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Lista de exercícios - p1 e p2

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1 
 
Centro Universitário da FEI 
 
Departamento de Engenharia Química 
 
 
 
 
 
 
QM3240 - Química Inorgânica 
Material de Apoio – Exercícios 
 
 
 
 
 
 
Profa. Dra. Andreia de A. Morandim-Giannetti 
 
 
 
 
 
Segundo Semestre de 2016 
2 
 
Exercícios P1 
1 – A luz amarela emitida por uma lâmpada de vapor de sódio usada para iluminação pública tem um 
comprimento de onda de 589 nm. Qual é a frequência dessa radiação? 
 
2 – Calcule a energia de um fóton amarelo cujo comprimento de onda é 589 nm? 
 
3 – Um laser emite luz com frequência de 4,69x1014 s-1. Qual é a energia de radiação desse laser? Se 
o laser emite uma explosão ou pulso de energia contendo 5x1017 fótons de radiação, qual é a energia 
total desse pulso? Se o laser emite 1,3x10-2 J de energia durante esse pulso, quantos fótons são 
emitidos durante o pulso? 
 
4 - Explique concisamente porque o berílio tem configuração 1s2 2s2 e não 1s2 2s1 2p1. 
 
5 - Os próximos orbitais depois do d e do f são os g. Quantos orbitais g existem? Qual seria o menor 
número quântico principal que um orbital g possuiria? Deduza o número atômico do primeiro 
elemento no qual o orbital g começaria a ser completado com base nos padrões de preenchimento de 
d e f. 
 
6 – Certos elementos emitem luz de um comprimento de onda específico quando são queimados. 
Historicamente, os químicos utilizavam tais comprimentos de onda de emissão para determinar se 
certos elementos estavam presentes em uma amostra. Alguns comprimentos de onda característicos 
para alguns desses elementos são: 
Ag 328,1 nm Fe 372,0 nm 
Au 267,6 nm K 404,7 nm 
Ba 455,4 nm Mg 285,2 nm 
Ca 422,7 nm Na 589,6 nm 
Cu 324,8 nm Ni 341,5 nm 
a) Determine quais elementos emitem radiação na parte visível do espectro 
b) Qual elemento emite fótons de energia mais alta? E de energia mais baixa? 
c) Ao ser queimada uma amostra de substância desconhecida emite luz de freqüência 6,59x1014 s-1. 
Qual desses elementos provavelmente está na amostra? 
 
7 - A luz ultravioleta (UV) que é responsável pelo bronzeamento da pele encontra-se na região de 320 
nm a 400 nm. Calcule a energia total (em joules) absorvida por uma pessoa exposta durante 2 horas 
a essa radiação, sabendo que 2,0x1016 fótons por centímetro quadrado, em um intervalo de 80 nm 
(320 nm a 400 nm), bombardeiam a superfície da terra e que a área exposta do corpo é 0,45 
m2.Considere que apenas metade da radiação é absorvida e que a outra metade é refletida pelo 
corpo (obs: use um comprimento de onda médio de 360 nm para calcular a energia de um fóton). 
 
3 
 
8 - Lâmpadas decorativas, como aquelas encontradas nas árvores de Natal, geralmente obtêm suas 
cores através da pintura do vidro da lâmpada. Se uma corda de luzes inclui lâmpadas com 
comprimentos de onda de 480, 530 e 700 nm, pergunta-se: 
a) Quais são as freqüências das lâmpadas? 
b) Quais as energias envolvidas em cada uma das lâmpadas apresentadas? Em que consiste essa 
diferença de energia observada? 
 
