Lista de Exercícios - Materiais de Construção Mecânica 2013

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2ª LISTA DE EXERCÍCIOS
1.A sacarose decompõe-se em frutose e glicose em solução ácida. Uma curva da concentração de sacarose em função do tempo é dada abaixo. Qual é a velocidade de mudança da concentração de sacarose nas primeiras 2 horas? Qual é a velocidade de mudança nas duas últimas horas? Estime a velocidade instantânea em 4 horas.
R)a) 0,0080mol/L.h; b)0,0025mol/L.h; c)0,0045mol/L.h
2.A velocidade inicial da reação entre monóxido de nitrogênio e oxigênio
Foi medida a 25°C para várias concentrações iniciais de 
 e 
. Os dados estão na tabela. Determine a equação de velocidade a partir desses dados. Qual é o valor da constante da velocidade e quais as unidades apropriadas de 
?
	Experimento
	[NO]
	[O2]
	Velocidade inicial
(mol/L*s)
	1
	0,020
	0,010
	0,028
	2
	0,020
	0,020
	0,057
	3
	0,020
	0,040
	0,114
	4
	0,040
	0,020
	0,227
	5
	0,010
	0,020
	0,014
R)a)v= 
[
]2[
]; b) 
=7,0x103L2/mol2.s
3.A constante de velocidade 
 é 0,090 h-1 para reação:
e a equação da velocidade é:
 
a)Calcule a velocidade da reação quando a concentração de 
 é 0,020mol/L. b)Qual a taxa de variação da concentração de 
 nessas condições?
R)a)0,0018mol/L.h ; b)0,0018mol/L.h
4.A sacarose, um açúcar, decompõe-se em solução ácida em glicose e frutose. A reação é de primeira ordem em relação à sacarose, e a constante de velocidade a 25°C é 
 = 0,21 h-1. Se a concentração inicial de sacarose for 0,010 mol/L, qual será sua concentração após 5,0 h?
R)0,0035mol/L
5. O 
 gasoso decompõe-se quando aquecido:
 . O desapa- recimento do 
 é uma reação de primeira ordem com 
 = 3,6x10-3 s-1 a 300°C. Uma amostra de 
 gasoso é colocada em um frasco e aquecida a 300°C durante 150 s. a)Que fração da amostra inicial permanecerá após esse tempo?
b)Por quanto tempo deve-se aquecer uma amostra para que 99% da amostra se decomponha?
R)a)0,58; b)1300s
6.Usando a constante de velocidade para decomposição do 
, 
 = 30L/mol∙min a 443°C, calcule concentração de 
 após 12 minutos se [HI]0 = 0,010 mol/L. A decomposição do 
 é:
; 
R) 
 = 0,0022mol/L
7.Dê as velocidades relativas de desaparecimento de reagentes e formação de produtos para cada uma das reações abaixo:
R)a)-[ 
[
]/
t]/2= [
[
]/
t]/3; b) )-[ 
[ 
]/
t]/2= [
[
]/
t]/2 
8.Na reação ��, a velocidade de formação de 
 é 1,5x10-3 mol/L∙s. Qual a velocidade de decomposição do 
?
R)a)1,0x10-3mol/L.s
9.Dados experimentais são listados aqui para a reação 
	tempo (s)
	[B] (mol/L)
	0,00
	0,000
	10,0
	0,326
	20,0
	0,572
	30,0
	0,750
	40,0
	0,890
a)Prepare um gráfico com estes dados, conecte os pontos e calcule a taxa de variação de 
 para cada intervalo de 10s até 40s. A taxa de variação diminui de um intervalo de tempo para o próximo? Sugira o motivo para este resultado.
b)Como a taxa de variação de 
 está relacionada com a taxa de variação de 
 em cada intervalo? Calcule a taxa de variação de 
 no intervalo de 10 a 20 s.
c)Qual é a velocidade instantânea quando 
 = 0,750 mol/L?
R)a)0,0326, 0,0246 , 0,0178, 0,0140mol/L.s;b) )- [ 
�� EMBED Equation.3 /
t ] =0,0123; c) 0,0166mol/L.s
10.A reação entre ozônio e dióxido de nitrogênio a 231K: 
é de primeira ordem tanto em relação a 
 quanto a 
:
a)Escreva a equação de velocidade para a reação.
b)Se a concentração de 
 for triplicada, qual será a variação na velocidade da reação?
c)Qual será o efeito sobre a velocidade de reação se a concentração de 
 for cortada pela metade?
R)a)Triplica-se a taxa; reduz-se à metade
11.Os dados da tabela são para reação entre 
 e 
 a 660K.
 
