Caderno
de
Atividades
ENSINO MÉDIO
química
2 . série
a
Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP)
(Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil)
S116
Sabino, Gabriela Ido.
Química : ensino médio, 2ª. série : caderno de atividades /
Gabriela Ido Sabino ; ilustrações Roberto Corban. – Curitiba :
Positivo, 2012.
: il.
Sistema Positivo de Ensino
ISBN 978-85-385-5504-9 (Livro do aluno)
ISBN 978-85-385-5505-6 (Livro do professor)
1. Química. 2. Ensino médio – Currículos I. Corban, Roberto. II. Título.
CDU 540
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2012
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Química
sumário
Estudo das soluções......................................................5
Propriedades coligativas...............................................23
Termoquímica............................................................... 27
Cinética Química...........................................................34
Equilíbrio químico.........................................................46
Reações de oxirredução................................................63
Eletroquímica................................................................ 67
Química
Estudo das soluções
1.Em nosso estudo, aprendemos que soluções são misturas HOMOGÊNEAS de duas ou mais substâncias. Nas soluções, a substância dispersa chama-se soluto e o dispersante, solvente. Com isso, identifique na tabela abaixo
os componentes que formam cada uma das soluções apresentadas:
SOLUÇÃO
SOLUTO
SOLVENTE
Água + açúcar
Ar atmosférico (isento de
partículas sólidas)
NaCℓ + água
Ouro 18 quilates (75% de ouro e
25% de cobre)
2.Verifica-se em laboratório que 100 g de H2O a 30oC dissolvem, no máximo, 30 g de soluto X.
a) Como você classificaria uma solução constituída por 15 g de X em 100 g de água a 30oC?
b)E uma solução constituída por 15 g de X em 50 g de água a 30oC? Justifique.
c) Caso você adicionasse 32 g de X em 100 g de água, sob temperatura constante de 30oC, que tipo de solução
seria obtida? Justifque.
d)Suponha que, sob variação de temperatura, você consiga dissolver 35 g de X em 100 g de água. Deixando-se
essa solução em repouso até que a temperatura atinja 30oC e permanecendo os 35 g de X dissolvidos, que
tipo de solução obteria?
5
Caderno de Atividades
3.A 18oC, a solubilidade do cloreto de magnésio é
de 55,8 g por 100 g de água. Nessa temperatura,
150 g de MgCℓ2 foram misturados em 200 g de
água. Pergunta-se:
a) Qual a massa de sólido dissolvida na água?
b)Qual a massa de MgCℓ2 depositada?
b)Qual é a massa de sacarose que deve ser dissolvida em 30 g de água para se obter uma solução
saturada a 30oC?
c) Calcule as massas de sacarose e de água contidas em 640 g de solução saturada a 30oC.
c) O sistema obtido é homogêneo ou heterogêneo?
d)O que pode ocorrer se for aquecida a mistura?
4.Dada a solubilidade da sacarose:
204 g de C12H22O11 / 100 g de H2O (20oC)
220 g de C12H22O11 / 100 g de H2O (30oC)
a) Depois de agitar o sistema suficientemente,
mantida a temperatura constante, qual é a massa de sacarose dissolvida e não dissolvida quando se adiciona 250 g de C12H22O11 em 100 g de
água, a 20oC?
6
d)Resfriando-se 160 g de uma solução saturada de
sacarose, inicialmente a 30oC, até a temperatura
atingir 20oC, qual é a massa de sacarose que se
cristaliza, constituindo um corpo de fundo?
Química
5.Uma solução saturada de nitrato de potássio constituída, além do sal, por 100 g de água, está à temperatura de
70oC. Essa solução é resfriada a 40oC, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido.
Solubilidade de KNO3 em água
(g KNO3 /100 g H2O)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
20
30
40
50
60
Temperatura/oC
70
80
Responda:
a) Qual foi a massa do sal que permaneceu em solução?
b)Qual foi a massa do sal que precipitou?
c) Classifique a solução obtida em insaturada, saturada ou supersaturada.
d)Classifique o sistema obtido em homogêneo ou heterogêneo.
7
Caderno de Atividades
6.Observe o gráfico de solubilidade abaixo e responda:
Solubilidade (grama de soluto/100 g de água)
100
O3
80
NaN
KNO3
Cℓ
NH4
60
40
NaCℓ
Ce (S
O
2
20
)
4 3
20
40
60
80
Temperatura
(oC)
100
a) A 10oC qual das substâncias é a mais solúvel? E a de menor solubilidade?
b)Qual é a máxima quantidade de KNO3, a 50oC, que se dissolve em 200 mL de água?
c) Qual é a menor quantidade de água possível, a 20oC, para dissolver completamente 45 g de Ce2(SO4)3?
d)Qual é a massa de NH4Cℓ que se deposita quando se resfria, com agitação, de 80°C para 20°C, uma solução
contendo 100 g de NH4Cℓ em 200 g de água?
8
Química
7.É dado o gráfico:
8.(DESAFIO) (FUVEST – SP) Quatro tubos contêm
Temperatura (ºC)
20 mL de água cada um. Coloca-se nesses tubos dicromato de potássio (K2Cr2O7) nas seguintes quantidades:
60
Tubo A Tubo B
40
massa de
K2Cr2O7(g)
20
0
20
40
60
Solubilidade (g/L solvente)
100 g de soluto foram dissolvidos em 2 L de solvente, a 60°C.
Com base nessas informações, responda às questões:
a) O conjunto obtido foi homogêneo ou heterogêneo? Justifique sua resposta demonstrando os
cálculos.
b)Qual é a massa de soluto e solvente necessária
para preparar 2 100 g de uma solução saturada?
c) Se resfriarmos a solução a 40°C, o que ocorrerá?
Especifique a massa dissolvida e a não dissolvida.
d)Se resfriarmos a solução a 20°C, qual será a massa não dissolvida?
1,0
3,0
Tubo C
Tubo D
5,0
7,0
A solubilidade do sal, a 20°C, é igual a 12,5 g por
100 mL de água. Após agitação, em quais dos tubos
coexistem, nessa temperatura, solução saturada e
fase sólida?
9.No rótulo de um frasco de laboratório, lê-se:
NaOH(aq) C = 20 g/L. Isso significa que:
a) Trata-se de uma solução de
dissolvida em
.
b)Em 1 litro dessa solução existem
de NaOH.
c) Em 500 mL dessa solução existem
de NaOH.
g
g
d)Em 100 cm3 dessa solução existem
de NaOH.
Observação: lembrando que 1 cm3 = 1 mL
g
e) Qual a concentração dessa solução em g/cm3?
9
Caderno de Atividades
10.Calcule a concentração, em g/L, de um cafezinho
que contém 2 g de açúcar em 30 mL de bebida.
14.No rótulo de um frasco de laboratório utilizado para
fabricar fertilizantes, lê-se: HNO3(aq) 0,1 mol/L. Isso
significa que:
a) se trata de uma solução de
dissolvida em
11.Qual a massa de açúcar ingerida por uma pessoa
ao tomar um copo de 250 mL de limonada, na qual
o açúcar está presente na concentração de 96 g/L?
.
b)em 1 litro dessa solução existe
de HNO3.
mol
c) em 500 cm3 dessa solução existe
mol de HNO3. (1 cm3 = 1 mL)
12.Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de
uma solução aquosa de MgCℓ2 de concentração
8 g/L. Quantos gramas de soluto são obtidos?
d)em 1 litro dessa solução existem
de HNO3. (MHNO = 63 g/mol)
g
e) em 200 mL dessa solução existem
de HNO3.
g
3
13.400 mL de uma solução aquosa contêm 80 g de
um medicamento utilizado como antidepressivo
do Sistema Nervoso Central.
a) Qual a sua concentração em g/L?
b)Que volume dessa solução deve ser injetado em
um paciente a fim de que ele receba 2 g do medicamento?
10
Química
15.Tem-se em um recipiente 2 L de uma solução deci-
16.A representação da quantidade de soluto numa
molar (0,1 mol/L) de H2SO4.
Pergunta-se:
a) Qual a quantidade em matéria presente no recipiente?
certa quantidade de solvente ou de solução é feita
por meio de frações matemáticas. O conjunto das
frações matemáticas, cuja finalidade é representar
uma solução, é chamado concentração da solução
e pode ser expresso de várias maneiras. Considere
uma solução 0,5 molar.
Responda:
a) O que significa dizer que a solução é 0,5 molar?
b)Qual a concentração dessa solução em g/L?
b)Calcule a concentração em g/L dessa solução, se
o soluto for Na2CO3.
c) Qual a massa de soluto presente no recipiente?
d)Qual a massa de soluto presente em 0,5 L dessa
solução?
17.Em grandes metrópoles, devido à poluição, formase ácido sulfúrico na chuva. Represente a equação
de ionização do ácido sulfúrico e calcule a concentração molar dos íons H+ e SO24 – em uma gota
de chuva na qual a concentração de H2SO4 é de
0,005 M?
e) Qual é o volume dessa solução que contém
0,01 mol de H2SO4?
11
Caderno de Atividades
18.A concentração do cloreto de sódio (NaCℓ) na água do mar é, em média, de 2,925 g/L. Assim, sendo, faça:
a) o cálculo da concentração molar deste sal na água do mar.
b)a equação de dissociação do NaCℓ.
c) o cálculo das concentrações em mol/L dos íons provenientes deste sal na água do mar.
19.Uma solução é preparada pela dissolução de 1,11 g de CaCℓ2 em água suficiente para formar 200 mL de solução:
a) Qual a sua concentração em g/L?
b)Qual a sua concentração em quantidade de matéria (mol/L)?
c) Qual a sua concentração em quantidade de matéria em relação aos íons Ca2+ e Cℓ– ?
12
Química
20.Qual é a molalidade de uma solução que contém 34,2 g de sacarose, C12H22O11, dissolvidos em 200 g de água?
21.Calcule a concentração molal de uma solução aquosa que contém 0,25 mol de NaOH em 500 mL de solução.
Observação: o volume da solução é praticamente igual ao volume do solvente
22.Quando 39,2 g de ácido sulfúrico são dissolvidos em 200 mL de água, obtém-se uma solução de volume igual a
220 mL. Qual a molalidade e a molaridade dessa solução?
13
Caderno de Atividades
23.Um frasco existente no laboratório, apresenta o
seguinte rótulo: HNO3(aq) 63% em massa. Com base
no rótulo, calcule:
a) a massa de soluto existente em 100 g de solução.
25.O que significa dizer que um determinado vinagre
tem acidez igual a 4%?
26.Quantos mL de álcool há em um copo de 200 mL
de uma bebida a 30% (30° GL)?
b)a massa de solvente existente em 100 g de solução.
27.A água potável não pode conter mais do que
c) as massas de água e ácido nítrico presentes em
500 g de solução.
5 ⋅ 10–4 mg de mercúrio por grama de água. Para
evitar o inconveniente de usar números tão pequenos, o químico utiliza um recurso matemático, surgindo assim uma nova unidade de concentração:
ppm (partes por milhão).
A quantidade máxima permitida de mercúrio na
água potável corresponde a quantos ppm?
28.Muitos alimentos industrializados contêm conser-
24.Uma amostra de 2 900 g de ar contém 13,8 g de
CO2. Calcule a porcentagem em massa de CO2 no ar.
