1 TESTE T5 Q11
GRUPO I
O fosgénio, COCℓ2, é um composto extremamente tóxico, tendo sido utilizado como arma química durante a primeira guerra mundial. Apesar de não ter a notoriedade de outras armas químicas, como o gás mostarda, foi responsável pelo maior número de mortes causadas por armas químicas, estimando-se que tenha causado 85 000 vítimas num universo de 100 000 mortes.
Este gás pode ser sintetizado a partir de monóxido de carbono, CO, e de cloro, Cℓ2, de acordo com a reação química representada por:
CO(g) + Cℓ2(g) ⇌ COCℓ2(g)
Num recipiente fechado de 2,50 dm3, foram introduzidos 0,100 moles de CO e 0,150 moles de Cℓ2, tendo-se formado 0,0500 moles de COCℓ2, quando o equilíbrio foi atingido à temperatura T.
1. Determine o rendimento da reação de síntese do fosgénio, COCℓ2, e apresente uma justificação para o facto do rendimento da reação ser inferior a 100%.
2. Calcule a constante de equilíbrio da reação, Kc, à temperatura T.
Apresente todas as etapas de resolução.
3. Sabendo que a diminuição da temperatura aumenta o rendimento da reação, conclui-se que a reação é _______ e que o valor da constante de equilíbrio da reação _______ com a diminuição da temperatura.
(A) … endotérmica … diminuiu (B) … endotérmica … aumenta (C) … exotérmica … diminui (D) … exotérmica … aumenta
GRUPO II
O ácido lático, CH3CH(OH)COOH, é um ácido fraco, formado no corpo humano como consequência natural do metabolismo energético durante a realização de esforços intensos. Nas provas de atletismo, por exemplo, os músculos dos atletas produzem uma grande quantidade de ácido lático que é transferido para o plasma sanguíneo.
Nas provas de 100 e 200 metros é comum os atletas respirarem rápida e profundamente, prática que leva à remoção de dióxido de carbono dos pulmões e ajuda a aliviar as tensões da prova, mas que faz o pH do sangue aumentar até valores que podem chegar a 7,60.
1. O pH do sangue numa situação normal não deve ultrapassar o valor 7,42. Qual é a relação entre a concentração hidrogeniónica no sangue do atleta durante a corrida, numa situação limite, e a concentração hidrogeniónica no sangue, numa situação normal?
(A) [H3O+]atleta = 1,5 [H3O+]normal (C) [H3O+]atleta = 0,98 [H3O+]normal (B) [H3O+]normal = 0,98 [H3O+]atleta (D) [H3O+]normal = 1,5 [H3O+]atleta
2. O pH de uma solução de acido lático 0,10 mol dm- 3 é 2,44, a 25 °C. Determine o valor da constante de acidez, Ka, do ácido lático, a essa temperatura.
Apresente todas as etapas de resolução.
2 3. Das curvas de titulação apresentadas seguidamente selecione a que poderá corresponder à titulação de uma solução aquosa de ácido lático utilizando como titulante uma solução padrão de hidróxido de potássio, KOH.
(A) (B) (C) (D)
GRUPO III
Em dois gobelés A e B, contendo cada um igual volume de uma solução aquosa de sulfato de cobre, CuSO4, mergulhou-se uma placa de zinco e uma placa de prata, respetivamente, tal como é evidenciado na figura seguinte.
Ao fim de algum tempo verificou-se que a solução contida no gobelé A estava menos azulada e na placa metálica de zinco tinha-se depositado um sólido. Por outro lado, no gobelé B não se verificou nenhuma alteração.
1. Escreva a equação química que traduz a reação que ocorre no gobelé A e as respetivas semiequações de redução e oxidação.
2. Indique a variação do número de oxidação do cobre, na referida reação.
3. O átomo de zinco, ao _______ dois eletrões ao cobre, atua como agente _______.
(A) … ceder … oxidante (B) … captar … redutor (C) … ceder … redutor (D) … captar … oxidante
4. Ordene, por ordem crescente de poder redutor, os metais cobre (Cu), zinco (Zn) e prata (Ag).
5. Quando a placa de zinco é colocada noutro gobelé com 200 cm3 de uma solução aquosa de ácido clorídrico 0,200 mol dm- 3, além da corrosão da placa de zinco verifica-se a formação de bolhas gasosas à superfície da placa.