	Concentração de Reagente (mol/L)
	Velocidade de aparecimento de NO2 (mol/L.s)
	[NO]
	[O2]
	
	0,010
	0,010
	2,5 x 10-5
	0,020
	0,010
	1,0 x 10-4
	0,010
	0,020
	5,0 x 10-5
a)Determine a ordem da reação em relação a cada reagente.
b)Escreva a equação de velocidade para a reação.
c)Calcule a constante de velocidade.
d)Calcule a velocidade (em mol/L.s) no instante em que [
] = 0,015 mol/L e [
] = 0,0050 mol/L.
e)No instante em que 
 está reagindo a uma velocidade de 1,0x10-4 mol/L, qual é a velocidade com que 
 está reagindo e 
 está sendo formado?
R)a)segunda ordem[
] e primeira em relação ao [
]; b)v=
[
]2[
];c)12,5L2/mol2.s;
d)v=1,5x10-5mol/s; e)5,0x10-5mol/L.s
12.Os dados para a reação 
 são fornecidos na tabela.
	Experimento
	Concentração de reagentes (mol/L)
	Velocidade inicial(mol/L• h)
	
	[NO]
	[O2]
	
	1
	3,6 x 10-4
	5,2 x 10-3
	3,4 x 10-8
	2
	3,6 x 10-4
	1,04 x 10-2
	6,8 x 10-8
	3
	1,8 x 10-4
	1,04 x 10-2
	1,7 x 10-8
	4
	1,8 x 10-4
	5,2 x 10-3
	?
a)Qual é a lei de velocidade para a reação?
b)Qual é a constante de velocidade para a reação?
c)Qual é a velocidade inicial de reação para o Experimento 4?
R)a) v=[
]2[
];b) 
= 50; c)8,5x10-9mol/L.h
13.O monóxido de carbono reage com o 
 para formar o 
 segundo a reação :
 . Informações sobre a reação estão na tabela a seguir:
	[CO]
(mol/L)
	[O2]
(mol/L)
	Velocidade inicial (mol/L • min)
	0,02
	0,02
	3,68 x 10-5
	0,04
	0,02
	1,47 x 10-4
	0,02
	0,04
	7,36 x 10-5
a)Qual é a lei de velocidade para a reação?
b)Qual é a ordem da reação com relação ao 
? Qual é a ordem da reação em relação ao 
? Qual é a ordem global da reação?
c)Qual é o valor da constante de velocidade 
?
R)a) v=
[
]2[
];b)segunda e primeira ordem ;c)5L2/mol2.min
14.A equação de velocidade para a hidrólise da sacarose formando frutose e glicose:
 é“
”. Depois de 2,57 h a 27°C, a concentração de sacarose caiu de 0,0146M para 0,0132M. Determine a constante 
.
R)0,0392h
15.A decomposição de 
 é uma reação de primeira ordem: 
. A constante de velocidade para a reação é 2,8 x 10-3 min-1 a 600K. Se a concentração inicial de 
 é de 1,24 x 10-3 mol/L, quanto tempo levará para que a concentração diminua a 0,31 x 10-3 mol/L?
R) t=500min
16.O cianato de amônio, 
, sofre rearranjo em água para formar a uréia, 
 : 
. A equação de velocidade para esse processo é “Velocidade = 
[
]2 ”, onde 
 = 0,0113 L/mol min. Se a concentração original de 
 em solução é 0,229 mol/L, quanto tempo levará para concentração diminuir para 0,180 mol/L?
R)t=105min
17.O peróxido de hidrogênio 
, decompõe-se em 
 e 
 em uma reação que é de primeira ordem em relação ao 
, e com uma velocidade de 
 = 1,06 x 10-3 min-1.
a)Quanto tempo levará para que 15% de uma amostra de 
 sofra decomposição?
b)Quanto tempo levará para que 85% de uma amostra sofra decomposição?
R)a)153min; b) 1790min
18.O açúcar comum, reage em solução ácida diluída, formando glicose e frutose. Ambos os produtos apresentam a mesma fórmula 
: 
A velocidade dessa reação foi estudada em solução ácida, e os dados na tabela a seguir foram obtidos.
	tempo (min)
	[C12H22O11] (mol/L)
	0
	0,316
	39
	0,274
	80
	0,238
	140
	0,190
	210
	0,146
a)Trace um gráfico dos dados da tabela na forma de ln[sacarose] versus tempo e 1/[sacarose] versus tempo. Qual a ordem da reação?
b)Escreva a equação da velocidade de reação e calcule a constante de velocidade 
.
c)Faça uma estimativa da concentração de sacarose após 175 min.
R)taxa=0,0037, primeira ordem; b) v=
[
]; c) 0,167mol/L
19.Dados para decomposição do óxido de dinitrogênio
sobre
uma superfície de ouro a 900°C são fornecidos. Verifique que a reação é de primeira ordem preparando um gráfico de ln[
] versus tempo. Determine a constante de velocidade a partir do coeficiente angular nesse gráfico. Usando a lei de velocidade e o valor de 
, determine a velocidade de decomposição a 900°C quando [
] = 0,035 mol/L.
	tempo (min)
	[N2O] (mol/L)
	15,0
	0,0835
	30,0
	0,0680
	80,0
	0,0350
	120,0
	0,0220
R) 
= 0,0128min-1; b)4,5x10-4mol/L.min.
20. Ogasoso se decompõe a 573K:
A concentração do 
 foi medida em função do tempo. Um gráfico de 
versus tempo dá uma reta com coeficiente angular de 1,1 L/mol•s. Com base nessa informação, qual é a lei de velocidade para essa reação? Qual é a constante de velocidade?
R)a) segunda ordem; b) 1,1L/mol.s
21.Para reação 
, um gráfico 1/ [
] versus tempo dá uma reta com um coeficiente angular de + 0,04 L/mol•s. Qual é a lei de velocidade para essa reação?
R)v=0,04[
]2
22.Calcule a energia de ativação, Ea, para reação: 
a partir das constantes de velocidade observadas:
 a 25°C=3,46 x 10-5 s-1 e 
 a 55°C =1,5 x 10-3 s-1
R)Ea=102kJ/mol
23.Se a constante de velocidade para reação triplica quando a temperatura aumenta de 300K para 310 K, qual a energia de ativação da reação?
R)Ea=85kJ/mol
24.Quando aquecido a alta temperatura, o ciclobutano, 
, decompõe-se em etileno:
A energia de ativação, Ea, para essa reação é 260 kJ/mol.A 800K, a constante de velocidade 
=0,0315 s-1. Determine o valor de 
 a 850K.
R) 
=0,3s-1
25.A reação de moléculas de 
 com átomos de 
:
 