14
vantes, substâncias que retardam a alteração provocada por micro-organismos no alimento. Por
exemplo, o benzoato de sódio é bastante utilizado
na conservação de sucos de frutas e refrigerantes,
adicionado em uma concentração máxima de até
0,1% (isso significa que em cada 100 g de alimento
há 0,1 g de aditivo).
Qual o valor dessa concentração em partes por milhão (ppm)?
Química
29.O CO é um gás tóxico, pois se combina com a hemo-
32.Uma indústria prepara uma amostra de solução de
globina do sangue, formando a carboxiemoglobina,
que reduz a capacidade transportadora de oxigênio
aos tecidos do organismo. O limite de tolerância para
ambientes de trabalho é de 39 ppm. Calcule a quantidade máxima de CO em cada m3 de ar.
soda cáustica que será utilizada na fabricação de
um produto vendido no comércio como limpa fornos. O químico responsável pelo preparo da solução utilizou 100 g de NaOH dissolvidos em 400 mL
de água que forneceram 420 mL de solução.
Com base nas informações descritas, calcule:
a) a concentração em g/dm3.
Observação: 1 dm3 = 1 L
30.No rótulo de um frasco de laboratório lê-se: HNO3(aq)
d = 1,41 g/mL. Isso significa que:
a) cada mililitro de
massa de
possui
g.
b)cada litro de solução possui massa de
g.
b)a concentração em g/mL.
31.Um laboratorista deseja verificar a densidade de
certa solução. Com o auxílio de uma pipeta, ele retira 30 mL desta solução e verifica que a amostra tem
massa igual a 45 g.
Pergunta-se:
a) Qual a densidade da solução?
c) a densidade em g/cm3.
Observação: 1 cm3 = 1 mL
b)Qual a massa contida num volume de 5 mL?
d)a densidade em g/L.
c) Qual o volume da solução cuja massa é igual a
90 g?
15
Caderno de Atividades
33.(DESAFIO) Em uma estação de tratamento de
35.Diluição é uma operação muito empregada no
água foi adicionado cloro, eficiente bactericida, até
0,4% de massa. Sabendo que a densidade da solução final é 1,0 g/mL, determine a concentração de
cloro em g/L e mol/L.
nosso dia-a-dia, quando, por exemplo, preparamos
um refresco a partir de um suco concentrado. Considere 100 mL de determinado suco em que a concentração do soluto seja de 0,4 mol ⋅ L–1. Calcule o volume
de água, em mL, que deverá ser acrescentado para
que a concentração do soluto caia para 0,04 mol ⋅ L–1.
36.Uma solução aquosa de ácido sulfúrico para ser uti-
34.Adicionando-se 100 mL de água a 100 mL de uma
solução 3 M HNO3, obtém-se uma solução cuja momol/L.
laridade será igual a
lizada em baterias de chumbo de veículos automotivos deve apresentar concentração igual a 4 mol/L.
Calcule o volume total de uma solução adequada
para se utilizar nestas baterias, que pode ser obtido
a partir de 500 mL de solução de H2SO4 de concentração 18 mol/L?
37.Como você prepararia 100 mL de HCℓ 2 M, a partir de
uma solução de ácido clorídrico concentrado 12 M?
16
Química
38.Um laboratorista dispõe de solução 2 M de H2SO4 e
precisa de uma solução 0,5 M desse ácido.
a) Determine que volume de solução inicial ele
deve diluir para obter 200 mL da solução desejada.
39.400 mL de solução de sulfato de sódio de concentração 0,2 mol/L são aquecidos até que o volume
da solução seja reduzido a 150 mL.
Responda:
a) Qual o volume de água evaporado?
b)Qual deverá ser a concentração molar da solução final?
40.O esquema abaixo apresenta duas maneiras de variar a concentração de uma solução de ácido nítrico:
b)Calcule a massa, em gramas, de ácido sulfúrico
presente nos 200 mL da solução desejada.
Evaporação de
250 mL de água
500 mL
HNO3(aq)
1 mol/L
HNO3(aq)
X mol/L
Acréscimo de
8 gramas de NaOH
HNO3(aq)
Y mol/L
Encontre o valor de X.
c) Calcule a concentração em g/L da solução inicial.
17
Caderno de Atividades
41.Os itens abaixo se referem à solução obtida pela
b)a concentração da solução final, em mol/L.
mistura de 250 mL de solução 0,2 mol/L de frutose
com 250 mL de solução 0,4 M do mesmo soluto.
Calcule:
a) a concentração molar da solução obtida.
c) a concentração da solução final, em g/L.
b)a quantidade de soluto, em mol, na solução final.
43.(DESAFIO) Mistura-se 500 mL de solução 0,40 M de
NaOH a 400 mL de solução 0,50 M de NaOH. À solução
obtida adiciona-se água até completar 1,0 L. Encontre
o valor da concentração comum da solução final.
42.Num laboratório, um químico dispõe de duas soluções aquosas de NaOH, com concentrações 1,0 mol/L
e 0,25 mol/L, respectivamente. Sabendo-se que o volume da solução 1,0 molar é 100 mL, e que o volume
da solução na qual necessita é de 500 mL, calcule:
a) o volume da solução 0,25 mol/L que deverá ser
misturado à outra solução disponível para obter
a solução de que necessita.
18
Química
44.Titulação é a operação básica da análise volumétrica que consiste numa relação entre o soluto da solução padrão
e o soluto da solução problema.
Gastos 20 mL de
solução HCℓ 0,1 M
10 mL de
solução
NaOH
De acordo com o esquema apresentado, calcule:
a) a quantidade em matéria de HCℓ consumida nessa técnica.
b)A concentração molar da solução de NaOH.
45.As reações de neutralização são importantes em um procedimento de laboratório conhecido como titulação
ácido-base, no qual a concentração molar de um ácido em uma solução aquosa é determinada pela aplicação
vagarosa de uma solução básica de concentração conhecida.
Observação: As funções do ácido e da base podem ser invertidas.
Em relação a isso, responda:
a) Em que momento deve ser interrompida a adição da base no ácido?
b)Represente a neutralização do ácido clorídrico (HCℓ) pelo hidróxido de potássio (KOH), indicando a proporção
estequiométrica dos reagentes na reação.
c) 30 mL de solução aquosa de HCℓ foram titulados com uma solução 0,1 molar de KOH. O volume gasto na
titulação foi 40 mL. Qual é a concentração molar do ácido?
19
Caderno de Atividades
46.O ponto final de uma titulação é conhecido como ponto de viragem e sua observação macroscópica é feita com
a ajuda de um indicador. A figura a seguir representa uma titulação do tipo neutralização em que 100 mL de uma
solução 3 molar de HNO3 são titulados com 500 mL de uma solução de NaOH.
Solução
conhecida A
(titulante)
Suporte
universal
Solução
desconhecida
(problema)
B
a) Indique a localização do ácido (HNO3) e da base (NaOH), bem como o nome do material de vidro utilizado
nessa técnica.
Substância em A
Vidraria A bureta
Substância em B
Vidraria B erlenmeyer
b)Calcule a concentração em quantidade de matéria (mol/L) da base.
47.Em um erlenmeyer foram colocados 20 mL de solução de ácido sulfúrico, que foram diluídos com água destilada, e adicionadas mais gotas de fenolftaleína. Em seguida, com auxílio de uma bureta, foi transferida para o erlenmeyer a solução de hidróxido de sódio de concentração 0,1 mol/L, gota a gota, agitando-se constantemente
para homogeneização. A solução do erlenmeyer apresentou cor rosa persistente quando o volume do titulante
gasto foi de 40 mL. Pergunta-se:
a) A adição de solvente altera a técnica da titulação? Justifique.
b)Para que serve a fenolftaleína nesse procedimento?
20
Química
c) Qual substância é o titulante?
d)Represente a neutralização do ácido pela base, indicando a proporção estequiométrica dos reagentes na
reação.
e) Qual a concentração da solução do ácido em mol/L?
48.Soluções de ácido sulfúrico (H2SO4) são tituladas com solução de hidróxido de sódio (NaOH) 0,10 M.
a) Quantos mililitros da solução de hidróxido de sódio serão gastos para neutralizar 0,001 mol de ácido sulfúrico?
b)Quantos mililitros da solução de hidróxido de sódio serão gastos para neutralizar 10 mL da solução 0,05 M de
ácido?
c) Quantos mililitros da solução de hidróxido de sódio serão gastos para neutralizar 100 mL de solução contendo
0,049 g de ácido sulfúrico? (Dado: Massa molar do ácido sulfúrico = 98 g/mol)
21
Caderno de Atividades
49.(DESAFIO) (UnB – DF) Uma remessa de soda cáustica está sob suspeita de adulteração. Dispondo de uma
amostra de 0,5 g, preparou-se uma solução aquosa de 50 mL. Essa solução foi titulada, sendo consumidos 20
mL de uma solução 0,25M de ácido sulfúrico. Determine a porcentagem de impureza existente na soda cáustica,
admitindo que não ocorra reação entre o ácido e as impurezas.
Anotações
22
Química
PROPRIEDADES COLIGATIVAS
Pressão de vapor
1.Considere o gráfico relativo aos líquidos puros X e Y:
X
Y
4.As curvas de pressão de vapor do éter dietílico A e
etanol B são dadas no gráfico abaixo:
900
Pressão de vapor (mmHg)
A
B
800
700
600
Temperatura (ºC)
Responda:
a) Numa mesma temperatura, qual dos dois líquidos tem maior pressão de vapor?
500
400
300
200
100
b)Em um mesmo ambiente, qual deles tem maior
temperatura de ebulição?
c) Qual o líquido mais volátil?
–10
0
10
20
30
40
50
60
70 80
Temperatura (ºC)
Responda:
a) Quais os pontos de ebulição destas substâncias
na cidade de São Paulo (pressão atmosférica
= 700 mmHg)?
2.Se um líquido puro for aquecido no sopé de uma
montanha será obtido um valor diferente de temperatura de ebulição do que aquele no seu topo.
Qual será mais alto? Por quê?
3.Numa panela de pressão a água pura ferve a aproximadamente 120°C. Explique a razão desse valor
bem acima de 100°C.
b)A 500 mmHg e 50°C, qual é o estado físico de
cada uma destas substâncias?
5.Em que lugar um ovo demora mais para ficar cozido: Balneário Camboriú ou Curitiba? Por quê?
23
Caderno de Atividades
6.A tabela indica as pressões de vapor de várias substâncias, à temperatura de 21,1°C:
SUBSTÂNCIA
PRESSÃO DE VAPOR
NH3
5,06
CCℓ4
0,13
éter
0,62
isobutano
3,22
H 2O
0,02
CS2
0,41
butano
2,22
Coloque as substâncias da tabela em ordem crescente de ponto de ebulição à pressão ambiente.
7.Existem quatro efeitos, fenômenos ou propriedades coligativas das soluções, que estão mencionadas na tabela
seguinte. Complete com o nome correspondente a cada uma delas:
EFEITO OU PROPRIEDADE COLIGATIVA
ESTUDADO PELA
Diminuição ou abaixamento da pressão máxima
de vapor do solvente.
