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Inclusão para a Vida Quimica B
CURSINHO DA UFSC 1
AULA 01
Soluções
É qualquer mistura homogênea onde um componente é denominado soluto e o outro solvente, normalmente a água.
Tipos de Solução De acordo com a quantidade de soluto, podemos classificar as soluções em:
Saturadas : Têm a concentração igual ao limite de saturação. Insaturadas : Têm a concentração menor que o limite de saturação. Supersaturadas : Têm a concentração maior que o limite de saturação.
Limite de Saturação : Quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em uma certa quantidade de solvente.
SOLUBILIDADE DAS SOLUÇÕES
Solubilidade é a máxima quantidade possível de um determinado soluto que pode ser dissolvida em uma certa quantidade padrão de solvente a uma dada temperatura.
Influência da Temperatura na Solubilidade: A maioria das substâncias tem sua solubilidade aumentada com a temperatura.
Curvas de Solubilidade
Podemos observar que algums sais tem sua solubilidade aumentada significativamente com o aumento da temperatura, já em outros a temperatura tem pouca influência.
Exercícios de Sala
01 O gráfico acima fornece as curvas de solubilidade de diversas substâncias em função da temperatura e de uma mesma quantidade de solvente. Com base neste gráfico, a(s) conclusão(ões) correta(s) é(são):
- A 10ºC a substância mais solúvel é o sulfato de cério
- A 10ºC a substância menos solúvel é a KNO 3
- A proximadamente a 20ºC, KNO 3 e Ce 2 (SO 4 ) 3 têm a mesma solubilidade.
- A 20ºC, KNO 3 é mais solúvel que o NaCl.
- A ordem crescente de solubilidade destas substâncias é, a 40ºC, Ce 2 (SO 4 ) 3 , NaCl, KNO 3 , H 4 Cl, NaNO 3.
- A 50ºC, todas as substâncias têm a mesma solubilidade. SOMA:
AULA 02
CONCENTRAÇÃO DAS SOLUÇÕES
Chama-se concentração de uma solução a toda e qualquer maneira de expressar a proporção existente entre as quantidades de soluto e de solvente, ou então, as quantidades de soluto e da solução. As definições mais comuns são as que mencionamos a seguir. Nelas, usaremos as seguintes convenção:
- índice 1: qtdade relativa ao soluto;
- índice 2: qtdade relativa ao solvente;
- s/ índice: qtdade relativa à solução.
Concentração Comum: É o quociente entre a massa do soluto (em gramas) e o volume da solução (em litros), ou seja, quantos gramas de soluto há em cada litro de solução.
Unidade: .....g/L
Densidade: É o quociente entre a massa da solução (em gramas) e o volume da solução(em mL ou cm^3 ) ou seja, quantos gramas de solução há em cada mL ou cm 3 de solução.
Unidade: .....g/mL ou g/cm^3
Título ou Porcentagem em Massa É o quociente entre a massa do soluto e a massa da solução (em gramas), que pode ser expresso como número puro (0 < t < 1) ou em porcentagem ( < P% < 100%).
Molaridade ou Concentração Molar É o quociente entre o número de mols do soluto e o volume da solução (em litros), ou seja, quantos mol de soluto há em cada litro de solução.
Unidade: .....mol/L .....M ou Molar
Normalidade ou Concentração Normal É o quociente entre o número de equivalentes do soluto e o volume da solução (em litros), ou seja, quantos equivalentes de soluto há em cada litro de solução. Onde x é o número de cargas geradas na ionização ou dissociação de um mol do eletrólito.
Unidade: .....Normal ou N
Exercícios de Sala
01. Foi preparado uma solução com 18 g de glicose(C 6 H 12 O 6 ) em 182 g de água encerrando um volume de 200 mL. Sobre a mesma é correto afirmar:
- Apresenta densidade igual a 2,25 g/mL.
- O título é de 9 % de soluto.
- A concentração comum é de 90 g/L
- A massa molar do soluto é de 180 g/mol
- O número de mols de soluto é 0,2 mol.
- A concentração molar é de 0,5 mol/L. SOMA:
T = m 1 = m 1.
m m 1 + m 2
C = m 1.
V
d = m.
V
M = n 1 = m 1.
V mol .V
N = M.x
Quimica B Inclusão para a Vida
PRÉ-VESTIBULAR DA UFSC 2
Tarefa Mínima
1. Qual o título de uma solução que contém 20g de soluto e 80g de solvente? 2. Que massa de H 2 SO 4 deve ser dissolvida em 800ml de água para se obter uma solução de título igual a 0,6? 3. Que massa de água deve ser usada para se preparar 400g de solução de NaCl a 8%? 4. Calcule a concentração em g/l de uma solução de nitrato de potássio, sabendo que ela encerra 60g de sal em 300cm 3 de solução. 5. Calcule a massa de ácido nítrico necessária para a preparação de 150ml de uma solução de concentração 50g/l 6. Em um balão volumétrico adicionaram-se 20g de KBr e água sulficiente para 250ml de solução. Calcule a concentração da solução em g/l. 7. UEMS Sabendo que a densidade de uma solução é 0,789 g/ml, qual é a massa aproximada, em gramas, contida em 75 ml desta solução? a) 7,8 x 10–2 g d) 592 g b) 75 g e) 59,2 g c) 0,789 g 8. UFF-RJ Dissolveu-se 4,6 g de NaCl em 500 g de água “pura”, fervida e isenta de bactérias. A solução resultante foi usada como soro fisiológico na assepsia de lentes de contacto. Assinale a opção que indica o valor aproximado da percentagem, em peso, de NaCl existente nesta solução. a) 0,16 % b) 0,32 % c) 0,46 % d) 0,91 % e) 2,30 % 9. FEI-SP No rótulo de uma garrafa de água mineral lê-se, entre outras coisas: Conteúdo: 1,5L Bicarbonato de cálcio: 20 ppm Sabendo que ppm = mg soluto/L solução aquosa, qual é a massa de bicarbonato de cálcio, no conteúdo da garrafa: a) 0,03g d) 0,06g b) 0,02g e) 150mg c) 0,01g 10. Uma solução apresenta 3 mols de HCl dissolvidos em 17mols de água. Qual a fração molar do soluto? 11. Calcule a concentração molar de uma solução que apresenta 0,4 mol de KNO 3 em 500ml de solução. 12. Dissolveram-se 9,8g de H 2 SO 4 em água sulficiente para 400ml de uma solução. Calcule a concentração molar dessa. 13. (Acafe-SC) O leite de vaca contém, em média, 4,5g de lactose, C 12 H 22 O 11 , por 0,100L. A concentração molar é: a) 0,26M. c) 4,5M e) 0,45M b) 0,39M. d) 0,13M 14. (Acafe-SC) Uréia, NH 2 CONH 2 , é um produto do metabolismo de proteínas. Que massa de uréia é necessária para preparar 500mL de uma solução 0,20M? a) 5,1g c) 18,0g e) 6,0g b) 12,0g d) 24,0g 15. UFSC Determine a massa (em gramas) de hidróxido de sódio NaOH, existente em 500 ml de sua solução 0,2 molar.