tem uma energia de ativação de 8kJ/mol e uma variação de energia de -133kJ/mol. Desenhe um diagrama semelhante ao da figura abaixo para esse processo. Indique a energia de ativação e a entalpia para reação nesse diagrama.
26.O ozônio, 
, na alta atmosfera, decompõe-se de acordo com a equação:
 
Imagina-se que o mecanismo dessa reação procede por uma etapa inicial rápida e reversível, seguida de uma segunda etapa lenta.
Etapa 1: Rápida, reversível 
Etapa 2: Lenta 
a)Qual dessas etapas é determinante da velocidade?
b)Escreva a equação de velocidade para a etapa determinante da velocidade.
R)a)a segunda etapa ; b) v=
[
] [
]
27.Uma reação tem a seguinte equação de velocidade experimental:
Velocidade = 
 [
]2 [
]. Se a concentração de 
 é duplicada e a concentração de 
 é reduzida pela metade, o que acontece com a velocidade da reação?
R)velocidade dobrará
28.A amônia gasosa é preparada pela reação: 
. Use as informações sobre a formação de 
 dadas na tabela a seguir para responder às questões.
	[N2] (M)
	[H2] (M)
	Velocidade
(mol/L • min)
	0,030
	0,010
	4,21 x 10-5
	0,060
	0,010
	1,68 x 10-4
	0,030
	0,020
	3,37 x 10-4
a)Determine n e m na equação de velocidade: velocidade = 
 [
]n [
]m.
b)Calcule o valor da constante da velocidade.
c)Qual é a ordem da reação em relação a [
]?
d)Qual é a ordem da reação global?
R)a) v=
[
]2[
]3;b) 
= 4,7 x 104 L4/mol4.min;c) terceira ordem; d)quinta ordem 
29.Quando aquecido, o tetrafluoroetileno sofre dimerização, formando o octafluorociclobutano:
 
Para se determinar a velocidade de reação a 488K, os dados da tabela a seguir foram obtidos. A análise foi feita graficamente, conforme é mostrado aqui.
	[C2F4] (M)
	tempo (s)
	0,100
	0
	0,080
	56
	0,060
	150
	0,040
	335
	0,030
	520
a)Qual é a lei de velocidade para a reação?
b)Qual é o valor da constante de velocidade?
c)Qual é a concentração de 
 após 600s?
d)Quanto tempo levará para que 90% da reação sejam completados?
R) a)velocidade= 
[
]2; b) 
=0,045L/mol.s; c) [
]=0,03M; d)2000s
30.a)Se uma determinada reação tiver uma energia de ativação de 51kJ/mol, por quanto será multiplicada sua velocidade ao aumentar a temperatura de 20 para 30°C?
b)Qual seria a energia de ativação de uma reação cuja velocidade triplicasse ao elevar a temperatura de 20 para 30°C?
31.No trecho da publicação de Arrhenius, ele afirma que “... a temperaturas ordinárias, a velocidade aumenta de 10 a 15 por cento para cada grau que se aumenta na temperatura”. Digamos que a velocidade (o valor de 
) aumentasse 10 por cento ao elevar a temperatura de 25 para 26°C; qual seria a energia de ativação da reação que Arrhenius estava estudando?
32.As seguintes reações são reagente-favorecidas ou produto-favorecidas?
 K=1,5x10-13
 K=1,0x10-7
Se cada reação apresentar uma concentração de reagentes de 0,10M, em qual solução a concentração de 
 aumentará?
R)a)reagente favorecida; b) reagente favorecida; c) reação b
33.O dióxido de nitrogênio, 
, um gás castanho, existirá em equilíbrio com o gás incolor 
. 
 = 171 a 298 K:
 