Aumento ou elevação da temperatura de ebulição
do solvente.
Diminuição ou abaixamento da temperatura de
congelação do solvente.
Pressão osmótica.
8.“Ao se dissolver um soluto molecular e não volátil em água, ocorre um abaixamento na pressão de vapor do
solvente tornando-o mais volátil.”
A que propriedade coligativa a frase acima se refere? Esta frase está correta? Se não estiver, reescreva-a corretamente.
24
Química
9.Você estudou que a água pura tem temperatura
10.Considere as seguintes soluções, em que as espé-
de ebulição menor que a água de uma solução
0,1 mol/L de sacarose. O aumento da temperatura
de ebulição é uma propriedade coligativa.
a) O que vem a ser propriedade coligativa?
cies iônicas estão 100% dissociadas:
Solução A: NaCℓ 0,3 mol/L
Solução B: CaCℓ2 0,2 mol/L
Solução C: K3PO4 0,2 mol/L
Solução D: Aℓ2(SO4)3 0,16 mol/L
a) Escreva a equação química que representa a
dissociação de cada sal.
b)A partir desse conceito, diga se a temperatura de
ebulição da água de uma solução 0,2 mol/L de
sacarose tem o mesmo valor que a da solução
0,1 mol/L do mesmo soluto. Justifique sua resposta.
b)Qual a quantidade em matéria presente em cada
solução?
c) Coloque as soluções A, B, C e D em ordem crescente de suas pressões de vapor, a uma mesma
temperatura.
d)Qual das soluções tem temperatura de congelação mais baixa?
c) Considere a solução 0,1 mol/L de sacarose (açúcar comum) e outra 0,1 mol/L de cloreto de sódio (sal comum). Em qual a água deve ter maior
temperatura de ebulição? Por quê?
e) Comparando-se as soluções C e D, qual apresenta menor temperatura de ebulição?
11.Sejam dadas as seguintes soluções aquosas de
mesma concentração molar:
MgCℓ2, C6H12O6, Na2SO4, MgSO4
Sob mesma pressão, qual(is) solução(ões) ferve(m)
à mesma temperatura que uma solução aquosa de
sal de cozinha (NaCℓ)? Justifique.
25
Caderno de Atividades
12.“Soluções aquosas de mesma concentração mo-
14.(DESAFIO) No gráfico abaixo, as curvas I, II, III e IV
lar (de solutos diferentes) terão temperaturas de
início de ebulição iguais”. Tal afirmação é correta?
Justifique.
correspondem à variação da pressão de vapor em
função da temperatura de dois líquidos puros e
das respectivas soluções de mesma concentração
de um mesmo sal nesses dois líquidos. O ponto de
ebulição de um dos líquidos é 90°C.
Pressão de vapor (mmHg)
780
I II
III
IV
760
740
720
700
13.As paredes dos glóbulos brancos e vermelhos do
sangue são membranas semipermeáveis. A concentração de soluto no sangue é cerca de 0,6 M.
Os glóbulos brancos e vermelhos foram isolados de
uma amostra de sangue.
a) O que acontecerá se as células sanguíneas forem
colocadas em solução salina 1,0 M? Justifique.
60 70 80 90 100 110
Temperatura (°C)
Utilizando os números das curvas respectivas:
a) Indique quais curvas correspondem aos líquidos
puros.
b)Indique entre os dois líquidos puros, qual é o
mais volátil. Justifique.
b)E se forem colocadas em solução 0,1 M? Justifique.
Anotações
26
c) Indique quais curvas correspondem às soluções.
Justifique.
Química
termoquímica
1.Os alimentos são as grandes e mais importantes fontes de energia que temos à nossa disposição. Para termos
uma alimentação balanceada, ou seja, rica em nutrientes e que forneça a quantidade necessária e suficiente de
calorias para nosso organismo, é preciso estar atento. Vejamos a seguir alguns valores (aproximados) de energia
fornecida:
Hambúrguer com queijo: 470 kcal
Sorvete: 270 kcal
Maçã: 65 kcal
Responda:
a) Como deverá ficar a conversão desses valores de energia citados, se transformados em quilojoule?
Observação: 1 cal = 4,184 J
b)O que irá fornecer maior quantidade de energia: 1 hambúrguer com queijo, 2 sorvetes ou 5 maçãs? Justifique
com cálculos.
27
Caderno de Atividades
2.Utilize as tabelas A e B para resolver os itens abaixo:
TABELA A
(valores energéticos de alguns alimentos)
TABELA B
(energia consumida em atividade física)
Alimento
kJ/g
Atividade Física
kJ/hora
Manteiga
30,41
Futebol
2 300
Arroz
15,36
Voleibol
1 500
Repolho verde
0,92
Tênis
1 950
Bife grelhado
14,0
Corrida
2 550
Batata frita
24,0
Caminhada
1 150
Maçã
1,96
a) Durante o almoço, uma pessoa come 50 g de repolho, 150 g de arroz, 30 g de bife grelhado, 60 g de batata
frita e 1 maçã (100 g). Determine o conteúdo energético fornecido por esta refeição, em kJ e em kcal.
Observação: 1 cal = 4,184 J
b)Determine quantas horas esta pessoa teria que correr para consumir a quantidade de energia fornecida pelo
almoço.
c) Suponha que o médico lhe prescreva uma dieta alimentar de 3 000 kJ e que, em uma refeição, você comeu
100 g de arroz, 50 g de batata frita e 150 g de bife grelhado. Demonstre, por intermédio de cálculos, se você
seguiu ou não a recomendação do médico.
d)Em relação ao item anterior, qual atividade física você escolheria, para que no espaço de 1 hora fosse consumido o excesso de calorias durante a refeição?
28
Química
3.Complete:
5.Construa um diagrama de entalpia que represente
a) Quando a energia é absorvida em uma reação química, essa reação é classificada como
.
o processo descrito nas equações a seguir:
a) H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g) ∆H = –241,8 kJ
b)Quando a energia é liberada em uma reação química, essa reação é classificada como
.
c) Quando a energia dos produtos é maior que
a dos reagentes, a reação é classificada como
e terá ∆H com sinal
.
d)Quando a energia dos reagentes é maior que
a dos produtos, a reação é classificada como
e terá ∆H com sinal
.
4.Identifique as reações abaixo como exotérmicas ou
b)H2O(g) → H2(g) + ½ O2(g)
∆H = +241,8 kJ
endotérmicas:
a) 4 CO2(g) + 5 H2O(g) → C4H10(g) + 13 2 O2(g) – 2 900 kJ
b)2 Aℓ(s) +
3
2
O2(g) – 1 653 kcal → Aℓ2O3(s)
c) C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq) → C6H4O2(aq)+ 2 H2O(ℓ) +
204 kJ
6.Escreva as equações termoquímicas que representam as entalpias de:
a) Formação do CO2(g), ∆∆H = –74,9 kJ
d)CaCℓ2(s) + H2O(ℓ) → Ca2+
+ 2Cℓ–(aq) (aq)
∆H = –82,8 kJ
e) NH4NO3(s) + H2O(ℓ) → NH
∆H = +26,2 kJ
+
4(aq)
b)Formação do C2H5OH(ℓ), ∆∆H = –277,6 kJ
c) Combustão do C2H2(g), ∆∆H = –1 298,3 kJ
–
3(aq)
+ NO
d)Combustão do C2H5OH(ℓ), ∆∆H = –1 369,3 kJ
29
Caderno de Atividades
7.Solicitado a classificar determinados processos
como exotérmicos ou endotérmicos, um estudante
apresentou este quadro:
PROCESSO
CLASSIFICAÇÃO
Dissociação da
molécula de
hidrogênio em átomos
Exotérmico ( )
Condensação de
vapor de água
a) A variação de entalpia do processo A + B → C + D,
caracterizando-o como exotérmico ou endotérmico.
b)A variação de entalpia do processo E + F → A + B,
caracterizando-o como exotérmico ou endotérmico.
Endotérmico ( )
9.Em alguns fogos de artifício, alumínio metálico em
Exotérmico ( )
Queima de álcool
Considerando-se a conclusão obtida pelo estudante, qual é o número de erros cometidos em sua
classificação? Corrija-os.
pó é queimado, liberando luz e calor. Esse fenômeno pode ser representado como:
2 Aℓ(s) + 3 2 O2(g) – 1 653 kcal → Aℓ2O3(s)
a) Qual a quantidade de calor, à pressão constante,
desprendida na reação de 1 mol de alumínio?
b)Qual a quantidade de calor, à pressão constante,
desprendida na reação de 1 g de alumínio?
8.Dado o diagrama entálpico de um processo genérico. Determine:
10.Uma vela é feita de um material ao qual se pode atri-
H (kJ/mol)
500
400
buir à fórmula C20H42. Qual o calor liberado na combustão de 10,0 g dessa vela à pressão constante?
C20H42(s) + 61 2 O2(g) → 20 CO2(g) + 21 H2O(g) H = – 13 300 kJ
A+B
C+D
E+F
100
Caminho da reação
30
Química
11.Dado o diagrama de entalpia para os processos de
adsorção e dissociação de O2 em superfície de platina:
0
–17
–37
O2(g)
Estado de
transição
Mg(s)+ 2 H2O(ℓ) → Mg(OH)2(s) + H2(g)
Tendo conhecimento das seguintes entalpias de
formação: ∆Hf0 H2O(ℓ) = –285,8 kJ/mol;
∆ Hf0 Mg(OH)2(s) = –924,5 kJ/mol. Calcule a variação
de entalpia dessa reação.
O2(ads)
–251
2 O(ads)
Calcule os valores das variações de entalpia para as
seguintes etapas:
a) 2 O(adsorvido) → O2(g)
13.O acetileno (C2H2) é um gás de grande uso comercial,
sobretudo em maçaricos de oficinas de lanternagem.
Sabendo-se que as entalpias de formação, a 25°C são:
• do CO2(g) = –94,1 kcal
• da H2O(ℓ) = –68,3 kcal
• do C2H2(g) = +54,2 kcal
Calcule:
a) A variação de entalpia da reação de combustão
do acetileno.
b)O2(adsorvido) → 2 O(adsorvido)
c) O2(g) → O2(adsorvido)
b)A quantidade de calor fornecida pela combustão
completa de 5,2 g de acetileno.
12.Os soldados de campanha aquecem suas refeições
prontas, contidas dentro de uma bolsa plástica com
água. Dentro dessa bolsa existe o metal magnésio,
que se combina com água e forma hidróxido de
magnésio, conforme a equação:
31
Caderno de Atividades
14.Grafite e diamante são formas alotrópicas do car-
15.O metanol é um combustível que assumiu grande
bono, cujas equações de combustão são apresentadas a seguir:
∆H = –393,5 kJ ⋅ mol–1
C(grafite) + O2(g) → CO2(g)
C(diamante) + O2(g) → CO2(g) ∆H = –395,4 kJ ⋅ mol–1
a) Coloque os dados em um gráfico.
importância em nosso país. Ele pode ser preparado
sinteticamente por meio da equação:
CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(ℓ) ∆H = x kJ
Sabendo-se que essa reação processa-se sob
pressão em presença de catalisador e que depende
dos seguintes processos:
• Calor de combustão do metanol a 25°C
(∆H = –727 kJ/ mol de metanol)
• Entalpias de formação a 25°C de CO(g), CO2(g)
e de H2O(ℓ) (∆H = –110 kJ/ mol, –393 kJ/mol e
–286 kJ/mol, respectivamente).
a) Represente as equações termoquímicas envolvidas para a obtenção da variação de entalpia da
reação representada.