9 – Os fogos de artifício são compostos basicamente por pólvora (mistura de enxofre, carvão e nitrato 
de potássio) e por um sal de um elemento determinado (o que irá determinar a cor da luz produzida 
na explosão). A pólvora, em um fogo de artifício, possui, além do KNO3, KClO4 ou KClO3. Estes 
compostos são denominados oxidantes e são altamente explosivos. A presença desses sais é uma 
forma de aumentar a explosão e a claridade proporcionada pelo fogo de artifício. As cores produzidas 
em um show de fogos de artifício são produzidas a partir de dois fenômenos: a incandescência (luz 
produzida pelo aquecimento de substâncias) e a luminescência (luz produzida a partir emissão de 
energia, na forma de luz, por um elétron excitado, que volta para o nível fundamental), fenômeno que 
provoca a observação de diferentes cores. A luminescência é uma característica de cada elemento 
químico. Ou seja, átomos de sódio quando aquecido, emitem luz amarela, pela luminescência. Já os 
átomos de estrôncio e lítio produzem luz vermelha. Os de bário produzem luz verde e assim por 
diante, conforme observado na tabela abaixo. 
 
Sal Cor Comprimento de onda () 
Na3AlF6, NaCl AMARELO 570 nm 
CuCl AZUL 475 nm 
CaCl2, CaSO4, CaCO3 LARANJA 590 nm 
SrCO3, Li2CO3 VERMELHO 650 nm 
Ba(NO3)2, BaCl+ VERDE 510 nm 
Mistura de sais de estrôncio e cobre VIOLETA 400 nm 
 
Baseado nas informações do texto e informações dadas em sala de aula, responda as 
questões abaixo: 
a) Faça o cálculo da energia referente à emissão para o NaCl e para o CaCl2 e depois faça uma 
discussão dos resultados obtidos de acordo com as propriedades da tabela periódica. 
b) Baseado nas propriedades da tabela periódica, faça uma previsão da solubilidade dos cloretos 
apresentados na tabela. Explique detalhadamente 
c) Calcular a energia de ionização para o BaCl2 sabendo-se que os valores das energias envolvidas 
em sua formação são: 
Energia de formação = -858,56 KJ / mol Energia de afinidade = -349 KJ / mol 
Entalpia de vaporização = 142 kJ/mol Entalpia de fusão = 7,75 kJ/mol 
Energia de ligação Cl2 = 240 KJ / mol Energia de rede = 2255 KJ / mol 
 
4 
 
10 – Se a diferença de energia entre dois estados eletrônicos é 46,12 kcal/mol, qual será a freqüência 
da luz emitida quando o elétron cai do estado mais elevado para o mais baixo? 
 
11 - Por que as energias de ionização são sempre grandezas positivas? Por que F tem maior energia 
de ionização que O? Porque a segunda energia de ionização de um átomo é sempre maior que sua 
primeira energia de ionização? 
 
12 – Explique a variação nas energias de ionização do carbono, como mostrado no gráfico abaixo: 
1 2 3 4 5 6
0
10000
20000
30000
40000
50000
kJ
m
ol
-1
número de ionização
 
 
13 - Baseado no esquema abaixo, explique detalhadamente, o comportamento observado para os 
diferentes sais em termos de solubilidade em função das propriedades da tabela periódica. 
 
 
14 - Os átomos e íons Na, Mg+, Al2+ e Si3+ são isoeletrônicos (mesmo número de elétrons), baseado 
nessas informações responda:Para qual destes a carga nuclear efetiva que atua sobre o elétron mais 
externa será menor? Para qual ela será maior? Explique detalhadamente com base nas propriedades 
da tabela periódica (2 pontos). 
 
5 
 
15 – Qual espécie é maior em cada um dos pares abaixo? Explique baseado nas propriedades da 
tabela periódica. 
a) Na ou Na+ 
b) O-2 ou F- 
 
16 – Coloque os íons S-2, Cl-, K+ e Ca2+ em ordem crescente de tamanho. 
 
17 – Explique as seguintes variações nos raios atômicos ou iônicos: 
a) I- > I > I+ 
b) Ca2+ > Mg2+ > Be2+ 
c) Fe > Fe2+ > Fe3+ 
 
18 – Ordene os átomos e íons a seguir em ordem decrescente de tamanho: 
a) Mg+2; Ca+2; Ca 
b) S-2; S; O-2 
 
19 – Por que o cálcio é geralmente mais reativo que o magnésio? Por que o cálcio e normalmente 
menos reativo que o potássio? 
 