5.1. Determine o valor máximo da massa de zinco que é possível corroer, admitindo que a reação é completa.
5.2. A que se deve a formação de bolhas gasosas na superfície da placa?
3 GRUPO IV
Quando se misturam quantidades estequiométricas de uma solução aquosa de um ácido forte com uma solução aquosa de uma base forte obtém-se uma solução aquosa neutra de um sal e água.
Por exemplo, da reação entre uma solução aquosa de ácido nítrico, HNO3, e uma solução aquosa de hidróxido de sódio, NaOH, misturadas em quantidades estequiométricas, obtém-se uma solução aquosa de nitrato de sódio, NaNO3, um sal neutro que apresenta uma solubilidade em água de 10,73 mol dm- 3, à temperatura de 25 °C.
1. Determine o pH da solução resultante da mistura de 50,0 cm3 de uma solução aquosa de HNO3 0,15 mol dm- 3 com 100,0 mL de uma solução aquosa de NaOH 0,10 mol dm- 3, à temperatura de 25 °C.
Apresente todas as etapas de resolução.
2. Descreva o processo de dissolução do NaNO3 em água, referindo todas as interações existentes e indicando quais os fatores que permitem controlar o tempo de dissolução do soluto, a temperatura e pressão constantes.
3. Comparativamente com a solubilidade em água à temperatura de 25 °C, a solubilidade do nitrato de sódio _______ na presença de outro sal com um ião comum e _______ com o aumento da temperatura, pois o processo de dissolução é endotérmico.
(A) … aumenta … aumenta (B) … aumenta … diminui (C) … diminui … aumenta (D) … diminui … diminui
4. Indique a massa de nitrato de sódio que é necessário dissolver em 200 cm3 de água, para se obter uma solução saturada sem sólido depositado no fundo, à temperatura de 25 °C.
Apresente todas as etapas de resolução.
GRUPO V
A doença de Minamata é uma doença neurológica provocada por envenenamento por mercúrio. Minamata é uma cidade do Japão onde, durante vários anos, uma indústria produtora de ácido acético, etino e outros compostos lançou metilmercúrio para a baia de Minamata e o mar Shiranui levando à bioacumulação deste composto em peixes e crustáceos. Os dados oficiais apontam que 1784 pessoas terão morrido e muitas mais terão ficado com consequências severas devido ao consumo de alimentos com elevada concentração de mercúrio.
As águas poluídas com mercúrio podem ser tratadas com sulfureto de sódio, Na2S, um composto muito solúvel em água que promove a precipitação do sulfureto de mercúrio, HgS, permitindo a sua posterior filtração.
O sulfureto de mercúrio é um composto muito pouco solúvel em água apresentando um valor de Kps de apenas 2 10- 53, à temperatura de 25 °C.
1. Escreva a equação química que traduz o equilíbrio de solubilidade do HgS em água e indique a expressão da constante de produto de solubilidade.
2. A expressão que permite determinar a concentração do catião mercúrio numa solução aquosa saturada, a 25 °C é…
(A) … mol dm- 3 (B) … mol dm- 3
(C) … mol dm- 3 (D) … mol dm- 3
3. Interprete, tendo em conta o Princípio de Le Châtelier, o impacto da diminuição do pH na solubilidade do HgS em água.
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TESTE DE AVALIAÇÃO 3
PROPOSTA DE RESOLUÇÃOGrupo I 1. Como 1 mol CO : 1 mol Cℓ2, então:
n(CO) = n(Cℓ2) = 0,100 mol
Como a quantidade de matéria disponível de cloro é superior à quantidade de matéria estequiometricamente necessária, o monóxi do de carbono funcionará como reagente limitante.
Como 1 mol CO : 1 mol COCℓ2, então:
n(CO) = n(COCℓ2) = 0,100 mol
η(%) = × 100 ⇒ η(%) = × 100 ⇔ η(%) = 50,0%
O facto de a reação ser incompleta é, normalmente, a principal razão para que a quantidade de produto realmente obtida seja inferior à quantidade de produto estequiometricamente prevista e o rendimento seja inferior a 100%.
