2021 - RESOLUÇÃO DO EXAME FINAL DE QUÍMICA DA 12a CLASSE – 1a CHAMADA - 2021 PARTE 2

2021 - RESOLUÇÃO DO EXAME FINAL DE QUÍMICA DA 12^a CLASSE – 1^a CHAMADA – 2021 PARTE 2

11. Como se chama a reacção quando se verifica que, a uma dada temperatura, a soma das entalpias dos produtos é menor que a soma das entalpias dos reagentes?

A Endotérmica

B Espontânea

C Exotérmica

D Isotérmica

RESOLUÇÃO

Sabe-se que a variação de entalpia (∆H) de uma reacção é dada por: ∆H = ∑H_produtos  –  ∑H_reagentes . Assim, se o somatório das entalpias dos produtos (∑H_produtos) é menor significa que a diferença

∑H_produtos  –  ∑H_reagentes  será um valor negativo. Logo, teremos:

∑H_produtos <  ∑H_reagentes ⇒   ∑H_produtos –   ∑H_reagentes < 0   ⇒ ∆H < 0.

Resposta: alternativa: C

 

12. Dados os seguintes sistemas: I. NaCl_(s) → NaCl_(l);    III. CH_4(g) → C_(s) + 2 H_2(g)

II. C_(s) + O_2(g) → CO_2(g)     IV.  H_2(g) + Cl_2(g) → 2 HCl_(g)

Quais destes sistemas representam processos endotérmicos?

A I e II

B I e III

C II e III

D III e IV

RESOLUÇÃO

Os processos endotérmicos são aqueles que ocorrem com absorção de calor. Algumas mudanças de estado físico da matéria, tais como a fusão, sublimação, evaporação, precisam de fornecimento de energia para ocorrer, sendo, portanto, exemplos de processos endotérmicos. Por outro lado, algumas reacções químicas também ocorrem com absorção de calor (reacções endotérmica) especialmente algumas reacções de decomposição.

Sistema I: NaCl_(s) → NaCl_(l)

Este sistema mostra a mudança de estado sólido para o estado líquido do Cloreto de sódio, portanto, trata-se de um processo de fusão. Este processo ocorre com absorção de calor sendo por isso um processo endotérmico.

Sistema II: C_(s) + O_2(g) → CO_2(g)

Este sistema mostra uma reacção de combustão do Carbono. As reacções de combustão ocorrem sempre com libertação de calor sendo por isso designadas de reacções exotérmicas, portanto, este sistema exemplifica um processo exotérmico.

Sistema  III. CH_4(g) → C_(s) + 2 H_2(g)

Este sistema mostra uma reacção de decomposição do Metano. Algumas reacções de decomposição ocorrem sempre com absorção de calor sendo por isso designadas de reacções endotérmicas, portanto, este sistema exemplifica um processo endotérmico.

Sistema  IV.  H_2(g) + Cl_2(g) → 2 HCl_(g)

Este sistema mostra a síntese de Cloreto de Hidrogénio. Esta reacção ocorre com libertação de calor sendo, portanto, uma reacção exotérmica (processo exotérmico).

Conclusão: itens correctos: I e III

 

Resposta: alternativa: B

13. Dadas as etapas duma reacção:

Primeira etapa: C_(s) + O_2(g) → CO_2(g)                ∆H = – 94,1 Kj

Segunda etapa: 2 H_2(g) + O_2(g) → 2 H₂O_(l)        ∆H = – 136,6 Kj

Terceira etapa: CO_2(g) + 2 H₂O_(g) → CH_4(g)      ∆H = + 212,8 Kj

Qual é a entalpia global desta reacção?

A – 91,6

B – 69,3

C – 27,4

D – 17,9

RESOLUÇÃO

Este exercício envolve a Lei de Hess que diz: o calor libertado ou absorvido numa reacção depende apenas dos estados final e inicial e não dos caminhos ou etapas da reacção”.

Desde modo a variação de entalpia (∆H) será a soma dos ∆H:

∆H = ∆H₁ + ∆H₂ + ∆H₃ + ∆H₄ …

A Lei de Hess tem algumas importantes consequências, as quais são:

⦁ As equações termoquímicas podem ser somadas como se fossem equações matemáticas;

⦁ Ao se multiplicar uma equação termoquímica por um número deve-se multiplicar o ∆H da reacção pelo mesmo número;

⦁ Ao se inverter uma equação termoquímica deve-se inverter o sinal do ∆H

⦁ Ao se dividir uma equação termoquímica por um número deve-se dividir o ∆H pelo mesmo número.

