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1 Mistura de soluções com reações químicas 1.(UCB) Na titulação de 40 mL de uma solução de soda cáustica (NaOH(aq)), de concentração 3 mol/L, foi utilizada uma solução de ácido sulfúrico de concentração 1,5 mol/L, de acordo com a equação química a seguir. H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O Com base nessas informações, é correto afirmar que o volume, em litros, do ácido utilizado na titulação da soda cáustica é a) 0,04. b) 0,06. c) 0,12. d) 0,4. e) 0,6. 2. (MACKENZIE) Na neutralização de 30 mL de uma solução de soda cáustica (hidróxido de sódio comercial), foram gastos 20 mL de uma solução de 0,5 mol/L de ácido sulfúrico, até a mudança de coloração de um indicador ácido-base adequado para a faixa de pH do ponto de viragem desse processo. Desse modo, é correto afirmar que as concentrações, em mol/L, da amostra de soda cáustica e do sal formado nessa reação de neutralização são, respectivamente, a) 0,01 e 0,20. b) 0,01 e 0,02. c) 0,02 e 0,02. d) 0,66 e 0,20. e) 0,66 e 0,02. 3. (FUVEST) Vinagre é uma solução aquosa contendo cerca de 6% em massa de ácido acético. Para se determinar a concentração efetiva desse ácido em um dado vinagre, pode-se fazer uma titulação com solução padrão de hidróxido de sódio. Suponha que, para tal, usem-se 10,0 mililitros do vinagre e se disponha de uma bureta de 25 mililitros. Para se fazer essa determinação com menor erro possível, a solução de NaOH de concentração (em mol/litro) mais apropriada é Dados: CH3COOH = 60 g/mol; densidade do vinagre = 1,0 g/mL; CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O. a) 0,100. b) 0,150. c) 0,400. d) 4,00. e) 10,0. 4. Misturam-se 600 mL de uma solução de concentração 0,2 mol/L de Ca(OH)2 com 400 mL de uma solução 0,5 mol/L de HNO3. Calcule as concentrações em mol/L em relação ao Ca(OH)2, ao HNO3 e ao sal formado, Ca(NO3)2, na solução final. 5.Analise a equação a seguir. 1 H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → 1 Na2SO4(aq) + 2 H2O Misturam-se 50 mL de uma solução aquosa de ácido sulfúrico, H2SO4, de concentração 0,10 mol/L com 50 mL de uma solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH, de concentração 0,40 mol/L. Qual será a concentração do ácido ou da base remanescente? ATIVIDADES PROPOSTAS 2 1.(UFMG) O hidróxido de sódio (NaOH) neutraliza completamente o ácido sulfúrico (H2SO4), de acordo com a equação: 2 NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq)+ 2 H2O(ℓ). O volume, em litros, de uma solução de H2SO4 1,0 mol/L que reage com 0,5 mol de NaOH é a) 0,25. b) 0,50. c) 1,00. d) 2,00. e) 4,00. 2.(UFF) Se 40 mL de HCℓ de concentração 1,6 mol/L e 60 mL de NaOH de concentração 2 mol/L são misturados, quais concentrações, em mol/L, de Na+, Cℓ– e OH– são encontradas, respectivamente, na solução resultante? a) 1,2; 0,64 e 5,6. b) 1,2; 0,64 e 56. c) 12; 0,64 e 0,56. d) 1,2; 0,64 e 0,56. e) 0,12; 6,4 e 0,56. 3. (ITA) O volume de SO2 gasoso, medido nas CNTP, necessário para transformar completamente 250 cm3 de solução aquosa de concentração 0,100 mol/L de NaOH em solução de Na2SO3(aq) é Dado: Vm = 22,4 L/mol. a) 0,14 L. b) 0,28 L. c) 0,56 L. d) 1,12 L. e) 2,24 L. 4. (ITA) A 50 mL de uma solução aquosa 0,20 mol/L em BaCℓ2 acrescentou-se 150 mL de uma solução aquosa 0,10 mol/L em Na2SO4. Supondo que a precipitação de BaSO4 tenha sido completa, quais serão as concentrações, em mol/L, de Cℓ–(aq) e SO2−4SO42−(aq), respectivamente, na mistura final? a) 0,40 e 0,05. b) 0,10 e 0,00. c) 0,10 e 0,025. d) 0,05 e 0,00. e) 0,05 e 0,25. 5. (PUC-SP) Adicionou-se 100 mL de solução de Hg(NO3)2, de concentração 0,40 mol/L, a 100 mL de solução de Na2S, de concentração 0,20 mol/L (conforme mostra a figura). Sabendo-se que a reação ocorre com formação de um sal totalmente solúvel, NaNO3, e um sal praticamente insolúvel, HgS, as concentrações, em mol/L, dos íons Na+(aq) e Hg2+(aq) presentes na solução final são, respectivamente, a) 0,1 e 0,2. b) 0,2 e 0,1. c) 0,4 e 0,2. 3 d) 0,4 e 0,1. e) 0,2 e 0,4. 6.Sabendo que 0,3 L de HCℓ, de concentração 0,4 mol/L, é misturado a 0,2 L de NaOH, de concentração 0,8 mol/L, você pode afirmar que existe excesso de a) 0,05 L da base. b) 0,95 L do ácido. c) 0,5 L de reagentes. d) 1,2 L de NaCℓ. e) 0,04 mol de ácido. 7. (FUVEST) Para determinar o conteúdo de ácido acetilsalicílico (C9H8O4) em um comprimido analgésico, isento de outras substâncias ácidas, 1,0 g do comprimido foi dissolvido em uma mistura de etanol e água. Essa solução consumiu 20 mL de solução aquosa de NaOH, de concentração 0,10 mol/L, para reação completa. Ocorreu a seguinte transformação química: C9H8O4(aq) + NaOH(aq) → NaC9H7O4(aq) + H2O(ℓ) Logo, a porcentagem em massa de ácido acetilsalicílico no comprimido é de, aproximadamente, Dado: C9H8O4 = 180 g/mol. a) 0,20%. b) 2,0%. c) 18%. d) 36%. e) 55%. 