P4_08_07_03

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P4 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 08/07/03 
 
 
 
Nome: 
Nº de Matrícula: Gabarito Turma: 
Assinatura: 
 
 
 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,0 
2a 2,0 
3a 2,0 
4a 2,0 
5a 2,0 
Total 10,0 
 
 
ΔG = ΔGo + R T ln Q 
Q
nF
RT ln−°ΔΕ=ΔΕ 
 
1 F = 96.500 C . mol-1 
 
R = 0,082 atm L mol-1 K-1 = 8,314 J mol-1 K-1 
 
 
 
 
 
 
1a Questão 
 
A 1000 K, a constante Kp para a decomposição do carbonato de cálcio, CaCO3(s), 
é de 4,0 x 10-2 atm. 
CaCO3(s) ' CaO(s) + CO2(g) 
 
Uma determinada massa de CaCO3(s) é colocada em um recipiente de 5,0 L a 
1000 K até que a reação atinja o equilíbrio. 
Quantos gramas de CaO(s) são produzidos na condição de equilíbrio? 
Resolução: 
 
Kp = pCO2 = 4,0 x 10-2 atm 
número de moles de CO2 no equilíbrio: PV = nRT 
4,0 x 10-2 atm x 5,0 L = nCO2 x 0,082 atm L mol-1 K-1 . 1000K 
nCO = 2,44 x 10-3 mol 
logo CaO = 2,44 x 10-3 e 
mCaO = 2,44 x 10-2 x 56 = 1,4 x 10-1 g 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2a Questão 
 
Preparou-se 500,0 mL de uma solução de ácido sulfúrico, H2SO4(aq) a partir de 
1,000 mL de uma solução concentrada de acido sulfúrico concentrado, 96 % cuja 
densidade é de 1,84 g mL-1. 
 
H2SO4 (aq.)+ H2O (l)→ SO42-(aq.) + 2 H3O+(aq.) 
 
a) Qual a molaridade (mol L-1) desta solução? 
b) Qual o pH desta solução? 
 
Resolução: 
 
a) Cálculo da concentração molar da solução concentrada de H2SO4 
1-
1-1-
mol g 98
1 x L g 1766 0,96 xL g 1840 = 
 
M = 18,02 mol L-1
 
Cálculo da concentração da solução diluída 
MV = M’ V’ 
1,0 x 18,02 = 500,0 x M’ M’ = 3,6 x 10-2 mol L-1 
Se a solução é 3,6 mol L-1, [H+] = 7,2 x 10-2 mol L-1
 
b) pH = - log [H+] = - log 7,2 x 10-2 
 pH = 1,14 
3a Questão 
 
A composição de uma mistura gasosa composta de CO2(g) e CO(g) pode ser 
determinada, reagindo-se a mistura gasosa com uma solução aquosa saturada de 
hidróxido de bário, Ba(OH)2. O CO2 reage com o Ba(OH)2(aq) produzindo um 
precipitado de BaCO3(s), e o CO não reage. Este método foi usado para analisar a 
composição da mistura gasosa no equilíbrio, obtida quando 1,77 g de CO2(g) 
reagem com 2,00 g de grafite, C(s), em um recipiente de 1,00 L a 1100 K. Pelo 
procedimento descrito acima, foram obtidos 3,41 g de BaCO3(s) 
 
CO2(g) + C(s) ' 2 CO(g) 
Ba(OH)2 (aq) + CO2(g) → BaCO3(s) + H2O(l) 
 
a) Determine o Kp para a reação a 1100 K. 
b) Determine o valor de ΔGo , compare com o valor de Kp e comente sobre a 
espontaneidade da reação. 
 