Calor de combustão do metanol:
Entalpia de formação do CO(g):
b) Calcule a variação de entalpia necessária para
converter 1,0 mol de grafite em diamante.
Entalpia de formação do CO2(g):
Entalpia de formação da H2O(ℓ):
c) Qual a variação de entalpia envolvida na queima
de 120 g de grafite?
32
b)Encontre o valor de x.
Química
16.Na respiração celular, a glicose reage com o oxigênio de acordo com a equação:
C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g)+ 6 H2O(ℓ)
a) Considerando os dados abaixo, determine a variação de entalpia (∆H) na combustão de 1 mol de glicose.
Dados:
H = –1 275 kJ
I – 6 C(grafite) + 6 H2(g) + 3 O2(g) → C6H12O6(s) II – C(grafite) + O2(g) → CO2(g)
III – H2(g) + 1 O2(g) → H2O(ℓ)
2
∆
H = –394 kJ
H = –286 kJ
b)Com auxílio do item anterior, represente a reação termoquímica da fotossíntese.
17.(DESAFIO) (UNICAMP – SP) Por “energia de ligação” entende-se a variação de entalpia (∆H) necessária para
quebrar um mol de uma dada ligação. Esse processo é sempre endotérmico (∆H > 0). Assim, no processo representado pela equação CH4(g) → C(g) + 4 H(g) ∆H = +1 663 kJ/mol, são quebradas 4 mols de ligações C— H,
sendo a energia de ligação, portanto, 416 kJ/mol.
Sabendo-se que no processo C2H6(g) → 2 C(g) + 6 H(g) ∆H = +2 826 kJ/mol, são quebradas ligações C — C e
C — H, qual o valor da energia de ligação C — C?
Anotações
33
Caderno de Atividades
cinética química
1.O que é necessário para que uma reação ocorra?
2.Defina energia de ativação.
3.As equações abaixo e os respectivos gráficos representam reações distintas entre diferentes gases diatômicos,
energia
III
X2 + Y2 → Z2 + W2
energia
energia
levadas a efeito à mesma pressão e temperatura:
I
II
A2 + B2 → C2 + D2 S2 + T2 → U2 + V2
caminho da reação
caminho da reação
caminho da reação
a) Explique qual das reações exige maior energia de ativação.
b)Qual das reações é, provavelmente, a mais rápida?
4.A digestão da glicose é um processo termoquímico que pode ser representado, graficamente, por:
H
C
D
B
E
A
caminho da reação
a) Identifique a energia representada pelas letras B e E no gráfico, respectivamente.
b)Identifique e justifique, com base no gráfico, o processo como sendo exotérmico ou endotérmico.
34
Química
5.De acordo com a reação abaixo esquematizada:
X + 2Y → 3 Z +W
a) Calcule o número de mols de Y gastos e de Z e W formados quando 1 mol de X reage.
b)Suponha que a velocidade média dessa reação seja 0,5 mol ⋅ min–1 em relação a X. Calcule a velocidade média
em relação ao consumo de Y e formação de Z.
6.Considere a reação da decomposição de água oxigenada e analise a tabela abaixo:
TEMPO (minutos)
MASSA DE H2O2 (gramas)
0
408
2
306
4
238
6
170
Calcule:
a) A velocidade média de decomposição de H2O2, expressa em g/min, no intervalo de 0 a 4 minutos.
b)A quantidade em matéria de H2O2 correspondente a cada uma das massas da tabela, sabendo que a sua massa molar é 34 g/mol.
c) A velocidade média da decomposição de H2O2, expressa em mols/min, no intervalo de 0 a 4 minutos.
e
35
Caderno de Atividades
d)A velocidade média de formação de O2, expressa em mol/min, no intervalo de 0 a 4 minutos. Sabendo que a
equação da decomposição de H2O2 é:
H2O2(aq) → H2O(ℓ) + 1 O2(g)
2
e) Se as velocidades de consumo de H2O2 e formação de O2 fossem expressas em g/min, a relação entre esses
valores seria a mesma que a calculada no item d? Por quê?
7.Observe o gráfico:
E
g
f
I
II
e
d
c
b
A
III
B
a
a) Qual a etapa que determina a velocidade da reação?
b) Quais as etapas exotérmicas?
c) Qual o segmento correspondente ao ∆H da etapa mais lenta?
d) Qual o segmento correspondente à energia de ativação com maior velocidade?
36
Química
8.Observe o gráfico abaixo para responder ao que se
pede a seguir:
entalpia
D
E
B
A
C
3ª
3 Z + 2Y  4 X
e as etapas de mecanismo:
2 Z + Y → W (lenta)
Y + W → K (rápida)
K + Z → 4 X (rápida)
a) Escreva a expressão da velocidade de reação.
H
F
G
4ª
2ª
1ª
10.Considere a equação:
I
caminho de reação
b)Se duplicarmos a concentração de Z, o que
ocorrerá com a velocidade da reação?
a) A reação total é exotérmica ou endotérmica?
b)Qual a etapa determinante da velocidade da
reação?
c) Se duplicarmos a concentração de Y, o que ocorrerá com a velocidade da reação?
c) Qual etapa é a mais rápida?
d)Quais etapas possuem H > 0?
d)Se, simultaneamente, triplicarmos as concentrações de Z e Y, o que ocorrerá com a velocidade
da reação?
9.A 100°C, a reação:
NO2 + CO → NO + CO2
realiza-se pelo mecanismo:
NO2 + NO2 → NO3 + NO (etapa lenta)
NO3 + CO → NO2 + CO2 (etapa rápida)
Pede-se:
a) a equação da velocidade da reação;
11.Dada a reação elementar expressa pela equação:
2 NO + 2 H2 → N2 + 2 H2O
indique como varia a sua velocidade quando:
a) a concentração de NO for dobrada;
b)a concentração de H2 for dobrada;
b)a ordem da reação em relação ao NO2 e ao CO;
c) a concentração do NO e do H2 forem triplicadas.
c) a ordem da reação (sem especificação do reagente).
37
Caderno de Atividades
12.Considere a equação da reação:
2 A(g) + B(g) → C(g)
Verifica-se experimentalmente que a velocidade dessa reação é independente da concentração de B e que quadruplica quando a concentração de A é dobrada.
a) Escreva a expressão da velocidade dessa reação.
b)Qual a ordem dessa reação?
13.Considere a reação segundo a equação:
2 ICℓ(g) + H2(g) → I2(g) + 2 HCℓ(g)
Foram sugeridos os seguintes mecanismos para essa reação:
Mecanismo I: Mecanismo III:
ICℓ + H2 → HI + HCℓ (rápida) ICℓ + ICℓ→ I2 +2 Cℓ (lenta)
(lenta) 2 Cℓ + H2 → 2 HCℓ
(rápida)
HI + ICℓ → I2 + HCℓ
Mecanismo II: Mecanismo IV:
ICℓ + H2 → HI + HCℓ (lenta) ICℓ + ICℓ → I2 +2 Cℓ (rápida)
(rápida) 2 Cℓ + H2 → 2 HCℓ
(lenta)
HI + ICℓ → I2 + HCℓ
Foram medidas as velocidades da reação variando as concentrações em mol/L dos reagentes à mesma temperatura. Os resultados experimentais obtidos estão reunidos no quadro abaixo:
[ICℓ]
mol ⋅ L–1
[H2]
mol ⋅ L–1
V
mol ⋅ L–1 ⋅ s–1
1.a experiência
0,5
0,5
0,100
2.a experiência
0,1
0,5
0,020
3.a experiência
0,2
0,2
0,016
Pede-se:
a) Qual a equação da velocidade?
b)Qual dos mecanismos citados é possível?
c) Qual é o valor da constante (k) da velocidade?
38
Química
14.Escreva a equação da velocidade para a reação equacionada abaixo, tomando por base os valores tabelados:
C+D→E+F
VELOCIDADE (mols/L ⋅ min)
[C]
[D]
20
10
5
60
10
15
60
15
15
15.(VUNESP – SP) A cinética da reação:
2 HgCℓ2+ C2O24– → 2 Cℓ– + 2 CO2 + Hg2Cℓ2
foi estudada em solução aquosa, segundo a quantidade em matéria de HgCℓ2 que precipita por litro de solução
por minuto. Os dados obtidos estão na tabela:
HgCℓ2 (mol ⋅ L–1)
C2O42– (mol ⋅ L–1)
VELOCIDADE (mol ⋅ L–1 ⋅ min–1)
0,100
0,15
1,8 . 10–5
0,100
0,30
7,2 ⋅ 10–5
0,050
0,30
3,6 ⋅ 10–5
Pede-se:
a) Determinar a equação da velocidade da reação.
b)Calcular o valor da constante da velocidade da reação.
c) Qual será a velocidade da reação quando [HgCℓ2] = 0,010 M e [C2O42– ] = 0,010 M?
39
Caderno de Atividades
16.De acordo com a reação representada abaixo e com os dados da tabela a seguir:
Cℓ2(aq) + 2 Fe2(aq) → 2 Cℓ–(aq) + 2 Fe3+(aq)
EXPERIÊNCIA
[Cℓ2] (mol/L)
[Fe2+] (mol/L)
VELOCIDADE (mol/L ⋅ min)
I
0,10
1,0
1,0
II
0,20
1,0
2,0
III
0,10
0,5
0,5
IV
0,05
0,05
0,025
Determine:
a) A expressão da velocidade de reação.
b)A constante da velocidade (k).
c) A velocidade da reação, considerando que em uma quinta experiência foram usados 0,3 mol/L de Cℓ2 e 2 mol/L
de Fe2+.
40
Química
17.(DESAFIO) Para a reação representada por:
2 A(g) + B(g) + 2 C(g) → D(g)
fez-se experiências com diversas concentrações dos reagentes e mediu-se as velocidades, conforme o quadro
mostrado a seguir:
EXPERIÊNCIA
[A]
mol ⋅ L–1
[B]
mol ⋅ L–1
[C]
mol ⋅ L–1
VELOCIDADE mol ⋅ L–1 ⋅ s–1
I
0,5
0,8
0,5
0,015
II
0,5
1,0
0,5
0,015
III
0,5
1,0
1,0
0,060
IV
1,0
0,8
0,5
0,030
V
1,0
1,0
1,0
0,120
Determine a lei da velocidade e verifique se a reação é elementar. Justifique.
18.Quais os fatores que influem na velocidade da reação? Explique cada um.
19.Por que muitos medicamentos trazem em suas embalagens a recomendação expressa de que devem ser mantidos em local fresco?
41
Caderno de Atividades
20.Explique, de acordo com o que foi estudado sobre a velocidade de reação, a razão de:
a) uma carne no freezer poder ser conservada por um tempo maior do que no congelador de uma geladeira e
por muito mais tempo do que a 20°C.
b) uma panela de pressão ser utilizada para se ganhar tempo no preparo de alimentos em relação a uma panela comum.