08.Em 1 L de solução de concentração 0,1 mol/L de hidróxido de sódio adiciona-se 1 L de solução de ácido clorídrico de concentração 0,1 mol/L. Qual será o valor da massa sólida, quando a solução resultante for levada à secura até que esta seja formada? Dado: NaCℓ = 58,5 g/mol. 9. Cada cm3 de leite de magnésia contém 0,08 g de Mg(OH)2. Qual a quantidade de matéria de HCℓ do suco gástrico que é neutralizada quando uma pessoa ingere 15 cm3 de leite de magnésia? Dado: Mg(OH)2 = 58 g/mol. 10. (FUPE) Dissolveu-se 1,06 g de carbonato de sódio puro em um béquer contendo água destilada. Qual é o número de gotas de uma solução aquosa 0,8 mol/L de ácido clorídrico que deve ser adicionado ao béquer para reagir completamente com o carbonato de sódio? Dados: Na = 23 g/mol; C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; volume de uma gota = 0,05 mL. ATIVIDADES PARA SALA 1.(MACKENZIE) C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔH = –94,0 kcal C(diamante) + O2(g) → CO2(g) ΔH = –94,5 kcal Relativamente às equações dadas, analise as seguintes afirmações: I. C(grafite) é a forma alotrópica menos energética. II. As duas reações são endotérmicas. III. Se ocorrer a transformação de C(diamante) em C(grafite), haverá liberação de energia. IV. C(diamante) é a formação alotrópica mais estável. São corretas 4 a) I e II, somente. b) I e III, somente. c) I, II e III, somente. d) II e IV, somente. e) I, III e IV, somente. 2. (UFRN) 1 mol de SO3 pode ser obtido a partir da reação de 1 mol de SO2(g) com O2(g) seguida da liberação de 96,14 kJ. A equação termoquímica que representa essa reação é a)SO2(g)+12O2(g)→SO3(g)ΔH=+96,14kJ. b)SO2(g)+1/2O2(g)→SO3(g)−96,14kJ. c)SO2(g)+1/2O2(g)→SO3(g)ΔH=−96,14kJ. d)SO2(g)+12O2(g)+96,14kJ→SO3(g). e) SO2(g)+1/2O2→SO3(g). 3. (UFRGS) Sobre a reação apresentada pela equação: C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(g) Com ΔH = –673 · mol–1, são feitas as afirmações: I. A energia liberada nessa reação provém, exclusivamente, da quebra das ligações das moléculas de glicose. II. O valor da energia liberada independe da quantidade de reagentes e produtos envolvidos na reação. III. Se a água formada nessa reação estivesse na fase líquida, a energia liberada seria maior. Qual(is) está(ão) correta(s)? a) Apenas II. b) Apenas III. c) Apenas I e II. d) Apenas I e III. e) I, II e III. 4. Indique quais são os fatores que podem fazer variar a quantidade de calor liberada ou absorvida em uma reação química, isto é, que podem influenciar o valor da variação de entalpia (ΔH). 5. A metabolização do etanol das bebidas alcoólicas pelo organismo humano se dá por meio de uma combustão na qual, reagindo com o oxigênio, o etanol forma dióxido de carbono e água. Apesar de o organismo receber a energia produzida por esta combustão, o consumo de tais bebidas não é recomendado, pois, dentre outros fatores, não contêm vitaminas nem aminoácidos. Considere as seguintes informações: Sabendo que acombustão ocorre nas condições padrão e que 1 caloria alimentar (cal) equivale a 1 kcal, calcule a quantidade de calorias alimentares resultante da metabolização de 9,2 g de etanol, contidos em uma certa dose de bebida alcoólica. ATIVIDADES PROPOSTAS 1.(UNESP) Em uma cozinha, estão ocorrendo os seguintes processos: Substância Entalpia padrão de formação (kcal/mol) H2O –68,5 CO2 –94,1 CH3CH2OH –66,2 5 I. Gás queimando em uma das “bocas” do fogão. II. água fervendo em uma panela que se encontra sobre essa “boca” do fogão. Com relação a esses processos, pode-se afirmar que a) I e II são exotérmicos. b) I é exotérmico e II é endotérmico. c) I é endotérmico e II é exotérmico. d) I é isotérmico e II é exotérmico. e) I é endotérmico e II é isotérmico. 2. Dados os diagramas: Sobre as formas alotrópicas representadas, pode-se afirmar que a) B converte-se em A, liberando calor. b) C é mais estável do que D. c) E é a grafite e F é o diamante. d) a transformação de 1 mol de fósforo branco em fósforo vermelho libera mais calor do que a transformação de 1 mol de enxofre monoclínico em enxofre (orto)rômbico. e) A e B são, respectivamente, representações do oxigênio e do ozônio. 3. Para aliviar dores musculares, são comercializadas compressas que podem ser quentes ou frias. Tais compressas são constituídas por um recipiente de plástico que contém separadas água e uma substância seca. Para utilizar a compressa, golpeia- se a bolsa, e a parte que contém a água se rompe promovendo a dissolução do material anidro. As equações a seguir referem-se a dois tipos de compressas com a mesma temperatura inicial. Equação 1: CaCℓ2(s) + H2O(ℓ) → Ca2+(aq) + 2 Cℓ–(aq) ΔH = –82,8 kJ/mol Equação 2: NH4NO3(s) + H2O(ℓ) → NH4 + (aq) + NO3 − (aq) ΔH = +26,2 kJ/mol Com base nessas informações, pode-se afirmar que a) a equação I representa a reação que ocorre na compressa fria. b) a equação II indica o aquecimento da compressa, pois o fenômeno é endotérmico. c) a segunda equação representa uma variação de entalpia maior do que a observada na primeira equação. d) aumentando-se a massa de cloreto de cálcio em uma das compressas, a elevação da temperatura da água não se altera. e) as dissoluções observadas não são atérmicas. 4.