Tarefa Complementar
16. UFMA O dióxido de enxofre é considerado um dos maiores poluentes industriais, e é adicionado freqüentemente em sucos de frutas naturais, com a finalidade de eliminar microorganismos e prevenir oxidações. Assumindo que uma garrafa comum contém 500 mL de suco com um teor de 2,0 x 10 - mol/L de SO 2 , qual a massa de dióxido de enxofre no suco? Dados: O = 16 u; S = 32 u a) 64 mg c) 1,0 mg e) 4,0 mg b) 1,0 g d) 4,0 g 17. UFRS Soluções de uréia, (NH 2 ) 2 CO, podem ser utilizadas como fertilizantes. Uma solução foi obtida pela mistura de 210 g de uréia e 1.000 g de água. A densidade da solução final é 1, g/mL. A concentração da solução em percentual de massa de uréia e em mol/ L, respectivamente é: 18. Unifor-CE Uma bebida alcoólica contem 20,0% em massa de etanol e o resto é praticamente água. À temperatura de 20ºC sua densidade é de 0,970 g/mL. A concentração dessa solução em mol/L, é: a) 0,24 b) 0,42 c) 2,4 d) 4,2 e) 6, Dado: Massa molar do etanol: 46 g/mol 19. FEI-SP O gás sulfídrico (H 2 S), produto da fermentação do esgoto chegou a atingir o elevado índice de 0,4 mg/L, no rio Tietê. Tal índice expresso em molaridade, seria aproximadamente: Dados: H = 1 e S = 32 a) 1,17 · 10–5 c) 2,35 · 10–5 e) 1,7 · 10– b) 1,2 · 10–4 d) 3,4 · 10– 20. U. Alfenas-MG O ácido acetilsalicílico é um analgésico que pode ser encontrado em comprimidos ou em solução. Um comprimido analgésico tem massa de 500 mg, sendo cerca de 90% constituído de ácido acetilsalicílico. Sendo assim, qual o volume de uma solução de ácido acetilsalicílico a 2,5 mol/L que apresenta a mesma massa de ácido que esta presente em dois comprimidos de analgésico? a) 4,0 mL b) 8,0 mL c) 2,0 mL d) 1,0 mL e) 6,0 mL
Fórmula molecular do ácido acetilsalicílico: C 8 O 2 H 7 COOH Massas molares (g/mol): C = 12; H = 1; O = 16
AULA 03
Diluição e Mistura de Soluções
Quimica B Inclusão para a Vida
PRÉ-VESTIBULAR DA UFSC 4
Tarefa Mínima
28. Unifor-CE Quando se comparam soluções aquosas de mesma concentração, em mol/L, de cloreto de sódio e cloreto de potássio pode-se afirmar que possuem idênticas propriedades I. coligativas; II. químicas; III. físicas, à mesma temperatura. Dessas afirmações somente: a) I é correta. d) I e II são corretas. b) II é correta. e) II e III são corretas. c) III é correta. 29. UFPE O gráfico abaixo representa a pressão de vapor (eixo das ordenadas), em atm , em função da temperatura (eixo das abcissas), em ºC , de três amostras, I , II e III. Se uma destas amostras for de água pura e as outras duas de água salgada, podemos afirmar que:
a) a amostra I é a amostra de água salgada; b) a amostra I é a mais volátil; c) a amostra II é mais concentrada que a amostra III ; d) a amostra I é a menos volátil; e) na temperatura TIII e 1 atm a amostra II ainda não entrou em ebulição.
30. A uma dada temperatura, possui a MENOR pressão de vapor a solução aquosa: a) 0,1 mol/L de sacarose. b) 0,2 mol/L de sacarose. c) 0,1 mol/L de ácido clorídrico. d) 0,2 mol/L de ácido clorídrico. e) 0,1 mol/L de hidróxido de sódio. 31. (Fei) Aquecendo água destilada, numa panela aberta e num local onde a pressão ambiente é 0,92atm, a temperatura de ebulição da água: a) será inferior a 100°C b) depende da rapidez do aquecimento c) será igual a 100°C d) é alcançada quando a pressão máxima de vapor saturante for 1atm. e) será superior a 100°C 32. (UFPE) Foi observado que o cozimento de meio quilo de batatas em 1 litro de água é mais rápido se adicionarmos 200 gramas de sal à água de cozimento. Considere as seguintes possíveis explicações para o fato: 1- a adição de sal provoca um aumento da temperatura de ebulição da água; 2- a adição de sal provoca um aumento da pressão de vapor da água; 3- o sal adicionado não altera a temperatura de ebulição da água, mas reage com o amido das batatas. Está(ão) correta(s) a(s) explicação(ões): a) 1 apenas b) 2 apenas c) 3 apenas d) 1 e 2 apenas e) 1, 2 e 3 33. Na panela de pressão, os alimentos cozinham em menos tempo, porque a pressão exercida sobre a água torna-se maior que a pressão atmosférica. Em conseqüência desse fato, podemos afirmar que o tempo de cozimento do alimento é menor porque a) a água passa a "ferver" abaixo de 100°C. b) a água passa a "ferver" acima de 100°C. c) a água passa a "ferver" a 100°C. d) não há mudança na temperatura de ebulição da água. e) sob pressão maior a temperatura de ebulição da água deve ser menor. 34. Considere o gráfico a seguir que representa as variações das pressões máximas de vapor da água pura (A.P.) e duas amostras líquidas A e B, em função da temperatura.
