RESOLUÇÃO DO EXAME DE QUÍMICA DA 12a CLASSE – 2019 – 1a ÉPOCA - ESG - PARTE 1

1. Qual é o volume de água que se deve adicionar a 200 cm³ de uma solução a 0,7 M de hidróxido de sódio (NaOH) para que esta se transforme numa solução de 0,2 M?

A 250 cm³

B 500 cm³

C 550 cm³

D 700 cm³

RESOLUÇÃO

Este exercício é típico de Diluição. A diluição consiste basicamente em adicionar um solvente a uma solução de modo que a concentração dessa solução diminua. A fórmula para efectuar cálculos referentes a diluição é: C₁ · V₁ = C₂ · V_2.

Dados

C₁ = 0,7 M

V₁ = 200 cm³

C₂ = 0,2 M

V(H₂O) = ?

Neste caso teremos de efectuar dois cálculos simples, primeiro para determinarmos o volume final, ou seja, o volume após a diluição e depois calcularemos o volume da água pois é o que o exercício pede:

 

Resposta: alternativa: B

 

2. O diagrama abaixo ilustra a reacção de combustão de metano.

 

Com base no diagrama pode-se afirmar que…

A a energia de activação é igual a +140 Kj/mol

B a energia de activação é igual a – 890 Kj/mol

C o valor de ∆H é igual a + 1140 Kj/mol

D o valor de ∆H é igual a – 890 Kj/mol

 

RESOLUÇÃO

Em primeiro lugar há que prestar muita atenção no enunciado do próprio exercício. Observe que um trecho diz o seguinte “a reacção de combustão de metano". Como viu, usou-se a palavra combustão, que de um modo generalizado significa " queima". Já em Química mais concretamente em termoquímica, aprendemos:

Entalpia de combustão é o calor libertado na combustão completa de 1 mol de substância a 25^oC e a pressão de 1atm.

Só pra relembrar

Existem dois tipos de combustão:

• Combustão completa
• Combustão incompleta

COMBUSTÃO COMPLETA

Em toda combustão completa tem-se como produtos o dióxido de carbono  (CO₂)  e água (H₂O).

Exemplo, a combustão completa do metano.

COMBUSTÃO INCOMPLETA

É toda aquela combustão em que tem-se como produtos o Monóxido de carbono  (CO) e água. Por vezes os produtos são o Carbono fuligem e água. A combustão incompleta ocorre quando a queima do material é deficiente, ou seja, a quantidade do Oxigénio não for suficiente.

De um modo geral, toda reacção de combustão é exotérmica, ou seja, ocorre com libertação de calor e como consequência o ∆H dessas reacções é negativo, ou seja, ∆H < 0.

Agora para descobrirmos a alternativa correcta temos que fazer uma interpretação do diagrama ou gráfico dado, entender o comportamento por ele mostrado. Para isso vamos nos basear nas alternativas aqui dadas.

As duas primeiras falam da energia de activação (Ea).

Energia de activação  (Ea) é a energia mínima necessária para que ocorra uma reacção química. 

Isto significa que para que ocorra uma reacção química é preciso fornecer aos reagentes uma energia mínima.

Para calcular a energia de activação é só fazer a diferença entre a energia do Complexo activado (Ca) e a energia dos reagentes (Hr).

Ea = Ca - Hr

Onde:

• Ea - energia de activação
• Ca - complexo activado
• Hr - energia ou entalpia dos reagentes.

É interessante observar no gráfico que os reagentes têm 965 kj de energia e a essa e energia foi adicionada uma certa quantidade até que atingisse 1215 kj e é exactamente essa quantidade que queremos calcular.

Cálculo da energia de activação  (Ea).

Ea = Ca - Hr

Ea = 1215 - 965

Ea = + 250Kj

Portanto, a energia de activação é de 250 kj, logo as alternativas A e B estão erradas.

Como já havia dito antes, a reacção é exotérmica, isto porque é de combustão e toda combustão liberta calor e como consequência o ∆H é um valor negativo. Logo de cara dá para ver que a alternativa “C” está errada! Mas vamos provas por meio de cálculos. 

