Atividade 3 Química

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CADERNO DE EXERCÍCIOS QUÍMICA GERAL 
AULA TEÓRICA 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dra. Ana Carolina Tedeschi Gomes Abrantes 
EXERCÍCIOS AULA 3 DE QUÍMICA GERAL 
 
CONVERSA INICIAL 
Neste caderno de exercícios serão apresentados exercícios resolvidos passo a passo, visando uma maior sedimentação 
dos conteúdos abordados na Aula Teórica 3 da Rota de Estudos. 
Trataremos tanto dos conceitos da Disciplina de forma aplicada, quanto de conhecimentos básicos necessários as 
resoluções dos exercícios, conceitos esses que, embora não façam parte da disciplina, são vistos em outras disciplinas 
do Curso. 
Com isso acreditamos estar complementando o Material da Rota de Estudo, visando melhorar o desempenho do 
discente no que concerne ao aprendizado do conteúdo e a aplicação de conceitos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1) A amônia é produzida industrialmente a partir do gás nitrogênio (N2) e do gás hidrogênio (H2), segundo a equação: 
N2(g) + 3H2  2NH3(g) 
Em uma determinada experiência, a velocidade média de consumo do gás hidrogênio foi de 120 gramas por minuto. 
A velocidade de formação do gás amônia, nessa experiência, em mols por minuto será de: 
 
O dado fornecido pelo exercício, além da equação balanceada, é a velocidade média de consumo de H2: vH2 = - 120 
g/min. O sinal negativo refere-se ao consumo. Questiona-se qual a velocidade de formação da amônia, em 
mols/minuto. Pontos a destacar: 
1) A informação dada é de um composto e a pergunta de outro. A correlação entre eles deverá ser feita 
pela equação balanceada da reação. Por isso, é sempre bom verificar se a equação fornecida está balanceada 
(as quantidades de cada elemento nos reagentes e nos produtos devem ser iguais). 
2) A velocidade fornecida é em massa, enquanto que a pergunta é em mols. Precisaremos fazer a 
conversão de massa para mol usando a massa molecular dos compostos. 
Iniciando: 
Temos a equação abaixo balanceada em número de mols. 
N2(g) + 3H2  2NH3(g) 1 mol 3 mols 2 mols Ou seja, 1 mol de N2 reage com 3 mols de H2 produzindo 2 mols de NH3. 
A velocidade de consumo do H2 é de 120 g/min. Precisamos transformar esta velocidade para mols para podermos 
utilizar a equação balanceada na correlação com a amônia. 
A massa molecular do H2 é 2 g/mol (cada hidrogênio tem massa atômica de 1 g/mol). Portanto, 2 g correspondem a 1 
mol de H2. 
Fazendo uma regra de três direta conseguimos saber quantos mols correspondem a 120 g/min de H2. 
2 g  1 mol 120 g/min  x 2x = 120  x = 120/2  x = 60 mols/min 
Voltando para a equação da reação: 
N2(g) + 3H2  2NH3(g) 1 mol 3 mols 2 mols 60 mols/min y Resolvendo uma nova regra de três direta temos: 
3y = 120  y = 120/3  y = 40 mols/min 
 
Reposta: A velocidade de formação do gás amônia é de 40 mols/min. 
 
 
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2) A degradação do N2O5 está representada pela equação abaixo: 
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g) 
Considerando que 552 g de NO2 são formados em 1 min, qual é a velocidade média de formação de O2 em mols/s? 
 