(UECE) Processo Classificação Dissociação da molécula de hidrogênio em átomos Exotérmico Condensação de vapor de água Endotérmico Queima de álcool Exotérmico 6 De acordo com o esquema apresentado, pode-se dizer que esse processo deverá ser a) endotérmico, com ΔH = –1 870 kJ. b) endotérmico e absorver 130 kJ. c) exotérmico e liberar 130 kJ. d) exotérmico, com ΔH = +1 870 kJ. 5. (UFMG) Solicitado a classificar determinados processos como exotérmicos ou endotérmicos, um estudante apresentou este quadro: Considerando-se esse quadro, o número de erros cometidos pelo estudante em sua classificação é a) 3. b) 0. c) 2. d) 1. 6.(UFPEL) Ao preparar a argamassa, o pedreiro mistura a água na cal viva ou cal virgem, CaO. Essa reação provoca grande liberação de calor e produz a cal extinta, Ca(OH)2(aq). A cal viva usada é obtida a partir do carbonato de cálcio, CaCO3, através de sua decomposição térmica. As equações termoquímicas que envolvem os processos citados são: I. decomposição do CaCO3: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) ΔH = +1 207,0 kJ/mol II. formação da cal extinta: CaO(s) + H2O(ℓ) → Ca(OH)2(aq) ΔH = –986 kJ/mol Com relação aos processos I e II, pode-se afirmar que a) o processo II apresenta entalpia dos produtos menor que a dos regentes, sendo, por isso, exotérmico. b) os processos I e II são exotérmicos. c) o processo I apresenta entalpia dos produtos maior que a dos reagentes, sendo, por isso, exotérmico. d) o processo I poderia ser representado da seguinte maneira: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) + 1 207,0 kJ/mol e) os processos I e II absorvem calor, sendo endotérmicos. 7. (FGV) Considere os seguintes processos envolvidos na dissolução de sulfato de potássio em água: I. Ruptura, pelo menos parcial, das ligações iônicas do sulfato de potássio sólido. II. Ruptura, pelo menos parcial, das ligações de hidrogênio na água líquida. III. Formação das interações entre os íons provenientes do sulfato de potássio aquoso e as moléculas polares da água (solvatação). É correto afirmar que esses processos são, respectivamente, a) endotérmico, endotérmico e exotérmico. b) endotérmico, exotérmico e endotérmico. c) exotérmico, endotérmico e endotérmico. 7 d) endotérmico, endotérmico e endotérmico. e) exotérmico, exotérmico e endotérmico. 8. (UFPA) Considere a reação: H2(g)+1/2O2(g)→H2O(ℓ)+68,3kcal a) Qual o valor da variação de entalpia? b) A reação é endotérmica ou exotérmica? c) Represente a reação em um gráfico de entalpia × caminho da reação. d) Represente graficamente a reação inversa. 9.Indique o valor da variação da entalpia, ΔH, das reações fornecidas a seguir em kcal/mol de produto formado. a) 1 S8(rômbico) + 12 O2(g) → 8 SO3(g) + 752 kcal b) 4 Cn(grafita) + 6 H2(g) + 1 O2(g) → 2 C2H6O(ℓ) + 148 kcal c) 1 N2(g) + 3 H2(g) – 22 kcal → 2 NH3(g) d) 2 Cu(s) + 1 Cℓ2(g) – 64 kcal → 2 CuCℓ(s) 10.Nos ozonizadores caseiros usados para purificar água, ocorre a transformação química de gás oxigênio (O2) em ozônio (O3), gás extremamente oxidante, desinfetante, desodorizante e muito reativo, provocada por radiação ultravioleta ou faísca elétrica, conforme reação equacionada a seguir. Dado: O (M = 16 g/mol). 3 O2(g) → 2 O3(g) ΔH = +66 kcal Sobre a transformação do oxigênio em ozônio, responda ao que se pede. a) Essa reação absorve ou libera calor? b) Qual o valor de ΔH para a obtenção de 1,0 mol de ozônio? c) Qual o valor de ΔH para a transformação de 16 g de oxigênio em ozônio? Termoquímica II 1.Sabendo-se que: NH3(g) + 3/4O2(g) → 3/2H2O(g) + 1/2N2(g), ΔH = – 75,7 kcal 3/2H2(g) + 3/4O2(g) → 3/2H2O(g), ΔH = –86,7 kcal Pode-se dizer que a entalpia de formação do NH3(g), conforme a reação 1/2N2(g) + 3/2H2(g) → NH3(g), é a) –67,7 kcal. b) +162,4 kcal. c) +162 kcal. d) –11,0 kcal. e) +11,0 kcal. 2. (UNIFOR) A combustão do SO2(g), dando SO3(g), libera 98 kJ/mol. A entalpia de formação do SO3(g) é ΔHf0 = –395 kJ/mol. Sendo assim, estima-se que a entalpia de formação do SO2(g) seja, em kJ/mol, igual a Ligação Energia de ligação (kJ · mol–1) C — H 413 O ==== O 498 C ==== O 744 C — C 348 O — H 462 8 a) –493. b) –297. c) zero. d) +297. e) +493. 03.(MACKENZIE) O gás propano é um dos integrantes do GLP (gás liquefeito do petróleo) e, dessa forma, é um gás altamente inflamável. A seguir, está representada a equação química não balanceada de combustão completa do gás propano. C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v) Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão. Assim, a variação de entalpia da reação de combustão de um mol de gás propano será igual a a) –1 670 kJ. b) –6 490 kJ. c) +1 670 kJ. d) –4 160 kJ. e) +4 160 kJ. 4.(UNIRIO) O elemento químico tungstênio, de símbolo W, é muito utilizado em filamentos de lâmpadas incandescentes comuns. Quando ligado a elementos como carbono ou boro, forma substâncias quimicamente inertes e duras. O carbeto de tungstênio, WC(s), é muito utilizado em ponteiras de ferramentas como perfuratrizes, esmeris, lixas para metais etc. Essa substância pode ser obtida pela reação: C(grafite) + W(s) → WC(s) A partir das reações a seguir, calcule o ΔH de formação para o WC(s). Dados: W(s)+3/2O2(g)→WO3(s) ΔHcombustão = –840 kJ/mol; C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔHcombustão = –394; WC(s)+5/2O2(g)→WO3(s)+CO2(g) ΔHcombustão = –1196. 