=171
Suponha que, em um momento específico, a concentração de 
 seja 0,015M e que a concentração de 
 seja 0,025 M. Q é maior, menor ou igual a 
? Se o sistema não está em equilíbrio, em que direção a reação deverá proceder para que atinja o equilíbrio?
R) reagente para produto
34.Responda as seguintes questões em relação ao equilíbrio butano 
isobutano (
 = 2,50 a 298 K)
a)O sistema está em equilíbrio quando [butano] = 0,97 M e [isobutano] = 2,18 M? Se não estiver em equilíbrio, em que direção a reação prossegue para atingir o equilíbrio?
b)O sistema está em equilíbrio quando [butano] = 0,75 M e [isobutano] = 2,60 M? Se não estiver em equilíbrio, em que direção a reação prossegue para atingir o equilíbrio?
R) Q=2,3, isobutano; b)Q=3,5, butano. 
35.Uma solução aquosa de etanol e ácido acético, cada um com uma concentração inicial de 0,810 M, é aquecida a 100°C. Em equilíbrio, a concentração de ácido acético é de 0,748 M. Calcule 
 para reação.
R) 
 = 0,11
36.Suponha que um tanque contenha inicialmente 
 com uma pressão de 10,00 atm a 800K. Quando a reação 
 atinge o equilíbrio, a pressão parcial de vapor de 
 é 0,020 atm. Calcule 
 ( constante de equilíbrio utilizando pressões parciais).
R)3,2X10-7
37.A constante de equilíbrio 
 = 55,64 para 
 � QUOTE � ��foi determinada a 425°C. Se 1,00 mol de e 1,00 mol de 
são colocados em um frasco de 0,500L a 425°C, quais são as concentrações de 
, 
 e 
 quando o equilíbrio é atingido?
R)[ 
]=[
]=0,42M; [
] =3,16M
38.Suponha que você esteja estudando a decomposição do 
 para formar 
 e 
. Sabendo-se que 
 = 1,20 a uma determinada temperatura:
Se a concentração inicial de 
 é 1,60M, quais serão as concentrações de equilíbrio do reagente e dos produtos?
R)[ 
]=[
]=0,91M; [
]=0,69M
39. A reação 
 � QUOTE � ��contribui para poluição do ar sempre que um combustível é queimado com ar em temperaturas elevadas, como em um motor a gasolina. A 1500K, = 1,0.10-5 . Suponha que uma amostra de ar tenha [
] = 0,80 mol/L e [
] = 0,20 mol/L antes que ocorra qualquer reação. Calcule as concentrações de equilíbrio de reagentes e produtos após a mistura ser aquecida a 1500K.
R)[ 
]=0,80M; [
]=0,20M; [
]=1,3.10-3M
40.Uma mistura de nitrogênio, hidrogênio e amônia é trazida ao equilíbrio. Quando a reação é escrita usando-se coeficientes inteiros, o valor de 
 é 3,5 x 108 a 25°C.
 ��
No entanto, a equação também pode ser escrita como na Equação 2. Qual o valor de 
?
Equação 2: 
A decomposição da amônia nos elementos é o inverso de sua formação (Equação 3). Qual o valor de 
?
Equação 3: 
R)a) 1,9 x 104; b)2,9x10-9
41.A conversão de oxigênio em ozônio tem constante de equilíbrio pequena:
a)Qual o valor de 
 quando a reação é escrita utilizando-se coeficientes inteiros?
b)Qual o valor de 
 para conversão de ozônio em oxigênio?
R)a) 6,3 x 10-58; b)1,6x1057
42.As seguintes constantes de equilíbrio são dadas a 500K:
Calcule 
 para reação entre átomos de 
 e 
 para formar 
 .
R)2,3x1033
43.A formação de amônia a partir de substâncias elementares é um processo industrial importante:
a)Como varia a composição no equilíbrio quando se adiciona 
 extra? E quando se adiciona 
 extra?
b)Qual é o efeito no equilíbrio quando se aumenta o volume no sistema? A composição no equilíbrio muda ou permanece igual?
R)a)desloca para 
; b)desloca para esquerda; c) desloca esquerda e muda a composição.
44.Escrevaexpressões da constante de equilíbrio para as seguintes reações:
45. 
= 5,6 x 10-12 a 500K para dissociação de moléculas de iodo em átomos de iodo.
Uma mistura tem [
 ] = 0,020 mol/L e [
 ] = 2,0x10-8 mol/L. A reação está em equilíbrio a 500K? Se não estiver, de que modo a reação deve prosseguir para atingir o equilíbrio?
R)Q=2,0X10-14, a reação caminha para direita.
46.Uma mistura de 
, 
 e 
 a 1000K contém os gases nas seguintes concentrações: 
[
 ] = 5,0 x 10-3 mol/L, [
 ] = 1,9 x 10-3 mol/L e [
 ] = 6,9 x 10-3 mol/L. A reação está em equilíbrio? Se não estiver, de que modo a reação deve prosseguir para atingir o equilíbrio?
 
