Sugestão: quando cabível, faça a análise dimensional nas nas

Universidade Federal do Paraná
Departamento de Química
Décima Lista de Físico-Química I (CQ046)
Professor Eduardo Lemos de Sá
Sugestão: quando cabível, faça a análise dimensional nas principais equações utilizadas.
1a Questão : A tabela abaixo mostra a variação da constante de equilíbrio da reação de
decomposição de Ag2CO3 (s) em diversas temperaturas:
T/K
350.00
400.00
450.00
500.00
KP0
3.98 10-4
1.41 10-2
1.86 10-1
1.48
Pede-se:
a) Escreva a equação química que representa este processo;
b) Escreva a expressão para a constante termodinâmica de equilíbrio deste processo;
c) Este processo é endo ou exotérmico? Justifique a sua resposta com base em uma análise
qualitativa;
d) Determine os valores de ΔH0, ΔG0 e ΔS0 na temperatura de 400.00 K . (R.: ΔH = + 80.0 kJ mol )
0
-1
2a Questão : Os volumes molares parciais da propanona e do triclorometano em uma mistura
na qual xCHCl3 = 0.4693 são iguais a, respectivamente, 74.166 cm3 e 80.235 cm3. Calcule a
densidade desta mistura.
3a Questão : Considere a reação de formação de amônia gasosa, na temperatura de 25.00 0C,
um equilíbrio químico onde as espécies podem ser consideradas como gases ideais. Pede-se:
a) Determine o valor de Kx se a pressão do sistema é igual a 2.00 atm.
b) Se 3.00 mol de N2 (g), 1.00 mol de H2 (g) e 1.00 mol de NH3 (g) são colocados em um
recipiente, este sistema estará em equilíbrio químico? Se não, calcule a posição de equilíbrio
deste processo.
c) Se houver um acréscimo de 1.00 mol de N2 (g), após o sistema do itém b atingir o estado de
equilíbrio, calcule a nova posição de equilíbrio. Interprete este resultado com base no
Princípio de Le'Chatelier.
Obs.: Se necessário, utilize uma tabela de valores termodinâmicos para este processo.
4a Questão : A reação em fase gasosa A + B ⇄ C + 2 D apresenta-se, a 298.15 K e
P = 1.00 bar, com ΔG0 = - 5.60 kJ mol-1. Determine a composição da mistura, inicialmente
composta por 2.00 mol de A, 1.00 mol de B e 3.00 mol de D, quando o equilíbrio químico for
atingido. (R.: x = 0.1163)
C
A partir da mistura em equilíbrio, duas alterações podem acontecer:
a) o volume do sistema é reduzido de tal forma que a pressão total passa a ser 4.00 bar;
b) Uma mistura de He e Ar gasosos (1:2) é injetada no sistema, de forma que a pressão passa
a ser 4.00 bar.
Para ambos os casos, determine as novas composição do sistema em equilíbrio.
5a Questão : Quando uma radiação luminosa atravessa uma célula espectroscópica de
comprimento L que contém um gás a um pressão P, a absorção de energia é proporcial a
P x L. Considere o equilíbrio químico N 2O4 (g) ⇄ NO2 (g), onde o NO2 (g) é o gás absorvente de
radiação.
a) Mostre que quando duas células de comprimentos L 1 e L2 , contendo gases nas pressões P1
e P2 , apresentam absorções de mesma intensidade, a expressão da constante de equilíbrio é
2
2
L
(P1 ρ −P 2)
dada por K=
, onde ρ= 1 ;
0
L2
(ρ(ρ−1)(P2−P1 ρ)) P
b) Os seguintes valores experimentais foram obtidos com L 1 e L2 respectivamente iguais a
395 mm e 75 mm
Absorvância
P1 / Torr
P2 / Torr
0.050
1.00
5.47
0.100
2.10
12.00
0.150
3.15
18.65
A partir destas informações, determine o valor da constante de equilíbrio. (R.: K0 = 0.140)
6a Questão : Considere que há três equilíbrios concorrentes, a saber: A ↔ B , A ↔ C e
o
K A→ B
B ↔ C , onde todas as espécies estão em fase gasosa. Mostre que x B=
.
o
o
1+ K A →B + K A →C
7a Questão : A dissociação da molécula de I2 (g) pode ser monitorada pela medição da
pressão total, possiblitando obter-se os dados mostrados na tabela abaixo:
T/K
973
1073
1173
P / (10-2 atm)
6.244
6.500
9.181
nI2 / (10-4 mol)
2.4709
2.4555
2.4366
Onde nI2 é a quantidade de matéria inicial de I2 na mistura gasosa, cujo volume é 342.68 cm3.
Calcule as constantes de equilíbrio em cada uma das temperaturas e, em seguida, determine o
valor do ΔH0 . Compare este valor com a energia de dissociação de I 2. (R.: K = 1.82 10
973
-3;
ΔH = + 156.0 kJ mol )
0
-1
8a Questão : Na temperatura de 2257 K e P = 1.00 atm, o valor de ΔG0 para a reação de
decomposição de água em hidrogênio e oxigênio é igual a + 240.00 kJ mol-1 (o coeficiente
estequiométrico da água é 1). A partir desta informação, determine a fração de moléculas de
água que se decompõem. (R.: α = 1.77)
9a Questão : Utilizando-se de uma tabela de dados termodinâmicos (como por exemplo,
aquelas que se encontram nos Apêndices do livro Physical Chemistry, Atkins, Oxford
University Press), determine os valores de ΔG0 , a 298.15 K e a 400.00 K (assuma que nesta
variação de temperatura, ΔH0 é constante), para a reação, não-balanceada:
PbO(s) + CO(g) ⇄ Pb(s) + CO2(g).
Em seguida, calcule K0 nas duas temperaturas citadas (R.: K = 9.20 10 , K = 1.30 10 )
298
11
400
9
Bom Trabalho