5.Com base nas energias de ligação da tabelaa seguir, calcule o ΔH da reação. 3 Cℓ2(g) + 2 NH3(g) → 6 HCℓ(g) + N2(g) ATIVIDADES PROPOSTAS 1.(FCMSC-SP) A equação termoquímica: CH4(g) → C(g) + 4 H(g) ΔH = + 1 660 kJ/mol indica uma reação a) exotérmica a uma pressão constante. b) exotérmica a uma temperatura constante. c) exotérmica a um volume constante. d) endotérmica a uma pressão constante. e) endotérmica a um volume constante. Ligação Energia (kcal/mol) N — H 93 H — Cℓ 103 Cℓ — Cℓ 58 N ≡≡≡≡ N 225 9 2. (FUVEST) Sabendo-se que os calores de formação, a 25 ºC, de H2O(ℓ), CO2(g) e do acetileno gasoso são, respectivamente, – 68,3 kcal, –94,0 kcal e +54,2 kcal, o calor de combustão do acetileno, em kcal/mol, segundo a reação a seguir, será C2H2(g) +5/2 O2(g) → 2 CO2(g) + H2O(ℓ) a) –108,1. b) +202,1. c) +216,5. d) –310,5. e) +108,1. 3.(UFRGS) Têm-se, a seguir, as energias de ligação em kcal · mol–1: C ==== C: 143 C — H: 99 C — Br: 66 Br — Br: 46 C — C: 80 A variação de entalpia da reação de adição de bromo ao alceno, representada pela equação é igual a a) –23 kcal. b) +23 kcal. c) –43 kcal. d) –401 kcal. e) +401 kcal. 4.Com base nas equações C(s) + 1/2O2(g) → CO(g) + 29,0 kcal C(s) + O2(g) → CO2(g) + 94,4 kcal pode-se concluir que, na combustão de 1 mol de monóxido de carbono gasoso, são a) absorvidas 29 kcal. b) absorvidas 65,4 kcal. c) liberadas 29 kcal. d) liberadas 65,4 kcal. e) liberadas 123,4 kcal. 5. (PUC-MG) A reação N2H4(ℓ) + 2 H2O2(ℓ) → N2(g) + 4 H2O(g) pode ser empregada como fonte de energia. A variação de entalpia (ΔH) por mol de hidrazina (N2H4), a partir das entalpias de formação de substâncias, a 25 ºC e 1 atm, é de Dados: N2H4(ℓ) = +50,2 kJ/mol; H2O2(ℓ) = –188,3 kJ/mol; H2O(g) = –241,8 kJ/mol. a) –640,8 kJ. b) –320,4 kJ. c) –160,2 kJ. d) +320,4 kJ. e) +640,8 kJ. 10 6. (PUC-MG) Dadas as reações: C2H5OH(ℓ) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g) ΔH = –327,6 kcal CH3CHO(ℓ) +5/2 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O(g) ΔH = –279 kcal De acordo com as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta o ΔH da seguinte reação, em kcal. C2H5OH(ℓ) + 1/2O2(g) → CH3CHO(ℓ) + H2O(g) a) –606,6 b) 606,6 c) 48,6 d) –48,6 e) –655,2 7.(PUC) Sendo conhecidas as energias de ligação, em kcal · mol–1: C — H _______________ 99 C — Cℓ _______________ 81 C — O _______________ 86 H — O _______________ 110 Considerando o seguinte esquema, qual dos compostos a seguir requer maior energia em kcal para se dissociar completamente? substância(g) → átomos(g) a) Metanol. b) Tetracloreto de carbono. c) Metano. d) Cloreto de metila. e) Diclorometano. 8.Calcule o calor de combustão do eteno (C2H4), considerando as seguintes informações: I. C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) ΔH = –137 kJ II. C2H6(g) + 7/2O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g) ΔH = –1 558 kJ III. H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(ℓ) ΔH = –286 kJ 9.Considere as seguintes entalpias de formação: ΔH0f(Aℓ2O3(s)) = – 1 670 kJ/mol ΔH0f(MgO(s)) = – 604 kJ/mol Com essas informações, calcule a variação de entalpia da reação representada por: 3 MgO(s) + 2 Aℓ(s) → 3 Mg(s) + Aℓ2O3(s) 10.Calcule o valor do ΔH da reação seguinte, utilizando os valores das respectivas energias de ligação dadas: C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) Dados: C — H: 414 kJ/mol; C ==== C: 600 kJ/mol; C — C: 335 kJ/mol; H — H: 437 kJ/mol. Cinética Química I 1.Considere a reação de formação da amônia: N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) 11 Suponha que, no instante 10 segundos, têm-se 12 mol de gás nitrogênio e, no instante 20 segundos, restam apenas 6 mol desse reagente. Qual é a velocidade média da reação em relação ao nitrogênio nesse intervalo de tempo? a) 0,2 mol/s b) 0,4 mol/s c) 0,6 mol/s d) 0,7 mol/s e) 0,8 mol/s 2.(UECE) Seja a reação: X → Y + Z. A variação na concentração de X em função do tempo é: A velocidade média da reação no intervalo de 2 a 5 minutos é a) 0,3 mol/L · min. b) 0,1 mol/L · min. c) 0,5 mol/L · min. d) 1 mol/L · min. 3. (UFRGS) As figuras a seguir representam as colisões entre as moléculas reagentes de uma mesma reação em três situações. Pode-se afirmar que, a) na situação I, as moléculas reagentes apresentam energia maior que a energia de ativação, mas a geometria da colisão não favorece a formação dos produtos. b) na situação II, ocorreu uma colisão com geometria favorável e energia suficiente para formar os produtos. c) na situação III, as moléculas reagentes foram completamente transformadas em produtos. d) nas situações I e III, ocorreram reações químicas, pois as colisões foram eficazes. e) nas situações I, II e III, ocorreu a formação do complexo ativado, produzindo novas substâncias. 