Pode-se concluir que, em temperaturas iguais, a) a amostra A constitui-se de um líquido menos volátil que a água pura. b) a amostra B pode ser constituída de uma solução aquosa de cloreto de sódio. c) a amostra B constitui-se de um líquido que evapora mais rapidamente que a água pura. d) a amostra A pode ser constituída de solução aquosa de sacarose. e) as amostras A e B constituem-se de soluções aquosas preparadas com solutos diferentes.
35. Considere os sistemas I e II, constituídos, respectivamente, por: I- 50mL de água pura. II- 50mL de solução 0,1M de cloreto de sódio. Submetidos às mesmas condições apropriadas, verifica-se que: a) no sistema I, a pressão de vapor da água é menor do que no sistema II. b) no sistema II, a temperatura de solidificação da solução é maior do que no sistema I. c) no sistema II, a temperatura de ebulição da solução é maior do que no sistema I. d) os dois sistemas apresentam a mesma temperatura de congelamento. e) nos dois sistemas, a pressão de vapor é a mesma. 36. Sejam dadas as seguintes soluções aquosas: I. 0,1 mol/L de glicose (C 6 H 12 O 6 ) II. 0,2 mol/L sacarose (C 12 H 22 O 11 ) III. 0,1 mol/L de hidróxido de sódio (NaOH) IV. 0,2 mol/L de cloreto de cálcio (CaCl 2 ) V. 0,2 mol/L de nitrato de potássio (KNO 3 ) A que apresenta maior temperatura de ebulição é: a) I b) II c) III d) IV e)V 37. Um aluno, interessado em estudar as propriedades de soluções colocou em uma caixa dois copos contendo volumes iguais de soluções aquosas de um mesmo soluto não-volátil, fechando-a hermeticamente, conforme ilustra a figura a seguir:
Inclusão para a Vida Quimica B
CURSINHO DA UFSC 5
A solução contida no copo I era mais concentrada que a contida no copo II. A temperatura externa à caixa permaneceu constante durante o experimento. Acerca das observações que poderiam ser feitas a respeito desse experimento, podemos afirmar.
- Após alguns dias, o volume da solução contida no copo I diminuirá.
- As concentrações das soluções nos dois copos não se alterarão com o tempo porque o soluto não é volátil.
- O ar dentro da caixa ficará saturado de vapor d'água.
- Após alguns dias, as duas soluções ficarão com a mesma pressão de vapor. SOMA: 38. (UFSC) Verifica-se, experimentalmente, que a pressão de vapor de um líquido aumenta com a elevação da temperatura e que, na temperatura de ebulição, seu valor é máximo. A 100 o (^) C a pressão máxima de vapor da água pura é de 1 atmosfera, e nessa temperatura a água pura entra em ebulição, conforme ilustração a seguir:
0 100
t (º C)
p (mm Hg)
50
200
400
600
800 760
Numa cidade, cuja altitude é superior à do nível do mar, a temperatura de ebulição da água pura é:
- menor que 100o^ C, porque a pressão atmosférica é menor.
- maior que 100o^ C, porque a pressão atmosférica é menor.
- menor que 100o^ C, porque a pressão atmosférica é maior.
- maior que 100o^ C, porque a pressão atmosférica é maior.
- igual a 100o^ C, porque a fórmula da água não se altera, seja qual for a temperatura ou pressão.
AULA 05
Termoquímica
É a parte da química que estuda o calor envolvido nas reações químicas. Unidades de Energia
- Caloria (cal): É a quantidade de calor necessária para aquecer 1 grama de água em 1ºC.
- Joule (J): É a energia necessária para deslocar o ponto de aplicação de uma força constante de 1 newton em uma distância de 1 metro, na direção do movimento.
1 cal = 4,18J
Libera Calor→Exotérmica Reação A+B=C+calor Química Absorve Calor→Endotérmica A+B+Calor=C
ENTALPIA é o conteúdo global de energia de um sistema e será representada por H. Em uma reação química temos: Reagentes Produtos Hr Hp
- Quando Hr é maior que Hp a reação ocorrerá com liberação de energia e é denominada reação exotérmica (Hp < Hr).
- Quando Hr é menor que Hp a reação ocorrerá com absorção de energia e é denominada reação endotérmica(Hp > Hr).
Variação de Entalpia ∆H
É a diferença de energia entre os produtos (Hp ) e os reagentes (Hr) em uma dada reação química.