Como a reacção é exotérmica, significa que a medida que vai ocorrendo a reacção, os reagentes vão perdendo energia e teremos nos produtos uma quantidade de energia menor a que tínhamos nos reagentes e consequentemente o ∆H é um valor negativo.

∆H = Hp - Hr

∆H = 75 - 965

∆H = - 890Kj/mol

Resposta: alternativa: D

 

3. Dada a seguinte reacção 2CO_(g) + O_2(g) ⟶ 2CO_2(g)

Como altera a velocidade da reacção INVERSA se a pressão do sistema aumentar três vezes>

A Aumenta 9 vezes

B Aumenta 27 vezes

C Diminui 9 vezes

D Diminui 27 vezes

 

RESOLUÇÃO

Aumentar a pressão implica aumentar a concentração. Com o aumento da pressão do sistema, as pressões parciais de todos os participantes da reacção aumentam.

Neste caso vamos escrever a equação da reacção inversa:

2CO_2(g) ⟶  2CO_(g) + O_2(g)

Escreveremos a expressão da lei de velocidade:

V₁ = k.[CO₂]²

Tal como já dissemos o aumento da pressão implica o aumento da concentração, assim teremos:

V₂ = k.(3[CO₂])²

V₂ = k.3².[CO₂]²

V₂ = k.9.[CO₂]²

V₂ = 9.k.[CO₂]²

Note que k.[CO₂]² é exactamente V₁, portanto, podemos substituir essa expressão por V₁:

V₂ = 9V₁

E isso significa que a velocidade da reacção inversa aumenta 9 vezes.

Resposta: alternativa: A

 

4. Durante a reacção X_(g) + 2Y_(g) ⟶ Z_(g) a concentração da substância Y diminui 0,34 M em 10 s. Qual é a velocidade média da reacção neste intervalo de tempo?

A 0,05 M/s

B 0,010 M/s

C 0,017 M/s

D 0,034 M/s

 

RESOLUÇÃO

Sabe-que a velocidade de uma reacção é a variação da concentração dos reagentes ou produtos dum dado intervalo de tempo.

No presente exercício já nos é dada a variação da concentração e o tempo. Perceba que trata-se da variação da concentração de um reagente pelo que essa concentração é negativa:

∆[ ] = - 0,34 M

∆t = 10 s

Equação da reacção:

X_(g) + 2Y_(g) ⟶ Z_(g)

 

Resposta: alternativa: C

5. Para a reacção entre H₂ e NO foram obtidos os seguintes valores experimentais:

2 H_2(g) + 2NO_2(g) ⟶ N_2(g) + 2H₂O_(g)

 

Experiência	[H2]	[NO]	V (mol/l.h)
I	0,001	0,001	3.10-5
II	0,002	0,001	6.10-5
III	0,002	0,002	24.10-5

 

Qual é a expressão da lei da velocidade?

A V = k.[H₂].[NO]²

B V = k.[H₂]².[NO]²

C V = k.[H₂].[NO]

D V = k.[H₂]².[NO]

 

RESOLUÇÃO

No texto Determinação Experimental da Expressão da Lei de Velocidade vimos que quando temos dados tabelados primeiro temos que analisar os dados da tabela e não usar os coeficientes estequiométricos da equação na expressão da lei de velocidade:

Para casos desta natureza temos que seguir algumas regras as quais são:

Escolher duas experiências;

 Nessas experiências a concentração de um dos reagentes deve ser constante (não variar) e a concentração do reagente que queremos determinar a sua ordem deve variar.

(Leia o artigo completo para entender os passos todos, clicando aqui.)

