AULA 04
ELETROQUÍMICA
QUÍMICA DESCRITIVA
TERMOQUÍMICA
ESTEQUIOMETRIA
01 - (MACK SP/2014-MOD)
A respeito da equação iônica de oxirredução abaixo, não balanceada, são feitas as seguintes afirmações:
IO3– + HSO3– → I2 + SO42– + H+ + H2O
I. a soma dos menores coeficientes inteiros possível para o balanceamento é 17.
II. o agente oxidante é o ânion iodato.
III. o composto que ganha elétrons sofre oxidação.
IV. o Nox do enxofre varia de +5 para +6.
Das afirmações acima,quais estão corretas?
02 - (ITA SP/2013)
Por exposição à atmosfera ambiente, o hidróxido de cálcio hidratado (cal hidratada) produz um filme que é utilizado na proteção de superfícies de alvenaria em um processo denominado “caiação”. Escreva a(s) equação(ões) química(s) balanceada(s) da(s) reação(ões) que representa(m), respectivamente,:
a) a formação do filme acima citado, e
b) o processo de produção industrial da cal hidratada.
03 - (FGV SP-MOD)
O Teflon é um polímero sintético amplamente empregado. Ele é formado a partir de um monômero que se obtém por pirólise do trifluormetano.
O trifluormetano, CHF3, é produzido pela fluoração do gás metano, de acordo com a reação
CH4(g) + 3F2(g) CHF3(g) + 3 HF(g).
Dados:
Qual a entalpia (ΔH) padrão da reação de fluoração do gás metano, em kJ.mol–1?
04 - (FGV SP/2014-MOD)
Para otimizar as condições de um processo industrial que depende de uma reação de soluções aquosas de três diferentes reagentes para a formação de um produto, um engenheiro químico realizou um experimento que consistiu em uma série de reações nas mesmas condições de temperatura e agitação. Os resultados são apresentados na tabela:
Após a realização dos experimentos, qual a ordem global da reação estudada ?
05 - (UNICAMP SP)
Uma maneira de se produzir ferro metálico de uma forma “mais amigável ao meio ambiente” foi desenvolvida por dois cientistas, um norte-americano e um chinês, que constataram a surpreendente solubilidade dos minérios de ferro em carbonato de lítio líquido, em temperaturas ao redor de 800°C. No processo, a eletrólise dessa solução, realizada com uma corrente elétrica de alta intensidade, leva à separação dos elementos que compõem os minérios e à produção do produto desejado.
a) O artigo que relata a descoberta informa que os elementos que formam o minério são produzidos separadamente em dois compartimentos, na forma de substâncias elementares. Que substâncias são essas? Dê os nomes e as fórmulas correspondentes.
b) O processo atual de obtenção de ferro consiste na utilização de alto forno, que funciona a uma temperatura entre 1300 e 1500°C, com adição de carbono para a reação de transformação do minério. Considerando todas as informações dadas, apresente duas diferenças entre o processo atual e o novo. Explique, separadamente, como essas diferenças justificam que o novo processo seja caracterizado como “mais amigável ao meio ambiente”.
06 - (FMJ SP/2014-MOD)
Suponha que a corrente elétrica de 8 amperes produzida pela célula a combustível mais eficiente que os pesquisadores conseguiram construir seja utilizada para realizar a eletrólise de 10 litros de uma solução aquosa de sulfato de cobre (II) de concentração igual a 0,5 mol/L. Sabendo-se que a constante de Faraday é igual a 96 500 C/mol, para que todos os íons Cu2+presentes na solução sejam reduzidos a cobre metálico no cátodo, estima-se que o tempo necessário, em horas, seja de, aproximadamente igual a quanto?
07 - (UNESP SP/2014)
A hidrazina, substância com fórmula molecular N2H4, é um líquido bastante reativo na forma pura. Na forma de seu monoidrato, N2H4 · H2O, a hidrazina é bem menos reativa que na forma pura e, por isso, de manipulação mais fácil. Devido às suas propriedades físicas e químicas, além de sua utilização em vários processos industriais, a hidrazina também é utilizada como combustível de foguetes e naves espaciais, e em células de combustível.
A atuação da hidrazina como propelente de foguetes envolve a seguinte sequência de reações, iniciada com o emprego de um catalisador adequado, que rapidamente eleva a temperatura do sistema acima de 800 ºC:
3 N2H4 (L) → 4 NH3 (g) + N2 (g)
N2H4(L) + 4 NH3 (g) → 3 N2 (g) + 8 H2 (g)
Dados:
Massas molares, em g · mol—1: N = 14,0; H = 1,0
Volume molar, medido nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) = 22,4 L
Calcule a massa de H2 e o volume total dos gases formados, medido nas CNTP, gerados pela decomposição estequiométrica de 1,0 g de N2H4 (L).
1-Resolução
Para resolver esta questão, primeiro vamos determinar o NOX de cada elemento.
Para balancear a equação.