4.A tabela a seguir fornece as concentrações em mol/L de A em vários intervalos de tempo de acordo com a sua reação com B. 2 A + 3 B → 2 C + D X (mol/L) 1 0,7 0,4 0,3 Tempo (s) 0 120 300 540 Tempo (min) Concentração em mol/L de A 0 2 2 1 5 0,5 8 0,3 11 0,2 12 I. Calcule a velocidade média da reação nos seguintes intervalos: a) 0 a 5 min. b) 5 a 11 min. II. Use a velocidade média de consumo de A no intervalo de 0 min a 5 min e calcule a velocidade média de formação de D e de consumo de B. 5.A combustão do butano (C4H10) corresponde à seguinte formação: C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(g) + energia Se a velocidade da reação for 0,05 mol de butano/min, calcule a massa de CO2(g) produzida em 1 h. ATIVIDADES PROPOSTAS 1.Com relação à reação Fe + 2 HCℓ → FeCℓ2 + H2, foram feitas as seguintes medidas: Calcule a velocidade de desaparecimento do HCℓ no intervalo de 2 s a 8 s. a) 0,12 mol · s–1 b) 0,13 mol · s–1 c) 0,14 mol · s–1 d) 0,15 mol · s–1 e) 0,16 mol · s–1 2.(UNAERP) A tabela a seguir mostra a variação da concentração de uma substância A, em função do tempo em uma reação química: aA + bB ⇌ cC + dD Qual será o valor da velocidade média da reação de A correspondente ao intervalo entre 4 e 14 minutos? a) 4 mol · L–1 · min–1 Tempo (s) Mol de HCℓ Mol de FeCℓ2 0 1,4 0 2 1 0,25 4 0,6 0,45 8 0,1 0,70 Tempo (min) [A](mol/L) 0 11 2 7 4 4,3 6 3 8 2 10 1 12 0,5 14 0,3 16 0,2 18 0,2 13 b) 0,40 mol · L–1 · min–1 c) 1,4 mol · L–1 · min–1 d) 25 mol · L–1 · min–1 e) 2,5 mol · L–1 · min–1 3.(UESC) A água oxigenada (H2O2(aq)) se decompõe, produzindo água e gás oxigênio, de acordo com a equação: H2O2(aq) → H2O(ℓ) + 1212O2(g) O gráfico a seguir foi construído a partir de dados experimentais e mostra a variação da concentração de água oxigenada em função do tempo. Qual será a velocidade média de decomposição da água oxigenada nos intervalos I, II e III? a) 0,03 mol · L–1 · min–1; 0,02 mol · L–1 · min–1; 0,01 mol · L–1 · min–1 b) – 0,03 mol · L–1 · min–1; – 0,02 mol · L–1 · min–1; – 0,01 mol · L–1 · min–1 c) 0,8 mol · L–1 · min–1; 0,5 mol · L–1 · min–1; 0,3 mol · L–1 · min–1 d) 0,5 mol · L–1 · min–1; 0,3 mol · L–1 · min–1; 0,2 mol · L–1 · min–1 e) 0,8 mol · L–1 · min–1; 0,05 mol · L–1 · min–1; 0,015 mol · L–1 · min–1 4.(UC-BA) A etapa determinante da velocidade de uma reação que se processa por um mecanismo de várias etapas é a que envolve a) maior número de colisões efetivas entre reagentes, por unidade de tempo. b) menor diferença entre a energia dos reagentes e dos produtos. c) maior diferença entre a energia dos reagentes e dos produtos. d) menor energia de ativação. e) maior energia de ativação. 5.(UPE) A reação de decomposição da amônia produz 8,40 g/min de nitrogênio. A velocidade dessa reação em mols de NH3 por hora é a) 0,30 mol/h. b) 60 mol/h. c) 18 mol/h. d) 36 mol/h. e) 1,80 mol/h. 6. (PUC-RS) Analise as curvas a seguir, que representam uma reação química ocorrendoem duas diferentes temperaturas (T1 e T2, em que T1 é menor do que T2, e Ea é a energia de ativação), e as afirmativas. 14 I. Um aumento de temperatura aumenta a velocidade de reação, pois aumenta a energia de ativação da reação. II. Um aumento de temperatura provoca um aumento na velocidade da reação, pois aumenta a fração de moléculas que irão colidir eficazmente. III. Na temperatura T1, a velocidade de reação é maior, pois a energia das moléculas é também maior. IV. Na temperatura T2, a velocidade de reação é menor, pois diminui o número de moléculas com energia mínima necessária para a reação ocorrer. Pela análise do gráfico, está correto apenas o conteúdo de a) I. b) II. c) I e III. d) II e IV. e) II, III e IV. 7.(UFMG) Um palito de fósforo não se acende, espontaneamente, enquanto está guardado, mas basta um ligeiro atrito com uma superfície áspera para que ele, imediatamente, entre em combustão, com emissão de luz e calor. Considerando essas observações, é correto afirmar que a reação a) é endotérmica e tem energia de ativação maior que a energia fornecida pelo atrito. b) é endotérmica e tem energia de ativação menor que a energia fornecida pelo atrito. c) é exotérmica e tem energia de ativação maior que a energia fornecida pelo atrito. d) é exotérmica e tem energia de ativação menor que a energia fornecida pelo atrito. e) é exotérmica e a energia de ativação é igual à energia fornecida pelo atrito. 8.Na seguinte reação de síntese da amônia: N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g), verifica-se que em 6 minutos é consumido 0,3 mol de N2(g). Sobre o que foi dito, calcule a) a velocidade média de consumo de H2(g).a velocidade média de consumo de N2(g). b) a velocidade média de formação de NH3(g). c) a velocidade média da reação. 9.(UNICAMP) Amostras de magnésio foram colocadas em soluções de ácido clorídrico em diversas concentrações e temperaturas, havendo total dissolução do metal e desprendimento do hidrogênio gasoso. Observaram-se os seguintes resultados: 1 Mg(s) + 2 HCℓ(aq) → 1 MgCℓ2(aq) + 1 H2(g) Nº da amostra Massa de magnésio dissolvida Tempo para dissolver I 2 g 10 min II 0,40 g 2 min III 0,40 g 1 min [N2O5](mol/L) 0,233 0,200 0,180 0,165 0,155 Tempo (s) 0 180 300 540 840 15 Nº da amostra Massa de magnésio dissolvida Tempo para dissolver IV 0,50 g 1 min a) Em qual caso a velocidade média da reação foi maior? b) Em qual caso se desprendeu maior quantidade de H2(g)? Mostre como você chegou a essas conclusões. 