Prova com Gab 3ºEE

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Departamento de Química Fundamental 
Universidade Federal de Pernambuco
QUÍMICA GERAL 1 – 1o semestre de 2009 
 3a PROVA 16/06/2009
GABARITO
1] Um estudante recebeu uma semi-célula padrão, Cu(s)| Cu2+ (aq) e outra semi-célula contendo um metal 
M, desconhecido, imerso em uma solução aquosa 1,00M de M(NO3)2. Quando o cobre foi ligado como 
anodo, a 25C, a força eletromotriz medida da célula foi de - 0,689V. 
a) Escreva o diagrama da célula.
b) Qual é o potencial padrão de redução do par desconhecido M2+/M ?
Célula : Cu(s)| Cu2+ (aq) (1,00M) || M2+ (aq) (1,00M) | M(s)
 (anodo) (catodo)
Anodo: semi-célula onde ocorre a oxidação
Catodo: semi-célula onde ocorre a redução 
 Anodo: −+ +→ eaqCusCu 2)()( 2 tabelado)padrao potencial ( 34,0 VEreducao =
°
 Catodo: )(2)(2 sMeaqM →+ −+ ?=°reducaoE
Equação global: )()()()( 22 aqCusMsCuaqM ++ +→+
VcatodoE
VcatodoEV
anodoEcatodoEE
reducao
reducao
reducaoreducaocelula
349,0)(
34,0)(689,0
)()(
−=
−=−
−=
°
°
°°°
2] Determine o volume de cloro gasoso (em litros, a 273 K e 1,00 atm) formado quando uma carga de 
96,5 kC circula através de uma célula eletrolítica de solução concentrada de cloreto de sódio.
A formação de cloro gasoso dar-se-á de acordo com seguinte semi-reação:
2 Cl-(aq) → Cl2(g) + 2 e- 
São necessários, portanto, 2 mols de elétrons para formar 1 mol de cloro gasoso:
1 mol de Cl2 (g) 71 gramas ----- 2 * 9,65x104 C
x gramas ----- 96,5x103 C
x = 35,5 g de Cl2(g), que correspondem a 0,5 mol
O volume de gás será calculado por PV = nRT, com P = 1,00 atm, T = 273 K, R = 0,082 atm*L/mol*K, n = 
7,04x1-4 mols
L
atm
KKmolLatmmolV 19,11
00,1
273082,05,0 11
=
×⋅⋅⋅×
=
−−
3] A lei de velocidade para a reação 2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g) é v= k [NO2]2[H2], e o 
mecanismo proposto é: Etapa 1 NO + NO N2O2 
 Etapa 2 N2O2 + H2 → N2O + H2O 
 Etapa 3 N2O + H2 → N2 + H2O 
a) Qual das etapas do mecanismo é a que provavelmente determina a velocidade? Explique sua resposta.
b) Esquematize um perfil de reação para a reação total, que é exotérmica. Indique no gráfico as energias de 
ativação de cada etapa e a entalpia total da reação.
(a) Se considerarmos que a etapa 2 é muito mais lenta que as demais temos que a lei de velocidade da 
reação é v = k2 [N2O2] [H2], onde k2 é a constante de velocidade para a etapa 2. Considerando que na 
etapa 1 o equilíbrio se estabelece rapidamente [N2O2]=K [NO]2 e v = k2 K [NO]2 [H2], que coincide com a 
lei de velocidade dada com k = k2 K .
Portanto a etapa que provavelmente determina a lei de velocidade dada é a etapa 2.
(b) 
 
4] Os gráficos a seguir foram traçados com dados da decomposição do N2O5 em diferentes temperaturas. A 
partir deles, identifique a ordem da reação, a constante de reação a cada temperatura e a energia de 
ativação da reação de decomposição do N2O5.
Podemos observar que o gráfico de ln[N2O5] vs. tempo é linear o que indica uma reação de 1a ordem. Neste 
caso ln[N2O5] = ln[N2O5]o –kt. Assim a constante de reação é obtida através coeficiente angular das retas. 
As unidades de concentração não têm qualquer efeito sobre o coeficiente angular.
Para T=298 K temos k = -(0,8-0,4)/(0-3) = 0,13 s-1.
Para T=303 K temos k = -(0,8+0,2)/(0-4) = 0,25 s-1.
A energia de ativação é obtida através de RTEaAek /−= aplicada às duas temperaturas. Assim:
298/13,0 ×−= REaAe e 303/25,0 ×−= REaAe . Aplicando o logarítmo e fazendo a subtração entre estas 
duas expressões, obtem-se: 12,98)
303
1
298
1/(314,8)25,0/13,0ln( −=−×−= molkJEa
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 1 2 3 4 5
tem po (s)
ln
([
N
2O
5]
/m
m
ol
/L
)
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
0 1 2 3 4 5
tem po (s )
1/
[N
2O
5]
 (1
/(m
m
ol
/L
)
Decomposição do N
2
O
5
E
ne
rg
ia
Progresso da reação
Reagentes
Produtos
Ea1
Ea2
Ea3
∆H
♦ T=298 K
 T=303 K
DADOS
 Tabela de Potenciais Padrão de Redução a 25°C
Semi-reação E° ( V)
F2(g) + 2e- → 2F–(aq) +2,87
Au3+(aq) + 3e- → Au(s) + 1,40
Pt3+(aq) + 2e- → Pt(s) + 1,20
MnO2(s) + 4H+(aq) + 2e- → Mn2+(aq) + H2O(l) +1,23
Ag+(aq) + 1e- → Ag(s) + 0,80
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) + 0,34
Hg2Cl2(s) + 2e– → 2 Hg(l) + 2Cl–(aq) +0,27
2 H3O+(aq) + 2e- → 2 H2O(l) + H2(g) 0,00
Fe3+(aq) + 3e- → Fe(s) – 0,04
Pb2+(aq) + 2e- → Pb(s) – 0,13 
Sn2+(aq) + 2e- → Sn(s) – 0,14
Cr3+(aq) + 1e- → Cr2+(aq) – 0,41
Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s) – 0,44
Cr3+(aq) + 3e- → Cr(s) – 0,74
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s) – 0,76
Mn2+(aq) + 2e- → Mn(s) –1,18
-1 -1 -1 -1R =8,314 J mol K = 0,082 L atm mol K , F = 9,65 x 104 C mol–1; 1 bar ≈1 atm; 1 C = 1 A. s; 1 J = 1 C. V
Massa molar (g. mol–1): H = 1,0; C =12,0; N = 14,0; O = 16,0; Cl = 35,5; Cr = 52,0; Cu = 63,5; Pt = 195,1 
lnG G RT Q∆ = ∆ ° + G nF E∆ ° = − ° 
RTE E lnQ
nF
 
= ° −    i=q/t
v = k [ ] [ ] 0A = A - k t
[ ]1v = k A [ ] [ ] 0ln A = ln A - k t
[ ] 2v = k A [ ] [ ] 0
1 1= k t
A A
+

−
=
RT
Ea
eAk RT
EAk a−= lnln