P3_14_06_08

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P3 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 14/06/08
	Nome: 
	
	Nº de Matrícula: GABARITO
	Turma:
	Assinatura:
	
	Questão
	Valor
	Grau
	Revisão
	1a
	2,5
	
	
	2a
	2,5
	
	
	3a
	2,5
	
	
	4a
	2,5
	
	
	Total
	10,0
	
	
Dados gerais:
	(U = q + w
(Go = (Ho - T(So 
(G( = - n F (Eo
(G = (Go + RT ln Q
	1 atm = 760 mmHg
F = 96500 C mol-1
1 C x V = 1 J
R = 8,314 J mol-1 K-1 = 0,0821 atm L K-1 mol-1
T (K) = T ((C) + 273
1 L atm = 101,3 J
1a Questão: 
Considere o processo de sublimação (reação 1) e a reação de dissociação (reação 2) do iodo e os dados termodinâmicos da tabela apresentados a seguir:
Sublimação do iodo: 			I2(s) 
I2(g)		(Reação 1)
Reação de dissociação do iodo: 		I2(g) 
2I(g)		(Reação 2)
Dados termodinâmicos, a 25 °C:
	
	(H°f (kJ mol-1)
	S° (J K-1mol-1)
	(G°f (kJ mol-1)
	I2(s)
	0
	116,1
	0
	I2(g)
	62,4
	260,6
	19,4
	I(g)
	106,8
	180,7
	70,2
a) Calcule a temperatura de sublimação do iodo.
b) Calcule a energia livre padrão, (G°, de dissociação do iodo, a 1500 °C, e avalie se a quantidade de produto formado aumentará quando a temperatura for variada de 25 °C para 1500 °C.
c) Calcule a variação de energia interna, (U, da reação de dissociação de 0,5 mol de iodo, I2(g), a 1500 °C, sabendo que o rendimento da reação é de 10%.
�
Resolução:
a) A sublimação, que é um processo de mudança de fase, ocorre em situação de quase-equilíbrio. Assumindo que não existe modificação significativa nos valores de (H0f e S0, podemos usar os valores da tabela na seguinte equação:
(S0 = (H0/T ou T = (H0/(S0
Onde:
(S0 = S0 I2(g) - S0 I2(s) = 260,0 – 116,1 = 143,9 J K-1 mol-1
(H0 = (H0f I2(g) - (H0f I2(s) = 62,4 - 0 = 62,4 kJ mol-1 ou 62.400 J mol-1
Logo:
T = 62.400 J mol-1/ 143,9 J K-1 mol-1 = 433,6 K
b) A 1500 0C ou 1773 K, tem-se:
(G0 = (H0 - T(S0 
Onde:
(S0 = 2 x S0 I(g) - S0 I2(g) = 2 (180,7) – 260,6 = 100,8 J K-1 mol-1
(H0 = 2 x (H0f I(g) - (H0f I2(g) = 2 (106,8) – 62,4 = 151,2 kJ mol-1 ou 151.20 J mol-1
Logo:
(G0 = (H0 - T(S0 = 151.200 J mol-1 – 1773 K x 100,8 J K-1 mol-1 
(G0 = 151.200 – 173.678 = -22.478 J mol-1
A 1500 0C o valor de (G0<0 indica que a reação seria espontânea, ao contrário do que acontece a 25 0C onde o valor de (G0>0 (ver abaixo).
(G0 = 2 x (G0f I(g) - (G0f I2(g) = 2 (70,2) – 19,4 = 121 kJ mol-1 ou 121.000 J mol-1
c) A variação de energia interna depende da quantidade efetiva de I2(g) que se converteu em I(g), isto é 10% de 0,50 mol de I2(g).
	
	I2(g)
	2I(g)
	Início
	0,50 mol
	0 mol
	Fim
	0,45
	0,10 mol
O valor de (H0 para dissociação de 1 mol de I2(g) é 151.200 J mol-1, logo, para 0,05 mol tem-se: 0,05 x 151.200 = 7560 J que, na pressão constante, seria o calor (q) envolvido no processo.
O trabalho seria dado pela expansão (trabalho negativo) do sistema para manter a pressão constante, ou seja:
W = -(nRT = -{(0,45 + 0,10) – 0,50} mol x 8,31 J mol-1 K-1 x 1723 K = -715,9 J
Assim: (U = q + W = 7560 – 715,9 = 6.844 J
2a Questão: 
O tetróxido de nitrogênio, N2O4, pode ser convertido a dióxido de nitrogênio, NO2, como representado pela reação abaixo:
N2O4(g) 
 2NO2(g)		 (S° = + 175,83 J K-1 mol-1
					 (G° = + 4,73 k J mol-1
a) Calcule a variação de entalpia padrão, ((H°), k J mol-1, em da reação, a 25 °C, dizendo se a mesma é exotérmica ou endotérmica.
b) Calcule a constante de equilíbrio da reação, KP, a 25 °C.
c) Calcule a variação da energia livre, (G, da reação, a 25 °C, no momento em que estão presentes 0,2 mol de N2O4 e 0,8 mol de NO2 em um recipiente de 1,0 L. Qual é a direção espontânea da reação, nestas condições?
�
Resolução:
a) (G°= (H° - T (S°		25 °C = 298 K
 (H°= (G° + T (S°	
 (H° = +4,73 k J mol-1 + 298 K . 175,83 x 10-3 kJ K-1 mol-1
 (H° = 4,73 + 52,397 = 
b) No equilíbrio Q = kp e (G = 0
 (G = (G° + RT ln Q
 (G° = - RT ln kp
c) (G = ?
 (G = (G° + RT ln Qp
 [N2O4] = 0,2 mol L-1 
 [NO2] = 0,8 mol L-1
PV = n RT
Qp = 3,2 x 0,082 x 298 = 78
Ou
Qp = Qc (RT)(n = 3,2 (0,082 x 298)1 =78
(G = 4,73 + 8,314 x 10-3 x 298 ln 78 = 4,73 + 10,79
 
