Quimica Geral

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Departamento de Química Fundamental 
Universidade Federal de Pernambuco
 Química Geral 1 – 2010/1
2a Prova – 13/05/2010
1 – O ponto de ebulição da água numa área com pressão atmosférica de 1atm é 100 oC . Suponha que 
uma região ciclônica (uma região de baixa pressão) move-se para a área. Descreva e explique o que 
acontece com o ponto de ebulição da água.
Resposta: 
No ponto de ebulição, a temperatura é tal que a pressão de vapor do líquido está em equilíbrio com a 
pressão externa. Na região ciclônica, a pressão de vapor estará em equilíbrio com uma pressão inferior 
a 1 atm, isto é, a água entrará em ebulição a outra temperatura. 
A variação da pressão de vapor com a temperatura é descrita aproximadamente pela Equação de 
Clausius e Clapeyron, 
0
2
1 1 2
1 1ln vap
HP
P R T T
∆  
= −   . Na região de baixa pressão teremos P2 < 1 atm, e 
portanto 2
1
ln
P
P < 0. Como a vaporização é um processo endotérmico, o termo 
0
vapH
R
∆ será positivo, o 
que obrigará o termo 
1 2
1 1
T T
 
−   a ser negativo. Para isto, é necessário que T2 seja menor que T1, ou seja, 
na região ciclônica a água entrará em ebulição a uma temperatura inferior a 100 oC.
2 – A variação da energia livre padrão para a reação )(2)( 242 gNOgON → é igual a 4,76 kJ mol-1 a 
298K.
a) Determine a constante de equilíbrio (K) para a reação.
b) Se 2,95g de N2O4 e 0,76 g de NO2 são colocados em um balão de 2,0L a 298K, quais as pressões 
parciais no equilíbrio de N2O4 e NO2? Considere que N2O4 e NO2 são gases ideais.
Resposta: 
 10242 76,4 )(2)(
−
=∆→ molkJGgNOgON r
a) QRTGG rr ln
0 +∆=∆ no equilíbrio KQeGr ==∆ 0 logo:
RT
GK r
0
ln ∆−=
( )
146,0
921,1
298314,8
1076,4ln 11
13
=
−=
×
×−
=
−−
−
K
KmolJK
molJK
( )
146,0
padrao) (pressao1bar P onde e 
42
2
42
2
2
42
2
42
2
2
=



°



°
=
=°
°
=
°
=⇒=
P
P
P
P
K
P
P
a
P
P
a
a
a
K
ON
NO
ON
ON
NO
NO
ON
NO
b) MM (N2O4) = 92 g mol-1 e MM (NO2) = 46 g mol-1
mol
gmol
gNOn
mol
gmol
gONn
0165,0
46
76,0)(
0321,0
92
95,2)(
12
142
==
==
−
−
Calculando as pressões parciais iniciais:
( )
( ) barL
KmolKbarLmolP
bar
L
KmolKbarLmolP
nRTPV
NO
ON
20,0
2
29808314,00165,0
40,0
2
29808314,00321,0
11
11
2
42
=
×
=
=
×
=
=
−−
−−
10,0
)40,0(
)20,0( 2
2
42
2
==



°



°
=
P
P
P
P
Q
ON
NO
 temos Q < K, logo a reação ira na direção do produto
N2O4(g) ⇄ NO2(g)
inicio 0,40 bar 0,20 bar
variação -x +2x
equilíbrio (0,40-x) (0,20+ 2x)
00184,0946,04
)40,0(
)220,0(146,0 2
2
2
42
2
=−+⇒
−
+
==



°



°
= xx
x
x
P
P
P
P
K
ON
NO
( )254,0 018,0 −== xex
Logo as pressões parciais no equilíbrio são: 
( )
barP
barxP
ON
NO
382,0018,040,0
236,0018,0220,0220,0
42
2
=−=
=×+=+=
3 – A porcentagem de desprotonação do ácido benzóico (C6H5COOH), em uma solução 
0,110 mol L–1, é 2,4%. Quais são o pH da solução e o Ka do ácido benzóico?
Resposta: 
Reação de desprotonação do ácido benzóico: HA(aq) → A–(aq) + H+(aq), 
onde HA representa o ácido benzóico (C6H5COOH) e A– o benzoato (C6H5COO–).
A porcentagem de desprotonação é:
13
0
L mol 1064,2110,0024,0024,0%4,2%100 −−×=×=⇒==× x
x
x
Logo [A-] = [H3O+] = x = 2,64 × 10–3 mol L–1.
[ ]
6,2
1
1063,2loglog
3
3
=