20 - Baseado no fluxograma e nos conhecimentos adquiridos em aula, respondas as questões 
abaixo. 
 
NaCl
Purificação 
e diluição
amônia
Reator
Célula 
de Hg
barrilha
Soda diluída
Gás cloro
úmido
Evaporadores
Torre de 
secagem
Gás cloro
Evaporadores Escamadores
Soda em 
escamas
Ácido sulfúrico 98%
Ácido sulfúrico 
72%
Câmara de 
chumbo
NO
água
Dióxido de 
enxofre
Reator
Gás oxigênio
Ácido nítrico 68 % Reator
tolueno
trinitrotolueno
Reator
bauxita
AluminaEletrólise
AlReator
KOH
Ácido 
sulfúrico
Alúmen de potássio
 
6 
 
a) Caso um químico desejasse obterhidróxido de potássio ao invés de soda (hidróxido de sódio) durante o 
processo bastaria adequar o processo e substituir o cloreto de sódio por cloreto de potássio. Baseado nos seus 
conhecimentos, qual dos cloretos citados apresentaria menor solubilidade? Explique baseado nas propriedades 
da tabela periódica e nos dados de energia de rede. 
 
Dados: Hrede (NaCl) = 787 kJ/mol 
 Hrede (KCl) = 717 kJ/mol 
 
b) Durante o processo de produção do ácido sulfúrico inicialmente o dióxido de enxofre é transformado em 
trióxido de enxofre e, posteriormente é produzido o ácido. Baseado os seus conhecimentos explique 
detalhadamente como é possível à existência desses dois óxidos e dê a geometria de cada um deles baseado 
na TLV. 
 
c) Dados os valores de energia envolvidas na formação do cloreto de sódio, qual o valor da energia de afinidade 
para o mesmo? 
Dados: Hrede = 787 kJ/mol 
 Hionização = 495,4 kJ/mol 
 Hformação = -411,1 kJ/mol 
 Hsublimação = 107,8 kJ/mol 
 Hdissociação = 244 kJ/mol 
 
21 - Construa o diagrama de Born-Haber e determine a Entalpia de Rede de CsF a partir dos dados: 
Entalpia de ionização do Cs(g) = 386kJ; Entalpia de atomizaçãdo do Cs(s) = 72kJ; Energia de ligação 
F2(g) = 152kJ; Eletroafinida do F(g) = -318kJ; Entalpia de formação [Cs(s)+1/2F2(g)=CsF(s)] = -
528kJ. 
 
22- Através do cálculo da entalpia de rede pode-se ter uma noção da solubilidade de compostos. 
Baseado nessa informação e nos dados abaixo, responda as questões detalhadamente. 
Dados para o CoF2: 
entalpia de ionização do Co(g) para Co2+(g) = 2417kJ; 
Entalpia de atomização do Co(s) = 324kJ; 
 Energia de ligação F2(g) = 152kJ; 
Eletroafinidade do F(g) = -318kJ 
entalpia de formação [Co(s)+F2(g)=CoF2(s)] = -700kJ. 
 
Dados para o MnF2: 
entalpia de ionização do Mn(g) para Mn2+(g) = 2230kJ; 
Entalpia de atomização do Mn(s) = 224kJ; 
 Energia de ligação F2(g) = 152kJ; 
Eletroafinidade do F(g) = -318kJ 
entalpia de formação [Mn(s)+F2(g)=MnF2(s)] = -788kJ. 
a) Construa o diagrama de Born-Haber para os dois compostos 
7 
 
b) Qual dos dois apresenta maior solubilidade? Explique detalhadamente baseado nos cálculos e nas 
propriedades da tabela periódica 
c) Quais os números quânticos para o elemento diferentes nos dois compostos? Justifique sua 
resposta. 
d) Tanto a entalpia de atomização como a de ionização do cobalto são menores, como você explica 
esse fato? Explique detalhadamente 
 
23 - Através do ciclo abaixo é possível calcular-se a energia de rede para o NaCl, composto muito 
utilizado pela indústria química para a produção de Soda, Cloro, Barrilha, etc. Sobre o cloreto de 
sódio e baseado nas informações contidas no diagrama abaixo, responda: 
 
 
 
a) Qual a configuração eletrônica abreviada para o cloro e o sódio antes e após o processo de 
ionização e de eletroafinidade? 
 