No entanto, este exercício foi mal elaborado. A equação da terceira etapa tinha que ser a seguinte:

C_(s) + 2 H_2(g)  →  CH_4(g)

De modo que a equação da reacção global tinha que ser a seguinte:

CH_4(g) + 2 O_2(g) → CO_2(g) + 2 H₂O_(g)

Portanto, resolvendo o exercício na perspectiva que acabamos de apresentar. A equação da terceira etapa foi invertida o que significa que o sinal de ∆ também foi invertido.

Portanto, a entalpia global pode ser calculada assim:

∆H_global = ∆H₁ + ∆H₂ + ∆H₃

∆H_global = – 94,1 Kj + (– 136,6 Kj) + (– 212,8 Kj)

∆H_global = – 443,5 KJ

Resposta: alternativa: NÃO HÁ ALTERNATIVA CORRECTA.

14. Dadas as equações termoquímicas: I. C_(grafite) + O_(g) → CO_2(g)  ∆H = – 94,1 Kcal/mol;

II. CO_(g) + ½ O_2(g) → CO_2(g)   ∆H = – 67,7 Kcal/mol

Qual é a variação da entalpia?

A – 15 Kcal/mol

B – 26,4 Kcal/mol

C – 35,7 Kcal/mol

D – 45,3 Kcal/mol

RESOLUÇÃO

Aplicando igualmente a Lei de Hess podemos ter o seguinte: manter a equação termoquímica I e interver a equação termoquímica II e o respectivo sinal do ∆.

Portanto, a entalpia global pode ser calculada assim:

∆H_global = ∆H₁ + ∆H₂

∆H_global = – 94,1 Kcal/mol + (+ 67,7 Kcal/mol)

∆H_global = – 26,4 Kcal/mol

 

Resposta: alternativa: B

15. Qual será o comportamento da velocidade da reacção se diminuir a concentração dos reagentes?

A Rápida

B Endotérmica

C Explosiva

D Lenta

RESOLUÇÃO

No geral, a velocidade da reacção é directamente proporcional à concentração dos reagentes, o que significa que aumentando a concentração dos reagentes, a velocidade da reacção aumenta na mesma proporção. Da mesma forma diminuindo a concentração dos reagentes, a velocidade da reacção diminui na mesma proporção.

Portanto, diminuir a concentração dos reagentes torna a velocidade da reacção lenta.

Resposta: alternativa: D

16. Dada a seguinte equação da reacção: 2 C₆H_6)l) + 15 O_2(g) → 12 CO_2(g) + 6 H₂O_(g)

Qual é a expressão da lei de velocidade desta reacção?

A V = k [C₆H₆]²[O₂]¹⁵

B V = k [O₂]¹⁵

C V = k [C₆H₆]²

D V = k [C₆H₆][O₂]

RESOLUÇÃO

Segundo estabelece a Lei de Velocidade ou Lei de Guldberg e Waage ou ainda Lei de Acção das Massas, “a determinada temperatura a velocidade da reacção é directamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, elevadas a expoentes que são determinados experimentalmente”.

No entanto, substâncias no estado líquido e sólido não entram na expressão da lei de velocidade porque têm concentração constante (que não varia). Assim, a expressão da lei de velocidade fica:

V = k [O₂]¹⁵ 

Resposta: alternativa: B

17. Dada a seguinte equação da reacção: X_2(g) + Y_2(g) → 2 XY_(g). Com as velocidades iniciais obtidas produziu-se a seguinte tabela:

Experiência	[X]	[Y]	V (mol/l ∙ s)
1	0,010	0,010	2,0 x 10-5
2	0,020	0,010	4,0 x 10-5
3	0,010	0,020	4,0 x 10-5

Qual é a expressão da lei de velocidade?

A V = k [X₂][Y₂]

B V = k [X₂]²[Y₂]²

C V = k [X₂]²[Y₂]

D V = k [X₂][Y₂]²

RESOLUÇÃO

Como temos uma tabela de dados experimentais não podemos logo usar os coeficientes estequiométricos da equação química como as ordens de cada reagente na expressão da lei de velocidade antes de analisarmos os dados que temos.

Tal como dissemos quando falámos da Determinação Experimental da 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.

