Algumas dicas para a AV2 (T.3054)

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Algumas dicas para a AV2
Equação termoquímica – é uma equação química que também mostra o valor de ΔH° (entalpia padrão da reação). Uma equação termoquímica sempre mostra os estados físicos de reagentes e produtos e o seu valor de ΔH° será verdadeiro somente quando os coeficientes de reagentes e produtos significarem os números de mols das respectivas substâncias, ou seja, os coeficientes da equação balanceada.
Exemplo:
		N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(l) ΔH° = − 92,38 kJ
Nesta equação termoquímica, observa-se que o valor da entalpia da reação é de – 92,38 kJ, onde o sinal negativo significa que a reação é exotérmica (libera calor). O calor liberado é de 92,38 kJ por mol de nitrogênio (N2) no estado gasoso (g). Na equação, tem-se ainda, que 1 mol de N2 reage com 3 mols de hidrogênio (H2), também no estado gasoso (g). A reação produz 2 mols de água (H2O) no estado líquido (l).
O valor da entalpia de uma reação é proporcional ao número de mols da reação. Assim, o valor de ΔH° = − 92,38 kJ é valido para a reação de 1 mol de nitrogênio. Se tivermos 2 mols de N2, o valor da entalpia será de duas vezes o ΔH°, e teremos:
		2N2(g) + 6H2(g) → 4NH3(l) ΔH° = − 184,76 kJ
Exercício:
Dada a equação química:
		2Fe(s) + 3CO2(g) → Fe2O3(s) + 3CO(g)	ΔH° = +26,7 kJ
a) A reação é endotérmica ou exotérmica? Justifique.
R.: a reação é endotérmica, por que o sinal do ΔH° é positivo, ou seja, a reação absorve calor.
b) Qual o valor de ΔH° para a reação de 1 mol de ferro (Fe) com gás carbônico?
R.: a equação indica o valor da entalpia para a reação de 2 mols de ferro. Para 1 mol, temos:
	2 mols Fe(s) ............ ΔH° = +26,7 kJ
	1 mol Fe(s) ............. x
	X = +26,7 KJ/2 então, ΔH° = +13,35 kJ
Eletroquímica
Dada a uma pilha galvânica formada pelos eletrodos de magnésio e alumínio:
Mg2+ + 2e- ----- > Mg(s) E° = - 2,37V
 Al3+ + 3e- ----- > Al(s) E° = - 1,66V
a) Qual eletrodo é o catodo?
R.: o catodo da pilha é o eletrodo com o maior potencial de redução (E°). Logo, entre os eletrodos de alumínio e magnésio, o de maior potencial é o alumínio. O Al é o catodo.
b) Qual eletrodo é o anodo?
R.: o anodo da pilha é o eletrodo com o menor potencial de redução. Assim, o Mg é o anodo.
c) Qual é a d.d.p. (diferença de potencial) da pilha?
R.: a d.d.p. será o E° do catodo menos o E° do anodo
d.d.p = - 1,66 – (-2,37)
d.d.p. = - 1,66 + 2,37 = + 0,71V
Obs: lembre-se que não existe pilha com potencial elétrico negativo.
d) Qual o número de elétrons envolvidos na equação global?
R.: o primeiro passo é escrever a equação global da pilha. Para isso, é necessário identificar o catodo (eletrodo que sofre redução) e o anodo (eletrodo que sofre oxidação).
Já sabemos que o catodo é o eletrodo de maior E° de redução. 
A semi-equação de redução do alumínio é: Al3+ + 3e- ----- > Al(s) 
A semi-equação de oxidação do magnésio é: Mg(s) ------ > Mg2+ + 2e-
Assim, as semi-equações de redução e oxidação da pilha podem ser escritas:
Al3+ + 3e- ----- > Al(s) 
 Mg(s) ------ > Mg2+ + 2e-
Numa equação eletroquímica o número de elétrons perdidos pelo anodo deve ser igual ao número de elétrons recebidos pelo catodo. Vemos que nesta equação o magnésio perde 2 elétrons e o alumínio recebe 3 elétrons. Logo, é preciso balancear a equação, pelo número de elétrons. Para isso multiplica-se a semi-equação do alumínio por 2 e a semi-equação do magnésio por 3, ficando:
2Al3+ + 6e- ----- > 2Al(s) 
 3Mg(s) ------ > 3Mg2+ + 6e-
	3Mg(S) + 2Al3+ + 6e- ------ > 3Mg2+ + 2Al(s) + 6e-
O número de elétrons envolvido na equação global é de 6.
Cinética química
A equação 2A (g) + B (g) ------- > C (g) se processo em uma única etapa. Qual a velocidade da reação quando K = 0,5 L/mol.min; [A] = 2 M e [B] = 4 M?
R.: para resolver este problema é preciso utilizar a equação da lei de velocidade:
	V = K.[A]m.[B]n
Nas reações elementares (reações que se processam em uma única etapa), os expoentes m e n são iguais aos coeficientes da equação balanceada. Assim, para este problema temos:
	V = K. [A]2.[B]1 
Substituindo os valores dados no problema, temos:
	V = 0,5 
Concentração 2M lê-se 2 molar, que significa 2 mol/L (dois mols por litro); 
similarmente, 4M = 4 mol/L.
Substituindo na equação, tem-se:
	V = 0,5 
	V = 0,5 
	
V = 0,5 x 4 x 4 
V = 8 .... mas, como = M, pode-se escrever que = M2.
Assim, a velocidade pode ser escrita como: V = 8 .
Estequiometria - Rendimento
É comum uma reação química produzir uma quantidade de produto menor que a esperada pela equação química correspondente. Quando isso acontece, dizemos que o rendimento da reação não foi total ou completo. Uma reação pode ter o rendimento menor porque ocorrem perdas durante a reação.
Rendimento de uma reação é o quociente entre a quantidade de produto real obtida e a quantidade de produto que seria teoricamente esperada. Multiplicando-se o resultado por 100, temos o rendimento em porcentagem.
Exercício 1:
Queimando-se 30 g de carbono puro, com 90% de rendimento, qual a massa de CO2 obtida?
Como o rendimento é de 90%, pode-se escrever .
Temos: C + O2 --------- > CO2
 12g . . . . . . . . . . . . 44 x 0,9
 30g . . . . . . . . . . . . x
X = .......... x = 99 g CO2
Exercício 2:
Calcule a massa de 0,75 mol de nitrato de bário Ba(NO3)2 . Massas atômicas: Ba = 137u; N = 14u; O = 16u.
R.: Para calcular a massa de 0,75 mol de nitrato de bário, primeiro é preciso calcular a massa de 1 mol. Assim, nesse composto temos:
1 átomo de Ba x 137 = 137			1 mol ------------- 261 g
2 átomos de N x 14 = 28		 0,75 mol ------------ x g
6 átomos de O x 16 = 96 x = 0,75 x 261 = 195,75 g
Total ................... 261 g 
Exercício 3:
Calcule o número de mols presentes em 320 g de oxigênio (O2). Massa atômica O = 16u.
Aqui, pede-se para calcular o número de mols de uma substância simples. Cada molécula de oxigênio (O2) é formada por 2 átomos de oxigênio. Logo, 1 mol de O2 pesa 2 x 16 = 32 g.
	1 mol ------------ 32 g
 X mols ----------- 320 g		x = 10 mols.