6 - Lista de Exercícios Energia Livre de Gibbs

Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina FIQ1001
6 - Lista de Exercícios – Energia Livre de Gibbs
1) Considere a relação que existe entre energia Livre de Gibbs, entalpia e entropia
complete a tabela abaixo, analisando quais situações são espontâneas.
∆H
(-)
(+)
(-)
(+)
∆S
(-)
(+)
(+)
∆H
(-)
(+)
(-)
(+)
∆S
(-)
(-)
(+)
(+)
∆G
(-) a T baixa, (+) a T alta
∆G
(-) a T baixa, (+) a T alta
(+) sempre, não espontâneo
(-) sempre - espontâneo
(+) a T baixa, (-) a T alta
2) 1 mol de etanol líquido (C2H5OH) vaporiza na sua temperatura-padrão de
ebulição (Teb = 351,4 K). Se o calor absorvido no processo for de 43,5 kJ/mol,
calcule q, w, ∆E, ∆H, ∆S e ∆G nestas condições. Calcule também ∆G deste
processo a 77,2 oC e 79,2oC.
Respostas: q=∆H= 43,5 kJ, ∆E= 40,58 kJ, ∆S= e ∆G
3) Determine ∆Greação (298,15K) para a seguinte reação química usando dois
métodos:
a) utilize a relação matemática de energia livre de Gibbs, ∆H e ∆S;
b) utilize a relação entre ∆G de produtos menos ∆G de reagentes (buscar os
∆Gformação em tabelas nos livros).
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)
Assuma condições-padrão.
Respostas: a = b = -474,26 kJ
4) Suponha que 3,0 mmoles de N2(g) ocupem 36 cm3 a 300K e que se expandem
isotérmicamente a 60 cm3. Calcule ∆G para o processo, será espontâneo?
Resposta: -3,8 J.
5) Calcule ∆Greação entre gás nitrogênio e gás hidrogênio, produzindo amônia
gasosa a 298 K a partir dos valores de ∆H e ∆S (tabelas dos livros). A reação
será espontânea?
Resposta: -32,84 kJ
6) Cálculo do trabalho máximo diferente do de expansão numa reação química.
Qual a energia disponível para sustentar a atividade muscular e nervosa na
combustão de 1,00 mol de moléculas de glicose nas condições normais, a 37oC
(temperatura do sangue)? A entropia padrão da reação é + 182,4 J/K.mol.
Lembrando que w não expansivo = ∆G. Busque os valores de entalpia padrão em
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tabelas no livros e considere que o valor dado a 298K é semelhante ao valor a
37oC.
Resposta: -2865 kJ
7) Que trabalho, além do de expansão, pode ser obtido pela combustão de 1,00 mol
de metano gasos, em condições normais, a 298K? Tem-se que ∆Sor = -243
Resposta: 818 kJ.
J/Kmol.
8) Determine a energia de Gibbs padrão da reação de combustão do monóxido de
carbono a 25oC. Resposta: -257,2 kJ/mol
9) Determine ∆Gro para a reação entre amônia gasosa e gás oxigênio, produzindo
gás nitrogênio e água líquida. Resposta: -1356,97 kJ/mol
10) Avalie se ureia, CO(NH2)2, (um importante insumo como fertilizante) pode ser
produzido espontaneamente a partir de seus elementos constituintes no estado de
menor energia (C(gr), O2(g), N2(g) H2(g)) a 298 K? Para avaliar a
espontaneidade da reação é necessário conhecer ∆Gro. Dado para a uréia: ∆Hfo =
-333,51 kJ/mol e ∆So = 104,60 J/K.mol. Os demais dados deverão ser coletados
das tabelas dos livros.
Resposta: ∆Gro = -197,4 kJ, portanto é espontâneo.
11) Use os dados das propriedades termodinâmicos tabeladas nos livros para as
reações abaixo e de termine ∆Hor para cada reação a 298K.
a) Reação entre ácido sulfídrico e gás oxigênio, gerando água líquida e dióxido
de enxofre gasoso.
b) Reação entre o ácido sulfídrico e gás oxigênio, gerando água gasosa e
dióxido de enxofre gasoso.
c) Reação entre amônio gasosa e óxido nitroso gasoso, produzindo água
oxigenada e gás nitrogênio.
Respostas: a) -1124,06 kJ/mol; b) -1036,04 kJ/mol; c) -956,5 kJ/mol.
12) Para as reações do problema 11, determine ∆So a 298K a partir dos dados das
tabelas de propriedades termodinâmicas.
Respostas: a) -390,73 J/K.mol; b) -152,90 J/K.mol;
13) Para as reações do problema 11, determine ∆Gro para cada reação a 298K
a) utilizando os resultados do problema 11 e 12 e
b) utilizando os valores de ∆Gfo a 298 K dado nas tabelas.
Resposta: -1007,53 kJ/mol; -990,41 kJ/mol; -949,6 kJ/mol. Os resultados de a e
b são iguais.
14) Vimos que a energia livre de Gibbs pode ser determinada através de variáveis
naturais (mensuráveis experimentalmente) como T, V e P, onde a derivada
parcial de G em função de P a T=constante é igual a V. Considerando esta
informação, avalie a espontâneidade para um processo no qual 0,022 mol de um
gás ideal expandido de 2505 psi de pressão para 14,5 psi de pressão, à
temperatura ambiente de 298 K. Resposta: ∆G= -278 J, portanto espontâneo.
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