O dado fornecido pelo exercício, além da equação balanceada, é a velocidade média de formação do NO2: 
VNO2 = 552 g/min 
Questiona-se qual a velocidade média de formação da O2, em mols/s. 
Pontos a destacar: 
1) A informação dada é de um composto e a pergunta de outro. A correlação entre eles deverá ser feita pela 
equação balanceada da reação. Por isso, é sempre bom verificar se a equação fornecida está balanceada (as 
quantidades de cada elemento nos reagentes e nos produtos devem ser iguais). 
2) A velocidade fornecida é em massa, enquanto que a pergunta é em mols. Precisaremos fazer a conversão de 
massa para mol usando a massa molecular dos compostos. 
3) A grandeza de tempo entre as velocidades fornecida e questionada também é diferente e será necessário 
fazer a conversão. 
Iniciando: 
Temos a equação abaixo balanceada em número de mols. 
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g) 2 mols 4 mols 1 mols Ou seja, a degradação de 2 mols de N2O5 forma 4 mols de NO2 e 1 mol de O2. 
A velocidade de formação do NO2 é de 552 g/min. Precisamos transformar esta velocidade para mols para podermos 
utilizar a equação balanceada na correlação com o O2. 
A massa molecular do NO2 é 46 g/mol (N = 14 g/mol e O = 16 g/mol). Portanto, 46 g correspondem a 1 mol de NO2. 
Fazendo uma regra de três direta conseguimos saber quantos mols correspondem a 552 g/min de NO2. 
46 g  1 mol 552 g/min  x 46x = 552 x = 552/46  x = 12 mols/min 
Voltando para a equação da reação: 
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g) 2 mols 4 mols 1 mols 12 mols/min y Resolvendo uma nova regra de três direta temos: 
4y = 12  y = 12/4  y = 3 mols/min 
 
 
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Encontramos a velocidade de formação de O2 em mols/min, mas a pergunta foi em mols/s, então: 
3 mols  60 s (1 min) z  1s 60z = 3 z = 3/60  z = 0,05 mols/s 
Reposta: A velocidade de formação do O2 é de 0,05 mols/s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3) Partindo da expressão genérica da velocidade para a reação: 
aA + bB ⟷ cC + dD 
V = -(1/a).(Δ[A]/Δt ) = -(1/b).(Δ[B]/Δt ) = (1/c).(Δ[C]/Δt )= (1/d).(Δ[D]/Δt ) 
A expressão da velocidade da reação : 2 HgO  2 Hg + O2 ficará: 
 
O primeiro passo nesta questão é entender o que significa a “expressão genérica da velocidade” fornecida. 
 Ela diz que o valor da velocidade da reação pode ser calculado a partir de qualquer composto envolvido, 
chegando-se ao mesmo valor. Por isso tantos sinais de igual estão incluídos na fórmula, podendo representar 
também como: 
V = -(1/a).(Δ[A]/Δt ) 
V = -(1/b).(Δ[B]/Δt ) 
V = (1/c).(Δ[C]/Δt ) 
V = (1/d).(Δ[D]/Δt ) 
 Conforme a reação vai ocorrendo, os reagentes (A e B) são consumidos (sinal negativo) e os produtos (C e D) 
são gerados (sinal positivo). 
 O cálculo da velocidade, a partir desta equação, é feito dividindo a variação da concentração de um 
componente pelo tempo avaliado e, então, realizando nova divisão do resultado anterior pelo coeficiente do 
balanceamento da equação (número que aparece antes do composto após o balanceamento). 
O exercício pede a expressão da velocidade para a equação 2 HgO  2 Hg + O2. Comparando com a equação 
genérica, observamos que: 
aA + bB ⟷ cC + dD 
2 HgO  2 Hg + O2 
 2 HgO corresponde ao componente termo aA, onde a = 2 e A = HgO. 
 Há somente um reagente (aA = 2HgO), então o termo bB não existe. 
 2 Hg corresponde ao componente termo cC, onde c = 2 e C = Hg. 
 O2 corresponde ao componente termo dD, onde d = 1 (quando o número não aparece, ele é igual a 1) e 
D = O2. 
Uma vez realizada essa associação, o passo seguinte é substituir as letras genéricas pelos números e componentes 
da equação solicitada. 
V = -(1/a).(Δ[A]/Δt ) = -(1/2).(Δ[HgO]/Δt ) 
V = (1/c).(Δ[C]/Δt ) = (1/2).(Δ[Hg]/Δt ) 
V = (1/d).(Δ[D]/Δt ) = (1/1).(Δ[O2]/Δt ) 
Ou seja: V = -(1/2).(Δ[HgO]/Δt ) = (1/2).(Δ[Hg]/Δt )= Δ[O2]/Δt (resposta) 
 