= 279
R) Q=1,0X103 de modo que Q>K, e a reação caminha para esquerda.
47.A reação 
 � QUOTE � ��foi estudada a 250°C. No equilíbrio, [ ] = 4,2 x 10-5 mol/L, [
] = 1,3 x 10-2 mol/L e [
 ] = 3,9 x 10-3 mol/L. Calcule 
 para reação.
R) 
=1,2.
48.A reação 
� QUOTE � ��ocorre a altas temperaturas. A 700°C, um frasco de 2,0L contém 0,10mol de , 0,20mol de 
 e 0,40 mol de 
, em equilíbrio.
a)Calcule 
 para reação a 700°C.
b)Calcule 
 para reação, também a 700°C, se as quantias em equilíbrio no frasco de 2,0L são 0,10 mol de 
, 0,20 mol de 
 e 0,80 mol de 
.
c)Compare os resultados das partes a) e b). A quantia de carbono afeta o valor de 
? Explique
R) (a) 
=0,025; (b) 
=0,025; (c)A quantidade de sólido não afeta o equilíbrio.
49.Uma mistura de 
 e 
 é colocada em um frasco de reação: [
] = 0,0102 mol/L e [
] = 0,00609 mol/L. Quando a reação 
� QUOTE � ��atinge o equilíbrio a 600K, [] = 0,00301 mol/L.
a)Calcule as concentrações de 
 e 
 no equilíbrio.
b)Calcule 
.
R)a) [
] = 0,00712 mol/L e [
] = 0,00308mol/L; 
=144
50.O valor de 
 para a interconversão de butano e isobutano é de 2,5 a 25°C. Se você colocar 0,017 mol de butano em um frasco de 0,50L a 25°C permitindo que o equilíbrio se estabeleça, quais serão as concentrações de equilíbrio das duas formas de butano?
R)a)[isobutano]=0,024mol/L, [butano]=0,010mol/L
51.A constante de equilíbrio para a dissociação de moléculas de iodo em átomos de iodo
 é 3,7X10-3 a 1000K. Suponha que 0,105 mol de 
 sejam colocados em um frasco de 12,3L a 1000K. Quais serão as concentrações de 
 e 
 ,quando o sistema atingir o equilíbrio?
R) [
] = 6,14 X10-3 M; [
] = 4,79 X10-3 M 
52.O brometo de carbonila decompõe-se em monóxido de carbono e bromo: 
.� QUOTE � �� é 0,190 a 73°C. Se você colocar 0,500 mol de 
 em um frasco de 2,00L e aquecer a 73°C, quais serão as concentrações no equilíbrio de 
, 
 e 
? Que porcentagem do 
 original se decompôs nessa temperatura?
R) [
] = 0,107M; [
]=[
]=0,143M. 57,1% do [
] se decompôs.
53.Qual das seguintes alternativas relaciona corretamente as duas constantes de equilíbrio para as duas reações apresentadas?
; � QUOTE � ���
a)
 ; b) 
 ; c)
 ; d)
 
R: 
54.Considere os seguintes equilíbrios que envolvem 
 e suas constantes de equilíbrio correspondentes:
 
Qual das seguintes expressões relaciona 
 a 
?
a)
 ; b) 
 ; c)
 ; d) 
;e) 
R: 
55.Calcule K para a reação: 
 tendo as seguintes informações:
;
 R) 
=13,7 
56.O trióxido de nitrogênio decompõe-se em 
 e 
 em um processo endotérmico (∆H=40,5 kJ/mol):
Preveja o efeito das seguintes alterações na posição no equilíbrio; defina de que modo o equilíbrio se deslocará (esquerda, direita ou sem deslocamento) quando cada uma das mudanças a seguir ocorrer:
Adição de mais 
;
Adição de mais 
;
Aumento do volume do frasco de reação
Diminuição da temperatura
R)a)direita,b)esquerda;c)direita;d)esquerda
57. Considere a isomerização do butano com uma constante de equilíbrio 
 = 2,5. O sistema está originalmente em equilíbrio com [butano] = 1,0 M e [isobutano] = 2,5 M.
a)Se 0,50 mol/L de isobutano for repentinamente adicionado e o sistema deslocar-se para um novo equilíbrio, qual será a concentração de equilíbrio de cada um dos gases?
b)Se 0,50 mol/L de butano for repentinamente adicionado e o sistema deslocar-se para um novo equilíbrio, qual será a concentração de equilíbrio de cada um dos gases?
R)As concentrações serão as mesmas em ambas as circunstâncias [butano]=1,1M e [isobutano]=2,9M.
58.Suponha que 0,086 mol de 
 seja colocado em um frasco de 1,26L e aquecido a uma temperatura elevada em que o halogênio se dissocie em átomos: 
 � QUOTE � ��.Se o estiver 3,7% dissociado nessa temperatura, calcule 
.
R) 
= 3,9.10-4
59. 
 para a formação do fosfogênio, 
, é 6,5 . 1011 a 25°C. : 
Qual é o valor de 
 para a dissociação do fosfogênio 
?
R) 
= 1,5.10-12
60. O tetracloreto de carbono pode ser produzido por meio da reação a seguir:
 