∆H = Hp - Hr Hp = estado final (produto) Hr = estado inicial (reagente)
DIAGRAMAS DE ENERGIA Diagrama de reação Exotérmica (Hp < Hr)
∆H < 0
∆H = -(negativo) – liberação de calor Reagentes → Produto + calor Reagentes → Produto ∆H = -(negativo) Diagrama da reação Endotérmica (Hp > Hr)
∆H > 0
∆H = +(positivo) → absorção de calor Reag. + calor → Prod. Reag. → Prod. ∆H = +
TIPOS DE CALORES DE REAÇÃO
Calor de Formação
É o ∆H que ocorre na sintese total de 1mol de uma substância a partir de seus elementos no estado padrão. É também conhecido como entalpia de formação. Exemplo:
H2 (g) + ½ O2 (g) → H 2 O (^) (l) ∆H = -68,3 Kcal (25ºC e 1 atm)
Lembre-se que neste caso as substâncias simples possuem H = 0
Calor de Combustão
É o calor (∆H) que ocorre quando 1mol de uma substância qualquer sofre combustão completa. A reação de combustão ocorre quando uma substância reage com o oxigênio tendo, em geral, como produtos finais gás carbônico e água (combustão completa). O calor de combustão sempre possuirá ∆ H negativo (liberação de calor nas reações de combustão). Exemplo:
CH4 (g) + 2O (^) 2 (g) → CO2 (g) + 2 H 2 O (^) (l)
∆H = -211,5 Kcal mol de CH 4 (25ºC, 1 atm) Complemento: estados fisicos e a variação de entalpia ( S ↔ L ↔ G)
(Entalpia)
Curso da Reação
Reagentes
Produtos
Hr
Hp
∆H
H
Curso da Reação
Reagentes
Produtos Hp
Hr
∆H
H
Inclusão para a Vida Quimica B
CURSINHO DA UFSC 7
43 .(UFSC) Observe as equações que representam a formação da água, a partir de seus elementos. Assinale a(s) proposição(ões) falsa(s). H2(g) + ½O2 (g) H 2 O(s) ∆H 1 = – 96kcal/mol H2(g) + ½O2 (g) H 2 O(l) ∆H 2 = –68,3kcal/mol H2(g) + ½O2 (g) H 2 O(v) ∆H 3 = – 57,8kcal/mol
- O sinal negativo indica que as reações são exotérmicas
- A transformação H 2 O (^) (v) H 2 O (^) (l) libera 10,5kcal/mol
- O calor de solidificação da água vale –12,2kcal/mol.
- 1 mol de H 2 O (^) (v) contém mais energia que 1 mol de H 2 O (^) (l)
- A formação de água a partir do hidrogênio libera calor. 44. (PUCCAMP-SP) São dadas as seguintes energias de ligação: LIGAÇÃO ENERGIA (KJ/mol de ligação formada) H – Cl H – F Cl – Cl F – F
Com os dados fornecidos é possível prever que a reação: 2 HCl (^) (g) + F2 (g) 2 HF(g) + Cl (^) 2 (g), tenha ∆H, em kJ, da ordem de: a) –584,9, sendo endotérmica b) –352,3, sendo exotérmica c) –220,9, sendo endotérmica d) +220,9, sendo endotérmica e) +352,3, sendo endotérmica
45.( MED. POUSO ALEGRE – MG) Observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa correta.:
A variação de entalpia da reação Y 2 + X 2 2YX, é: a) –A b) B c) –2 A d) B – A e) B + A
46. (UFSC) As reações: V. A + B C + 30 kcal VI. A + B – 20kcal C VII. A + B C – 60kcal
- São todas endotérmicas
- São todas exotérmicas
- I e II são endotérmicas
- II é exotérmica
- III é endotérmica
Tarefa Complementar
47. (FUVEST – SP) Na reação representada por: CH4 (g) + 4 Cl (^) 2 (g) CCl (^) 4 (l) + 4HCl (^) (g) Há liberação de 108 kj de energia térmica por mol de HCl (^) (g) formado. Nas mesmas condições, qual será a energia térmica liberada na formação de 73,0g de HCl (^) (g)? Dados: H = 1; Cl = 35, a) 54 kj d) 216 kj b) 108 kj e) 432 kj c) 162 kj 48. ( MOJI – SP) Dada a tabela: LIGAÇÃO Cl – Cl H – Cl C – H C – Cl C – C
ENERGIA DE LIGAÇÃO
58 kcal/mol 103 kcal/mol 99 kcal/mol 79 kcal/mol 83 kcal/mol
Calcular a variação de entalpia da reação C 2 H6 (g) + Cl (^) 2 (g) C 2 H 5 Cl (^) (g) + HCl (^) (g) a) zero b) + 25kcal/mol c) – 25 kcal/mol d) + 83 kcal/mol e) – 83 kcal/mol
49.. U.F. Pelotas-RS O flúor é um gás amarelado que, à temperatura ambiente, é extremamente reativo. Forma com o hidrogênio uma mistura explosiva, sintetizando o fluoreto de hidrogênio (em solução aquosa, o HF difere dos outros hidrácidos halogenados por formar um ácido fraco e por ser capaz de dissolver o vidro, formando flúor-silicatos). Observe a reação, nas condições – padrão, e marque a alternativa que responde corretamente à pergunta abaixo. H 2 (g) + F 2 (g) 2 HF(g) ; ∆ H = –5,4 kcal Qual o calor de formação do HF e o tipo de reação representada acima?
a) +5,4 kcal/mol; reação endotérmica b) –2,7 kcal/mol; reação exotérmica c) +2,7 kcal/mol; reação exotérmica d) –5,4 kcal/mol; reação endotérmica e) +7,0 kcal/mol; reação exotérmica
50. U.E. Londrina-PR Considere as seguintes entalpias de formação em kJ/mol: Al 2 O^3 (s) ............. –1. MgO(s) ................. – Com essas informações, pode-se calcular a variação da entalpia da reação representada por: 3 MgO(s) + 2 A l (s) 3 Mg(s) + Al 2 O 3 (s) Seu valor é igual a: a) –1.066 Kj d) + 1.066 kJ b) –142 kJ e) + 2.274 kJ c) +142 kJ 51. UFRN Considere as seguintes equações termoquímicas hipotéticas: A + B C ∆ H = –20,5 Kcal D + B C ∆ H = –25,5 Kcal A variação de entalpia da transformação de A em D será: a) – 5,0 Kcal c) + 46,0 Kcal b) + 5,0 Kcal d) – 46,0 Kcal 52. UFR-RJ Para a equação HNO 3 (aq) + KOH(aq) KNO 3 (aq) + H 2 O(l), que apresenta valor de .∆ H = –13,8 Kcal/mol, o calor de reação envolvido nessa transformação é de: a) combustão; b) dissolução; c) formação; d) neutralização; e) solução. 53. Univali-SC Uma das etapas envolvidas na produção do álcool combustível é a fermentação. A equação que apresenta esta transformação é: enzima C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Conhecendo-se os calores de formação da glicose, do gás carbônico e do álcool, respectivamente, –302, –94 e –66 kcal/mol, pode-se afirmar que a fermentação ocorre com: a) liberação de 18 kcal/mol; b) absorção de 18 kcal/mol; c) liberação de 142 kcal/mol; d) absorção de 142 kcal/mol; e) variação energética nula.
