2ª Fase - Química

Considere a reação abaixo:

$$aA + bB + cC \longrightarrow 3\,\ce{CsKS} + 6\,\ce{H2O}$$

Identifique os reagentes A, B e C e os respectivos coeficientes estequiométricos $a$, $b$ e $c$ que são empregados na reação de obtenção de 3 mols do sal duplo $\ce{CsKS}$.

Determine os isômeros do composto de fórmula molecular $\ce{C2H2Cl2}$, apresentando suas fórmulas estruturais e respectivas nomenclaturas IUPAC.

Durante um experimento em laboratório, o pesquisador verificou a necessidade de uma fonte de energia com capacidade de fornecer uma f.e.m. em corrente contínua com valor entre $\pu{2,0}$ e $\pu{2,5}$ volts. Para atender a essa demanda, decidiu montar uma pilha eletroquímica, tendo disponíveis ácido sulfúrico, estanho, magnésio e níquel, e utilizou um circuito sempre fechado em que não se aplica o Princípio de Le Chatelier.

Potenciais-padrão de redução com base no eletrodo padrão de hidrogênio:

Com base nas informações acima, pede-se:

1. identificar os elementos que o pesquisador deve selecionar para compor a pilha;
2. mostrar que a f.e.m. da pilha selecionada atende à necessidade do experimento;
3. escrever as semirreações e a reação global para a pilha selecionada.

Uma amostra de $\pu{0,156 g}$ de benzeno gasoso sofreu combustão em um calorímetro de pressão constante com capacidade calorífica de $\pu{586 J.K-1}$.

Sabe-se que:

1. a temperatura do calorímetro aumentou em $\pu{6,0 K}$;
2. todos os produtos formados são gasosos;
3. o conjunto calorímetro-meio reacional é um sistema isolado;
4. todo o benzeno foi consumido.

Calcule a massa, em gramas, de dióxido de carbono formado.

Com relação ao composto 2,2,2-tricloroetano-1,1-diol:

1. represente a sua estrutura de Lewis;
2. classifique cada uma das ligações covalentes desse composto químico, indicando entre parênteses os orbitais que se sobrepõem na ligação, conforme a teoria de ligação de valência.

Os principais poluentes nitrogenados do ar são o óxido nítrico e o dióxido de nitrogênio. O primeiro é produzido durante tempestades de raios e no interior de motores a combustão. Em altas temperaturas, o óxido nítrico reage com hidrogênio formando óxido nitroso, um dos gases causadores do efeito estufa, além de água. De modo a estudar a cinética desta reação a $\pu{820 °C}$, a taxa de formação inicial de óxido nitroso foi medida, partindo-se de misturas com diferentes pressões parciais de óxido nítrico e gás hidrogênio, conforme tabela abaixo:

Determine se a reação é elementar.

Uma solução de $\pu{222 g}$ de cloreto de cálcio e $\pu{342 g}$ de sacarose em $\pu{2 L}$ de água destilada apresenta pressão osmótica idêntica à de uma solução de ureia em igual volume de água destilada, de concentração $\pu{3 mol/L}$, estando ambas diluídas e nas mesmas condições de temperatura e pressão.

Com relação às informações apresentadas:

1. calcule a temperatura de ebulição da primeira solução;
2. determine o grau de dissociação do cloreto de cálcio.

Produz-se $\ce{NH3(g)}$ reagindo $\ce{H2(g)}$ com $\ce{N2(g)}$. A reação ocorre em uma temperatura $T$, $\pu{113 °C}$ maior do que a temperatura em que a mesma deixa de ser espontânea.

Considere os dados termodinâmicos abaixo e que os mesmos não variam com a temperatura e com a pressão.

A partir dos dados do enunciado, pede-se:

1. calcular o valor de $\Delta G_r(T)$;
2. determinar se a constante de equilíbrio da reação de produção da amônia é $K_{eq} > 1$, $K_{eq} = 0$ ou $K_{eq} < 1$;
3. justificar em qual pressão, $P = \pu{1 atm}$ ou $P = \pu{200 atm}$, haverá maior produção de $\ce{NH3(g)}$ no equilíbrio.

A substância gasosa obtida na reação de 4 mols de peróxido de hidrogênio com óxido de prata, em excesso, foi borbulhada continuamente em um bécher contendo 1 litro de água. Durante os 16 minutos em que a reação ocorreu, constatou-se que a quantidade de gás dissolvido na água aumentou de $\pu{2,5 mg.L-1}$ para $\pu{8 mg.L-1}$.

Determine:

1. a estequiometria da reação;
2. a ordem dessa reação, considerada elementar, em relação ao peróxido;
3. a velocidade média de produção de gás na reação;
4. o volume de gás que foi dissolvido na água, medido nas CNTP.

Considere que o dióxido de carbono da atmosfera terrestre reage com a água da chuva, ao nível do mar, criando uma solução tampão de $\ce{CO2(aq)}\vert\ce{HCO3-(aq)}$, conforme a reação abaixo:

$$\begin{gathered} \begin{aligned} &\ce{CO2(aq) + 2 H2O(l)} \\ &\qquad\ce{<=> HCO3-(aq) + H3O+(aq)} \end{aligned} \\ K_{eq} = \pu{1,5e-8} \end{gathered}$$

Suponha que:

1. a pressão parcial de equilíbrio inicial de $\ce{CO2(g)}$ na atmosfera é $\pu{3,75e-4 bar}$;

2. para a formação de $\ce{CO2(aq)}$ a partir de $\ce{CO2(g)}$, ocorre o seguinte equilíbrio de dissolução na atmosfera úmida, com $[\ce{CO2(aq)}]$ em $\pu{mol.L-1}$ e $P_{\ce{CO2(g)}}$ em $\pu{bar}$:

   $$\begin{gathered} \ce{CO2(g) <=> CO2(aq)} \\ K_{diss} = \pu{0,04} = \dfrac{[\ce{CO2(aq)}]}{P_{\ce{CO2(g)}}} \end{gathered}$$

3. $\pu{5 \%}$ em massa de $\ce{NO2(g)}$ reagem, de forma irreversível, com $\ce{OH}$ gasoso na atmosfera para gerar $\ce{HNO3(g)}$, conforme a reação abaixo:

   $$\ce{NO2(g) + OH(g) -> HNO3(g)}$$

4. todo $\ce{HNO3(g)}$ se dissolve na atmosfera úmida, transformando-se em $\ce{HNO3(aq)}$;

5. o $\ce{H2CO3(aq)}$ formado a partir da reação de $\ce{HNO3(aq)}$ com a base do tampão não se converte em $\ce{CO2(aq)}$, $\ce{HCO3-(aq)}$, $\ce{H3O+(aq)}$ ou $\ce{H2O(l)}$.

Sabe-se que:

• a única solução positiva da equação $x^2 + \pu{1,5e-8}x - \pu{225e-15} = 0$ é aproximadamente $\pu{5,0e-7}$;
• a única solução positiva da equação $x^2 + \pu{8,15e-7}x - \pu{6,75e-14} = 0$ é aproximadamente $\pu{0,8e-7}$.

Após a liberação de $\pu{184 mg}$ de $\ce{NO2(g)}$ por $\pu{m3}$ de atmosfera úmida, calcule o módulo da diferença entre os valores final e inicial do pH do tampão de $\ce{CO2(aq)}\vert\ce{HCO3-(aq)}$.