Como (G é maior do que zero a reação espontânea ocorre no sentido inverso, ou seja, no sentido da formação do reagente ,nestas condições.
3a Questão: 
Considere os gráficos abaixo onde [A] e [B] correspondem, respectivamente, as concentrações, em mol L-1, de reagentes A e B de uma reação química. Considerando que as reações que envolvem A e B podem ter cinética de ordens 0, 1 ou 2, responda se as afirmativas abaixo estão corretas, justificando sua resposta com base na lei da velocidade, na velocidade instantânea e no efeito da concentração sobre a velocidade da reação.
a) O gráfico 1 pode representar uma reação de cinética de ordem 1 ou 2, em relação ao reagente A. ( ) afirmativa correta ( ) afirmativa não correta
	
	
	
b) O gráfico 2 pode representar uma reação de cinética de ordem zero em relação ao reagente B. ( ) afirmativa correta ( ) afirmativa não correta	
	
	
	
�
Resolução
a) O gráfico 1 pode representar uma reação de cinética de ordem 1 ou 2, em relação ao reagente A. (x) afirmativa correta ( ) afirmativa não correta
	
	
Neste caso a lei de velocidade pode ser V = k[A]1 ou V = k[A]2, ou seja, a velocidade varia em função da concentração do reagente.
	A velocidade instantânea é 
, ou seja, será o coeficiente angular da reta tangente à curva num tempo t. Verifica-se no gráfico que o valor da velocidade instantânea varia a cada t, pois a velocidade depende da concentração do reagente. Quanto maior a concentração do reagente maior a velocidade da reação, pois maior será a probabilidade de colisões efetivas entre as partículas.
b) O gráfico 2 pode representar uma reação de cinética de ordem zero em relação ao reagente B. (x) afirmativa correta ( ) afirmativa não correta	
	
	
Neste caso a lei de velocidade pode ser V = k[B]0 ou V = k, ou seja, a velocidade independente da concentração do reagente.
	A velocidade instantânea é 
, ou seja, será o coeficiente angular da reta tangente à curva num tempo t. Verifica-se no gráfico que o valor da velocidade instantânea não varia a cada t, pois a velocidade independe da concentração do reagente. Assim a concentração do reagente não tem efeito sobre a velocidade da reação.
�
4a Questão: 
Considere a seguinte pilha, a 25 °C.
Sn(s)(Sn2+(0,150 mol L-1)((Pb2+(0,550 mol L-1)(Pb(s)
a) Calcule a variação de potencial, (E, inicial da pilha.
b) O que deve acontecer com o valor de (E da pilha em função do tempo de seu funcionamento? Explique.
c) Calcule o valor de (E da pilha quando a concentração de Pb2+ decair para 0,500 mol L-1.
d) Calcule as concentrações de Sn2+ e Pb2+, em mol L-1, quando o (E da pilha for zero.
Dados: 
Sn2+(aq) + 2e- ( Sn(s) Eo = -0,136 V
Pb2+(aq) + 2e- ( Pb(s) Eo = -0,126 V
�
Resolução:
a) Sn ( Sn2+ + 2e-			Eo = -0,136 V 	Anodo
 Pb2+ + 2e- ( Pb 			Eo = -0,126 V	Catodo
 Sn + Pb2+ ( Sn2+ + Pb 	(E° = (-0,126) - (-0,136) = 0,0100 V
b) A [Pb2+] diminui e a [Sn2+] aumenta, ocasionando uma diminuição do (E.
c) A [Pb2+] diminui para 0,500 mol L-1 a [Sn2+] aumenta para 0,200 mol L-1 de acordo com a estequiometria da reação total.
d) Quando (E = 0, a reação atinge o equilíbrio (Q = K)
1,20 – 2,18x = 0,150 + x
1,05 = 3,18 x
0
[Sn2+]no equilíbrio = 0,150 + 0,330 = 0,480 mol L-1
[Pb2+]no equilíbrio = 0,550 - 0,330 = 0,220 mol L-1
� EMBED Equation.3 ���
� EMBED Equation.3 ���
57,13 k J mol-1
A reação é endotérmica 
(G = 15,52 kJ mol -1 >0 
_1274766459.unknown
_1274871228.unknown
_1275197193.unknown
_1275286014.unknown
_1275197533.unknown
_1275197184.unknown
_1275196943.unknown
_1274787222.unknown
_1274789852.unknown
_1274787698.unknown
_1274786661.unknown
_1273330143/�'
_1274614072.unknown
_1243403035.unknown