uma constante de equilíbrio (Keq) de 1,0 x 10383 a 298 K: 2 MnO4 - (aq) + 5 Zn(s) + 16 H3O+ (aq) ⇄ 2 Mn2+ (aq) + 5 Zn2+ (aq) + 24 H2O(l) a) Qual é o número de oxidação para Mn na espécie MnO4 -? b) Quantos elétrons são transferidos nesta reação? c) Você esperaria uma grande quantidade de íons MnO4 - no equilíbrio a 298 K? Explique. Gabarito: 1) a) Keq = [O2]3/ [O3]2 b) Keq = [TiCl4] / [Cl2]2 c) Keq = [C2H6]2 [O2] / [C2H4]2 [H2O] d) Keq = [CH4] / [H2]2 e) Keq = [H2O]2 [Cl2]2 / [HCl]4 [O2] f) Keq = [CO2]16 [H2O]18 / [C8H18]2 [O2]25 2) Keq = [CO] [Cl2] / [COCl2] 3) a) Produtos b) Produtos c) Produtos d) Reagentes 4) a) Produtos b) Reagentes c) Produtos d) Reagentes 5) Keq = 1,25 6) Keq = 0,005 7) [H2] = 0,223 mol/L ; [I2] = 0,223 mol/L ; [HI] = 1,555 mol/L ; 8) Q = 0,0119; Como Q > Keq, a reação prosseguirá em direção à formação de reagentes. 9) a) 2 N2H4 (g) + N2O4 (g) ⇄ 3 N2(g) + 4 H2O (g) b) N2H4 é oxidado e N2O4 é reduzido c) N2H4 é agente redutor; N2O4 é agente oxidante; 10) Br2 (l); BrO3 - ; O2 (g); 11) a) E = +0,16 V b) E = +0,277 V c) E = +2,245 V d) E = +0,462 V e) E = +1,29 V f) E = +0,59 V 12) a) +7 b) 10 elétrons c) Não. A constante de equilíbrio Keq >> 1, portanto no equilíbrio a concentração de reagentes é muito baixa.