24- Use o ciclo de Born-Haber para mostrar que a reação: K(s) + ½ Cl2(g) KCl(s) , é exotérmica. São 
conhecidas as seguintes energias : 
K(s)  K(g) (90,0 kJ) ½ Cl2(g)  Cl(g) (119,0 kJ) K(g)  K+(g) (419 kJ) 
Cl(g)  Cl- (g) (- 349 kJ) K+ (g) + Cl- (g)  KCl(s) (- 704 kJ) 
 
25- Calcular a energia de ionização para o BaCl2 sabendo-se que os valores das energias envolvidas 
em sua formação são: 
Energia de formação = -858,56 KJ / mol Energia de afinidade = -349 KJ / mol 
Entalpia de vaporização = 142 kJ/mol Entalpia de fusão = 7,75 kJ/mol 
Energia de ligação Cl2 = 240 KJ / mol Energia de rede = 2255 KJ / mol 
 
26 – Explique por que a energia de rede do óxido de magnésio (3850 kJ/mol) é maior que a do óxido 
de bário (3114 kJ/mol), sabendo-se que eles têm arranjos de íons similares no retículo cristalino. 
 
8 
 
27 - Construa a estrutura de Lewis para o íon amônio (NH4+); tetracloreto de carbono (CCl4); 
hexafluoreto de silício (SiF62-) e determine o arranjo dos pares de elétrons e sua forma molecular de 
acordo com a teoria VSEPR. Determine ainda a polaridade de cada uma destas moléculas. 
 
28 - Construa a estrutura de Lewis e as formas das moléculas: (a) SO3; (b) SO32-; (c) IF5. Determine 
ainda se existe polaridade em cada uma destas moléculas. 
 
29 - Explique porque o BF3 possui uma molécula trigonal planar com base em suas ligações químicas 
e no conceito de hibridização. 
 
30 - Os clorofluorcarbonos (CFC’s) estão entre os gases considerados perigosos para o meio 
ambiente devido à reação que têm com o ozônio na atmosfera. Geralmente, quando emitidas estas 
moléculas são CFCl3, com o carbono como átomo central. Quando alcança a estratosfera, essa 
molécula se torna CFCl2, e um átomo de Cl é liberado para reagir com O3. Determine as estruturas 
das duas moléculas e diga qual a mudança de hibridização que ocorre nessa reação. 
 
31- Construa a estrutura de Lewis e as formas das moléculas: (a) PCl6-, (b) BF4-, (c) NH2Cl. Determine 
se há ou não polaridade nestas moléculas. 
 
32 - Construa a estrutura de Lewis e as estruturas VSEPR das moléculas: (a) BrF5, (c) PF5, (d) IO3F. 
Determine se há ou não polaridade nestas moléculas afirmando sim ou não e porque. 
 
33 – Ordene os compostos iônicos abaixo em ordem crescente de energia de rede. 
a) NaF; CsI; CaO 
b) AgCl; CuO; CrN 
 
34 – Qual ligação é mais polar? B-Cl ou C-Cl? P-F ou P-Cl? Explique. 
35 - Sabe-se que um elemento X forma 3 compostos com cloro, tendo as fórmulas XCl2 e XCl6. Um 
dos seus óxidos tem a fórmula XO3 e X reage com sódio formando o composto Na2X. Baseado nas 
informações responda as questões abaixo: 
a) Em que grupo da tabela periódica se localiza X? Justifique com as devidas estruturas e 
hibridizações possíveis 
b) Quais dessas moléculas são polares? Qual a geometria das moléculas? Justifique. 
 
