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Química Geral Lista de exercícios – Equilíbrio Químico/Equilíbrio Aquoso 01. Uma mistura contendo 0,100 mol de SO2, 0,200 mol de NO2, 0,100 mol de NO e 0,150 mol de SO3 foi preparada em um reator de 5,00 L. A reação SO2(g) + NO2(g) ⇌ NO(g) SO3(g) atinge o equilíbrio em 460 oC quando Kc = 85,0. Qual é a concentração de cada espécie no equilíbrio? R: [SO2]=0,0011 mol L -1; [NO2]=0,0211 mol L -1; [NO]=0,0389 mol L-1; [SO3]=0,0489 mol L -1 02. Uma mistura de H2, N2 e NH3 com pressões parciais 22 kPa, 44 kPa e 18 kPa, respectivamente, foi preparada e aquecida até 500 K. Nessa temperatura, K = 3,6x10-2 para a reação N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g). Verifique se nessas pressões parciais, a amônia tende a se formar ou se decompor. R: Q=6,9; tende a se decompor. 03. Um reator de 3,00 L é preenchido com 0,342 mol CO, 0,215 mol H2 e 0,125 mol CH3OH. O equilíbrio é atingido na presença de um catalisador de óxido de zinco-crômio (III). Em 300°C, Kc= 1,1 x 10-2 para a reação: CO(g) + 2 H2(g) ⇌ CH3OH(g) a) A concentração molar do CH3OH aumenta, diminui ou permanece inalterada à medida que a reação se aproxima do equilíbrio? b) Qual é a composição da mistura no equilíbrio? R: a) diminui. b) [CO]=0,156 mol L-1, [H2]=0,155 mol L -1, [CH3OH]=2,6x10 -4 mol L-1. 04. Uma amostra de 25,0 g de carbamato de amônio, NH4(NH2CO2), foi colocada em um frasco de 0,250 L sob vácuo a 25 oC. No equilíbrio, o frasco continha 17,4 mg de CO2. Qual é o valor de Kc para a reação NH4(NH2CO2)(s) ⇌ 2NH3(g)+ CO2(g)? R: 1,58x10-8 05. A reação 2HCl(g) ⇌H2(g)+Cl2(g) tem K = 3,2x10 -34 a 298 K. As pressões parciais iniciais de H2, HCl e Cl2 são 1,0, 2,0 e 3,0 bar, respectivamente. No equilíbrio existe 1,0 mol de H2(g). Qual é o volume do reator? R: 9,7x1033 L. 06. Diga qual é o efeito da diminuição da temperatura sobre a composição de equilíbrio da reação 2CO(g) + O2(g) ⇌ 2 CO2(g), sabendo que Hf o(CO)=-110,53 kJ/mol e Hf o(CO2)=-393,51 kJ/mol. R: Hr o = -565,96 kJ/mol. Reação exotérmica no sentido direto favorecendo a formação de CO2. 07. Considere a reação genérica abaixo e seus dados termodinâmicos: 2A(g) + 3B(g) ⇌ 1C(g) + 4D(g) A B C D Ho (kJ/mol) 11 0 -19 20 Go (kJ/mol) 19 0 -22 26 (a) calcule K a 25 oC, (b) a 500 K e (c) indique o que ocorrerá com a concentração de C com a elevação da temperatura. R: a) 1,9x10-8; b) 1,1x10-5; c) aumenta. 08. A mistura de quatro gases, NH3, O2, NO e H2O colocada em um reator atinge o equilíbrio na reação 4 NH3(g) + 5 O2(g) ⇌4 NO(g) + 6 H2O(g). Certas mudanças (veja a tabela seguinte) são, então, feitas na mistura. Examine cada mudança separadamente e explique o efeito (aumento, diminuição ou nenhum) que elas provocam nos valores originais de equilíbrio da quantidade da segunda coluna (ou K, se for o caso). A temperatura e o volume se mantêm constantes. Mudança Quantidade (a) adicione NO quantidade de H2O (b) adicione NO quantidade de 02 (c) remova H2O quantidade de NO (d) remova O2 quantidade de NH3 (e) adicione NH3 K (f) remova NO quantidade de NH3 (g) adicione NH3 quantidade de O2 R: a) diminui; b) aumenta; c) aumenta; d) aumenta; e) não altera; f) diminui; g) diminui. 