Avaliação de Físico-Química

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QUI0632 – Físico-Química Experimental 2ª Unidade
Instituto de Química – UFRN
Físico-Química Experimental – QUI0632
2ª Avaliação Escrita – Unidade II
Questões Dissertativas
Prof. Anderson R. Albuquerque
Aluno(a): Nota:
Orientações:
• A avaliação contém 5 questões dissertativas; escolha 3, totalizando 6,0 pontos.
• As respostas devem ser escritas com clareza, usando linguagem científica adequada.
• Sempre que possível, relacione os conceitos teóricos com as etapas experimentais.
• Respostas vagas, sem justificativa ou sem relação com o experimento, poderão não receber pontuação
integral.
Questão 1. Catalisadores e decomposição do peróxido de hidrogênio [2,0 pontos]
No experimento de catalisadores, compara-se a decomposição do peróxido de hidrogê-
nio na ausência de catalisador, na presença de catalisador homogêneo e na presença de
catalisador heterogêneo.
Explique, em um texto dissertativo ÚNICO, no contexto desse experimento:
a) o que é um catalisador e como ele altera o caminho reacional;
b) por que um catalisador modifica a velocidade da reação, mas não altera a estequi-
ometria global;
c) a diferença entre catálise homogênea e catálise heterogênea;
d) por que a decomposição do H2O2 é adequada para comparar diferentes condições
catalíticas;
e) como a concentração residual de H2O2 pode ser usada para acompanhar a cinética
da reação;
f) limitações experimentais ou fontes de erro associadas a esse experimento.
Critérios esperados na resposta: compreensão do conceito de catalisador; relação
entre catalisador, caminho reacional e energia de ativação; distinção entre catalisador ho-
mogêneo e heterogêneo; interpretação da decomposição do H2O2 como reação monitorável
experimentalmente; discussão de limitações como controle de temperatura, homogenei-
zação, cronometragem, decomposição espontânea do peróxido, eficiência do catalisador e
erros na determinação da concentração residual.
Questão 2. Ordem de reação e constante cinética [2,0 pontos]
No experimento de ordem de reação e constante cinética, acompanha-se a reação entre
cristal violeta e hidróxido de sódio por espectrofotometria.
Escreva um texto explicando como uma medida espectrofotométrica ao longo do tempo
pode ser usada para estudar a cinética de uma reação química. Sua resposta deve con-
templar:
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a) a relação entre absorbância, concentração e consumo do cristal violeta;
b) por que o cristal violeta é uma espécie adequada para acompanhamento espectro-
fotométrico;
c) o significado físico-químico da ordem de reação;
d) a diferença entre velocidade de reação e constante de velocidade;
e) por que o excesso de OH– permite tratar o sistema como uma reação de pseudo-
ordem;
f) limitações experimentais que podem afetar a determinação da ordem e da constante
cinética.
Critérios esperados na resposta: associação entre absorbância e concentração pela
Lei de Lambert-Beer; entendimento da diminuição da absorbância como evidência do con-
sumo do cristal violeta; distinção entre ordem de reação e coeficientes estequiométricos;
compreensão da aproximação de pseudo-primeira ordem; discussão de limitações como
tempo morto entre mistura e leitura, mistura incompleta, escolha inadequada do com-
primento de onda, temperatura variável, degradação do corante e desvios da linearidade
espectrofotométrica.
Questão 3. Energia de ativação e equação de Arrhenius [2,0 pontos]
No experimento de energia de ativação, determina-se a dependência da velocidade de
uma reação química com a temperatura.
Explique, em um texto dissertativo, o significado físico-químico da energia de ativação e
sua relação com a temperatura. Sua resposta deve incluir:
a) o que representa a energia de ativação em uma reação química;
b) como a temperatura influencia a velocidade da reação e a constante de velocidade;
c) o significado do fator pré-exponencial na equação de Arrhenius;
d) por que a realização do experimento em diferentes temperaturas permite estimar a
energia de ativação;
e) a relação entre distribuição de energia molecular e fração de colisões efetivas;
f) cuidados experimentais necessários para comparar resultados obtidos em diferentes
temperaturas.
Critérios esperados na resposta: interpretação da energia de ativação como barreira
energética; relação entre temperatura, energia cinética molecular e eventos reacionais
efetivos; compreensão qualitativa da equação de Arrhenius; discussão de limitações como
controle térmico, homogeneização das soluções, manutenção das mesmas concentrações
iniciais, identificação do mesmo critério de ponto final, cronometragem e troca de calor
com o ambiente.
Questão 4. Determinação experimental da razão Cp/Cv [2,0 pontos]
No experimento de determinação da razão Cp/Cv, utiliza-se o método de Clement-
Désormes para estudar a expansão do ar atmosférico.
Elabore um texto dissertativo explicando o fundamento termodinâmico desse experi-
mento. Sua resposta deve abordar:
a) o significado físico de capacidade calorífica;
b) a diferença entre capacidade calorífica a pressão constante, Cp, e a volume constante,
Cv;
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c) por que a razão Cp/Cv é uma propriedade importante para gases;
d) o que ocorre com o gás durante uma expansão aproximadamente adiabática;
e) por que o gás sofre resfriamento após a expansão rápida;
f) aproximações e limitações experimentais do método de Clement-Désormes.
Critérios esperados na resposta: distinção entre calor, temperatura e capacidade
calorífica; compreensão da diferença entre aquecimento a pressão constante e a volume
constante; interpretação da expansão adiabática, do resfriamento do gás e do posterior
retorno térmico com o ambiente; discussão de limitações como abertura inadequada da
válvula, vazamentos, troca de calor com as paredes, leitura imprecisa do manômetro,
não idealidade do gás e dificuldade de garantir processos perfeitamente adiabáticos ou
reversíveis.
Questão 5. Titulação condutimétrica [2,0 pontos]
No experimento de titulação condutimétrica, acompanha-se a variação da condutividade
elétrica de soluções ácidas durante a adição de solução de NaOH.
Escreva um texto dissertativo explicando como a condutimetria pode ser usada para
determinar o ponto de equivalência em uma titulação ácido-base. Sua resposta deve
contemplar:
a) o que é condutividade elétrica em solução e qual sua origem microscópica;
b) a relação entre concentração de íons, mobilidade iônica e condutividade;
c) a diferença esperada entre o comportamento condutimétrico de ácidos fortes e ácidos
fracos;
d) por que a condutividade varia durante a adição de NaOH;
e) como o ponto de equivalência pode ser identificado em um gráfico de condutividade
versus volume de titulante;
f) vantagens e limitações da titulação condutimétrica em comparação com a titulação
usando indicador visual.
Critérios esperados na resposta: compreensão do transporte iônico em solução; rela-
ção entre condutividade, concentração e mobilidade dos íons; interpretação da substitu-
ição de íons durante a neutralização; distinção entre curvas de ácido forte e ácido fraco;
identificação do ponto de equivalência pela mudança de tendência no gráfico; discussão
de vantagens como uso em soluções coloridas ou turvas e limitações como controle de
temperatura, calibração da célula, influência da diluição, presença de íons interferentes e
estabilização da leitura.
Boa prova!
3/6
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FOLHA DE RESPOSTA
Questão Dissertativa
QUI0632 – Físico-Química Experimental
Questão: Nota:
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Espaço reservado para avaliação
Nota: Visto:
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FOLHA DE RESPOSTA
Questão Dissertativa
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Questão: Nota:
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Espaço reservado paraavaliação
Nota: Visto:
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FOLHA DE RESPOSTA
Questão Dissertativa
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Questão: Nota:
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Espaço reservado para avaliação
Nota: Visto:
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