10.(FAAP) Em um determinado meio onde ocorre a reação 1 N2O5 → 1 N2O4 + 12O2, observou-se a seguinte variação na concentração de N2O5 em função do tempo: Calcule a velocidade média da reação no intervalo de tempo de 3 a 5 minutos. Cinética Química II 1.(FUVEST) Observe a seguinte equação para responder à questão. NaHSO4 + CH3COONa → CH3COOH + Na2SO4 A reação representada é realizada segundo dois procedimentos. I. Triturando reagentes sólidos. II. Misturando soluções aquosas concentradas dos reagentes. Utilizando as mesmas quantidades de NaHSO4 e de CH3COONa nesses procedimentos, à mesma temperatura, a formação do ácido acético a) é mais rápida em II, porque, em solução, a frequência de colisões entre os reagentes é maior. b) é mais rápida em I, porque, no estado sólido, a concentração dos reagentes é maior. c) ocorre em I e II com igual velocidade, porque os reagentes são os mesmos. d) é mais rápida em I, porque o ácido acético é liberado na forma de vapor. e) é mais rápida em II, porque o ácido acético se dissolve na água. 2.(MACKENZIE) Leia as afirmações a seguir. I. Z representa a energia de ativação na presença de catalisador. II. Y representa a energia de ativação na presença de catalisador. III. X representa a variação de entalpia. IV. A velocidade de formação dos produtos é menor no caminho B. As afirmações anteriores referem-se ao seguinte diagrama energético dos caminhos A e B da reação reagentes → produtos: Somente são corretas a) I e III. b) II e III. c) II e IV. d) III e IV. e) I e IV. 16 3.(UNESP) Sobre catalisadores, são feitas as quatro afirmações seguintes: I. São substâncias que aumentam a velocidade de uma reação. II. Promovem um mecanismo alternativo para a reação, em que a energia de ativação é menor. III. As reações nas quais atuam não ocorreriam na sua ausência. IV. Enzimas são catalisadores biológicos. Entre essas afirmações, estão corretas apenas a) I e II. b) II e III. c) I, II e III. d) I, II e IV. e) II, III e IV. 4.São dados a seguir os gráficos representativos do caminho das reações (C.R.) I, II e III. a) Explique qual das reações, I, II ou III, exige maior energia de ativação (Ea). b) Qual das reações é, provavelmente, a mais rápida? 5. Considere o gráfico a seguir. Com base no gráfico, qual o valor da energia a) de ativação sem catalisador da reação A + B → AB? b) de ativação com catalisador da reação A + B → AB? c) de ativação com e sem catalisador da reação AB → A + B? d) absorvida pela reação AB → A + B? e) liberada pela reação A + B → AB? ATIVIDADES PROPOSTAS 1.(PUC-RS) Para responder à questão, relacione os fenômenos descritos na coluna 1 com os fatores que influenciam na velocidade destes, mencionados na coluna 2. Coluna 1 ( 1 ) Queimadas se alastrando rapidamente quando está ventando. ( 2 ) Conservação dos alimentos no refrigerador. ( 3 ) Efervescência da água oxigenada na higiene de ferimentos. 17 ( 4 ) Lascas de madeiras queimando mais rapidamente que uma tora de madeira. Coluna 2 ( A ) Superfície de contato ( B ) Catalisador ( C ) Concentração ( D ) Temperatura A alternativa que contém a associação correta entre as duas colunas é: a) 1-C; 2-D; 3-B; 4-A. b) 1-D; 2-C; 3-B; 4-A. c) 1-A; 2-B; 3-C; 4-D. d) 1-B; 2-C; 3-D; 4-A. e) 1-C; 2-D; 3-A; 4-B. 2.(UFRN-Adaptada) Alguns medicamentos de natureza ácida, como vitamina C (ácido ascórbico) e aspirina (ácido acetilsalicílico), são consumidos na forma de comprimidos efervescentes. A efervescência desses comprimidos, responsável pela produção de gás carbônico, decorre da reação (a seguir representada) entre a substância ativa e um bicarbonato do excipiente. HA(aq) + HCO– 3 (aq)→ A–(aq) + H2O(ℓℓ) + CO2(g) Um professor partiu desse acontecimento cotidiano para demonstrar a influência de certos fatores na velocidade de reação (ver figura a seguir). Primeiramente (I), pediu que os alunos medissem o tempo de dissolução de um comprimido efervescente inteiro em um copo de água à temperatura ambiente (25 °C). Em seguida (II), sugeriu que repetissem a experiência usando um comprimido inteiro em um copo de água gelada (5 °C). Finalmente (III), recomendou que utilizassem um comprimido partido em vários pedaços, em um copo de água à temperatura ambiente (25 °C). Os estudantes observaram que, em relação ao resultado do primeiro experimento, os tempos de reação do segundo e do terceiro foram, respectivamente, a) menor e maior. b) menor e igual. c) maior e igual. d) maior e menor. e) menor e menor. 3.(FATEC) A obtenção de CO2 gasoso, em laboratório, pode ser feita pela reação entre carbonato de cálcio (sólido) e solução aquosa de ácido clorídrico. 