09. Determine se os reagentes ou os produtos são favorecidos pelo aumento da pressão total (resultado da compressão) em cada um dos seguintes equilíbrios. Se nenhuma mudança ocorrer, explique por quê. (a) 2 O2(g) ⇌ 3 O2(g) (b) H2O(g) + C(s) ⇌ H2(g) + CO(g) (c) 4 NH3(g) + 5 O2(g) ⇌ 4 NO(g) + 6 H2O(g) (d) 2 HD(g) ⇌ H2(g) + D2(g) (e) Cl2(g) ⇌ 2 Cl(g) R: a) reagentes; b) reagentes; c) reagentes; d) não altera; reagentes. 10. Diga, para cada um dos seguintes equilíbrios, se haverá deslocamento na direção dos reagentes ou dos produtos quando a temperatura aumenta. (a) N204(g) ⇌ 2 NO2(g), H o = +57 kJ (b) F2(g) ⇌ 2 F(g), H o = determine o sinal por inspeção. (c) Ni(s)+ 4 CO(g) ⇌ Ni(CO)4(g), Ho = -161 kJ (d) CO2(g) + 2NH3(g) ⇌ CO(NH2)2(s) + H2O(g), H o= -90 kJ R: a) produtos; b) produtos; c) reagentes; d) reagentes. 11. Uma reação usada na produção de combustíveis gasosos a partir do carvão, que é composto principalmente de carbono, é C(s)+ H2O(g) ⇌ CO(g) + H2(g). (a) Calcule K em 900 K, sabendo que as energias livres de Gibbs padrão do CO(g) e H2O(g) a 900 K são - 191,28 kJ mol-1 e -198,08 kJ mol-1, respectivamente. (b) Uma amostra de 5,20 kg de grafita e 125 g de água foi Colocada em um recipiente de 10 L e aquecida em 900 K. Quais as concentrações de equilíbrio? R: a) 0,403; b) [CO]=[H2]=0,364 mol/L e [H2O]=0,33 mol/L. 12. O pH de uma solução 0,20 mol L-1 de ácido crotônico, C3H5COOH, em água, é 2,69. Determine seu valor de Ka. R: 2,1x10-5 13. Estime o pH e a percentagem de base protonada em uma solução 0,15 mol L-1 de NH2OH(aq) (hidroxilamina) em água, sabendo que seu Kb é 1,1x10 -8. R: 9,61 e 0,027% 14. Calcule os valores de pH e o grau de ionização (% de moléculas ionizadas) das seguintes soluções em água e explique os valores obtidos com base na estrutura molecular de cada espécie. a) 0,2 mol L-1 de CH3COOH (Ka=1,8x10 -5) b) 0,2 mol L-1de CCl3COOH (Ka=3,0x10 -1) c) 0,2 mol L-1 de HCOOH (Ka=1,8x10 -4) R: Respostas: a) 2,72 e 0,95%; b) 0,85 e 70%; c) 2,22 e 3%. A ionização aumenta 15. a) O valor medido do pH de uma solução aquosa de 0,10 mol L-1 de HClO2 é 1,2. Quais os valores de Ka e pKa do ácido? b) O pH medido de uma solução de 0,1 mol L-1 de propilamina (C3H7NH2), em água, é de 11,86. Quais os valores de Kb e pKb dessa base? R: a) 0,09 e 1,0; b) 5,6x10-4 e 3,25. 16. Estime o pH de uma solução de benzoato de potássio (KC6H5CO2) a 0,1 mol/L sabendo que o Ka do ácido benzóico é 6,5x10-5 a 25 oC. R: 8,6. 17. Calcule a solubilidade de cada substância pouco solúvel nas respectivas soluções: I. hidróxido de alumínio (Kps Al(OH)3 = 1,0x10 -33) em (a) pH = 7,0; (b) pH = 4,5 II. hidróxido de zinco (Kps Zn(OH)2 = 2,0x10 -17) em (c) pH = 7,0; (d) pH = 6,0. R: a) 10-12 mol/L; b) 3,1x10-5 mol/L; c) 2,0x10-3 mol/L; d) 0,20 mol/L. 18. Determine o pH necessário para iniciar a precipitação de Ni(OH)2 (Kps = 6,5x10 -18) de (a) uma solução 0,060 mol L-1 de NiSO4(aq); (b) uma solução 0,030 mol L-1 de NiSO4(aq). R: a) 6,00; b)6,18 19. Suponha que existam, em geral, 20 gotas de tamanho médio em 1,0 mL de uma solução em água. Será que ocorrerá formação de um precipitado quando 1 gota de uma solução 0,010 mol L-1 de NaCI(aq) for adicionada a 10,0 mL de (a) uma solução 0,0040 mol L-1 de AgNO3,(aq) (Kps AgCl = 1,6x10-10); (b) uma solução 0,0040 mol L-1 de Pb(NO3)2(aq) (Kps PbCl2 = 1,6x10-5)? R: a) sim; b) nao
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