Suponha que 1,2mol de 
e 3,6mol de 
 sejam colocados em um frasco de 1,00L. Depois de estabelecido o equilíbrio, a mistura contém 0,90mol de 
. Calcule 
.
R: 
= 4
61.A constante de equilíbrio para a reação de isomerização butano 
 isobutano é 2,5 a 25°C. Se 1,75 mol de butano e 1,25 mol de isobutano forem misturados, o sistema está em equilíbrio? Se não estiver, quando ele prossegue para o equilíbrio? Se não estiver, quando ele prossegue para o equilíbrio, que reagente aumenta sua concentração? Calcule as concentrações de dois compostos quando o sistema atinge o equilíbrio.
R: Q é menor do que 
, portanto, o sistema se desloca para formar mais isobutano;em equilíbrio, [butano]=0,86M e [isobutano]= 2,14M.
62.Qual das seguintes alternativas relaciona corretamente as duas constantes de equilíbrio para as duas reações mostradas?
a)
 ; b) 
 ; c)
 ; d) 
;
R: 
63. Aquecer um carbonato de metal leva à decomposição.
Preveja o efeito, em equilíbrio, de cada alteração apresentada a seguir. Responda escolhendo (i) sem alteração, (ii) deslocamento à esquerda ou (iii) deslocamento à direita.
a)Adicionando 
; b)Adicionando 
c)Adicionando 
;d)Aumentando a temperatura; e) Aumentando o volume do frasco contendo a reação
R: (a) Não ocorre mudança;(b) Desloca-se para a esquerda;(c) Não ocorre mudança;
d) Desloca-se para a direita; (e) Desloca-se para a direita
64.O pentacloreto de fósforo decompõe-se em temperaturas elevadas:
Uma mistura em equilíbrio a determinada temperatura consiste em 3,120g de 
, 3,845g de 
 e 1,787g de 
em um frasco de 1,00L. Se adicionar 1,418g de 
, como o equilíbrio será afetado? Quais serão as concentrações de 
, 
 e 
 quando o equilíbrio for estabelecido?
R: O equilíbrio se deslocará para a esquerda, ao se acrescentar mais 
. 
 é calculado (a partir de quantidades de reagentes e produtos em equilíbrio) para ser 0,0470. Depois que o
é adicionado, as concentracões são: [
] = 0,0199M, [
] = 0,0231 M e [
] = 0,0403 M.
65.O iodeto de amônio se dissocia, de modo reversível, em amônia e iodeto de hidrogênio, se o sal for aquecido a uma temperatura suficientemente alta.
Parte do iodeto de amônio é colocado em um frasco, que é então aquecido a 400°C. Se a pressão total no frasco quando se atinge o equilíbrio é 705mm de Hg, qual é o valor de 
 (quando as pressões parciais estão em atmosfera)?
R: 
 = 0,215
66.A constante de equilíbrio 
 para 
� QUOTE � �� é 0,15 a 25°C. Se a pressão do em equilíbrio é 0,85 atm, qual a pressão total da mistura do gás (
 +
) em equilíbrio?
R: Ptotal = 1,21 atm
67.A 450°C, 3,60 mol de amônia são colocados em uma vasilha de 2,00L e permitiu a decomposição dos elementos.
Se o valor experimental de 
 for 6,3 para esta reação a esta temperatura, calcule a concentração de equilíbrio de cada reagente. Qual é a pressão total no frasco?
R: [
] = 0,67M; [
] = 0,57 M; [
] = 1,7 M; Ptotal =180 atm
68. 
 para decomposição do hidrogenosulfeto de amônio é 1,8 . 10-4 a 25°C.
a)Quando o sal puro se decompõe em um frasco, quais são as concentrações de equilíbriono 
 e do 
?
b)Se o 
for colocado em um frasco já contendo 0,020mol/L de 
 e então for permitido que o sistema atinja o equilíbrio, quais são as concentrações do equilíbrio do 
 e do 
?
R: (a))[ 
] = [
] = 0,013 M
((b))[ 
] = 0,027 M ; [
] = 0,0067 M
69.A reação de equilíbrio 
a)Se a pressão total em um frasco contendo os gases 
 e 
 a 25°C for 1,50 atm e o valor de 
 a essa temperatura for 0,148, que fração do 
 foi dissociada para o 
?
b)O que acontece à fração dissociada se o volume do frasco for aumentado, de modo que a pressão total em equilíbrio cair para 1,00 atm?
R: (a) Fração dissociada = 0,15;
(b) Fração dissociada = 0,189. Se a pressão diminui, o equilíbrio se desloca para a direita, aumentando a fração de NO2 dissociado.
70.O complexo de amônia de trimetilborano, 
 , se dissocia, a 100°C, em seus componentes com 
 = 4,62 (quando as pressões estão em atmosferas).
Se 
 for trocado por outra molécula, a constante de equilíbrio é diferente.
Para 
Para 
Para 
a)Se você começar uma experiência colocando 0,010 mol de cada complexo em um frasco, qual deles teria a maior pressão parcial de 
 a 100°C?
b)Se 0,73 g (0,010 mol) de 
 for colocado em um frasco de 100mL e for aquecido a 100°C, qual é a pressão parcial de cada gás na mistura em equilíbrio e qual é a pressão total? Qual é a dissociação porcentual de 
 ?
R: a)Maior 
 para a reação de dissociação terá maior pressão de 
 ;b) 
�� EMBED Equation.3 ; pressão total = 5,2atm; %dissociação = ((3,1-1,0)/3,1)*100= 69%.
71.A hemoglobina (
) pode formar um complexo tanto com o 
 quanto com o 
. Para reação
na temperatura corporal, 
 é aproximadamente 200. Se a razão 
� QUOTE � �� aproxima-se de 1, a morte é provável. Que pressão parcial de no ar será provavelmente fatal? Considere que a pressão parcial de 
 é de 0,20 atm.
R:0,0010atm
72.A 1800K, o oxigênio se dissocia muito lentamente em seus átomos.
Se você colocar 1,0mol de 
 em um frasco de 10L e aquecê-lo a 1800K, quantos átomos de 
 estão presentes no frasco?
R:1,7.1018 átomos
73.O ácido bórico e a glicerina formam um complexo
com a constante de equilíbrio de 0,90. Se a concentração do ácido bórico for 0,10M, quanta glicerina deverá ser adicionada, por litro, para que 60% do ácido bórico esteja na forma do complexo?
R: 1,76mol/L
74.Uma amostra do gás 
, com uma pressão de 1,00 atm é colocada em um frasco. Quando o equilíbrio é atingido, 20,0% do 
 foi convertido no gás 
 através da reação . 
a)Calcule 
.
b)Se a pressão original do 
 for de 0,10atm, qual é o porcentual de dissociação do gás? O resultado está de acordo com o princípio de Le Chatelier?
R:a)0,20 atm; b) 50% ; está de acordo,pois a pressão do reagente decresceu e o equilíbrio desloca para direita. 
75.O tempo que decorre, antes que se obtenha qualquer evidência da reação A(B foi estudado em função da temperatura. Os dados obtidos são:
	tempo
77 minutos e 50 segundos
13,8 segundos
0,316 segundos
10-3 segundos
	Temperatura (°C)
327
427
527
727
Qual é a energia de ativação desta reação? O que ela significa?