21.Você sabe que normalmente gases como metano (CH4), etano (C2H6), propano (C3H8) não entram em combustão
em contato com o ar sem que inicialmente se forneça energia. No entanto, já houve diversas ocasiões em que
minas contendo metano pegaram fogo, sem que para isto houvesse alguma interferência externa. Proponha
alguns fatores que tenham propiciado tal fenômeno.
22.Considere a reação:
Zn(s) + 2 HCℓ(aq) → ZnCℓ2(aq)+ H2(g)
Em que condições tem-se maior velocidade de reação: com uma lâmina de zinco ou com raspas de zinco de
mesma massa que a lâmina?
Suponha que nas duas situações a temperatura seja a mesma. Justifique sua resposta.
23.Qual das reações será provavelmente mais rápida? Por quê?
I – 2 H2(g) + C2H2(g) → C2H6(g)
II – 2 H2(g) + C2H2(g)
Ni (pó)
C2H6(g)
24.O catalisador altera a entalpia de uma reação? Por quê? Qual a sua influência na energia de ativação e na velocidade da reação?
42
Química
25.Considere o gráfico:
H (kcal)
60
55
50
45
A+B
40
35
30
25
C+D
20
Desenvolvimento da reação
I – Dada a equação: A + B → C + D, pergunta-se:
a) qual a correspondente variação de entalpia?
b)corresponde a um processo exotérmico ou endotérmico?
c) qual o valor da energia de ativação na ausência de catalisador?
d)qual o valor da energia de ativação na presença de catalisador?
e) qual a diferença entre a energia de ativação sem catalisador e com catalisador?
II – Dada a equação: C + D → A + B, pergunta-se:
f ) qual a correspondente variação de entalpia?
g)corresponde a um processo exotérmico ou endotérmico?
h)qual o valor da energia de ativação na ausência de catalisador?
i) qual o valor da energia de ativação na presença de catalisador?
j) qual a diferença entre a energia de ativação sem catalisador e com catalisador?
k) há diferença entre as repostas e e j?
43
Caderno de Atividades
26.Dado o gráfico abaixo, referente à reação R → P, responda:
Energia (kJ)
30
22
15
10
P
R
Decurso da reação
a) Qual a energia absorvida pela reação?
d)Qual a diminuição da energia de ativação provocada pelo catalisador?
b) Qual a energia de ativação sem catalisador?
e) Qual é o ∆H para a reação inversa?
c) Qual a energia do complexo ativado com catalisador?
f ) Qual a diminuição da energia de ativação da reação inversa, provocada pelo catalisador?
27.Identifique os segmentos considerando as reações direta e inversa (Reagentes  Produtos).
Energia potencial (kJ)
a
f
b
P
j
g
c
k
n
ℓ
h
i
d
R
e
Caminho da reação
a–
i–
b–
j–
c–
k–
d–
ℓ–
e–
m–
f–
n–
g–
o–
h–
44
o
m
Química
28.(DESAFIO) O2(g) pode ser empregado para eliminar bactérias anaeróbias (vivem em ausência de oxigênio). Para
desinfetar ferimentos, costumamos limpá-los com água oxigenada, H2O2. Em contato com o sangue do ferimento, ela libera grande quantidade de bolhas de O2, de acordo com a equação:
H2O2→ H2O + ½ O2
Qual o papel do sangue na decomposição da água oxigenada?
Anotações
45
Caderno de Atividades
equilíbrio químico
1.O que ocorre com a velocidade da reação direta e inversa quando um sistema atinge o equilíbrio?
2.Na situação de equilíbrio, a concentração de um reagente fica igual à de um produto? Explique.
3.Trace gráficos de velocidade X tempo e de concentração X tempo, considerando a evolução de um sistema
desde o instante inicial até atingir o equilíbrio, permanecendo nesse estado.
4.Qual o papel de um catalisador em um sistema no qual se tem reações reversíveis?
5.Considere os seguintes dados, referentes às reações químicas representadas por:
I – A → B (velocidade da reação = v1)
II – B → A (velocidade da reação = v2)
Em cada instante, v1 = k1 [A] e v2 = k2 [B] (k1 e k2 são as constantes de velocidades).
A partir dessas informações, faça a dedução de como se obtém a expressão da constante de equilíbrio de A  B.
46
Química
6.Dê a expressão da constante de equilíbrio expressa
8.(DESAFIO) Considere a equação abaixo e os valo-
em concentrações (Kc) para as seguintes reações:
a) H2(g) + I2(g)  2 HI(g)
res de Kc:
N2(g) + O2(g))  2 NO(g)
Kc = 1 ⋅ 10– 30 a 25°C
Kc = 0,10 a 2 000°C
Em que temperatura obtém-se maior quantidade
de NO ao ser atingido o equilíbrio? Justifique.
Observação: Suponha que se tenha partido de concentrações iguais dos reagentes nas duas situações.
b)2 HI(g)  H2(g) + I2(g)
c) N2O4(g)  2 NO2(g)
d)PCℓ5(g)  PCℓ3(g) + Cℓ2(g)
9.O gráfico abaixo representa a variação das concene) 3 O2(g)  2 O3(g)
trações dos reagentes e produtos da reação abaixo
em função do tempo. Calcule o valor de Kc do equilíbrio:
A+2BC+4D
g)C(s) + H2O(g))  CO(g) + H2(g)
Concentração em mol/L
f ) 3 Fe(s) + 4 H2O(g)  Fe3O4(s) + 4 H2(g)
1,2
A
1,0
0,8
B
0,6
0,4
0,2
D
C
0
t
7.Escreva a equação química da reação cuja expressão do Kc é:
Kc =
[H2O]2 ⋅ [Cℓ]2
[HCℓ]4 ⋅ [O2]
47
Caderno de Atividades
10.Considere o gráfico de concentração X tempo
abaixo em que mostra as concentrações iniciais e
no equilíbrio para o seguinte sistema:
H2(g) + I2(g)  2 HI(g)
Concentração em
mol/L ⋅ 10–4
16
14
12
11
10
8
6
4
2
decida em qual delas os gases estão em equilíbrio.
Indique os cálculos.
MISTURA
[NO2]
[N2O4]
I
1,0 ⋅ 10–1
1,0 ⋅ 10–3
II
1,0 ⋅ 10–2
1,0 ⋅ 10–4
I
II
4
6
8
10
12
14
16
tempo (min)
a) Qual o significado das curvas I e II?
12.Dada a seguinte reação:
b) Quais as concentrações iniciais dos reagentes e
produtos?
X2 + Y2  2 XY, verificou-se que no equilíbrio, a
250°C, as concentrações em mol/L eram:
[Y2] = 0,2
[XY] = 0,6
[X2] = 0,2
Nestas condições calcule o valor da constante de
equilíbrio.
c) Quais as concentrações de H2, I2 e HI no equilíbrio?
13.Escreva a expressão da constante de equilí-
d)Calcule o valor de Kc para o equilíbrio.
11.(FUVEST – SP) À temperatura T, a reação
N2O4(g)  2 NO2(g) apresenta uma constante de
equilíbrio Kc = 1,0. Analise os dados abaixo, relativos às duas misturas gasosas a essa temperatura, e
48
brio (em termos de concentração) para a reação
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g) e calcule a concentração
molar de NH3(g), considerando que as concentrações de equilíbrio de N2(g) e H2(g), a 1 300°C, são, respectivamente, de 2,0 e 3,0 mol/L.
(Dado: constante de equilíbrio a 1 300°C = 1,7 ⋅ 10–3)
Química
14.Em um balão de 20 litros encontra-se em equilíbrio: 19,6 mols de N2, 13,6 mols de O2 e 5,2 mols de NO.
a) Calcular o KC da reação correspondente à equação N2(g) + O2(g)  2 NO(g) nas condições da experiência.
b)Calcular o KC da decomposição do NO(g).
15.0,80 mol/L de A são misturados com 0,80 mol/L de B. A e B regem lentamente, produzindo C e D. Quando o
equilíbrio foi atingido, a concentração de C foi medida, tendo sido encontrado o valor 0,60 mol/L. Complete o
quadro e calcule o valor da constante de equilíbrio KC desta reação: A + B  C + D.
Início
A
B

0,80 mol/L
0,80 mol/L

Reage/forma

Equilíbrio

C
D
0,60 mol/L
16. Considere o sistema químico:
X(aq) + Y(aq)  Z(aq)
Sabendo-se que as concentrações iniciais de X e Y eram 1,0 mol/L e que a concentração de Z, no equilíbrio, é de
0,8 mol/L, encontre o valor da constante de equilíbrio. Antes, preencha o quadro abaixo:
X
Y

Início

Reage/forma

Equilíbrio

Z
49
Caderno de Atividades
17.2 mols de H2(g) e 5 mols de CO2(g) são colocados em
um balão fechado e aquecidos a uma temperatura
constante. Ao ser estabelecido o equilíbrio, verificase que existem ainda 3,2 mols de CO2.
Dada a reação: H2(g) + CO2(g)  H2O(g) + CO(g)
Responda:
Antes de responder, construa a tabela para visualizar os valores das
concentrações no início, meio e fim da reação.
a) Qual a quantidade em matéria inicial de CO2?
b)Qual a quantidade em matéria final de CO2?
c) Qual a quantidade em matéria de CO2 que sofreu
alteração química (reação) no processo?
d)Quantos mols de H2 devem ter reagido com o
CO2?
e) Qual a quantidade em matéria inicial de H2?
f ) Qual a quantidade em matéria final de H2?
g)Quantos mols de CO devem ter se formado?
h)Quantos mols de H2O devem ter se formado?
i) Calcule a constante desse equilíbrio na mesma
temperatura.
50
18.Considere o sistema em equilíbrio:
N2(g) + O2(g)  2 NO(g)
Calcule a constante desse equilíbrio se, a partir de
28 g de N2 e 22,4 g de O2, quando se obtém 7,8 g de
NO após o estabelecimento do equilíbrio.
Faça um quadro para organizar suas informações em termos de
quantidade em matéria.
Química
19.(DESAFIO) O gráfico abaixo representa a variação
21.Faça um resumo indicando como a temperatura, a
da quantidade em matéria em função do tempo
dos participantes de uma reação.
pressão e a concentração influem no deslocamento
de equilíbrio.
quantidade em matéria
C
1,8
1,5
1,2
0,9
0,6
A
B
0,3
0 10 20 30 40 50 60
tempo (min)
Pede-se:
a) A equação balanceada do respectivo equilíbrio.
22.O aumento da concentração de um reagente desloca o equilíbrio para o sentido direto ou para o
sentido inverso? Justifique.
23.A diminuição da concentração de um dos produtos
b)A expressão do KC desse equilíbrio.
c) O valor de KC para o equilíbrio.
desloca o equilíbrio para o sentido direto ou para o
sentido inverso? Justifique.
24.O aumento de temperatura desloca um equilíbrio
no sentido da reação exotérmica ou endotérmica?
25.O aumento da pressão sobre um equilíbrio gasoso
desloca esse equilíbrio para o lado que possui mais
ou menos moléculas?
20.Explique o princípio de Le Chatelier.
26.Um catalisador desloca o equilíbrio? Por quê?