Então temos a seguinte expressão da Lei de velocidade:

v = k[X₂]^a[Y₂]^b

Vamos determinar a ordem de cada reagente, ou seja, os valores de “a” e “b”:

Ordem do reagente X₂

Expressão geral: v = k[X₂]^a[Y₂]^b

Velocidade I:      2 · 10^-5 = k(0,010)^a · (0,010)^b

Velocidade II:     4 · 10^-5 = k(0,020)^a · (0,010)^b

Relacionar as velocidades:

Ordem do reagente Y₂

Expressão geral: v = k[X₂]^a.[Y₂]^b

Velocidade I:      2 · 10^-5 = k(0,010)^a · (0,010)^b

Velocidade III:     4 · 10^-5 = k(0,010)^a · (0,020)^b

Relacionar as velocidades:

A expressão da lei de velocidade é V = k [X₂][Y₂].

Resposta: alternativa: D

18. Dada a tabela

No de moles formados	4	8	12	16	20
Tempo /min	4	6	8	12	16

Qual é a velocidade media (V_m) no intervalo de tempo [4,16]?

A 0,65

B 0,83

C 1,33

D 3,57

A velocidade média da reacção é definida como sendo a variação da concentração dos reagentes ou produtos num dado intervalo de tempo.

Vamos agora reunir os dados

Número de moles inicial (n_i) = 4 mol

Número de moles final (n_f) = 20 mol

Tempo inicial (t­_i) = 4 min

Tempo final (t_f) = 16 min

Cálculo do número de moles

∆n = n_f – n_i

∆n = 20 mol – 4 mol

∆n = 16 mol

Cálculo da variação do tempo:

∆t = t_f – t_i

∆t = 16 min – 4 min

∆t = 12 min

Calcular a velocidade média:

Resposta: alternativa: C

19. Dada a seguinte equação da reacção: 2 C₆H_6)l) + 15 O_2(g) → 12 CO_2(g) + 6 H₂O_(g) . Foi diminuída à metade (½) a concentração do Benzeno.

Qual é a diminuição da velocidade desta reacção prevista pela lei de velocidade ou Guldberg-Waage?

RESOLUÇÃO

Há uma pequena falha neste exercício. O Benzeno está no estado líquido, o que significa que a sua concentração (desde que esteja em exesso) praticamente não varia durante a reacção, por isso pode ser considerada constante a concentração de C₆H₆. Portanto, a expressão da lei de velocidade fica:

V = k [O₂]¹⁵ 

Portanto, resolveremos este exercício na perspectiva da diminuição da concentração de O₂ e não a do Benzeno.

Diminuir a concentração ⇒ diminuir a velocidade da reacção química

Diminuir a concentração à metade significa multiplicar por ½ a concentração desse participante, assim, a concentração de Oxigénio será ½[O₂]. Então a velocidade da reacção será:

Notem que k ∙ [O₂]¹⁵ é exactamente V (velocidade da reacção no início) pelo que podemos substituir essa expressão por V, ficando:

Resposta: alternativa: B

20. Dada a seguinte reacção química: CaO_(s) + CO_2(g)  CaCO_3(s). Foi diminuída à um quarto (¼) a concentração do Dióxido de Carbono.

Qual é a diminuição da velocidade desta reacção prevista pela lei de velocidade ou Guldberg-Waage?

RESOLUÇÃO

A expressão da Lei de Velocidade para esta reacção é:

V = k ∙ [CO₂]

Note que não incluimos a concentração de CaO, pois, está no estado sólido e substâncias no estado sólido têm concentração constante por isso não aparecem na expressão da lei de velocidade.

Diminuir a concentração ⇒ diminuir a velocidade da reacção química

Diminuir a concentração à um quarto significa multiplicar por ¼ a concentração desse participante, assim, a concentração de Dióxido de carbono será ¼ [CO₂]. Então a velocidade da reacção será:

V = k ∙ [CO₂]

V’ = k ∙ (¼ [CO₂])

V’ = ¼  ∙ k ∙  [CO₂]

Notem que k ∙ [CO₂] é exactamente V (velocidade da reacção no início) pelo que podemos substituir essa expressão por V, ficando:

V’ = ¼  V ⇒ V’ = V / 4

Resposta: alternativa: A

 

21. Dada a seguinte equação da reacção: NO_2(g) + CO_(g) → CO_2(g) + NO_(g).

Qual é a ordem desta reacção?

A 1

B  2

C 3

D 4

RESOLUÇÃO

A ordem da reacção corresponde à soma dos expoentes que aparecem na expressão da lei de velocidade. Para esta reacção a expressão da lei de velocidade é:

V = k ∙ [NO₂] ∙ [CO] ou V = k ∙ [NO₂]¹ ∙ [CO]¹

Como se vê, as concentrações de NO₂ e CO estão elevadas ao expoente 1 cada uma delas, logo, a ordem da reacção será: 1 + 1 = 2

Resposta: alternativa: B

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Por: Miguel Pascoal

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