Lista Equilíbrio Químico, ácido base e tampão

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro 
Campus Duque de Caxias 
 
2ª Lista de Físico-Química II – 1/2012 
Professor: André Von-Held Soares 
 
Para dados de massa molar, consulte uma tabela periódica. 
 
Equilíbrio Químico 
 
1) Considere a reação 
A(g) + 2B(g) → C(g) + 2D(g) 
Mostre as curvas da variação das concentrações com o tempo, supondo que inicialmente 
[A]0=[B]0. 
2) Considere o equilíbrio 
A(g) ↔ B(g) + C(g) Kc = 2 
Explique o que acontecerá com a concentração de A num recipiente de 1 litro se: a) forem 
adicionados 1 mol de cada espécie (A, B e C); b) 2 mol de cada espécie; c) 3 mol de cada espécie. 
3) Escreva a condição de equilíbrio para cada uma das seguintes reações: 
a) 2SO2(g) ↔ S2(g) + 2O2(g) 
b) SO2(g) ↔ ½ S2(g) + O2(g) 
c) S2(g) + 2O2(g) ↔ 2SO2(g) 
d) ½ S2(g) + O2(g) ↔ SO2(g) 
 
4) A constante de equilíbrio, Kc, para a reação 
2 SO2(g) + O2(g) ↔ 2 SO3(g) 
É 249 a uma determinada temperatura. Uma análise do conteúdo do recipiente em que contam 
estes três componentes, nesta temperatura, deu o seguinte resultado: [SO3]=2,62 M, [SO2]=0,149 
M e [O2]=0,449 M. O sistema está em equilíbrio? 
5) Kc=1,77 para a reação PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g) a 250ºC. Um recipiente de 4,50 litros contém 2,57 
mol de PCl5, 6,39 mol de PCl3 e 3,20 mol de Cl2 a 250ºC. Pergunta-se: a) O sistema está em 
equilíbrio? b) Suponha que 3,0 mol de PCl5 e 2,5 mol de Cl2 tenham sido adicionados ao sistema a 
250ºC. Qual será a quantidade de matéria de PCl3 na nova situação de equilíbrio? 
6) Kp=3,29 x 10-4 para 2 NOCl(g) ↔ 2 NO(g) + Cl2(g) a 796ºC. Nesta temperatura, estes componentes 
num certo recipiente têm as seguintes pressões parciais: PNOCl=3,46 atm; PNO=0,110 atm e 
PCl2=0,325 atm. O sistema está em equilíbrio? 
 
Equilíbrio Ácido-base 
 
7) Calcule o pH de uma solução de HCl 0,25 M. 
8) Calcule o pH de uma solução de NaOH 0,25 M. 
9) A 1,0 litro de determinada solução de HCl 0,25 M foram adicionados 200 mL de uma solução 0,1 
M de NaOH. Calcule o pH da solução resultante. 
10) Calcule o pH de uma solução de ácido acético (CH3COOH) 0,25 M. Dado: Ka=1,8 x 10-5. 
11) Calcule pH de uma solução de amônia (NH3) 0,25 M. Dado Kb=1,8 x 10-5. 
12) A 1 litro de determinada solução de ácido acético 0,25 M foram adicionados 20 mL de solução 
0,1 M de NaOH. Calcule o pH da solução resultante. 
13) A nicotina (C10H14N2) é uma base fraca que pode receber até dois prótons da água, da seguinte 
forma: 
C10H14N2 + H2O ↔ C10H14N2H+ + OH- Kb1=7,4 x 10-7 
C10H14N2H+ + H2O ↔ C10H14N2H2+ + OH- Kb2=1,7 x 10-11 
Para que a nicotina seja absorvida pelo organismo, é preciso que ela não reaja com a água. Por 
isso, a fumaça do cigarro tem outros componentes que deixam seu pH ácido (entre 5,5 e 6,0). 
Calcule o pH de uma solução de nicotina 0,1 M, considerando apenas o primeiro equilíbrio ácido 
base. 
 
 
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Solução tampão 
 
14) Considere uma solução tampão feita com [NH3]=0,3 M e [NH4Cl]=0,3 M. Calcule: a) o pH da 
solução; b) o pH da solução após a adição de 0,1 mol de HCl. Dado: Kb=1,8 x10-5. 
15) Sabendo que o sangue é um tampão com pH de aproximadamente 7,4, supondo que todo o CO2 
que entra em contato com o sangue se transforme em H2CO3, calcule a razão [H2CO3]/[HCO3-]. 
Dado: Ka1=4,2 x 10-7 
16) O ácido fórmico (ou metanóico, HCOOH) tem seu nome derivado de “formiga”, pois é uma 
defesa natural de alguns insetos contra predadores. Entretanto, pode ser utilizado em humanos no 
tratamento contra o reumatismo. Para um litro de solução, calcule: a) o pH de um tampão fórmico 
preparado com 0,2 M de formato de sódio (ou metanoato, NaHCOO) e 0,15 M de ácido fórmico; 
b) o pH da solução final após a adição de 0,05 mol de HCl; c) o pH da solução tampão do item “a” 
após a adição de 0,05 mol de NaOH. Dado: pKa=3,77. 
 
Hidrólise 
 
17) Substâncias sólidas que contêm o grupo cianeto (CN-) são bastante perigosas, pois, em contato 
com a água, podem produzir o ácido cianídrico (HCN) que é gás um letal. Mesmo assim, NaCN e 
KCN são bastante utilizados, em especial, nas aplicações de revestimentos metálicos de 
superfícies, pelo fato de CN- formar complexos com metais como cobre e estanho, que podem ser 
mais facilmente transportados em solução aquosa. Calcule a quantidade de matéria (mol) de HCN 
que pode ser gerada a partir de um litro de uma solução 0,2 M de KCN. 
Dados: Ka=4,0 x 10-10; Khidrólise=Kw/Ka; ρar=1,225 kg/m³; 
Equação da hidrólise: CN-(aq) + H2O(aq) ↔ HCN(g) + OH-(aq) 
 
 
Gabarito: 
 
1) Kc=([C].[D]2)/([A].[B]2), logo, [A]=Kc.([C].[D]2)/[B]2 
2) Como Kc tem de permanecer constante (e igual a 2), [A]=[B][C]/2. Para cada x mol de A que 
reagirem, se formarão x mol de B e x mol de C. Logo, a) [A]=(x+1)²/2-1; b) [A]=(x+2)²/2-2; c) 
[A]=(x+3)²/2-3. 
3) a) Kc=[S2][O2]²/[SO2]²; b) Kc=[S2]½[O2]/[SO2]; c) Kc=[SO2]²/[S2][O2]²; d) Kc=[SO2]/[S2]½[O2]; 
4) O sistema não está em equilíbrio, pois [SO3]²/[SO2]²[O2]=688,6 e 688,6>249. 
5) a) Sim, pois a condição de equilíbrio está estabelecida. a) 13,14 mol de PCl3. 
6) Sim, pois a condição de equilíbrio está estabelecida. 
7) pH=0,60 
8) pH=13,40 
9) pH=0,72 (não esquecer de somar os volumes!) 
10) pH=2,67 
11) pH=11,33 
12) pH=3,93 
13) Kb1=[ C10H14N2H+][OH-]/[ C10H14N2]; pH=10,43 
14) a) pH=9,26; b) pH=8,95 
15) [H2CO3]/[HCO3-]=0,095 
16) a) pH= 3,90; b) pH=3,87; c) pH=4,17 
17) 2,236 x 10-3 mol de HCN.