2 YX
Y2 + X 2
B
0 -A
Quimica B Inclusão para a Vida
PRÉ-VESTIBULAR DA UFSC 8
AULA 07
CINÉTICA QUÍMICA
Cinética química é a parte da química que estuda a
velocidade das reações.
Supondo a reação:
A + B → C + D
Quando colocamos os reagentes A e B em contato, eles
reagem para produzir C e D.
A medida que o tempo passa os reagentes A e B são
consumidos e os produtos são formados.
De acordo com o tempo que esse processo ocorre as
reações podem ser classificadas em:
1) Reações Lentas : Os produtos são formados
lentamente. Ex.: A oxidação de uma barra de ferro.
2) Reações Rápidas : Os produtos são formados
rapidamente. Ex.: A explosão de uma dinamite.
Podemos definir velocidade de reação como sendo a
relação entre a quantidade de reagente ou produto,
consumidos ou formados e o intervalo de tempo para isso
ocorrer.
VELOCIDADE MÉDIA DE UMA
REAÇÃO QUÍMICA
t
n
Vm
= ou Vm = ∆[ ]
∆t
Vm → Velocidade média da reação (relativa)
∆ n → Variação do número de mols de um componente
∆ t → Variação do tempo da reação
∆ [ ] → variação da concentração molar.
Exemplo:
Considere a reação:
CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)
Certa massa de carbonato de cálcio foi aquecida e o
volume de CO 2 formado foi observado, em função do
tempo.
Observe os dados da tabela:
M OLS DE CO 2 T EMPO EM M IN.
Qual a velocidade média dessa reação no intervalo de 0 a
20 minutos?
Vm =
t
n
V0 – 20 = 1 , 75
VCO2 = 1,75 mols/min.
VELOCIDADE MÉDIA ABSOLUTA
aA + bB → cC + dD
Vmédia = VA = VB = VC = VD
a b c d
Para concentração molares:
Vm = -∆[ A] = - ∆[ B] = ∆[ C] = ∆[ D]
a.∆t b.∆t c.∆t d.∆t
CONDIÇÕES PARA UMA
REAÇÃO OCORRER
- Afinidade química entre os reagentes
- Contacto entre os reagentes
Exemplo:
H 2 + Cl 2 → 2 HCl
1) COLISÕES EFETIVAS;
Para que a reação ocorra os reagentes devem possuir
energia suficiente para haver choques entre suas
moléculas.
Exemplo:
reagentes complexo ativado produtos
A 2 B 2
2) ENERGIA DEATIVAÇÃO: ( Eat )
Energia minima necessária para uma reação química
ocorrer.
Exercícios de Sala
01. (UFSC) Na reação 2 HI →H 2 + I 2 , observou-se a
seguinte variação na quantidade de HI em função do
tempo.
TEMPO (min)
MILIGRAMAS DE
HI
Quimica B Inclusão para a Vida
PRÉ-VESTIBULAR DA UFSC 10
- Em geral, a velocidade de reação diminui com uma diminuição de temperatura.
- A velocidade de uma reação pode ser aumentada, aumentando-se as concentrações dos reagentes.
- A velocidade de uma reação é determinada pela velocidade da etapa mais rápida do mecanismo.
- Os sólidos, quando reagentes, tornam as reações extremamente rápidas.
- Em geral, uma reação rápida tem energia de ativação alta. 02. (Acafe-SC) Abaixo temos o gráfico energético da reação A + B → C + D. A energia de ativação dessa reação é:
a) 10kJ b) 20kJ c) 40kJ d) 50kJ e) 30kJ
Tarefa Mínima
54. (F. P. M. – PR) Consomem-se 5mols de NH 3 , em 50 minutos na seguinte reação de análise em um recipiente de 2 litros:
2NH 3 N 2 + 3 H 2
Calcule a velocidade de consumo de NH 3 em mols/l.h
55 Assinale as afirmativas corretas.
- Todas as colisões intermoleculares resultam em reção química.
- O aumento da energia da colisão favorece a reação.
- Em geral, uma reação rápida tem energia de ativação baixa.
- O catalisador, que aumenta a velocidade de uma reação, deve criar um novo caminho para a reação, com energia de ativação menor.
- A pulverização de um sólido influi na velocidade de suas reações.
- A oxidação de uma barra de ferro em contato com o ar atmosférico é uma reação instantânea.
56) (Carlos Chagas) Um catalisador age sobre uma reação química: a) aumentando a energia de ativação da reação. b) diminuindo a energia de ativação da reação. c) diminuindo a variação de entalpia da reação. d) aumentando o nível energético dos procutos. e) Diminuindo o nível energético dos reagentes.
57. (FAC. MED. SANTA CASA – SP – MODFICADA) Se o diagrama abaixo se refere a uma reação exotérmica, 01. na posição Ι estão os reagentes; 02. na posição ΙΙ estão os produtos; 04. na posição ΙΙΙ está o complexo ativado; 08. a energia de ativação da reação direta é menor do que na reação inversa; 16. na posição ΙΙΙ estão os reagentes da reação direta; 32. na posição ΙΙ está o complexo ativo.
58 (Acafe – SC) A reação do monóxido de carbono com oxigênio, formado dióxido de carbono, é representada no gráfico abaixo.
