P4_28_06_08_

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P4 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 28/06/08 
 
Nome: 
Nº de Matrícula: Turma: 
Assinatura: 
Questão Valor Grau Revisão 
1a 2,5 
2a 2,5 
3a 2,5 
4a 2,5 
Total 10,0 
Constantes e equações: 
R = 0,082 atm L mol-1 K-1 = 8,314 J mol-1 K-1 
�Go = �Ho - T�So
S = kH . P
q = m.c.�T
[A] = [A]0 – kt 
kt
[A]
1
[A]
1
0
+=
kt
[A]
[A] ln
0
�=��
�
�
��
	
1a Questão 
 
A água da chuva, mesmo em regiões não poluídas, não apresenta pH igual a 7, 
a 25°C, devido ao CO2 atmosférico que nela se dissolve e reage como 
representado nos equilíbrios abaixo: 
 
Equilíbrio 1 CO2(g) CO2(aq) kH = 3,5 x 10-2 mol L-1 atm-1 
Equilíbrio 2 CO2(aq) + H2O(l) H+(aq) + HCO-3(aq) Ka = 4,4 x 10-7 mol L-1 
a) Calcule a pressão parcial de CO2 quando a pressão do ar é 1,0 atm, sabendo 
que a quantidade de CO2 nessa atmosfera se aproxima de 400 mL de 
CO2 / 106 mL de ar. 
b) Escreva a expressão da constante para o equilíbrio 2. 
c) Calcule o pH da água da chuva. 
Resolução:
a) A concentração atual do CO2 é igual a 400 mL CO2/106 mL de ar. Tal relação 
corresponde à fração molar de CO2, pois temos o volume do gás pelo volume 
total. Segundo a lei de Dalton temos: 
total
CO
total
CO
total
CO
CO p
p
V
V
n
n
x 222
2
===
Dessa forma, é possível determinar a pressão parcial de CO2.
atm4,0.10.1400.10
p.Xp
46
CO
total2COCO
2
2
�� ==
=
p
b) 
(aq)][CO
]].[HCO[H
][reagentes
[produtos]K
2
3
c
�+
==
C) Para determinar o pH deve-se encontrar o valor de [H+] a partir da expressão 
de Kc. Pela Lei de Henry, temos: 22 COHCO PKS .=
mol/L10.1,410.4,0 .10.3,5p.k(aq)][CO 542CO2 2
��� ===
Assim, no equilíbrio 2, a quantidade de CO2(aq) está definida e a quantidade dos 
íons é desconhecida, entretanto, as quantidades de ânions e cátions são iguais, 
devido à estequiometria, logo, utilizando a equação de KC para a temperatura de 
25°C, temos: 
][HCO][Hxonde ,
1,4.10
x.x
(aq)][CO
]].[HCO[HKc 35
2
3 �+
�
�+
====
Do enunciado, temos Ka = 4,4 x 10-7 mol L-1, portanto: 
X2 = 4,4. 10-7. 1,4. 10-5 = 6,16. 10-12 
pH = -log[H+] = -log(6,16. 10-12 )1/2 =
= -log(6,16 )1/2 - log(10-12 )1/2 =
=6-log (6,16)1/2 
pH= 5,60 
 
2a Questão 
 
O azometano, CH3N=NCH3, decompõe-se por um processo de cinética de 
1ª ordem, conforme a reação abaixo: 
 
CH3N=NCH3(g) K N2(g) + C2H6(g) 
 
O tempo de meia-vida (t 21 ) para a decomposição do azometano, a 300 ºC é 
1,2 s. 
a) Calcule a massa, em g, de azometano após 3 s de reação, sabendo que 
inicialmente 0,045 g de azometano foi colocado em um recipiente de reação de 
300 mL e aquecido a 300 ºC. 
b) Calcule a pressão total no recipiente de reação após 3 s. 
c) Sabendo que o processo de decomposição do azometano é endotérmico, 
comente o efeito da temperatura sobre a concentração de N2(g). 
 
Resolução:
a) 
MM (CH3N=NCH3) = 58 g mol-1 
(t 21 ) = k
0,693 
1,2 = 
k
0,693 
K = 0,578 s-1 
13
10 Lmol 10x2,590,300 .mol g58
0,045g[A] ��� ==
kt
0
t e
[A]
[A] �=
[A]t = e-0,578x3 . 2,59 x 10-3 = 4,57 x 10-4 mol L-1 
m(CH3N=NCH3)= 4,57 x 10-4 mol L-1 . 58 g mol-1 = 0,0265 g 
 
b) 
 CH3N = NCH3(g) �� N2(g) + C2H6(g) 
I 2,59 x 10-3 - - 
� -2,13 x 10-3 +2,13 x10-3 +2,13x10-3 
F 4,57 x 10-4 2,13 x 10-3 2,13x10-3
PV = nRT 
 