51
Caderno de Atividades
27.Considere a reação representada pela equação
abaixo:
2 CO(g) + O2(g)  2 CO2(g)
∆H < 0
Diga se o equilíbrio é deslocado para o sentido direto ou inverso, quando:
a) aumenta-se a pressão total do sistema;
29.Considere a reação de síntese da amônia representada por:
3 H2(g) + N2(g)  NH3(g)
∆H = –22 kcal
a) Explique o que ocorre com o equilíbrio ao aumentar a pressão do sistema.
b)diminui-se a temperatura;
c) adiciona-se uma substância que reaja apenas
com CO2(g);
d)adiciona-se um catalisador;
e) aumenta-se a temperatura.
b)Que alteração na temperatura provoca um aumento na quantidade de amônia presente no
equilíbrio?
c) O que ocorrerá com a concentração de H2 ao aumentar a concentração do NH3?
d)Escreva a expressão de Kc.
28.Observe a equação:
SO2(g) + ½ O2(g)  SO3(g)
a) O deslocamento do equilíbrio será no sentido direto ou inverso ao aumentar a concentração de
SO2?
b)O que ocorrerá com a concentração de SO3
quando aumentar a concentração de O2?
c) Em que sentido deslocará o equilíbrio se diminuir a concentração de SO3?
d)O que acontecerá com a concentração de SO2 se
aumentar a concentração de O2?
52
e) O que ocorre com o valor de Kc com o aumento
da temperatura?
30.Considere o seguinte sistema em equilíbrio:
2 HCℓ(g) + 22,1 kcal  H2(g)+ Cℓ2(g)
a) Em que sentido ocorre o deslocamento da reação aumentando a temperatura do sistema?
b) O que ocorre com a concentração de HCℓ(g) ao
aumentar a pressão total sobre o sistema?
c) Em que sentido se desloca o equilíbrio ao diminuir a concentração de H2(g)?
Química
d) Supondo que, no equilíbrio, as concentrações
molares de H2(g), Cℓ2(g) e HCℓ(g) são respectivamente, iguais a 2 mol/L, 2 mol/L e 1 mol/L, calcule a constante de equilíbrio para a reação.
b)amoníaco? Justifique.
33.(DESAFIO) Considere os valores de Kc em diferen31.Dissolvendo-se dicromato de potássio (K2Cr2O7) na
água, estabelece-se o equilíbrio:
Cr2O72–(aq) + H2O(ℓ)  2 CrO42–(aq) + 2 H+(aq)
cor alaranjada
cor amarela
O que acontece em relação à cor dessa solução ao
adicionar:
a) HCℓ(aq)? Justifique.
tes temperaturas para o equilíbrio:
2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g)
Kc = 100 (temperatura: 1 000 K)
Kc = 2 (temperatura: 1 200 K)
Com base nesses dados responda:
a) A síntese do SO3 é exotérmica ou endotérmica?
Por quê?
b)Como melhorar o rendimento em SO3 com alterações na temperatura?
b)NaOH(aq)? Justifique.
c) Como melhorar o rendimento em SO3 com alterações no volume do recipiente?
32.Dissolvendo-se cromato de sódio (Na2CrO4) em
água, estabelece-se o equilíbrio:
2 CrO42–(aq) H2O(ℓ)  Cr2O72–(aq) + 2 OH–(aq)
cor amarela
cor alaranjada
O que acontece em relação à cor dessa solução ao
adicionar:
a) vinagre? Justifique.
d) Como melhorar o rendimento em SO3 com alterações nas concentrações de substâncias –
acréscimo de alguma(s) e remoção de outra(s)?
e) Como atingir o equilíbrio mais rapidamente, sem
afetar a quantidade de produto?
53
Caderno de Atividades
34.Analisando as constantes de ionização dos monoácidos abaixo, a uma dada temperatura,
KHA = 2,5 ⋅ 10–2
KHB = 3,0 ⋅ 10–4
KHC = 5,0 ⋅ 10–5
Coloque os ácidos em ordem crescente de força.
35.Pode-se comparar as forças das bases através dos
valores das constantes Kb. Considerando as reações
seguintes e os respectivos valores de Kb:
1,8 ⋅ 10–5
NH3 + H2O  NH4++ OH–
CH3NH2 + H2O  CH3NH3+ + OH–
4,4 ⋅ 10–4
C6H5NH2 + H2O  C6H5NH3++ OH–
4,2 ⋅ 10–10
Pergunta-se:
a) Qual é a base mais forte? Justifique.
b)Represente as constantes de ionização para cada
etapa.
c) Indique qual das etapas contém o eletrólito mais forte.
38.5 mols de um monoácido foram dissolvidos em 1 L
de água. Em seguida, verificou-se que, no equilíbrio,
restavam 2 mols do ácido não ionizado. Determine
o grau de ionização do ácido.
39.Ao se preparar uma solução 3 mol/L de um monob)Qual é a base mais fraca? Justifique.
ácido, verificou-se que, estabelecido o equilíbrio de
ionização, a concentração dos íons hidrogênio era
de 0,12 mol/L. Determine o grau de ionização.
36.As informações seguintes reúnem as constantes de
ionização de alguns ácidos em solução aquosa:
I – Ácido acético
1,8 ⋅ 10–5
II – Ácido fórmico
1,8 ⋅ 10–4
III – Ácido cianídrico
4,8 ⋅ 10–10
IV – Ácido hidrogenossulfúrico (HSO4–) 1,3 ⋅ 10–2
V – Ácido hidrogenossulfídrico (HS–)
1,3 ⋅ 10–13
40.O grau de ionização de uma base é de 10%. Qual a
quantidade em matéria da base que deve ser dissolvida para obter 0,2 mol de íons hidroxila?
a) Qual deles é o mais ionizado? Justifique.
b)Qual é o menos ionizado? Justifique.
37.O ácido sulfídrico (H2S) é considerado um áci-
do fraco e sua ionização ocorre em duas etapas.
Sabendo-se que as constantes de ionização do H2S
são: 6,3 ⋅ 10–8 e 1 ⋅ 10–14.
Responda:
a) Escreva as etapas da ionização do ácido sulfídrico.
54
41.Qual a porcentagem de ionização de uma solução
0,05 M de um monoácido fraco HA, cuja constante
de ionização é 5 ⋅ 10–6, a 25°C?
Química
42.Calcule a concentração em quantidade de matéria
45.Entre os líquidos da tabela abaixo:
de uma solução de ácido cianídrico (HCN) cujo grau
de ionização é 2 ⋅ 10–3 %. A constante de ionização
do HCN vale 5 ⋅ 10–10.
43.Uma solução 1 M de ácido acético (H3CCOOH) tem
grau de ionização 0,42%. Calcule:
a) a concentração de H+ expressa em mol/L.
[H+] (mol/L)
Leite
1 ⋅ 10–7
Água do mar
1 ⋅ 10–8
Refrigerante
1 ⋅ 10–3
Café preparado
1 ⋅ 10–5
Lágrima
1 ⋅ 10–7
Água de lavanderia
1 ⋅ 10–12
a) Qual(is) têm caráter ácido? Justifique.
b)a constante de ionização do ácido acético.
44.Considere uma solução 0,2 M de NH3(aq).
b)Qual(is) têm caráter neutro? Justifique.
c) Qual(is) têm caráter básico? Justifique.
a) Calcule seu grau de ionização, se a constante de
ionização da base é 1,8 ⋅ 10–5.
d)Construa uma tabela apresentando a concentração molar de íons OH– para cada líquido.
b)Determine a concentração de OH– em mol/L.
55
Caderno de Atividades
46.Sabe-se que o produto iônico da água a 25°C é igual a 1,0 ⋅ 10–14 . A 25°C, cinco soluções aquosas apresentam as
seguintes concentrações molares:
Solução A: [H+] = 0,0000001
Solução B: [H+] = 1 ⋅ 10–5
Solução C: [OH–] = 1 ⋅ 10–5
Solução D: [OH–] = 1 ⋅ 10–11
Solução E: [H+] = 0,01
a) Qual(is) delas têm caráter ácido? Justifique.
b)Qual(is) delas têm caráter básico? Justifique.
47.Desenhe uma escala de pH e outra de pOH (25°C). Nessas escalas, indique a região onde as soluções são ácidas,
básicas e neutras.
48.Tratando-se de soluções aquosas de ácidos e bases, expressa-se, frequentemente, as concentrações do íon hidrogênio e do íon hidroxila, em termos de logaritmo negativo da concentração desses íons, isto é, pH e pOH
respectivamente.
a) Determine o pH de uma solução cuja concentração hidrogeniônica é 1 ⋅ 10–8 mol/L.
b)Calcule o pH de uma solução cujo pOH é 11.
c) Determine o pH de uma solução cuja concentração hidroxiliônica é 1 ⋅ 10–8 mol/L.
56
Química
49.Complete de acordo com a primeira horizontal já preenchida.
Sistema
[H+]
[OH–]
Vinagre
1 ⋅ 10–3
1 ⋅ 10–11
Leite de magnésia
1 ⋅ 10–10
pH
pOH
3
11
caráter
ácido
1 ⋅ 10–10
Suco de laranja
KOH (0,001 mol/L)
HCℓ (0,01 mol/L)
50.Em um laboratório existem frascos contendo soluções com os seguintes valores de pH e pOH:
I
pH = 3
II
pOH = 1
III
pH = 8
IV
pOH = 5
V
pH = 12
a) Indique a ordem crescente de acidez das soluções.
b)Calcule para cada solução a [H+] e a [OH–].
57
Caderno de Atividades
51.Observe o quadro abaixo e responda:
Material
f) Qual é a concentração hidroxiliônica do refrigerante?
pH
Água de bateria
1,0
Refrigerante
3,0
Cerveja
4,5
Leite (de vaca)
6,5
Sangue
7,4
Água do mar
8,5
Leite de magnésia
10,5
Produtos de limpeza à base de NH3
12,0
a) Qual(is) dos materiais acima são ácidos?
b)Qual(is) dos materiais acima são alcalinos?
c) Coloque os materiais ácidos em ordem crescente de acidez.
d)Coloque os materiais básicos em ordem crescente de basicidade.
e) Qual é a concentração de íons H+ e OH– na “água”
de bateria do automóvel?
58
g)Qual é a concentração hidrogeniônica dos produtos de limpeza à base de NH3?
h)Um material tem [H+] compreendido entre 10–4
e 10–5 mol/L. Dentre os citados no quadro, qual é
esse material?
i) Um material tem [OH–] compreendido entre 10–3
e 10–4 mol/L. Dentre os citados no quadro, qual é
esse material?
52.(UFRGS) As leis de proteção ambiental de certas
cidades não permitem o lançamento em rios, entre outros, de efluente com pH inferior a 5,0 ou superior a 9,0. No que se refere à acidez, os efluentes
aquosos das indústrias X, Y e Z apresentam as concentrações da tabela abaixo:
Indústria
Concentração no
efluente
X
10– 3 mol/L de H+
Y
10– 4 mol/L de H+
Z
10– 6 mol/L de OH–
Quais são os efluentes que poderiam ser lançados em rios sem tratamento prévio?
