P2_20_05_06

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P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL - 20/05/06 
 
 
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 
Constantes: 
R = 8,314 J mol-1 K-1 = 0,0821 atm L mol-1 K-1
1 atm L = 101,325 J 
0]ln[]ln[ AktA t +−= 
0][
1
][
1
A
kt
A t
+= 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −=
211
2 11ln
TTR
E
k
k a 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −°ΔΗ=
211
2 11ln
TTRk
k 
ΔE = ΔU = q + w 
ΔG° = ΔH° - TΔS° 
ΔG = ΔG° + RT lnQ 
1a Questão 
 
A sacarose, um açúcar de 12 carbonos, é hidrolisada segundo a reação abaixo: 
C12H22O11(s) + H2O(l) Æ 2C6H12O6(aq) 
 
a) Como se pode medir experimentalmente a velocidade de uma reação química? 
 
b) Defina velocidade de reação. 
 
c) Calcule a constante de velocidade a 120 °C sabendo que a 37 °C a constante 
de velocidade é k = 1,0 x 10-3 L mol-1 s-1 e que a reação é de 2ª ordem. 
 
d) Qual é a percentagem de sacarose que reagiu, num reator de 1,0 L, após 1 
hora de reação, a 37 °C, sabendo que a concentração inicial é de 20,0 g L-1. 
Dado: 
Ea = 108 kJ mol-1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resolução: 
a) Acompanharia/mediria a formação/concentração dos produtos ou o 
desaparecimento do reagente 
 
b) É a variação da concentração de produtos (+) ou reagentes (-) em função do 
tempo 
 
c) 112
21
a
1
2 s mol L 6,97k
T
1
T
1
R
E
k
k ln −−=⇒⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −= 
 
d) MM = (12 x 12) + (22 x 1) + (11 x 16) = 342 g mol-1
1 mol ⎯⎯ 342 g 
 0,058 mol ←⎯ 20 g 
 
 
 0,058 
 0,010,0480,058 :Reagiu
mol/L 0,048 A:1h Após
20,8417,243,6
0,058mol
1.Ls 3600 . s mol L 10 x 1
At
1 
smol L 10 x 1 k 3600st 
A
1 kt
A
1 ordem 2ª
t
113
113-
0t
100%
17,27%
⎯⎯
⎯→=−
=
=+=+=
==+=⇒
−−−
−−
 
 
2a Questão 
 
Em uma das etapas da síntese comercial do ácido sulfúrico tem-se a seguinte 
reação: 
2 SO2 (g) + O2(g) 2 SO3 (g) 
catalisador
 
a) Calcule o valor da constante de equilíbrio, Kp, da reação acima, nas condições 
padrão. 
 
b) Considerando um reator de 2,50 L a 25 °C, diga em que direção a reação acima 
ocorrerá no momento em que a composição da mistura reacional for 0,40 mol de 
SO2 , 0,18 mol de O2 e 0,72 mol de SO3 . 
 
c) Usando o princípio de Le Châtelier, diga o que acontece com a concentração de 
SO3 quando há um aumento de temperatura. Justifique. 
 
d) Qual é o efeito do aumento da temperatura e da presença de um catalisador na 
energia de ativação? 
 
e) O que ocorre com a constante de equilíbrio na presença de um catalisador? 
Comente. 
 
Dados: 
 
Substância ΔHof (kJ mol-1) So (J K-1 mol-1) 
SO2 (g) -296,8 248,1 
O2 (g) 0 205,0 
SO3 (g) 
 
-395,7 256,6 
 
 
Resolução: 
ΔH°Reação= ∑n ΔH°f P - ∑n ΔH°f R 
 =[2x(-395,7]-[2x(-296,8)] = 
 (-791,4)-(-593,6) = -197,8 kJ 
ΔS°Reação= [2x(256,6)]-[(205,0) + (2x(248,1)] = 
 [513,2]-[701,2] = -188J/K = -0,188kJ/K 
ΔG° = ΔH° -TΔS° 
 ΔG° = -197,8-(298.(-0,188)= 
 = -197,8 + 56,0 = 
 = -141,8 kJ 
ΔG° = -2.303 RT log Kp 
-141,8 = - 2.303 x 8,314 x 10-3 . 298 log Kp 
 24,85 = log Kp
 Kp = 1024,85 = 7,1 x 1024 
b) 
p2
2
O
2
SO2
2
SO
P
SO
O
SO
K1,85
(1,76)(3,91)
(7,04)
PP
P
Q
3,91atm298 x 0,082x 
2,50
0,40P
atm 1,76298 x 0,082x 
2,50
0,18P
atm 7,04298 x 0,082x 
2,50L
0,72RT
V
nP
2
3
2
2
3
<===
==
==
===
 