9 
 
Exercícios P2 
1 - Use os diagramas de orbitais moleculares para determinar o número de elétron desemparelhados 
em: 
a) O2- 
b) O2+ 
c) BN 
d) NO- 
 
2 - Durante a obtenção do N2 o ar é liqüefeito por resfriamento e posteriormente aquecido para 
separação dos componentes por destilação fracionada. Além do N2 (78%), outro composto obtido 
deste fracionamento é o O2 (21%), utilizado para diversos fins. Com relação aos compostos citados 
no texto, segundo a TLV deveriam ser paramagnético ou diamagnético? E segundo a TOM? 
Justifique sua resposta com os devidos diagramas e hibridizações necessários. Dê a geometria, o 
números de ligações sigma e pi e a ordem de ligação 
O2 e F2
B2, C2, N
 
3 - O Cloro tem a capacidade de formar diferentes oxiácidos, sendo que em cada composto formado 
existem polaridades diferentes envolvidas. Desenhe as estruturas possíveis de Lewis dos compostos 
existentes e explique entre as mesmas, qual dos oxiácidos abaixo é o mais ácido baseado nos seus 
conhecimentos de eletronegatividade, polaridade de ligação, geometria e ligação covalente. 
 
HClO HClO2 HClO3 HClO4 HClO5 
 
42 - A Teoria do Orbital Molecular (TOM) é uma das mais recentes teorias no estudo das ligações 
químicas. Assim, ao se comparar a molécula de oxigênio e o íon peróxido quanto às propriedades 
magnéticas e ordem de ligação, como as mesmas podem ser classificadas? Justifique com os 
devidos diagramas e cálculos 
 
4 – Quando óxido de titânio (IV) é aquecido em atmosfera de hidrogênio, desenvolve uma cor azul, 
indicando absorção de luz no vermelho. A redução de Ti (IV) a Ti (III) corresponde àdopagem n ou à 
dopagem p? Explique 
 
5 - Os semicondutores são muito utilizados em equipamentos eletrônicos, atualmente principalmente 
os dopados (tipo p ou tipo n) no lugar dos condutores. Eles apresentam várias vantagens, o que vem 
fazendo com que os mesmos se destaquem no mercado. Exemplos de matrizes dopadas são adição 
de fósforo ou arsênio em uma matriz de silício e inserção de alumínio ou boro numa matriz de silício. 
Qual dos dois é do tipo n? E do tipo p? Explique o porque detalhadamente e faça um esquema 
ilustrativo dos dois semicondutores com relação a banda de valência, banda de condução e gap de 
energia. 
10 
 
 
6 -Qual você espera ser melhor condutor de eletricidade, o germânio ou o germânio dopado com 
arsênio? Justifique sua resposta usando o modelo do orbital molecular. 
 
7 - Esboce um semicondutor de silício e insira uma impureza composta de índio e depois arsênio 
explicando o que acontece com o cristal de silício desse semicondutor em termos de condutividade. 
Explique detalhadamente 
 
8 – Coloque as substâncias BaCl2, H2, CO, HF e Ne em ordem crescente de ponto de ebulição. 
 
9 – O etanol e o éter dimetílico têm a mesma fórmula molecular, C2H6O. O etanol ferve a 78,4ºC 
enquanto o éter dimetílico ferve a -23,7ºC. Explique porque o ponto de ebulição do éter é tão mais 
baixo do que do etanol. 
 
10 – O éter etílico possui PE= 36ºC e o 1-butanol, apesar de possuir a mesma massa molar, possui 
PE= 111ºC. Explique detalhadamente. 
 
11 - Vários íons complexos são sintetizados utilizando-se a amônia, como o [Cr(NH3)6]+3, 
[Ni(H2O)5(NH3)]+2, [CoCl(NH3)5]+2. Qual o número de coordenação de cada íon complexo? Qual o 
número de oxidação dos metais em cada caso? Como você faria para modificar a cor de cada um dos 
complexos? Explique. Em que consiste essa modificação de cor? Explique Considerando todos esses 
complexos de spin alto, como ficaria a hibridização. Faça o desenho em cada caso dando a 
hibridização 
 
12 - Um sólido rosa tem a fórmula CoCl3.5NH3.H20. Uma solução deste sólido apresenta coloração 
rósea e rapidamente fornece 3 mols de AgCl na titulação com nitrato de prata. Quando o sólido róseo 
é aquecido, ele perde 1 mol de água para gerar um sólido púrpura com a mesma razão de NH3:Cl:Co. 
O sólido púrpura libera rapidamente 2 de seus cloretos; então, após dissolução e titulação com nitrato 
de prata, libera lentamente 1 de seus cloretos. Deduza a fórmula dos complexos que apresentam NC 
igual a 6. 
Obs: somente ânions não constituintes do íon complexo são liberados na titulação 
 
13 - Um composto de fórmula RuCl3.5H2O é dissolvido em água, formando uma solução aproximadamente da 
mesma cor que o sólido. Imediatamente após a formação da solução, a adição de um excesso de AgNO3 forma 
2 mols de AgCl sólido por mol de complexo. Escreva a fórmula para o composto, mostrando quais ligantes têm 
maior probabilidade de estar presentes na esfera de coordenação. Depois que uma solução de RuCl3.5H2O ficou 
em repouso por aproximadamente 1 ano, a adição de AgNO3 precipita 3 mols de AgCl por mol de complexo. O 
que aconteceu após esse tempo? Esses complexos são de spin alto ou baixo? Paramagnéticos ou 
diamagnéticos? 
 
11 
 
14 - As etapas terminais do metabolismo celular consistem na combustão da glicose e de outros 
metabólitos, com liberação de energia e produção de CO2 e H2O. O gás carbônico difunde-se para os 
líquidos intersticiais e então para o sangue. Considere que ocorrem os seguintes equilíbrios: 
 
CO2 + H2O  H2CO3 H2CO3  H+ + HCO3- 
 
O pH do sangue modifica a ventilação alveolar através do centro respiratório, uma estrutura do 
sistema nervoso serve de sensor da acidez sanguínea. Quando um paciente apresenta taquipnéia há 
maior liberação de gás carbônico; chamamos de bradipnéia a situação que ocorre maior retenção de 
CO2. Explique o que ocorre com o pH do sangue no caso de um paciente com taquipnéia de maneira 
clara, em termos de equilíbrio. 
 
15- Dissolveram-se 0,0560 g de ácido acético em água até perfazer 50,0 mL de solução. Calcule as 
concentrações de H+, CH3COO- e CH3COOH no equilíbrio bem como o pH da solução (Ka = 1,8x10-5) 
 
16 - Abaixo estão representados alguns processos inorgânicos. Baseado nos seus conhecimentos e 
na interpretação do esquema, responda as questões posteriores. 
Cu2SCalcocita Flotação
Cu
alumínio
ar
SO2 H2SO4
Reator
SO3
ar água
Al2O3bauxita
KOH
H2
eletrólise
Solução 
de KCl
Cl2
HCl
Reator
amôniaReator
Destilação 
fracionada
ar reator NO NO2
HNO3
ar
KAl(SO4)2
 
 
a) Caso o sulfeto de cobre I fosse contaminado com sulfeto de cobre II, teríamos um produto com 
dopagem do tipo p ou n? Justifique sua resposta com os devidos diagramas. 
b) No esquema é demonstrada de maneira simplificada a produção de ácido nítrico. Durante o 
processo de produção do mesmo partimos de gás nitrogênio e um dos intermediários é o monóxido 
de nitrogênio. Os mesmos são paramagnéticos ou diamagnéticos? Qual a ordem de ligação em cada 
caso? Justifique adequadamente.

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