A alternativa falsa é: a) O monóxido de carbono e o oxigênio estão em A. b) A reação é endotérmica. c) Em D está o dióxido de carbono. d) O calor de reação é representado por C. e) B é a energia de ativação.
59) Assinale as alternativas corretas:
- Em geral, a velocidade de reação diminui com uma diminuição de temperatura.
- A velocidade de uma reação pode ser aumentada, aumentando-se as concentrações dos reagentes.
- A velocidade de uma reação é determinada pela velocidade da etapa mais rápida do mecanismo. 08 Os sólidos, quando reagentes, tornam as reações extremamente rápidas.
- Em geral, uma reação rápida tem energia de ativação alta.
- A subdivisão de um sólido aumenta a velocidade de suas reações.s
60) (PUC – BELO HORIZONTE – MG) A reação 2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H 2 O(g), realiza-se em duas etapas:
2NO + H 2 N 2 O + H 2 O (lenta). N 2 O + H 2 N 2 + H 2 O (rápida).
Triplicando-se a pressão parcial do NO e mantendo-se constante a do H 2 , a velocidade da reação aumentará: a) 6 vezes; b) 9 vezes; c) 8 bezes; d) 12 vezes; e) 18 vezes.
61) (UFMA) Considere a reação:
NO(g) + ½O2(g) NO2(g)
Supondo que o oxigênio não influencie na velocidade da reação, a expressão de velocidade correta para essa equação será: a) v = k [NO 2 ] [O 2 ] b) v = k [NO]1/ c) v = k [NO] [O 2 ]^2 d) v = k [NO]n e) v = k [O 2 ]1/
62) (Supra-SC) Dona Salet sempre procura aplicar novas técnicas baseadas em seus conhecimentos de química à prática de preparar “pão caseiro”. Por exemplo: deixar a massa “descansar” em um lugar mais aquecido para:
Inclusão para a Vida Quimica B
CURSINHO DA UFSC 11
a) aumentar o processo de decomposição das gorduras que deixam rançosa a massa b) evitar a fermentação que intensifica o sabor azedo na massa c) favorecer a fermentação que produz CO 2 e faz a massa crescer e ficar macia d) diminuir a degradação dos ésteres para que a massa não fique pesada. e) dificultar a ação dos microorganismos para não estragar a massa.
63) Na reação 2 HI → H 2 + I 2 , observou-se a seguinte variação na quantidade de HI em função do tempo. Tempo (min) Mols de HI 0 0, 5 0, 10 0, 15 0, 20 0, A velocidade média desta reação, no intervalo de 10 a 15 min., será: a) 0,007 mols/min. d) 2,0 mols/min b) 0,7 mols/min. e) nda c) 1,4 mols/min.
64) (Acafe-SC) Dada a reação 4NH3 (g) + 3O2 (g) 2N2 (g) + 6H 2 O (^) (g) e sabendo que o N 2 é formado a uma velocidade de 5 moles/L. s, calcule a velocidade de formação da água, em moles/L.s.
a) 3 b) 6 c) 1,5 d) 2 e) 15
65. (Udesc) Com base no gráfico abaixo, podemos afirmar que:
a) V representa a energia dos produtos formados na reação. b) IV representa a energia de ativação de uma reação endotérmica com catalisador c) III representa a energia de ativação de uma reação exotérmica com catalisador d) II representa a energia de ativação de uma reação endotérmica sem catalisador e) I representa a variação de entalpia de uma reação exotérmica sem catalisador
AULA 09
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Algumas reações químicas se processam simultaneamente em dois sentidos: direto e inverso. Estas reações são denominadas reversíveis. Vamos supor uma reação reversível: V xA + yB zC + wD V Se a velocidade da reação direta for igual a velocidade da reação inversa diz-se que a reação encontra-se em equilíbrio químico.
Segundo Guldberg-Waage, a velocidade de uma reação química é proporcional à concentração dos reagentes.
V 1 = k 1 [A]x^. [B]y
V 2 = k 2 [C]z^. [D]w
Como no equiíbrio V 1 = V 2 , teremos:
k 1 [A]x^. [B]y^ = k 2 [C]z^. [D]w
[ ] [ ]
[ ] [ ] x y
z w
2
1
A B
C D
K
K
Como resultado da razão entre duas constantes, temos uma nova constante, Kc, denominada constante de equilíbrio em termos de concentração.
Kc = k k 2 temos:
[ ] [ ] [ ] [ ] x y
z w
A B
C D
Kc
Para sistemas gasosos, a constante de equilíbrio será expressa em termos de pressões parciais:
( ) ( ) ( ) ( ) x y
z w
pA pB
pC pD
Kp
DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO QUÍMICO
Princípios de Le Chatelier Se em um sistema em equilíbrio ocorrer alguma alteração, haverá um deslocamento do equilíbrio no sentido de minimizar ou anular a ação desta mudança. Fatores que influenciam no deslocamento do Equilíbrio Químico. CONCENTRAÇÃO
Se aumentarmos a concentração de uma substância o equilíbrio se deslocará no sentido de consumí-la. O contrário também é verificado quando diminuímos a concentração.
Exemplo: Aumento da concentração de H 2 ou Cl (^2)
H2 (g) + Cl (^) 2 (g) 2 HCl (^) (g)
Diminuição da concentração de H 2 ou Cl (^2)
PRESSÃO
O aumento de pressão desloca o equilíbrio no sentido de menor volume de moléculas no estado gasoso.
Exemplo: Aumento da Pressão
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
22,4 L + 67,2L 44,8L
Diminuição da Pressão TEMPERATURA Aumentando a temperatura de um sistema em equilíbrio, o equilíbrio se desloca no sentido em que há absorção de calor (endotérmico). Se diminuírmos a temperatura, o equilíbrio se desloca no sentido em que há liberação de calor (exotérmico).