Resolução: 
 
Início 
número de moles CO2: n = 1,77 g x 1.44
1
−molg
 
n = 4,02 x 10-2 mol CO2
Equilíbrio 
 
CO2(g) + Ba(OH)2(aq.) ⎯→ BaCO3(s) + H2O(l) 
número de moles CO2 (equilíbrio) = número de moles BaCO3(s) 
número de moles CO2(equilíbrio) = 3,41 g x 197 g mol-1
número de moles CO2 (equilíbrio) = 1,72 x 10-2
Assim sendo: X = 4,02 x 10-2 - 1,72 x 10-2 = 2,3 x 10-2
 e 2 X = 4,6 x 10-2 
 
 CO2(g) + C(s) ⎯→ 2 CO(g) 
Ι 4,02 x 10-2 0 
Δ -x + 2 x 
Eq. 1,72 x 10-2 4,6 x 10-2
 
123,0
1072,1
)106,4(
][
][
2
22
2
2
=== −
−
x
x
CO
COKc 
 
Kp = Kc (RT)Δn como Δn = 1 
Kp = 0,123 x 0,082 x 1100 = 11,1 
ΔG° = - RT ln Kp = - 22,0 kJ 
Como ΔG° < 0 a reação é espontânea. 
Tende para os produtos, uma vez que Kp > 1 
4a Questão 
 
Considere a seguinte célula galvânica a 25 °C: 
 
Pt(s)⏐Sn4+ (aq, 0,010 mol.L-1), Sn2+(aq, 0,10 mol.L-1) ⏐⏐ O2(g, 1 atm) ⏐ H+ (aq, pH = 4,0) ⏐ C 
(grafite) 
 
a) Escreva a reação global da célula 
b) Qual é o potencial padrão da célula? 
c) Calcule o potencial da célula nas condições acima. 
d) Qual seria o pH da solução quando ΔE = 0,89 V, assumindo que todas as 
outras concentrações sejam as mesmas da célula acima. 
 
Dados: 
O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e- ⎯→ 2 H2O(l) E° = 1,23 V 
Sn4+(aq)+ 2 e- ⎯→ Sn2+(aq) E° = 0,15 V 
 
 
Resolução: 
a) 
)(22.)(4)(.)(2:
)(24.)(4)(:
)2(2.)(.)(:
2
4
2
2
22
42
l
l
OHSnaqHgOaqSnGlobal
OHeaqHgOCatodo
xeaqSnaqSnanodo
+→++
→++
+→
+++
−+
++
 
 
b) ΔΕ° = 1,23 - 0,15 = 1,08 V 
 
c) 
2
42
24
][][
][log
4
059,0
opHSn
Sn
++
+
−°ΔΕ=ΔΕ 
 
VE 17,1
1.)10()1,0(
)01,0(log
4
059,008,1 442
2
=Δ
−=ΔΕ −
 
 
d) 
7,3
1.)()1,0(
)01,0(log
4
059,008,189,0 42
2
=
−=
pH
x
 
5a Questão 
 
A combustão, a pressão constante, de 1,00 L de um gás natural a 30 oC e 1,20 
atm, libera 48,6 kJ de calor. O gás é uma mistura de CH4(g) e C2H6(g). Qual a sua 
composição percentual, por volume? 
 
Dados: 
ΔΗƒ° [CO2(g)] = -394,0 kJ/mol 
ΔΗƒ° [H2O(l)] = -286,0 kJ/mol 
ΔΗƒ° [CH4(g)] = -75,0 kJ/mol 
ΔΗƒ° [C2H6(g)] = -85,0 kJ/mol 
 
Resolução: 
 
CH4(g) + 2 O2(g) ⎯→ CO2(g) + 2 H2O(l) 
)(3)(2)(
2
7)( 22262 lOHgCOgOgHC +→+ 
ΔH combustão do metano: 
-394 + 2x (-286) + 75 = -891 kJ mol-1
 
ΔH combustão do etano: 
2 (-394) + 3 (-286) + 85 = -1561 kJ mol-1
 
Cálculo do volume molar a 30 °C e 1,2 atm 
303
2,1
273
14,22 2
2
22
1
11 Vxx
T
VP
T
VP == 
V2 = 20,72 L 
 
Cálculo da quantidade de calor por mol 
 
1007,1
1
72,20
0,1
6,48 −== molkJ
mol
Lx
L
Calor 
 
xnCH =4 
 
xn HC −= 162 
 
1,007 = 891 x + 1561 (1-x) 
misturamolCHmolx /827,0
670
554
4== 
Portanto, esta mistura de gases contém 
 82,7% CH4 por volume 
 17,3 % C2H6 por volume