Química
53.(DESAFIO) Quatro soluções aquosas apresentam
as seguintes concentrações em mol/L a 25°C:
Solução I: [H+] = 9 ⋅ 10–9
Solução II: [H+] = 5 ⋅ 10–5
Solução III: [OH–] = 9 ⋅ 10–5
Solução IV: [OH–] = 6 ⋅ 10–11
Considerando que o valor da concentração hidrogeniônica de uma solução constitui critério para determinar a acidez ou a basicidade do meio, determine
quais soluções são ácidas e quais são básicas nas
condições apresentadas. Justifique sua resposta.
(Dados: log 2 = 0,30 e log 3 = 0,47)
55.Equacione a hidrólise do NaHCO3. A solução aquosa
desse sal é ácida, básica ou neutra?
56.Equacione a hidrólise do NH4NO3. A solução aquosa
desse sal é ácida, básica ou neutra?
57.As aftas que se formam na mucosa bucal são muitas vezes tratadas com NaHCO3 (bicarbonato de sódio). Qual é a possível explicação?
58.(E.E.MAUÁ – SP) A acidez elevada do solo dos cerra54.Para os sais indicados abaixo, escreva, se houver, as
equações de hidrólise:
a) NaCN
b)NH4Cℓ
c) NaCℓ
dos prejudica a agricultura. Dispondo das seguintes
substâncias: CaSO4, NH4NO3 e CaCO3, com a finalidade única de corrigir a acidez do solo, qual substância seria a indicada? Por quê?
59.(FUVEST – SP) Explique por quê, dissolvendo carbonato de sódio em água, obtém-se uma solução
alcalina. Como é possível comprovar experimentalmente a alcalinidade dessa solução?
d)NH4CN
59
Caderno de Atividades
60.Das soluções aquosas dos seguintes sais:
( I )NaCℓ (V) (NH4)2SO4
( II )Na2S
(VI) (NH4)2CO3
(III) Ba(NO3)2
(VII) K2CO3
(IV)AgNO3
Indique:
a) Em qual das soluções citadas ocorre hidrólise do
cátion?
b)Em qual das soluções citadas ocorre hidrólise do
ânion?
b) BaSO4(s)  Ba2+
+ SO2–
(aq)
4(aq)
c) CaCO3(s)  Ca2+
+ CO2–
(aq)
3(aq)
d)PbCℓ2(s)  Pb2+
+ 2 Cℓ–(aq)
(aq)
63.Considere os seguintes equilíbrios:
+ SO2–
Kps = 6,1 ⋅ 10–5 a 25°C
CaSO4(s)  Ca2+
(aq)
4(aq)
+ SO2–
Kps = 1,0 ⋅ 10–10 a 25°C
BaSO4(s)  Ba2+
(aq)
4(aq)
a) Qual dos sais é o mais solúvel? Justifique.
c) Em qual das soluções citadas ocorre hidrólise do
cátion e do ânion?
d)Quais das soluções apresenta pH < 7?
b)Calcule a concentração de íons Ba2+ numa solução saturada de BaSO4.
e) Quais das soluções apresenta pH > 7?
f ) Quais das soluções têm pH = 7 ou pOH = 7?
61.(DESAFIO) (UNICAMP – SP) A fenolftaleína é um
indicador ácido-base que em meio ácido é incolor, enquanto em meio básico apresenta coloração
rosa. Considerando as soluções aquosas de H2SO4,
NH3, Na2CO3 e AℓCℓ3, em quais delas a fenolftaleína
apresenta coloração?
64.Em um béquer que contém água a 25°C, adiciona-se,
sob agitação, PbSO4 até que se obtenha uma solução saturada.
a) Escreva a expressão do produto de solubilidade
para o PbSO4 em água.
b)Calcule o valor do produto de solubilidade do
PbSO4 a 25°C, sabendo que sua solubilidade em
água é 1,0 ⋅ 10–5 mol/L.
62.Escreva a expressão do produto de solubilidade
para os equilíbrios citados:
a) Ag2S(s)  2 Ag+(aq) + S2–
(aq)
60
Química
65.Algumas pessoas acreditam que o declínio do Império Romano da Antiguidade se deveu, pelo menos em parte,
à contaminação de seu povo pelos íons chumbo (II), Pb2+. Tais íons estavam presentes na água proveniente de
recipientes e encanamentos de chumbo, de uso muito difundido naquela civilização. Para efeito de cálculo, considere que a água ingerida pelos romanos estava saturada de carbonato de chumbo (PbCO3; Kps = 1,6 ⋅ 10–13).
Partindo dessa consideração:
a) escreva a equação de dissociação do carbonato de chumbo;
b)escreva a expressão do produto de solubilidade do sal;
c) determine a solubilidade, em mol/L, de PbCO3 na água pura.
66.– Será então que poderia cair alguma questão ligada a Ecologia na prova de Química? – sugere Chuá.
– É uma boa! – responde Naná. – Veja aqui nesta notícia de jornal: “Uma indústria foi autuada pelas autoridades por poluir um rio com efluentes contendo íons Pb2+. O chumbo provoca nos seres humanos graves efeitos toxicológicos.” Acho que uma boa pergunta estaria relacionada ao tratamento desses
efluentes para retirar o chumbo. Ele poderia ser precipitado na forma de um sal pouco solúvel e, a seguir,
separado por filtração ou decantação.
– Puxa, acho que por hoje chega. Será que conseguimos prever alguma questão da prova de Química?
– diz Chuá.
– Sei não! – responde Naná. – De qualquer forma acho que estamos bem preparadas!
Considerando apenas a constante de solubilidade dos compostos a seguir:
Kps = 2 ⋅ 10–8
Sulfato de chumbo (PbSO4)
Carbonato de chumbo (PbCO3)
Kps= 1,6 ⋅ 10–13
Sulfeto de chumbo (PbS)
Kps = 4 ⋅ 10–28
a) Qual dos sais precipitaria em primeiro lugar? Justifique.
b)Calcule a concentração de íons Pb2+ em uma solução saturada do sal escolhido no item a.
61
Caderno de Atividades
67.Sabendo-se que não devem ser lançadas, em cursos d’água naturais, soluções aquosas contendo altas concentrações de íons , por causa da contaminação provocada pelo mercúrio, uma recomendação para “remover” esses
íons, altamente poluidores e tóxicos, é precipitá-los sob a forma de sais de mercúrio (II).
Abaixo estão listados alguns sais de mercúrio II com seus respectivos produtos de solubilidade:
HgS (sulfeto de mercúrio) 9,0 ⋅ 10–52
HgCrO4 (cromato de mercúrio) 5,2 ⋅ 10–26
HgCO3 (carbonato de mercúrio) 4 ⋅ 10–16
HgSO4 (sulfato de mercúrio) 3,9 ⋅ 10–8
a) Qual dos sais de mercúrio II é o mais indicado para eliminar por precipitação na forma de sal pouco solúvel os
existentes na água de determinado manancial? Justifique.
íons Hg2+
(aq)
b)Escreva a expressão da constante de solubilidade do sal escolhido no item anterior.
c) Calcule a concentração, em mol/L, de mercúrio II dissolvido na água do manancial em função do sal escolhido
no item a.
d)Supondo a utilização do fosfato de mercúrio II – Hg3(PO4)2 – para remover os íons Hg2+ por precipitação, determine o valor do Kps desse sal sabendo que sua solubilidade é 0,001 mol/L.
68.(DESAFIO) (FUVEST – SP) Medidas efetuadas em laboratório indicam, para o produto de solubilidade do carbonato de bário (BaCO3), o valor 5,3 ⋅ 10–9. A análise de uma solução revelou as concentrações.
[Ba2+] = 0,01 mol/L e [CO32–] = 0,002 mol/L.
Pode haver precipitação nessa solução? Justifique.
62
Química
reações de oxirredução
1.O termo “efeito estufa”, de uso comum, indica que
a temperatura média global subirá tendo em vista
o aumento de gás carbônico, entre outros gases,
na atmosfera. Indique o nox do elemento carbono
presente no gás carbônico.
4.No ciclo do nitrogênio (N2), essa substância é oxi-
dada pelo oxigênio do ar, formando óxido nitroso
(NO). Esse óxido é oxidado novamente a compostos
de nitrato (NO–3 ), sendo fixado e transformando-se
em proteínas que se decompõem gerando amônia
(NH3), entre outros derivados. Finalmente a redução
da amônia regenera o gás nitrogênio (N2).
Determine o número de oxidação do nitrogênio
nas substâncias que foram citadas.
2.O hipoclorito de sódio (NaCℓO) é utilizado em soluções de uso doméstico, formando os alvejantes
de roupas. Pode ser utilizado também como desinfetante ou bactericida. Indique o nox do elemento
cloro nesse sal.
5.O elemento fósforo apresenta inúmeras aplicações,
3.A chuva ácida é provocada por vários gases que
estão em contato com o vapor-d’água presente na
troposfera. Entre estes há o dióxido de enxofre, que,
em contato com o oxigênio do ar, forma o trióxido
de enxofre, e este, posteriormente, na presença de
moléculas de água, produz o ácido sulfúrico, contribuindo com a chuva ácida. Indique as fórmulas dos
óxidos e do ácido citados que contêm enxofre e o
nox de cada elemento que compõe as moléculas.
na forma pura ou derivada, sendo imprescindível
na produção de adubos, defensivos agrícolas e até
de medicamentos. No ácido fosfórico (H3PO4), usado em fertilizantes e refrigerantes, na fosfina (PH3)
produzida pela decomposição de matéria orgânica,
na forma pura (P4), denominada fósforo vermelho.
Determine o número de oxidação do fósforo nas
substâncias que foram citadas.
63
Caderno de Atividades
6.Coloque os compostos NaCℓ, NaCℓO e NaCℓO2 em ordem crescente do número de oxidação do cloro.
7.Coloque os compostos CaS, CaSO3 e CaSO4 em ordem decrescente do número de oxidação do enxofre.
8.Na natureza, o elemento nitrogênio aparece sob diversas formas. Indique no quadro abaixo o estado de oxidação
do elemento nitrogênio para cada espécie química apresentada.
NH3
NH+4
NH–2
NH+3
N2
N 2O
NO
NO2
9.(DESAFIO) (UEL – PR) A berilonita tem fórmula NaBe(PO4) e a trifilita, LiFe(PO4). Nesses compostos, o número de
oxidação do berílio e o do ferro são
10.Escreva a definição de oxidação e redução.
64
e
.
Química
11.Nas reações representadas pelas equações seguintes, responda às perguntas:
I) H2S + 4 Br2 + 4 H2O → H2SO4 + 8 HBr
a) Determine o nox de todos os elementos nas
substâncias envolvidas e, com isso, justifique por
que é uma reação de oxirredução.
II) 20 HNO3 + 3 P4 + 8 H2O → 12 H3PO4 + 20 NO
b)Qual espécie química oxidou e qual espécie química reduziu?
c) Qual é o agente oxidante e o redutor?
a) Qual é a espécie química que se oxida?
13.Para a fabricação de chips utilizados em computab)Qual é a espécie química que se reduz?
c) Qual é o agente oxidante?
dores e calculadoras eletrônicas, é necessária uma
forma altamente pura de silício, que pode ser obtida por meio da reação redox representada pela
equação não balanceada:
SiCℓ4(s) + H2(g) → Si(s) + HCℓ(g)
a) Faça o balanceamento da equação pelo método
da oxirredução.
d)Qual é o agente redutor?