Logo a reação irá para a direita 
Ou 
ΔG = ΔG°+ 2,303 RT log Qp 
 = -141,8 + 2,303 . 8,31 x 10-3 . 298 log 1,85 
 = - 141,8 + 1,52 = - 140,3 <0 
c) aumentando a temperatura favorece a reação endotérmica (reação inversa). 
Para favorecer a reação exotérmica (reação para a direita) é necessária baixas 
temperaturas. Portanto esta mistura em equilíbrio terá baixas concentrações de 
SO3 a altas temperaturas; isto é a conversão de SO2 para SO3 é mais favorecida a 
baixas temperaturas. 
 
d) A energia de ativação continua a mesma com o aumento da temperatura. A 
presença do catalisador baixa a energia de ativação mudando o mecanismo e a 
velocidade da reação. 
 
e) Não é alterada. 
A adição de um catalisador na reação aumenta ambas as constantes de 
velocidade, kd e kc. Como kd e kc aumentam pelo mesmo fator, a sua razão kd/kc 
que é o valor da constante de equilíbrio não é alterada. 
 
 
3a Questão 
Gasolina e álcool têm sido muito usados no Brasil como combustíveis. Na 
comparação entre combustíveis, dois aspectos devem ser levados em conta: o 
calor liberado em sua queima e o preço. Considere as reações de combustão do 
álcool (1) e da gasolina (2), representadas pelas equações abaixo: 
 
(1) CH3CH2OH(l) + 3O2(g) Æ 2CO2(g) + 3H2O(l); ΔH°R = -1367,3 kJ mol-1 
(2) 2C8H18(l) + 25O2(g) Æ 16CO2(g) + 18H2O(l); ΔH°R = -10941,4 kJ mol-1 
 
a) Calcule a variação de energia interna na queima de 2 mol de etanol à pressão 
constante e à 25°C. 
 
b) Sabendo-se que a densidade do álcool é 0,79 kg L-1 e que a densidade da 
gasolina é 0,70 kg L-1, diga qual desses dois combustíveis é o mais econômico em 
relação à variação de entalpia. Considere que o preço do álcool é 65% do preço 
da gasolina. 
 
c) Considere agora que o preço do álcool é 75% do preço gasolina e compare o 
resultado com a resposta do item anterior. Mostre com cálculos. 
Resolução: 
 
a) w = - Δn RT 
w = - (-1). 8,314 J. K-1 mol-1 298 K = 2,48 kJ mol-1 
ΔU = q + w 
ΔU = - 1367,3 kJ mol-1 + 2,48 kJ mol-1 = -1364,8 kJ mol-1 para 1 mol de EtOH 
Para 2 mol de EtOH: ΔU = - 2729,6 kJ mol-1 
 
b) mAl = 0,79 kg L-1 . 1L = 0,79 kg = 0,79 x 103 g 
mol 17,17
mol g 46
g10 x 0,79n 1
3
Al == − 
qAl = -1367,3 kJ mol-1 . 17,17 mol = - 23477 kJ 
mgas = 0,70 . 1 = 0,70 x 103 g 
mol 6,14
114
10 x 0,70 n
3
gas == 
qgas = -5470,7 . 6,14 = -33592 kJ 
Se o álcool for vendido a 65% do preço da gasolina 
-33592 . 0,65 = -21834,8 kJ → o álcool é mais eficiente. 
 
c) se for 75% 
-33592 . 0,75 = -25194 kJ → a gasolina é mais eficiente. 
4a Questão 
 
Uma caverna com um ambiente químico muito peculiar foi descoberta no México. 
Nessa caverna, gás sulfídrico reage com oxigênio produzindo ácido sulfúrico, 
segundo a reação abaixo. 
H2S(g) + 2O2(g) → H2SO4(l) 
a) Calcule ΔHo, ΔSo, ΔGo e diga se a reação é espontânea ou não. 
b) A reação é mais favorecida pela entropia ou pela entalpia? Justifique. 
c) Explique o efeito da temperatura sobre essa reação. 
 
Dados: 
Substância ΔHof (kJ mol-1) So (J K-1 mol-1) 
H2S(g) -20,63 205,79 
O2(g) 0 205,14 
H2SO4(l) -813,99 156,90 
 
Resolução: 
 
a) (ΔHo)reação = [(-813,99) – (-20,63)] kJ = -793,36 kJ 
 (ΔSo)reação = [(156,90) – (205,79 + 2x205,14)] J/K = -459,17 J/K = -0,45917 kJ/K 
 (ΔGo)reação = [-793,36 – 298 x (-0,45917)] kJ = -656,56 kJ 
 
Como (ΔGo)reação é negativo, a reação é favorável a formação do ácido sulfúrico 
 
b) A variação da entropia é negativa, como esperado, já que a uma redução do 
número de mols das espécies gasosas, ou seja, considerando a variação da 
entropia ela não é favorável ao produto. Por outro lado, (ΔHo)reação é negativo, ou 
seja, a reação é exotérmica, levando o sistema a uma posição mais favorável do 
ponto de vista energético. Assim sendo, a força-motriz da reação é a entalpia. 
 
c)Como o ΔH° < 0 (negativo), o ΔS° < 0 (negativo) e o ΔG° <0 (negativo) a reação 
é espontânea a baixas temperaturas 
	 Resolução: 
	Resolução: