Avaliacao II QG EQ

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – CAMPUS DIADEMA</p><p>RUA ARTUR RIEDEL, 275</p><p>JD. ELDORADO – DIADEMA/SP</p><p>CEP 09972-270</p><p>Profa. Carolina Vautier Teixeira Giongo</p><p>QUÍMICA GERAL – ENGENHARIA QUÍMICA – 1º SEMESTRE 2022</p><p>Avaliação II</p><p>Esta Avaliação vale 11 pontos e pode ser feita com consulta e discussão com os colegas e com o docente.</p><p>Responda à mão e com letra legível (lápis forte) as seguintes questões, apresentando os cálculos</p><p>realizados e considerações feitas para a obtenção das respostas. Ao final de cada questão, apresente as</p><p>fontes consultadas para a resolução, assim como os nomes dos colegas/docente com os quais discutiu a</p><p>questão. Não se esqueçam das unidades de medida, por favor! A avaliação deve ser postada até</p><p>07/08/2022, no espaço destinado. Em caso de dúvidas sobre os enunciados das questões ou suspeitas</p><p>de equívocos nos mesmos, não hesitem em entrar em contato comigo.</p><p>Questão 1. (3,0) – Termodinâmica</p><p>1.1- (1,0) Uma amostra de 1,0 g de amendoim sem casca e sem sal foi queimada em atmosfera de oxigênio</p><p>(P = 1 bar) em uma bomba calorimétrica a volume constante, tendo-se observado uma variação de 3,0</p><p>oC na temperatura da água que circunda a câmara de combustão. No calorímetro há 2000 g de água</p><p>envolvendo a câmara de combustão, sendo o calor específico da água igual a 4,184 J/g.oC. (a) (0,2)</p><p>Explique como funciona a bomba calorimétrica a volume constante (calorímetro a volume constante)</p><p>apresentada na figura abaixo, indicando as interfaces onde é permitida e onde é impedida a troca de</p><p>calor. (b) (0,4) Calcule o calor liberado pela queima de 1,0 g do alimento. (b) (0,2) Esse calor diz respeito</p><p>a U ou H? Justifique. (c) (0,3) Que conteúdo de energia corresponde a uma porção de 15 g de</p><p>amendoim em kcal? Compare o valor obtido com o valor fornecido pelo fabricante do amendoim</p><p>abaixo</p><p>1.2 - (1,0) Um calorímetro a pressão constante foi utilizado no intuito de determinar o calor de</p><p>neutralização do HCl por NaOH. Na calibração deste calorímetro, foi constatado que 100 mL de solução</p><p>liberam 1,88 kJ de calor com uma variação de temperatura de 4,51 oC. Na sequência, 50 mL de 1,0 mol.L-1</p><p>de HCl(aq) e 50 mL de 1,0 mol.L-1 de NaOH(aq) foram misturados neste calorímetro, havendo um aumento</p><p>http://www.unifesp.br/servicos/sobre.htm</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – CAMPUS DIADEMA</p><p>RUA ARTUR RIEDEL, 275</p><p>JD. ELDORADO – DIADEMA/SP</p><p>CEP 09972-270</p><p>Profa. Carolina Vautier Teixeira Giongo</p><p>de 6,5 oC na temperatura do sistema. (a) (0,25) Obtenha o calor envolvido nessa reação, bem como a</p><p>variação de energia interna e a variação de entalpia para a reação de neutralização do HCl pelo NaOH? (b)</p><p>(0,3) Caso a calibração do calorímetro não houvesse sido feita, como poderia ser estimado o calor para</p><p>essa reação e que considerações precisariam ser feitas? Apresente o novo valor obtido para o calor e</p><p>compare com o valor obtido no item (a). (c) (0,15) A energia interna dos produtos da reação é maior ou</p><p>menor que a energia dos reagentes? Justifique a resposta. (d) (0,3) Usando as variações de entalpia molar</p><p>de formação (Hf</p><p>o) dos reagentes e dos produtos da reação de neutralização do HCl pelo NaOH</p><p>HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) Ho</p><p>reação =?