P =
V
(n)RT 
P (CH3N=NCH3) = 4,57 x 10-4 x 0,082 x 573 = 0,0215 atm 
 
)(N2
P = P(C2H6) = 2,13 x 10-3 . 0,082 x 573 = 0,100 atm 
Ptotal = 0,100 + 0,100 + 0,0215=0,222 
 
c) Com o aumento da temperatura o equilíbrio irá deslocar para os reagentes, 
aumentando a concentração de N2.
3a Questão 
 
Considere um sistema com dois balões conectados, conforme a figura abaixo: 
Quando a válvula é aberta, a 533 K, hidrogênio, H2, reage com oxigênio, O2,
conforme a equação: 
 
2H2(g) + O2(g) � 2H2O(g) 
 
Considerando que o rendimento da reação é de 100%, responda: 
a) Quais substâncias permanecem após o término da reação? 
b) Calcule a pressão parcial da(s) substância(s) que permanece(m) no balão. 
Resolução:
No início (i): 
0=
===
===
OH
O
H
2
2
2
n
0,0229
0,082.533
1,00 .1,00
RT
PVn
0,0229
533 .0,082
2,00 .0,500
RT
PVn
2H2 + O2 �� 2H2O H2 é um limitante 
 
(i) 
 
0,0229 0,0229 
 
0 O2 está em excesso 
 
No final (f): 
 
(f) 0 0,01145 0,0229 
 
a) As substâncias que permanecem são O2(g) e H2O(g) 
 
b) 
 
0,334atm
3
82x5330,0229x0,0
V
nRTP
0,167atm
3
082x5330,01145x0,
V
nRTP
OH
O
2
2
===
===
4ª Questão 
 
As reações 1 e 2 abaixo representam, respectivamente, a combustão do propano, 
C3H8, formando CO2(g) e H2O(l) e a vaporização da água. 
 
Reação 1 C3H8(g) + 5O2(g) � 3CO2(g) + 4H2O(l) 
Reação 2 H2O(l) � H2O(g) 
 
a) Calcule o valor de �G° para a combustão do propano quando CO2(g) e H2O(g) 
são formados, sabendo que o valor de �G° para a reação 2 é +8,6 kJ mol-1.
b) Calcule a energia na forma de calor, envolvida na combustão de 1,10 g de 
propano de acordo com a reação 1. 
c) A quantidade de calor calculada no item (b) é completamente transferida para 
um sistema constituído de 550 mL de água e uma peça de 1,00 kg de ferro. A 
temperatura inicial do sistema ferro-água é 20 oC. Calcule a temperatura final do 
sistema. 
 
Dados: 
Calor específico do ferro = 0,473 J g-1 oC-1 
Calor específico da água = 4,184 J g-1 oC-1 
Substância UHof, kJ mol-1 UGof, kJ mol-1 
C3H8(g) -103,8 -23,56 
CO2(g) -393,5 -394,4 
H2O(l) -285,8 -237,2 
Resolução:
a) 
(1) C3H8(g) + 5O2(g) � 3CO2(g) + 4H2O(l) �G°1= ?
(2) 4H2O(l) �4H2O(g) �G°2 = 4 x 8,6 = 34,4 kJ/mol 
(1) C3H8(g) + 5O2(g) � 3CO2(g) + 4H2O(g) �G°3 = ? = �G°1+�G°2
�G°1=
 n�G°ƒProdutos - 
 n�G°ƒReagentes 
�G°1={[4x(-237,2)] + [3x(-394,4)]} - {[5x(0)] + [1x(-23,56)]} 
�G°1={[-948,8] + [-1183,2]} - {[0] + [-23,56]} 
�G°1={-2132} - {-23,56} =-2108,44 kJ/mol 
 
�G°3 = �G°1+�G°2 = -2108,4 + 34,4 = 2074,0 kJ/mol 
 
b) 
�H°1=
 n�H°ƒProdutos - 
 n�H°ƒReagentes 
�H°1={[4x(-285,8)] + [3x(-393,5)]} - {[5x(0)] + [1x(-103,8)]} 
�H°1={[-1143,2] + [-1180,5]} - {[0] + [-103,8]} 
�H°1={-2323,7} - {-103,8} =-2219,9 kJ/mol 
 
83
83
83
83
83
83 HCdekJ55,37HCdemol 1
HCdekJ)2219,9(x
HCde44,10g
HCde1mol xHCdeg1,10 =�
c) q (Fe + água) = m.c.�T
55,37 x 103 J = [m1 c1 + m2 c2] .�T
55,37 x 103 J = T��
�
�
�
�
�
��
�
�
��
	
°
+��
�
�
��
	
°
.
Cg
4,184J550gx
Cg
0,473J1000gx 
55,37 x103 J = [473 J + 2301,2 J] . �T
�T = 20 
 �T=Tƒ - Ti
Tƒ = �T+ Ti =20+20 = 40°C 
 
	�
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