Neste caso temos a seguinte expressão da Lei de Velocidade:

V = k.[H₂]^a.[NO]^b

Por meio de cálculos vamos encontrar os valores de “a” e “b”:

Ordem do reagente H₂

Expressão geral:  V = k.[H₂]^a.[NO]^b

Experiência I:   3  ∙ 10^-5 = K.(0,001)^a . (0,001)^b

Experiencia III:  6 ∙ 10^-5 = K.(0,002)^a . (0,001)^b

Então fazendo a relação entre as duas velocidades, ou seja, entre a velocidade maior pela menor teremos a seguinte situação:

 

Ordem do reagente NO

Expressão geral:  V = k.[H₂]^a.[NO]^b

Experiência II:   6  ∙ 10^-5 = K.(0,001)^a . (0,001)^b

Experiencia III:  24 ∙ 10^-5 = K.(0,002)^a . (0,001)^b

Então fazendo a relação entre as duas velocidades, ou seja, entre a velocidade maior pela menor teremos a seguinte situação:

 

Expressão da Lei de velocidade:

V = k.[H₂].[NO]²

Resposta: alternativa: A

 

6. As reacções químicas são tão rápidas quanto:

I: mais uniforme for a distribuição de energia das partículas reagentes;

II: maior for o número de partículas reagentes com energia superior a energia de activação;

III: maior for a energia de activação;

IV: mais for a permanência do complexo activado.

São correctas as afirmações…

A I e II.

B I e III

C II e III

D I e IV

 

RESOLUÇÃO

Resposta: alternativa: A

 

7. Qual é a alternativa que NÃO contém factores que afectam o estado de equilíbrio da reacção?

A Catalisador e superfície de contacto

B Concentração e pressão;

C Pressão e superfície de contacto;

D Temperatura e catalisador.

 

RESOLUÇÃO

Resposta: alternativa: A

 

8. Dada a seguinte reacção 2HCl­_(g) ⇌ H_2(g) + Cl_2(g). A reacção inicia com 0,10 M de HCl. No estado de equilíbrio estavam presentes 0,010 M de Cl₂.

As concentrações de HCl e Cl₂ no equilíbrio são respectivamente…

A 0,080 e 0,010

B 0,010 e 0,080

C 0,080 e 0,020

D 0,020 e 0,080

RESOLUÇÃO

No texto Cálculo da constante de equilíbrio dissemos nos casos desta natureza usaremos sempre uma tabela que ilustra três situações. (Leia o artigo completo para entender os passos todos, clicando aqui).

 

	[HCl]	[H2]	[Cl2]
Início	0,10	0	0
Reage/forma	- 0,02	0,01	0,01
Equilíbrio	0,080	0,01	0,01

 

Resposta: alternativa: A

9. Foram determinadas as seguintes pressões parciais para a reacção:

2CO_(g) + O_2(g) ⇌  2CO_2(g) ; PCO = 0,65 atm; PO₂ = 0,18 atm; PCO₂ = 0,15 atm

Qual é o valor de Kp dessa reacção?

A 0,156 atm

B 0,198 atm

C 0,296 atm

D 0,350 atm

 

RESOLUÇÃO

A constante de equilíbrio em função das pressões parciais (kp) é idêntica a expressão da constante de equilíbrio em função das concentrações (Kc), o que difere apenas é que Kp relaciona as pressões parciais dos produtos e reagentes.

Equação da reacção

2CO_(g) + O_2(g) ⇌  2CO_2(g)

 

Resposta: alternativa: C

 

10. A constante de equilíbrio da reacção representada pela equação COCl_2(g) ⇌  CO_(g) + Cl_2(g) é igual a 0,04 mol/l. No estado de equilíbrio, estavam presentes 0,20 mol/l de cloro.

Qual é a concentração de COCl₂ no equilíbrio?

A 0,1

B 0,2

C 1,0

D 2,0

RESOLUÇÃO

No texto Cálculo da constante de equilíbrio dissemos nos casos desta natureza usaremos sempre uma tabela que ilustra três situações. (Leia o artigo completo para entender os passos todos, clicando aqui).

	[COCl2]	[CO]	[Cl2]
Início	x	0	0
Reage/forma	- 0,20	0,20	0,20
Equilíbrio	x – 0,20	0,20	0,20

 

Expressão da constante de equilíbrio

 

A concentração de COCl₂ no equilíbrio é:

[COCl₂] = x – 0,20

[COCl₂] =1,2 – 0,20

[COCl₂] = 1 M

 

Resposta: alternativa: C

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