</p><p>calcule a variação da entalpia padrão para esta reação (Ho</p><p>reação) e compare com o valor obtido no item</p><p>(a). Valores de Hf</p><p>o podem ser obtidos nos livros de química geral e/ou físico-química.</p><p>1.3 - (1,0) Analise as afirmações abaixo, decidindo se são corretas ou incorretas, justificando qualquer que</p><p>seja sua resposta, seja correta ou incorreta:</p><p>(a) (0,2) Um gás que se expande contra o vácuo à temperatura constante (processo isotérmico), realiza</p><p>trabalho de expansão, o que resulta em uma diminuição de sua energia interna (U < 0)</p><p>(b) (0,2) Para um sistema com fronteiras rígidas e diatérmicas, a variação de energia interna é nula</p><p>(U = 0)</p><p>(c) (0,2) Nos processos espontâneos que ocorrem em sistemas isolados, a energia interna é constante mas</p><p>a entropia aumenta (S > 0)</p><p>(d) (0,2) Calor é uma forma de transferência de energia caótica que resulta de diferenças de temperatura</p><p>(e) (0,2) Quando a energia é transferida do sistema para as vizinhanças sob forma de calor, tanto a variação</p><p>da energia interna quanto a variação de entropia do sistema são positivas (Usistema > 0 e Ssistema > 0)</p><p>Questão 2. (4,0) Ácidos, Bases e Tampões</p><p>2.1- (1,6) (a) (0,4) Escreva as equações de desprotonação (perda de prótons) de H2O e HCO3</p><p>- (ânion</p><p>bicarbonato) em água, indicando as bases conjugadas desses ácidos. Escreva os equilíbrios protonação</p><p>(ganho de prótons) para H2O e HCO3</p><p>- em água, indicando os ácidos conjugados dessas bases. Como você</p><p>classificaria o comportamento acido-base da água e do HCO3</p><p>-? (b) (0,4) Escreva a equação para a reação</p><p>entre a base fraca NH3 e o ácido forte HCl. Calcule o pH da solução resultante da mistura de 50 mL de uma</p><p>solução aquosa de HCl 0,30 mol.L-1 com 50 mL de uma solução aquosa 0,30 mol.L-1 de NH3. Por que o pH</p><p>dessa mistura não é igual a 7? (c) (0,3) Calcule o pH de uma solução aquosa 0,30 mol.L-1 de fluoreto de</p><p>sódio (NaF). (d) (0,2) Calcule o pH de uma solução aquosa 0,30 mol.L-1 de cloreto de sódio (NaCl). (e) (0,3)</p><p>Compare os valores de pH obtidos nos itens (c) e (d), justificando eventuais diferenças.</p><p>http://www.unifesp.br/servicos/sobre.htm</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – CAMPUS DIADEMA</p><p>RUA ARTUR RIEDEL, 275</p><p>JD. ELDORADO – DIADEMA/SP</p><p>CEP 09972-270</p><p>Profa. Carolina Vautier Teixeira Giongo</p><p>2.2-(1,0) (a) (0,5) Calcule o pH de uma solução aquosa de KOH com concentração de 2 x 10-7 mol.L-1? (b)</p><p>(0,5) A partir dos valores de Kw para as diferentes temperaturas, calcule os valores de pH para as seguintes</p><p>amostras de água pura em diferentes temperaturas, apresentando o raciocínio empregado nos cálculos.</p><p>Faça um gráfico da variação do pH da água em função da temperatura e comente os resultados obtidos</p><p>Tempertura/oC Kw pH</p><p>0 0,1 x 10-14</p><p>10 0,3 x 10-14</p><p>25 1,0 x 10-14</p><p>37 2,1 x 10-14</p><p>50 5,5 x 10-14</p><p>2.3-(1,4) Um dos tampões mais importantes presentes no sangue é o tampão ácido carbônico</p><p>(H2CO3)/bicarbonato (HCO3</p><p>-). No sangue, as concentrações de H2CO3 e HCO3</p><p>- são respectivamente iguais a</p><p>0,0012 mol/L e 0,024 mol/L, sendo o pKa do H2CO3 igual a 6,1. (a) (0,4) Escreva a equação de equilíbrio em</p><p>meio aquoso para o par H2CO3 e