1º passo: Determinar uma variação de NOX para o enxofre = Δ = 6 – 4 = 2
Determinar uma variação de NOX para o iodo = Δ = 0 – 5 = 5
2º passo: Multiplicar pela atomicidade ( nº. de átomos ) o enxofre possui atomicidade igual a 1. Portanto será 2 x 1 = 2
Multiplicar pela atomicidade ( nº. de átomos ) o iodo possui atomicidade igual a 2. Portanto será 5 x 2 = 10
3º passo: Os números encontrados são múltiplos, indicando que podemos simplificar tudo por 2. Encontramos S = 1 e I = 5
4º passo: Invertemos os valore e colocamos os números para realizar o balanceamento, sendo que término do balanceamento é pelo método da tentativa.
2 IO3– + 5 HSO3– → I2 + 5 SO42– + 3 H+ + H2O
Concluímos que apenas as afirmações I e II são corretas.
2-RESOLUÇÃO
Esta questão é sobre química descritiva, onde fala sobre a produção do hidróxido de cálcio.
a) Na caiação o hidróxido de cálcio reage com o CO2 da atmosfera.
Reação : Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) CaCO3(s) + H2O.
b) A cal hidrata é obtida pela reação:
CaO(s) + H2O Ca(OH)2 (aq)
3-Resolução
Questão envolve termoquímica, onde é dado o valor de entalpia da substância, portanto vamos resolver utilizando ΔH = HP - HR
Dados:
ΔH = HP - HR ΔH = - 2250 – ( - 75 ) = - 2175 kJ
ΔH = - 2175 kJ
4-Resolução
Esta questão envolve cinética química. A questão fornece uma tabela, indicando que temos que determinar a equação da velocidade.
V = K [A]X [B]Y [C]Z
Para determinar os expoentes, temos que deixar duas variáveis constantes.
Para determinar o x vamos deixar o y e o z constantes. Encontramos essa situação em I e II.
Notamos que a velocidade dobra e a concentração também dobra.
V2/V1 = 2 = 2X X = 1
Para determinar o y, vamos deixar o x e o z constantes. Encontramos essa situação em I e III.
Notamos que a velocidade aumenta 4 vezes e a concentração dobra.
V3/V1 = 4 = 2y y = 2
Para determinar o z, vamos deixar o y e o x constantes. Encontramos essa situação em I e IV.
Notamos que a velocidade permanece constante e a concentração dobra.
V4/V1 = 1 = 2z z = 0
Temos a lei da velocidade igual
V = K [A]1 [B]2
- Ordem 1 em relação a A.
- Ordem 2 em relação a B.
- Ordem da reação igual a 3
5-Resolução
Esta questão é sobre Química descritiva, basicamente sobre a produção do ferro.
Considerando a hematita (Fe2O3) como o principal minério de ferro, devemos considerar a dissociação em íons:
Para o processo da eletrólise temos:
b) A temperatura no processo “amigável”, é mais baixa favorecendo o meio ambiente. Também não ocorre a formação de poluentes que prejudica o meio ambiente, pois no processo atual o ocorre a formação de gases poluentes como o CO e o CO2.
Processo atual (resumido):
6-Resolução
Questão envolvendo eletrólise ( faraday)
1F = 96500 C = 1 mol e-
Q = i. t
A questão fornece a concentração molar da solução de CuSO4 e o volume. Portanto conseguimos calcular a massa obtida.
[ ] = 0,5 mol/L V = 10 L n = ?
[ ] = n/v n = 5 mol
CuSO4 Cu+2 + SO4-2
Cu+2 + 2e- Cu0
1 mol Cu+2 ------------- 2e-
10 mol Cu+2 ----------- x
X = 10 mol e- Cu+2
PORTANTO
2 (96500) C ....... 2 mol e-
X ..................... 10 mol e-
X = 965000 C
Q = i . t
T = 965000 / 8 = 120625 segundos
1h ………… 3600 s
X ............. 120625 s
X = 33,50 h
7-RESOLUÇÃO
A partir das reações fornecidas, podemos obter uma reação global e realizar os cálculos.
Agora é determinar a massa molar das substâncias envolvidas e calcular a massa de H2, quando for decomposto 1 g de N2H4.
4 N2H4(l) → 4 N2 (g) + 8 H2 (g)
128 g --------------------- 16 g
1g ------------------------ x
X = 0,125 g de H2
Agora é determinar a o volume total dos gases e calcular o volume nas CNTP, quando for decomposto 1 g de N2H4.
4 N2H4(l) → 4 N2 (g) + 8 H2 (g)
Pela reação, temos a formação de 12 mols de gás ( 4 + 8 = 12 ).
DICA: 1 mol de gás nas CNTP = 22,4 L
1 mol gás ------------- 22,4 L
12 mol gás ------------ x
X = 268,8 L
Calcular para a decomposição de 1 gramas de N2H4.
4 N2H4(l) → 4 N2 (g) + 8 H2 (g)
128 g -------- 268,8 L (TOTAL DE GÁS )
1 g --------- x
X = 2,1 L