2.cCO = = = 4,00 10-2 mol dm-3 = = = 6,00 10-2 mol dm-3 [COCℓ2] = = = 2,00 10-2 mol dm-3
c / mol dm- 3 CO(g) + Cℓ2(g) ⇌ COCℓ2(g)
inicial 4,00 10- 2 6,00 10- 2 0
Variação - x - x + x
equilíbrio 4,00 10- 2 - x 6,00 10- 2 – x x [COCℓ2] = x = 2,00 10- 2 mol dm- 3
[CO] = 4,00 10- 2 - x ⇔ [CO] = 2,00 10- 2 mol dm- 3 [Cℓ2] = 6,00 10- 2 - x ⇔ [Cℓ2] = 4,00 10- 2 mol dm- 3
Kc = ⇔ Kc = =25,0
3. Opção (D)
Grupo II 1. Opção (D)
2. [H3O+] = 10-pH [H3O+] = 10-2,44 = 3,6 10-3 mol dm-3
c / mol dm- 3 CH3CH(OH)COOH(aq) + H2O(ℓ) ⇌CH3CH(OH)COO (aq) + H3O+(aq)
inicial 0,10 – 0 ≈ 0
Variação - x – + x + x
equilíbrio 0,10 – x – x x
[H3O+] = x = 3,6 10- 3 mol dm- 3
Ka = Ka = = 1,3 10-4
3. Opção (A)
Grupo III 1. Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
Semiequação de oxidação:
Zn(s) Zn2+(aq) + 2 e Semiequação de redução:
Cu2+(aq) + 2 e Cu(s) 2. n.o.(Cu) = 0 – (+ 2) = – 2 3. Opção (C)
4. Ag < Cu < Zn
5 5.1. n(H+) = n(HCℓ)
cHCℓ = n(HCℓ) = 0,200 200 10-3 = 0,0400 mol
Zn(s) + 2 H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) n(Zn) = = = 0,0200 mol M(Zn) = 65,41 g mol- 1
m = n M m(Zn) = 0,0200 65,41 = 1,31 g
5.2. As bolhas gasosas correspondem à libertação de H2(g).
Grupo IV 1. HNO3(ℓ) + H2O(ℓ) → H3O+(aq) + NO3
-(aq) NaOH(s) Na+(aq) + OH-(aq)
cNaOH= ⇒ n(NaOH) = 100,0 10-3 0,10 = 0,010 mol n(NaOH) = n(OH-) = 0,010 mol
= ⇒ n(HNO3) = 50,0 10-3 0,15 = 0,0075 mol n(HNO3)= n(H3O+) = 0,0075 mol
H3O+(aq) + OH-(aq) → 2 H2O(ℓ)
Como os iões OH e H3O+ não se encontram nas quantidades estequiométricas, n(OH-) > n(H3O+), a solução resultante terá um excesso de OH : n(OH )final = 0,010 – 0,0075 = 0,0025 mol
[OH ] = = 0,017 mol dm-3 pOH = - log[OH-] pOH = - log(0,017) = 1,77 pH = 14,00 – pOH pH = 14,00 – 1,77 = 12,23
2. Quando colocado em água, o NaNO3 dissolve-se, uma vez que os seus catiões e aniões são eletrostaticamente atraídos pelas moléculas de água. Os catiões atraem o átomo de oxigénio e os aniões atraem os átomos de hidrogénio. Assim a ligação iónica é quebrada porque as atrações do tipo ião-dipolo, que se estabelecem entre os iões Na+ e e as moléculas de água, são suficientemente fortes para romper a ligação iónica e intermolecular existente no NaNO3 e na água, respetivamente, levando ao desprendimento dos iões das suas posições que ocupavam no cristal e, consequentemente, à dissolução do NaNO3. O estado de divisão e a agitação são os fatores que permitem controlar o tempo de dissolução, a temperatura e pressão constante.
3. Opção (C)
4. [NaNO3] = ⇒ n(NaNO3) = 10,73 200 10- 3 = 2,15 mol M(NaNO3) = 85,00 g mol- 1
m = n M m(NaNO3) = 2,15 85,00 = 183 g
Grupo V 1. HgS(s) ⇌ Hg2+(aq) + S2-(aq)
Kps = [Hg2+] [S2-] 2. Opção (A)
3. A dissolução do sulfureto de mercúrio, origina em solução os iões Hg2+ e S2-. O anião S2-, sendo uma base fraca, reage com os ácidos de acordo com a equação química:
S2-(aq) + H3O+ (aq) ⇌ HS-(aq) + H2O(ℓ)
Assim a diminuição de pH, pelo aumento da concentração de catião oxónio, origina a diminuição da concentração da base fraca S2-. De acordo com o Princípio de Le Châtelier, essa diminuição, desloca o equilíbrio de solubilidade no sentido direto, de forma a c ontrariar a perturbação, aumentando a solubilidade do sal.