HCO3</p><p>- e calcule pH de um tampão H2CO3/HCO3</p><p>- com as concentrações</p><p>dessas espécies no sangue. (b) (1,0) Uma pessoa de 46 kg (pode ser a Prof. Carolina) tem cerca de 3 litros</p><p>de sangue. Empregando as concentrações de H2CO3 e HCO3</p><p>- mencionadas, calcule o volume, em mL, de</p><p>HCl 6 mol/L que pode ser neutralizado pelo tampão H2CO3/HCO3</p><p>- presente no sangue dessa pessoa sem</p><p>que o pH caia abaixo de 7,0, o que a levaria à morte. Por favor, não me mate e apresente os cálculos, bem</p><p>como as aproximações feitas anexados.</p><p>Questão 3. (3,0) Eletroquímica</p><p>3.1- (2,0) Analise as afirmações abaixo, apontando e justificando todos os acertos e erros nelas</p><p>encontrados:</p><p>(a) (0,4) A reação 2Ag+(aq) + Ni(s) → Ni2+(aq) + 2Ag(s) pode dar origem a uma pilha representada pelo</p><p>diagrama Ni(s)| Ni+2(aq)|| Ag+(aq)| Ag(s), cujo potencial padrão de celula é Eo</p><p>célula = + 0,52 V</p><p>(b) (0,2) A célula eletroquímica representada pelo diagrama Ag(s)|Ag+(aq)||Cu+2(aq)|Cu(s) possui Go > 0,</p><p>isto é, a reação 2Ag(s) + Cu2+(aq) → Cu(s) + 2Ag+(aq) não representa uma célula voltaica (uma pilha)</p><p>(c) (0,4) A reação de redução de Sn2+(aq) em presença de Cl-(aq) requer a aplicação de um potencial Eaplicado</p><p>> + 1,5 V, resultando na produção de gás cloro no catodo</p><p>(d) (0,4) Uma pilha deixa de ser funcional (deixa de realizar trabalho elétrico) quando o equilíbrio químico</p><p>é atingido. Nesse caso, a constante de equilíbrio da reação redox representativa da pilha pode ser</p><p>determinada a partir do potencial padrão da célula, Eo</p><p>celula</p><p>http://www.unifesp.br/servicos/sobre.htm</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO – CAMPUS DIADEMA</p><p>RUA ARTUR RIEDEL, 275</p><p>JD. ELDORADO – DIADEMA/SP</p><p>CEP 09972-270</p><p>Profa. Carolina Vautier Teixeira Giongo</p><p>(e) (0,3) Numa célula eletrolítica, os elétrons se deslocam do anodo (eletrodo onde ocorre a oxidação) para</p><p>o catodo (eletrodo onde ocorre a redução) às expensas de uma fonte de tensão que forneça um potencial</p><p>superior a um valor mínimo para que uma dada reação não espontânea ocorra.</p><p>(h) (0,3) Em um processo eletrolítico, 1 mol de elétrons irá reduzir 0,5 mol de Ni2+(aq), produzindo 65 g de</p><p>Ni(s).</p><p>3.2- (1,0) Pilhas de concentração descritas pelo diagrama abaixo são a base para a construção de eletrodos</p><p>para medidas do pH de soluções. Escreva as semi-reações que ocorrem no anodo e no catodo. Indique a</p><p>concentração de H+ no anodo e no catodo e calcule o pH do eletrodo cuja concentração de H+ é</p><p>desconhecida ([H+] = x mol/L) quando o potencial E lido for igual a +0,081 V.</p><p>Pt(s)|H2(g, 1 bar|H+(aq, x mol/L) || Pt(s)|H2(g, 1 bar|H+(aq, 1 mol/L)</p><p>Questão 4. (1,0) Grand Finale</p><p>4.1-(0,4) Elabore uma questão que, para você, ficou sem resposta no que diz respeito aos conteúdos de</p><p>Termodinâmica, Equilíbrio Ácido-Base e Tampões e Eletroquímica.</p><p>4.2-(0,2) Indique, dentre os conteúdos acima, o mais familiar e o menos familiar para você.</p><p>4.3-(0,2) Na UC de Química Geral Teórica, sua maior dificuldade esteve mais relacionada aos conceitos ou</p><p>aos cálculos envolvidos na obtenção de resultados?</p><p>4.4.-(0,2) Deixe aqui suas sugestões, que são essenciais, para que eu possa aprimorar a próxima edição</p><p>desta UC.</p><p>http://www.unifesp.br/servicos/sobre.htm</p>