18 Considere os conjuntos de condições experimentais descritas na tabela a seguir. Utilizando-se uma certa massa de carbonato e excesso de ácido, obtém-se CO2 mais rapidamente quando se utiliza o conjunto de condições experimentais descrito em a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 4. (UNIRIO) O gráfico a seguir refere-se ao diagrama energético de uma reação química (reagentes → produtos), em que se veem destacados dois caminhos de reação:Após uma análise das entalpias dos reagentes, dos produtos e dos valores a, b, c e d, pode-se afirmar que a) a reação é endotérmica e a presença do catalisador diminuiu o ∆H de a para b. b) a reação é endotérmica e a representa o ∆H com a presença do catalisador. c) a reação é exotérmica e a energia de ativação, sem a presença do catalisador, é representada por c. d) a presença do catalisador diminuiu o ∆H da reação representado por c. e) a presença do catalisador diminuiu a energia de ativação de a para b e manteve constante o ∆H da reação representado por d. 5.(PUC) No laboratório, o hidrogênio pode ser preparado pela reação de zinco com solução de ácido clorídrico. Condição experiment al I II III I V V Temperatu ra (ºC) 20 2 0 4 0 4 0 40 Concentraç ão de ácido (mol · L–1) 4 6 6 4 6 Tipo de amostra de carbonato gr ão s p ó p ó gr ã o s grãos 19 Observe as condições especificadas nas experiências a seguir. A velocidade da reação é maior em a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 6.(UFPE) Você está cozinhando batatas e fazendo carne grelhada, tudo em fogo baixo, em um fogão a gás. Se você passar as duas bocas do fogão para fogo alto, o que acontecerá com o tempo de preparo? a) Diminuirá para os dois alimentos. b) Diminuirá para a carne e aumentará para as batatas. c) Não será afetado. d) Diminuirá para as batatas e não será afetado para a carne. e) Diminuirá para a carne e permanecerá o mesmo para as batatas. 7.(UNIRIO) Observe os recipientes a seguir para responder à questão. Em cada um dos recipientes A, B, C e D, foram colocados a mesma massa, em gramas, de pérolas de zinco e o mesmo volume de ácido clorídrico de igual concentração, nas temperaturas indicadas na figura anterior. Após um tempo t, observou-se, em cada recipiente, desprendimento de gás e calor. Com base nos dados apresentados, assinale a única opção verdadeira. a) Não há aumento de energia cinética e, consequentemente, não haverá maior número de choques efetivos entre as moléculas reagentes. b) Há liberação de cloro gasoso na reação, em virtude do aumento da temperatura. c) A intensidade da reação será a mesma nos recipientes A, B, C e D, pois o volume de ácido clorídrico é também o mesmo. Temperatura (ºC) Zinco Concentração do ácido em mol/L Experiência I 25 granulado 1,0 Experiência II 25 granulado 0,5 Experiência III 30 em pó 1,0 Experiência IV 30 em pó 0,5 Experiência V 30 em raspas 1,0 20 a) A temperatura não interfere na velocidade da reação, sendo a taxa de desaparecimento do zinco proporcional ao volume do ácido. b) A taxa de desaparecimento do zinco nos recipientes será A < B < C < D. 8.(UNICAMP) O gráfico a seguir representa as variações das massas de um pequeno pedaço de ferro e de uma esponja de ferro (palha de aço usada em limpeza doméstica) expostos ao ar (mistura de gás nitrogênio, N2(g), gás oxigênio, O2(g), e outros gases, além de vapor de água). a) Por que as massas da esponja e do pedaço de ferro aumentam com o tempo? b) Qual das curvas diz respeito à esponja de ferro? Justifique. 09.Este é o gráfico de uma mesma reação, com e sem participação de catalisador. Identifique cada letra e classifique a reação em endotérmica ou exotérmica. 10.Dado o gráfico, responda aos itens que seguem. a) Qual o valor da energia do complexo ativado? b) Qual o valor da energia de ativação para a reação A + B → C? c) Qual o valor da energia de ativação para a reação C → A + B? d) Qual o valor da energia absorvida na reação A + B → C? e) Qual o valor da energia liberada na reação C → A + B? Cinética Química III 01.Amostras de ferro em contato com ácido clorídrico reagem de acordo com a seguinte equação: Fe(s) + 2 HCℓℓ(aq) → FeCℓℓ2(aq) + H2(g) Para calcular a velocidade dessa reação, é necessário considerar a) somente a concentração do ferro no prego. b) somente a concentração de hidrogênio gasoso desprendido. c) somente a concentração da solução de ácido clorídrico. d) somente a concentração do cloreto ferroso formado. 21 e) a concentração da solução ácida e do cloreto ferroso formado. 02.Seja a reação de decomposição 2 N2O5 → 4 NO2 + O2. Pode-se afirmar que a) a velocidade da reação pode ser calculada pela expressão v = k[N2O5]2. b) a velocidade da reação é dada por: v = k[NO2]4[O2][N2O5]2. c) a ordem global da reação é 5. d) é uma reação endotérmica, por causa do O2. e) é uma reação exotérmica, por causa do NO2. 03.(UFRJ) A oxidação do brometo de hidrogênio pode ser descrita em 3 etapas: I. HBr(g) + O2(g) → HOOBr(g) (etapa lenta) II. HBr(g) + HOOBr(g) → 2 HOBr(g) (etapa rápida) III. HOBr(g) + HBr(g) → Br2(g) + H2O(g) (etapa rápida) A expressão da velocidade da reação de oxidação do brometo de hidrogênio é a) v = k[HBr][O2]. b) v = k[HBr][HOOBr]. c) v = k[HOBr][HBr]. d) v = k[HOBr]2. e) v = k[Br2][H2O]. 04.A síntese parcial do trióxido de enxofre é representada pela equação: 2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g) Admitindo que essa reação ocorre com a velocidade x e que, reduzindo a concentração molar do SO2 à quarta parte e dobrando a do O2, ela passa a ocorrer com a velocidade y, calcule a razão xy. 05.