76.O tempo necessário, em segundos, para se amaciar 50% o cobre intensamente deformado é dado por 
77.Foram obtidos os seguintes dados de uma reação:
	T ((C)
	227
	327
	377
	427
	527
	Velocidade
	1,0
	6,61
	14,0
	25,7
	128
Analise estes dados. Explique o que está ocorrendo.
78.Verifica-se que o cobre, após sofrer encruamento severo, se recristaliza 50% com as seguintes combinações de tempo e temperatura de aquecimento:
	T ((C)
	203
	162
	127
	97
	72
	tempos(s)
	6,0
	60
	600
	6000
	60000
A velocidade de recristalização, como muitos outros fenômenos cinéticos, é dada por uma equação da forma:
em que A e B são constantes positivas características do processo e T é a temperatura absoluta Supondo que a velocidade de recristalização é proporcional ao inverso do tempo necessário a uma recristalização de 50%, calcule o tempo necessário para 50% de recristalização a –230C.
79.Os dados de uma recristalização de 50% de um dos copolímeros Saran são os seguintes:
	T ((C)
	10
	20
	40
	80
	110
	tempo(minutos)
	500
	85
	6
	30
	0,2
Verifique se esses dados obedecem a uma equação cinética do tipo:
que descreve o comportamento dos metais à recristalização.
80.Para se ter um tamanho de grão de 120(m em um aço DIN 20 MnCr5 (1) e ABNT 1045(2) pode-se trabalhar nas seguintes condições:
	tempo ( h )
	1
	2
	3
	4
	Temperatura ((C)
	1100
	1050
	1000
	950
	tempo ( h )
	1
	2
	3
	4
	Temperatura ((C)
	1000
	900
	850
	800
a)Calcule a energia de ativação nos dois casos. O que ela significa?
b)Quanto tempo o aço DIN 20 MnCr5 teria que ficar no forno a 900(C para ter um tamanho de grão médio de 120(m?
81.Para se ter a recuperação do zinco(1) e alumínio(2), pode-se trabalhar nas seguintes condições de tempo e temperatura abaixo:
	tempo ( h )
	1,5
	5,0
	28
	110
	Temperatura ((C)
	+10
	0
	-10
	-20
	tempo ( h )
	1,5
	5
	28
	110
	Temperatura ((C)
	-10
	-20
	-50
	-80
a)Calcule a energia de ativação nos dois casos. O que ela significa?
b)Quanto tempo o alumínio recuperará na temperatura de –70(C? Se você quiser reduzir o tempo pela metade ; qual deveria ser a nova temperatura?
82.Para se recristalizar um aço microligado ao nióbio(C-Mn-Nb) e um aço carbono, nióbio e boro (C-Nb-B) pode-se trabalhar nas seguintes condições para deformações de 0,25:
	tempo ( h )
	4,9
	7,6
	11,1
	112
	Temperatura ((C)
	1100
	1050
	1025
	975
	tempo ( h )
	5
	12,9
	58,3
	218,9
	Temperatura ((C)
	1100
	1050
	1000
	975
Calcule a energia de ativação nos dois casos. O que ela significa? Sabendo-se que o nióbio e boro retardam a recristalização, qual desses aços você utilizaria como microligado para estrutura?
83.Para se recristalizar um aço ultrabaixo carbono ao nióbio(C-Mn-Nb) (1) e um aço carbono (C-Mn-Nb) (2) pode-se trabalhar nas seguintes condições:
	tempo ( h )
	2,9
	14,7
	48,5
	256,9
	Temperatura ((C)
	1100
	1000
	950
	900
	tempo ( h )
	4,9
	11,1
	28,3
	112
	Temperatura ((C)
	1100
	1025
	1000
	975
Calcule a energia de ativação nos dois casos. O que ela significa? Sabendo-se que o nióbio e carbono juntos retardam a recristalização, qual desses aços você utilizaria como microligado para estrutura? Qual desses aços você utilizaria para estrutura que deveria ser dobrada fortemente ao longo do processo de fabricação? Justifique a resposta.
84.A solubilidade do silício no alumínio a 550°C é 1,25% em percentagem atômica e 0,46% percentagem atômica a 450°C. Que solubilidade você esperaria à temperatura ambiente? Utilize a expressão:
85.Para uma dada transformação que possui uma cinética que obedece à equação de Avrami:
onde y é a fração transformada, t é o tempo e n , k constantes. Tem-se conhecimento de que o parâmetro n possui um valor de 1,7. Se depois de transcorridos 100s a reação encontra-se 50% concluída, quanto tempo será necessário para que a transformação atinja 99% da sua evolução?
86.Sabe-se que a cinética da recristalização de um aço microligado obedece à equação de Avrami. Se a uma dada temperatura a fração de material recristalizado equivale a 0,40 depois de transcorridos 200 min de processo tem-se conhecimento de que o parâmetro n possui um valor de 1,7. Qual é o tempo necessário para o aço microligado recristalizar em 99%?
87.Sabendo-se que a concentração de nitrogênio se relaciona com a distância através da relação abaixo num processo de nitretação:
Se um aço DIN 1MnCr 5 for mantido 1hora e 45 minutos em uma atmosfera nitretante, calcule o coeficiente de difusão do nitrogênio na fase ferrítica presente, sabendo-se que o perfil de concentração de nitrogênio ocorreu, conforme tabela ( N0=0,0060%).
	Distância(mm)
	% Nitrogênio
	0,00
	0,15
	 0,100,10
	 0,15
	0,05
	 0,25
	0,006
88.Um metal fortemente encruado se recristalizou 50% com as seguintes combinações de tempo de aquecimento e temperatura.
	1 min
	152°C
	100 min
	87 °C
	1000 min
	35 °C
Calcule a temperatura necessária para que uma recristalização de 50% ocorra em 106 minutos.
89.A cinética da transformação da austenita em perlita obedece à relação abaixo. Usando os dados fornecidos abaixo para a fração transformada em função do tempo, determine o tempo total exigido para que 95% da austenita se transforme em perlita:
	Fração transformada(y)
	tempo(s)
	0,2
	13,1
	0,7
	29,1
90.A seguir estão tabulados os dados referentes à fração recristalizada em função do tempo para um processo de recristalização realizado à temperatura de 350°C com um alumínio previamente deformado. Considerando que a cinética desse processo obedece à relação de Avrami, determinar a fração de material recristalizado após decorrido um tempo total de 116,8min.
	Fração transformada
	tempo(s)
	0,30
	95,2
	0,80
	126,6
91.Considere um processo de laminação a frio de uma chapa de liga a base de cobre. Neste processo é necessário o controle sobre as dimensões e propriedades mecânicas do produto da laminação.
Para uma liga a base de cobre (em estado de recozimento) vale a relação:
onde S é a tensão de cisalhamento (em MPa) após uma deformação verdadeira, ε definida pela expressão:
sendo hi e hf as espessuras inicial e final em um passe de laminação. Valores de ε para várias razões entre espessuras, calculados a partir da expressão acima, são fornecidos na tabela a seguir:
	
	1,10
	1,16
	1,19
	1,23
	1,29
	1,34
	1,39
	1,44
	1,49
	1,54
	1,59
	1,69
	1,74
	
 (%)
	10
	15
	17
	21
	25
	29
	33
	36
	40
	43
	46
	52
	55
Considere que a espessura inicial da chapa seja de 3mm.
a)Estime a tensão de escoamento resultante de uma deformação verdadeira de 15%, bem como a espessura da chapa obtida na saída do laminador.
b)Descreva um procedimento adequado para que se obtenha o produto final com espessura de 1,5mm e tensão de escoamento de 120MPa.
c)Qual dos produtos laminados seguintes (A ou B) apresentará menor temperatura de início de recristalização? Justifique sua resposta.
a) hi=3mm e hf =1,8mm
b) hi=3mm e hf =2,2mm
d)Cite três variáveis que limitam o valor da espessura final que pode ser obtida num processo de laminação.
92.A solubilidade do carbono na ferrita varia com a temperatura e pode ser dada pela equação de Arrenhius, e foi medida de acordo com a tabela abaixo. Usando os dados fornecidos abaixo, determine a concentração de carbono em equilíbrio com o ferro na temperatura de 677°C?
	Concentração em peso de carbono (%)
	Temperatura(°C)
	2,3 .10-7
	25
	0,0010
	277
	0,005
	477
	0,010
	577
	0,02
	723
93.A liga Cu-Be mostrou para a fração transformada em diferentes temperaturas os seguintes valores:
	Fração Transformada (%)
	tempo(min)
	temperatura(°C)
	10
30
50
75
99
	3
8
9
11
30
	135
	10
30
50
75
99
	40
60
80
90
200
	102
	10
30
50
75
99
	150
200
250
300
700
	88
Calcule o tempo correspondente à fração transformada de 90% de produto na temperatura de 135°C 
( equação de Avrami)?
94.Utilizando-se os dados do problema anterior, calcule a energia de ativação e o parâmetro de ajuste referentes à equação de Arrenhius para uma fração transformada de 50%.
95.Amostras cortadas de uma barra encruada de aço carbono forma recozidas por vários tempos em 3 diferentes temperaturas. As amostras foram logo resfriadas à temperatura ambiente e testadas em dureza Vickers. Os resultados são dados abaixo:
	Dureza(HV15)
	tempo na temperatura de
recozimento(min)
	Temperatura de
recozimento (°C)
	180
160
135
115
115
	0
10
20
30
60
	600
	180
160
135
115
115
	0
4
9
13
26
	620
	180
160
135
115
115
	0
1,5
3,5
5
10
	645
a)Estime o tempo gasto para que a recristalização possa ser completada em cada uma das temperaturas.
b)Estime o tempo que seria necessário para completar o processo de recristalização em uma temperatura de recozimento de 700°C.
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA:MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
PROF. JOSÉ RUBENS G. CARNEIRO
acetato de etil
ácido acético
etanol
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
� PAGE \* MERGEFORMAT �5�
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