 ×
−=



°
−=
−
+
M
M
C
OH
pH .
ou seja, pH = 2,6.
Utilizando a relação estequiométrica e construindoos uma tabela de equilíbrio obtemos a constante de 
equilíbrio:
HA(aq) ⇔ A–(aq) + H+(aq)
Início x0 0 0*
Variação – x + x + x
Equilíbrio x0 – x x x
* desprezando-se a contribuição da autoprotólise da água, e, x0 é a concentração inicial do ácido 
benzóico, isto é, x0 = 0,110 mol L–1.
[ ] [ ] [ ]
5
6
13
213
2
3
)OH(
3
)OH()A()A(
)OH()HA(
)OH()A(
a
1049,6
10736,0
1097,6
)L mol 1064,2110,0(
)L mol 1064,2(
)110,0(
1
]HA[
1
]OH[
1
]A[
)(11,1,1 23
2
3
−
−
−−
−−
+
−
+
−
×=
×
=
×−
×
=
−
=




×


=
====
=
+−
+−
x
x
M
MM
K
puroliquidoaeM
OHaM
HAaM
Aaonde
aa
aa
K
a
H 
ou seja, Ka = 6,5 × 10–5.
4 – Calcule o pH de uma solução aquosa de cloreto de amônio (NH4Cl) 0,19 M.
O cloreto de amônio é um sal de caráter ácido (cátion ácido). Espera-se pH abaixo de 7,0. 
Após a dissolução, o equilíbrio relevante é: 
NH4+(aq) + H2O(l) → H3O+(aq) + NH3(aq)
A constante de acidez Ka é dada por: Kb = Kw/Kb = 10-14/1,8 x 10-5 = 5,5 x 10-10.
Para saber o pH da solução resultante, devemos saber a concentração de íons H3O+. Para tal, devemos 
montar a tabela de equilíbrio para a reação acima representada:
tabela de equilíbrio:
NH4+ NH3 H3O+
Início 0,19 0 0
Mudança - x + x + x
Equilíbrio 0,19-x x x
Ka = [NH3] [H3O + ] = x . x = 5,5 x 10-10 
 [NH4+] 0,19-x
Simplificando a equação e aproximando x a zero: x2 = 1,05 x 10-10; x = 1,02 x 10-5.
Como x << 5% de 0,19 M, a aproximação é válida.
Finalmente, para calcularmos pH: pH = - log [H3O+] = - log 1,02 x 10-5 = 5,00.
Logo, o pH da solução aquosa de cloreto de amônio 0,19 M é 5,00.
DADOS: 
2
1 1 2
1 1ln vap
HP
P R T T
°∆   
= −       ln
vapGP
RT
°∆
= 0 lnG G R T Q∆ = ∆ + logpX X= −
a b wK K = K× WpH pOH pK+ = 2
1 1 2
1 1ln rK H
K R T T
°   ∆
= −       1 L atm = 101,325 J
-1 -1 -1 -1R=8,314 J.K .mol =0,082 L.atm.K .mol 1 atm = 1,01325 x 105 Pa 1 torr = 133,3 Pa 1 bar = 105Pa
Constantes de equilíbrio a 298K
Substância Ka Kb KW Kps
Água (H2O) - - 1,0 x 10–14
Ácido fórmico ( HCOOH) 1,8 x 10–4 - -
Metilamina (CH3NH2) 3,6 x 10–4
Amônia (NH3) 1,8 x 10-5 -
Carbonato de cálcio 
(CaCO3)
8,7 x 10–9
 
elemento símbolo Massa Molar 
(g.m ol-1) 
Alumínio Al 26,98 
Bromo Br 79,90 
Califórnio Cf 251 
Ferro Fe 55,85 
Hidrogênio H 1,01 
Lawrêncio Lr 260 
Nitrogênio N 14,01 
Oxigênio O 16,00