Inclusão para a Vida Quimica B
CURSINHO DA UFSC 13
Ka = [HA]
[H ][A ]
73-(UFSC-99) Considere o sistema em equilíbrio:
2NO(g) + 2CO(g) N2 (g) + 2CO2 (g) ∆H = -747 kJ
Assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s).
- A formação de N 2 (g) será favorecida se aumentarmos a pressão total sobre o sistema
- Aumentando-se a pressão total sobre o sistema, o equilíbrio não será deslocado.
- A adição de um catalisador favorece a formação dos produtos
- A diminuição da temperatura desloca o equilíbrio para a direita
- Aumentando-se a pressão parcial do CO 2 , o equilíbrio para a direita
- A constante de equilíbrio Kp da reação, em termos de
pressões parcial, é dada pela expressão:
[ ] [ ]
[ ] [ ] 2 2
2 2 2
NO CO
N CO
P P
P P
Kp
74- Considerando o equilíbrio:
3Fe (^) (s) + 4H 2 O(g) ↔ Fe 3 O4 (s) + 4H2 (g)
Verificando que a constante de equilíbrio desta reação química varia quando se altera:
a) a pressão b) a temperatura c) o volume d) a concentração de Fe (^) (s) e) a concentração de Fe 2 O4 (s)
75-(Acafe-SC) Em relação ao equilíbrio:
PCl (^) 3 (g) + Cl (^) 2 (g) PCl (^) 5 (g) + 165,11 kj
A alternativa falsa é:
a) a reação é endotérmica b) aumentando a pressão, o equilíbrio será deslocado para os produtos c) aumentando a temperatura, o equilíbrio será deslocado para os reagentes d) uma possível equação da velocidade será V = k [Cl 2 ]. [PCl 3 ] e) a expressão matemática da constante de equilíbrio é [ ] [ 3 ] [ 2 ]
5
PCl Cl
PCl
Kc
76-(CESCEA-SP) Quais das seguintes reações
I. N 2 + O 2 2 NO II. Br 2 + H 2 2 HBr III. N 2 + 3 H 2 2 NH 3 IV. 2 H 2 + O 2 2 H 2 O
São favorecidas no sentido indicado quando se eleva a pressão, mantendo-se a temperatura constante?
a) I e II c) I e IV e) III e IV b) I e III d) II e III
AULA 10
EQUILÍBRIO IÔNICO
H O
AB A + B
(^2) + -
Ki =
[AB]
[A +][B−]
O equilíbrio iônico é aquele que se estabelece entre uma substância (eletrólito) e seus íons em solução aquosa. As regras usadas no equilíbrio iônico são as mesmas do equilíbrio molecular.
Ki → Ka para ácidos Ki → Kb para bases Ki → Kw para água
Grau de Ionização ( α )
A força de um eletrólito é determinada pelo seu grau de ionização.
Dada a ionização de um ácido HA
HA ⇔ H+^ + A–
Temos: α =
númerototalde moléculas
númerodemoléculasionizadas
Quando a ionização do ácido ocorre em várias etapas (ácido poliprótico), haverá uma constante (K) e um grau de ionização (α) para cada etapa, onde:
K 1 > K 2 > K 3
Para eletrólitos fracos: Ka = Mα.
Onde M é a molaridade da solução.
Produto Iônico da Água
A água se ioniza em pequena escala e podemos representar sua
ionização por:
H 2 O (^) **(l) H
(aq) + OH**^
- (aq) Kw = [H
].[OH
O valor de Kw foi determinado experimentalmente a 25ºC e possui o valor de 10 –14. Portanto, Kw = [H+].[OH–^ ] =10 –14. Para a água pura, temos: [H+]=[OH–^ ] = 10 –7^ mol/l Se adicionarmos um ácido à água, a concentração dos íons H+ aumenta e [OH–^ ] diminui.
POTENCIAL HIDROGENIÔNICO (pH)
É logaritmo negativo da concentração de íons H+:
pH = (^) − log[ OH −]
POTENCIAL HIDROXILIÔNICO (pOH)
É o logaritmo negativo da concentração dos íons OH
pOH = [ ] −
− log OH
[H
]. [OH
] = 10
pH + pOH = 14
Para água pura temos :
[H
] = [OH
] = 10
pH = 7 e pOH=
Quimica B Inclusão para a Vida
PRÉ-VESTIBULAR DA UFSC 14
Em soluções ácidas : Em soluções ácidas :
[H
] > 10
[H
] < 10
[OH
] < 10
[OH
] > 10
pH < 7 e pOH > 7 pH > 7 e pOH < 7
Exercícios de Sala
01. UFSC Assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s) e
dê o valor total como resposta.
01. O vinagre (pH = 3) é ácido
02. A água do mar (pH = 8,3) é ácida
04. O vinho (pH = 2,8 a 3,8) é ácido
08. Uma solução aquosa de HCl 0,001 molar tem pH = 3
16. Uma solução aquosa de NaOH 0,001 molar tem
pH=
32. A cerveja (pH = 4,5) é básica
64. O suco de tomate (pH = 3,0) é básico
02. UFSC São dadas as duas soluções aquosas:
[H+] = 1.10−^4 Molar [H+] = 1.10−^8 Molar
Com base nas afirmações acima, podemos concluir CORRETAMENTE que:
- A solução “A” apresenta pH = 4, portanto, com caráter ácido.
- A solução “B” apresenta caráter básico e pH = 8.
- A concentração de íons OH−, presentes na solução “A”, é 10 − 10 mol/L.
- A concentração de íons OH − , presentes na solução “B”, é 10 − 6 mol/L.
- Adicionando-se 100 mL de água a 100 mL da solução “A”, a nova concentração será [H+] = 1.10−^2 mol/L.
- Ao adicionarmos 100 mL de água a 100 mL da solução “A”, a nova solução ficará mais ácida.