 
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4) Sabendo que a variação de concentração de Y ao longo do tempo, para uma reação genérica X → Y + Z, ocorre de 
acordo com a tabela abaixo, determine a velocidade de reação após 45 min de reação. 
 [Y] mol/L t (min) 
0 0 
0,2 15 
0,3 30 
0,35 45 
0,38 60 
0,4 75 
 
aA + bB ⟷ cC + dD 
V = -(1/a).(Δ[A]/Δt ) = -(1/b).(Δ[B]/Δt ) = (1/c).(Δ[C]/Δt )= (1/d).(Δ[D]/Δt ) 
 
A expressão genérica para o cálculo da velocidade nos dá a possibilidade de calcular o seu valor a partir de qualquer 
uma das substâncias envolvidas na reação. Neste caso, temos somente os valores de concentração para a substância 
Y e, portanto, faremos o cálculo a partir dela. 
Foi solicitada a velocidade após 45 minutos de reação, então subentende-se que se deseja a velocidade desde o início 
da reação até o tempo de 45 minutos. Então, consideraremos dois pontos para o cálculo da variação da concentraçãoe do tempo: 
Inicial: tempo = 0 min e [Y] = 0 mol/l 
Final: tempo = 45 min e [Y] = 0,35 mol/l 
Expressão para cálculo: como a substância Y é um produto, utilizaremos a expressão genérica de cálculo para um 
produto (no caso o C, escolhido aleatoriamente - poderia ter sidoD também). 
V = (1/c).(Δ[C]/Δt ) 
Onde c = 1 e C = Y. Então: 
V = Δ[Y]/Δt 
V = ([Y]final - [Y]inicial)/(tfinal – tinicial) 
Substituindo: 
V = (0,35-0)/(45-0) = 0,0078 (mol/l)/min 
Respostas: A velocidade da reação após 45 minutos é de 0,0078 (mol/l)/min. 
 
 
 
 
 
 
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5) No estudo cinético de uma reação representada por A + 2B  2C, os seguintes dados foram coletados: 
 
A velocidade desta reação pode ser expressa, portanto, pela equação: 
 
De acordo com a lei da ação das massas de Guldberg e Waage, a velocidade de uma reação genérica ELEMENTAR 
(ocorre em uma única etapa) aA + bB  cC + dD pode ser calculada a partir da expressão: 
V = k[A]a[B]b 
Tendo a equação da reação balanceada, basta substituir as letras pelos reagentes e seus respectivos coeficientes. 
Assim, a velocidade poderia ser calculada, para este caso, por: 
V = k[A][B]2 
Porém, sempre que houver a disponibilização de dados sobre as velocidades da reação, em diferentes condições 
iniciais, é necessário verificar se o comportamento é mesmo descrito pela lei da ação das massas de Guldberg e Waage. 
Isso porque, se a reação não for elementar, ela não seguirá esta lei. 
Neste exercício, ao compararmos a primeira linha da tabela com a segunda, observamos que a velocidade inicial dobra 
ao dobrarmos a concentração do reagente B. Portanto a velocidade inicial é diretamente proporcional à concentração 
de B (expoente 1). 
Ao compararmos a primeira linha com a terceira, observamos que a velocidade inicial quadruplica ao dobrarmos a 
concentração do reagente A. Portanto a velocidade inicial é proporcional ao quadrado da concentração de A: 22=4 
(expoente 2). 
Dessa forma, a expressão da velocidade válida é: 
Resposta: V = k[A]2[B]