12.O ferro não é encontrado puro na natureza, mas na
forma de minérios. No Brasil, existem grandes jazidas
de minério de ferro de ótima qualidade. Umas das
reações de obtenção do ferro gusa (que apresenta
2% a 5% de carbono) pode ser representada abaixo:
Fe2O3 + CO → Fe + CO2
b)Indique a espécie química que reduziu e a espécie química que oxidou.
65
Caderno de Atividades
14.Descargas de veículos contêm poluentes como NO,
16.Talheres de prata comumente apresentam man-
CO e hidrocarbonetos. Pode-se converter cataliticamente esses poluentes em produtos inofensivos ou
menos danosos ao meio ambiente. Um desses processos pode ser representado pela seguinte equação não balanceada:
CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + N2(g)
a) Faça o balanceamento da equação pelo método
da oxirredução.
chas escuras em sua superfície, que consistem em
sulfeto de prata (Ag2S) formado pela reação da prata com compostos contendo enxofre encontrado
em certos alimentos e no ar. Para limpar talheres de
prata escurecidos, basta colocá-los em uma panela
de alumínio com água quente e uma solução de
soda cáustica diluída e, em seguida, retirá-los e enxaguá-los em água limpa, o que lhes devolve o brilho característico, dando-lhes o aspecto de novos.
Esse processo consiste na reação do alumínio da
panela com o sulfeto de prata, conforme a seguinte
equação não balanceada:
Ag2S + Aℓ + NaOH + H2O → Ag + H2S + NaAℓO2
a) Faça o balanceamento da equação pelo método
da oxirredução.
b)Indique o coeficiente mínimo inteiro do agente
redutor e do agente oxidante.
15.A cebola, por conter derivados de enxofre, pode
escurecer talheres de prata. Esse fenômeno pode
ser representado pela seguinte equação não
balanceada:
Ag(s) + H2S(g) + O2(g) → Ag2S(s) + H2O(ℓ)
a) Faça o balanceamento da equação pelo método
da oxirredução.
b)Após o balanceamento da equação, indique
a soma dos coeficientes mínimos inteiros dos
reagentes e dos produtos.
66
b)Após o balanceamento da equação, indique a
soma dos coeficientes mínimos inteiros possíveis.
17.(DESAFIO) Reação de auto-oxirredução ou desproporcionamento é aquela em que um mesmo
elemento em parte se oxida e em parte se reduz.
Faça o balanceamento da equação:
Cℓ2 + OH– → Cℓ– + CℓO–3 + H2O
Química
eletroquímica
1.Defina ânodo e cátodo.
2.O desenho abaixo mostra uma montagem da Pilha de Daniell. Após o fechamento do interruptor, verifique as
informações e complete-as de forma coerente.
interruptor
Znº
a) A placa de
Cuº
b)O
ponte salina
será corroída.
se oxidará.
c) A voltagem da pilha é de
V.
d)A semirreação anódica é
e) A solução de
Solução aquosa
de ZnSO4(1 M)
.
ficará mais diluída.
Solução aquosa
de CuSO4(1 M)
3.Sobre a pilha esquematizada abaixo, complete as informações de forma coerente:
e–
e–
A
A2+
B
A2+
B3+
B3+
a) Diminui a concentração de íons (A2+ ou B3+)
d)O eletrodo que sofre corrosão é o (A ou B)
b)A oxidação ocorre no eletrodo (A ou B)
e) O eletrodo negativo é o (A ou B)
c) O eletrodo denominado cátodo é o (A ou B)
67
Caderno de Atividades
4.Considerando a pilha Cu0 | Cu2+ | | Ag+ | Ag0 nas condições-padrão, pede-se:
a) As semirreações envolvidas:
Semirreação anódica:
e) A espécie que oxida e a que reduz:
Semirreação catódica:
Reduz:
b)A reação global:
f ) A placa que sofre corrosão e aquela em que se
deposita sólido:
c) O eletrodo que é o ânodo e o eletrodo que é o
cátodo:
Ânodo:
Cátodo:
d)O eletrodo positivo e o eletrodo negativo:
Positivo:
Oxida:
Corrosão:
Depósito:
g)O sentido do fluxo de elétrons:
Negativo:
5.Construa o esquema de uma pilha com parede porosa, cujos eletrodos são uma barra de estanho mergulhada
em solução de nitrato de estanho II e uma barra de prata mergulhada em solução de nitrato de prata.
(Dados: Sn2++ 2 e– → Sn(s) ERed = –0,14 V; Ag++ e– → Ag(s) ERed = +0,80 V)
Em seguida, determine:
a) o sentido do movimento dos elétrons;
d)a semirreação anódica;
b)os eletrodos positivo e negativo;
e) a voltagem da pilha.
c) a semirreação catódica;
68
Química
6.O lixo doméstico tem-se alterado significativamente diante do grande consumo de produtos
descartáveis em nosso dia-a-dia. Um dos maiores
problemas para o meio ambiente são os metais pesados encontrados em pilhas comuns, baterias para
relógios, câmaras, calculadoras, lanternas, telefones
celulares e outros equipamentos.
Atualmente, são utilizadas baterias de lítio-cádmio,
cujos potenciais de redução são representados a
seguir:
Cd2+ + 2 e– → Cd ERed = –0,40
Li+ + e– → Li
ERed = –3,04
Responda o que se pede:
a) Espécie que se oxida:
Represente por meio de equações, o desgaste
da barra de zinco e o espessamento da barra de
chumbo.
Qual o sentido do fluxo de elétrons no fio metálico?
Fio metálico
Pb
Zn
Parede porosa
Solução aquosa de Pb(NO3)2
Solução aquosa de Zn(NO3)2
b)Espécie que se reduz:
c) Semirreação catódica:
d)Semirreação anódica:
e) Reação global da pilha:
8.Qual é a diferença entre pilha e eletrólise do ponto
de vista de espontaneidade de reações?
f ) Metal que sofre corrosão:
g)Metal que tem sua massa aumentada:
h)A diferença de potencial da pilha:
9.Quais são os dois tipos de eletrólise?
7.(DESAFIO) (FUVEST – SP) Deixando-se funcionar a pilha esquematizada na figura, a barra de
zinco vai se desgastando e a de chumbo vai ficando mais espessa, em consequência da deposição de átomos neutros Pb. No início do experimento, as duas barras apresentavam as mesmas
dimensões.
69
Caderno de Atividades
10.Para a eletrólise do cloreto de sódio fundido:
a) Escreva a equação que representa a fusão do sal.
b)Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no cátodo.
c) Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no ânodo.
d)Escreva a equação global.
11.Na eletrólise ígnea do KCℓ, indique no quadro abaixo:
K
a)
Cℓ
b)
ÂNODO
CÁTODO
a) produto formado no cátodo; d) semirreação de oxidação;
b)produto formado no ânodo; e) semirreação de redução;
c) tipo de solução final; f ) reação global da eletrólise.
c) Tipo de solução: ( ) ácida ( ) básica ( ) neutra
d) Oxidação:
e) Redução:
f ) Global:
12.Para a eletrólise do cloreto de sódio em solução aquosa:
a) Escreva a equação que representa a dissociação do sal.
b)Escreva a equação que representa a ionização da água.
c) Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no cátodo.
d)Escreva a equação que representa a transformação que ocorre no ânodo.
e) Escreva a equação global.
70
Química
13.Na eletrólise aquosa do CuCO3, indique no quadro abaixo:
CÁTODO
CuCO3
HOH
a)
b)
d)semirreação de oxidação;
e) semirreação de redução;
f ) reação global da eletrólise.
ÂNODO
a) produto formado no cátodo;
b)produto formado no ânodo;
c) tipo de solução final;
c) Tipo de solução: ( ) ácida ( ) básica ( ) neutra
d) Oxidação:
e) Redução:
f ) Global:
14.A galvanização consiste na eletrodeposição de metais em finas camadas que revestem outros metais, impedindo que estes sofram desgastes corrosivos. É o caso da cromagem, niquelagem, cobreamento, entre outros.
Por meio da eletrólise em solução aquosa de NiSO4, responda:
a) Substância formada no ânodo:
b)No eletrodo negativo, tem-se o processo de (oxidação ou redução):
Ânodo
Cátado
Gerador
c) Semirreação de redução:
d)A solução final terá caráter (ácido ou básico):
15.(DESAFIO) Considere as seguintes eletrólises em solução aquosa:
I – K2SO4
II – NaNO3
III – KI
IV – Na3PO4
V – NiCℓ2
VI – CuSO4
a) Em quais eletrólises há liberação de H2(g) no cátodo, O2(g) no ânodo e o soluto permanece inalterado, ou seja, há decomposição de H2O na solução?
b)Em quais dessas eletrólises há liberação de H2(g)
no cátodo, mas não de O2(g) no ânodo?
c) Em quais dessas eletrólises há liberação de O2(g)
no ânodo, mas não de H2(g) no cátodo?
d)Em quais dessas eletrólises não há liberação de
H2(g) no cátodo nem de O2(g) no ânodo?
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Caderno de Atividades
16.Uma pilha de lanterna que utiliza zinco, funciona
19.Uma indústria de eletrodeposição pretende depo-
fornecendo uma corrente constante e igual a 0,2 A.
Sabendo-se que há um desgaste de zinco igual a
0,325 g, calcule o tempo de funcionamento da lanterna em segundos.
sitar determinada massa de níquel em uma peça
metálica. Sendo a corrente elétrica que atravessa
o circuito externo da cuba eletrolítica igual a
9,65 A e o tempo de eletrólise igual a 16 minutos
e 40 segundos, qual será a massa de Ni formada?
20.Determine o volume de oxigênio, medido nas
condições normais de temperatura e pressão, que
se desprende simultaneamente com 6,0 g de H2
quando é feita a eletrólise de uma solução aquosa e
diluída de hidróxido de sódio.
17.Um torcedor acompanhava a narração de um jogo
de futebol com seu radinho a pilha. Durante a narração do jogo, enquanto o rádio estava ligado, a
placa de zinco das pilhas sofreu um desgaste de
6,5 g, originando uma corrente de 9,65 A. Calcule o
tempo, em segundos, durante o qual o rádio ficou
ligado.
18.Uma peça de bijuteria recebeu um “banho de prata”
(prateação) por um processo eletrolítico. Sabendo
que nessa deposição o Ag+ se reduz a Ag e a quantidade de carga envolvida no processo foi de 0,01
faraday, qual é a massa de prata depositada?
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21.(DESAFIO) (FUVEST – SP) Alumínio é produzido pela
eletrólise de Aℓ2O3 fundido. Uma usina opera com
300 cubas eletrolíticas e corrente de 1,1 ⋅ 105 ampères
em cada uma delas. A massa de alumínio, em toneladas, produzida em um ano é de aproximadamen.
te:
7
(Dados: 1 ano = 3,2 ⋅ 10 segundos; carga elétrica para neutralizar um mol de íons monovalentes = 9,6 ⋅ 104 coulombs/mol; massa molar do
Aℓ = 27 g/mol)
Química
Anotações
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74