Tarefa Mínima
77. (MARINGÁ-PR) Uma solução 0,05M de um ácido fraco 1% ionizado. Qual é, aproximadamente, a sua constante de ionização? a) 5 x 10 -8^ d) 2 x 10 - b) 5 x 10 -6^ e) nda c) 5 x 10 - 78. (Acafe-SC) Assinale a alternativa que corresponde ao grau de ionização (%) do ácido cianídrico, HCN, numa solução 0, molar, sabendo que a sua constante de ionização é de 4. 10 - (considerar 1 - α ≅ 1). a) 0,02 d) 4. 10 - b) 2. 10^4 e) 4. 10 - c) 2. 10 - 79. (UNIV. FED. DE VIÇOSA – MG) Em relação a uma solução de pH = 5 a 25ºC e 1atm, podemos afirmar que:
I. [H
] = 10
- (mols/litro) II. O meio é ácido III. pH = log [H+] IV. 14 = [H+] + [OH-]
São verdadeiras as afirmativas:
a) II e III c) I e II e) I, II, III e IV b) I e III d) II, III e IV
80. (UFPR) Uma solução 0,001M de HCl acusará um pH próximo de: a) 2,2 c) 5,5 e) nda b) 3,0 d) 6, 81. (F.M. POUSO ALEGRE – MG) O valor de concentração do íon hidroxila em uma solução 0,001 M de HCl é: a) 10 -11^ M c) 10-3^ M e) 10 -2^ M b) 10 -10^ M d) 10-7^ M 82. (PUC – PELOTAS-RS) Acrescentou-se água a 0,20L de uma solução de ácido nítrico de pH = 2,0, a 25ºC, até completar o volume de 2,0 L. O pH da solução resultante é: a) 0,10 c) 1,0 e) 3, b) 0,20 d) 2, 83. (F.P.M – PR) 999 litros de água são adicionadas a um litro de solução de NaOH de pH = 12,5. O pH, após a diluição será: a) 12,5 c) 10,5 e) nda b) 11,5 d) 9, 84. (UFSC) Assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s) e dê o valor total como resposta.
- O vinagre (pH = 3) é ácido
- A água do mar (pH = 8,3) é ácida
- O vinho (pH = 2,8 a 3,8) é ácido
- Uma solução aquosa de HCl 0,001 molar tem pH = 3
- Uma solução aquosa de NaOH 0,001 molar tem pH = 11
- A cerveja (pH = 4,5) é básica
- O suco de tomate (pH = 3,0) é básico 85. (Acafe-SC) Marque a alternativa que indica a substância que devemos dissolver em água pura para obter uma solução aquosa com pH menor que 7. a) Cloreto de sódio b) Ácido clorídrico c) Acetona d) Hidróxido de sódio e) Bicarbonato de sódio 86. (Acafe-SC) O peixe cru, preparado com suco de limão ou vinagre, é consumido em diversos países. Esse prato é de fácil digestão, porque o suco de limãoou o vinagre:
a) Forma solução básica e nãohidrolisa as proteínas do peixe. b) Forma solução ácida e não hidrolisa as proteínas do peixe. c) É solução básica e hidrolisa as proteínas do peixe. d) É solução neutra e hidrolisa as proteínas do peixe. e) Forma solução ácida e hidrolisa as proteínas do peixe.
87. Disolvem-se 3,65g de HCl e 4,08 de NaOH em água sulficiente para um litro de solução. Calcule o pH da solução resultante a 25ºC (log2 = 0,3) 88. Calcule o pH de uma solução 0,020 molar de HCl. (Dado log 2 = 0,3)
Solução (^) Solução
Quimica B Inclusão para a Vida
PRÉ-VESTIBULAR DA UFSC 16
a) Seu funcionamento diminuiu a concentração de íons B3+. b) O eletrodo B sofre oxidação. c) O eletrodo A é denominado cátodo. d) A equação global é dada por 2B(s) + 3A2+(aq) →2B3+(aq) + 3A(s). e) O eletrodo B sofre corrosão.
92. U.F. Santa Maria-RS Existem pilhas, constituídas de um eletrodo de lítio e outro de iodo, que são utilizadas em marca-passos cardíacos. Seu funcionamento baseia-se nas seguintes semi-reações:
Considerando esse tipo de pilha, assinale, no quadro a seguir, a alternativa correta.
93. UFR-RJ Considere uma pilha de prata/magnésio e as semi- reações representadas abaixo, com seus respectivos potenciais de redução.
O oxidante, o redutor e a diferença de potencial da pilha estão indicados. respectivamente, em a) Mg, Ag+, + 3,17 d) Mg+2, Ag, – 3, b) Mg, Ag+, + 3,97 e) Ag+, Mg, + 3, c) Ag+, Mg, + 1,
94. PUC-PR Dados os potenciais:
o agente redutor mais forte presente na tabela é o: a) Na 0 d) Ni 2+ b) Ag^0 e) Co2+ c) Fe 2+
95. UFMS Um químico queria saber se uma amostra de água estava contaminada com um sal de prata. Ag+ e para isso, mergulhou um fio de cobre, Cu, na amostra. Com relação a essa análise, é correto afirmar que:
- a amostra torna-se azulada e isso foi atribuído à presença de íons Cu+2;
- a amostra doa elétrons para o fio de cobre;
- o fio de cobre torna-se prateado devido ao depósito de prata metálica;
- o fio de cobre doa elétrons para a amostra;
- Ag+^ é o agente oxidante da reação.
GABARITOS
X 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (^0) X 20 1200 368 200 7,5 80 E D (^) A
1 0,15 0,8 0,25 D E 04 A A D A
2 C B B C D A 03 0,2 A B
3 D A A B B C D 12 01 B
4 21 E E 25 B A 24 D C B
(^5) C B D A 03 30 B 41 B 35 (^6) B D C E E D C C C A
(^7) A 09 04 41 B A E
B C C
8
B A E D 29 B E 11,3 1,7 B
9 D C C E E 29 D
X X X