(UNIFEI-MG) A cinética da reação hipotética 2 A + 3 B → 1 D + 2 C foi estudada obtendo-se a seguinte tabela: Com base na tabela dada, pede-se a) a equação da Lei da Velocidade. b) o valor da constante de velocidade k. ATIVIDADES PROPOSTAS 01.(FUVEST) O estudo cinético, em fase gasosa, da reação representada por NO2(g) + CO → CO2(g) + NO mostrou que a velocidade da reação não depende da concentração de CO, mas depende da concentração de NO2 elevada ao quadrado. Esse resultado permite afirmar que Experiência [ ] · 102 inicial vinicial de formação de D mol de moléculas/min [A] [B] 1 1 1 2 2 2 1 4 3 3 1 6 4 1 2 8 5 1 3 18 22 a) o CO atua como catalisador. b) o CO é desnecessário para a conversão de NO2 em NO. c) o NO2 atua como catalisador. d) a reação deve ocorrer em mais de uma etapa. e) a velocidade da reação dobra se a concentração inicial de NO2 for duplicada. 02.(UECE) Assinale a alternativa correta. a) Reação não elementar é a que ocorre por meio de duas ou mais etapas elementares. b) 2 NO(g) + H2(g) → N2O(g) + H2O(g) é um exemplo de reação elementar porque ocorre por meio de três colisões entre duas moléculas de NO e uma de H2. c) No processo: a expressão da velocidade da reação global é dada por v = k[HBr][HBrO]. d) Se a velocidade de uma reação é dada por v = k[NO2] · [CO], sua provável reação será NO + CO2 → NO2 + CO. 03.(UEL) No estudo cinético de uma reação representada por 2 A(g) + B2(g)→ 2 AB(g), colocaram-se os seguintes dados: A velocidade da reação pode ser expressa pela equação a) v = k[A]2. b) v = k[B]2. c) v = k[A][B]. d) v = k[A]2[B2]. e) v = k[A][B]2. 04.(UNITAU) Na reação de dissociação térmica do HI(g), a velocidade de reação é proporcional ao quadrado da concentração em mol/L do HI. Se triplicar a concentração do HI, a velocidade da reação a) aumentará 6 vezes. b) aumentará 9 vezes. c) diminuirá 6 vezes. d) diminuirá 9 vezes. e) diminuirá 3 vezes. 05.(UNIRIO) Em um laboratório, foram efetuadas diversas experiências para a seguinte reação: 2 H2(g) + 2 NO(g) → N2(g) + 2 H2O(g) Com os resultados das velocidades iniciais obtidos, montou-se a tabela a seguir. 23 ]Baseando-se na tabela anterior, é possível afirmar que a Lei da Velocidade para a reação é a) v = k[H2]. b) v = k[NO]. c) v = k[H2][NO]. d) v = k[H2]2[NO]. e) v = k[H2][NO]2. 06.(FATEC) Tiossulfato de sódio e ácido clorídrico interagem segundo a equaçãoa seguir. A transformação é sinalizada pelo surgimento de um precipitado de enxofre que transmite à solução uma certa turbidez. O estudo experimental da transformação foi feito cronometrando o tempo necessário para a formação de uma quantidade fixa de enxofre capaz de encobrir uma cruz feita em uma folha de papel. Os seguintes dados foram coletados: A análise dos dados permite concluir que a velocidade da reação a) é diretamente proporcional ao produto [H+]2 [S2O3 2−]. b) é diretamente proporcional ao quadrado da concentração de H+. c) é diretamente proporcional ao quadrado da concentração de S2O3 2− . d) independe da concentração do reagente tiossulfato. e) independe da concentração do reagente H+. 07.(PUC-MG) Considere a seguinte reação química: N2(g) + 2 O2(g) → 2 NO2(g), em que a velocidade da reação obedece à equação v = k[N2][O2]2. Triplicando a concentração mol/L de gás nitrogênio, duplicando a concentração mol/L de gás oxigênio e mantendo as demais condições constantes, nota-se que a velocidade da reação a) permanece constante. b) triplica. c) aumenta seis vezes. d) aumenta nove vezes. e) aumenta doze vezes. 08.A síntese da água ocorre com velocidade v, a uma temperatura t. Na mesma temperatura, o que ocorrerá com a velocidade ao se reduzir à metade a concentração, em mol/L, do hidrogênio e duplicar a do oxigênio? 09.(UNIP) A poluição é uma das causas da destruição da camada de ozônio. Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio com o ozônio: 2 NO2(g) + O3(g) → N2O5(g) + O2(g) Essa reação ocorre em duas etapas: I. 1 NO2(g) + O3(g) → NO3(g) + O2(g) (lenta) II. NO3(g) + NO2(g) → N2O5(g) (rápida) Qual é a Lei da Velocidade para a reação? 10.(UNESP) Uma das reações que ocorrem na camada de ozônio da atmosfera entre NO(g) e O3(g) é expressa pela equação: 24 NO(g) + O3(g) → NO2(g) + O2(g) Essa reação foi estruturada em laboratório, e os seguintes dados foram obtidos a 25 ºC. Se a velocidade da reação é expressa por v = k[NO]n[O3]m, encontre os valores de n e m. [NO] (mol · L–1) [O3] (mol · L–1) ΔΔ[NO2] /ΔΔt (mol · L–1 · s–1) 1 · 10–6 3 · 10–6 0,660 · 10–4 1 · 10–6 6 · 10–6 1,32 · 10–4 1 · 10–6 9 · 10–6 1,98 · 10–4 2 · 10–6 9 · 10–6 3,96 · 10–4 3 · 10–6 9 · 10–6 5,94 · 10–4 25 26 27 28 Diluição das soluções 29 30 Mistura de soluções com reações químicas 31 32 33 34 Termoquímica I – Fatores que influenciam o ΔH e tipos de ΔH 35 36 Termoquímica II – Cálculos do ΔH pelo(a): calor de formação, Lei de Hess e energia de ligação 37 38 39 Cinética Química I – Velocidades média e instantânea 40 41 42 43 Cinética Química II Fatores que alteram a velocidade de uma reação 44 45 46 Cinética Química III Lei da Velocidade das Reações Químicas 47 48