Sugestão: quando cabível, faça a análise dimensional nas nas

Universidade Federal do Paraná
Departamento de Química
Sexta Lista de Físico-Química I (CQ046)
Professor Eduardo Lemos de Sá
Sugestão: quando cabível, faça a análise dimensional nas principais equações utilizadas.
1a Questão : Calcule ΔG quando a pressão de 3.00 mol de um gás ideal puro é diminuída
isotermicamente de 2.00 bar para 1.00 bar na temperatura de 400.00 K. (R.: -6.92 kJ)
2a Questão : Para a reação em fase gasosa onde SO 3 g) é produzido a partir de uma mistura de
SO2 (g) e oxigênio gasoso, em T = 1000 K e P = 1767 torr, as frações em mol no equilíbrio de
SO2 e O2 são respectivamente 0.310 e 0.250 . Pede-se:
a) Determine ΔG0 e KP0 para esta reação em 1000 K; (R.: KP0 = 3.41)
b) Determine KP em 1000 K; (R.: KP = 3.41 bar-1)
c) Determine Kc0 em 1000 K. (R.: Kc0 = 284)
3a Questão : Um cientista adiciona 15.0 mmol de A e 18.0 mmol de B em um recipiente. Em
seguida, a temperatura é elevada até 600.0 K, onde o equilíbrio A + B ↔ 2 C + 3 D é
estabelecido em fase gasosa, resultando em uma mistura cuja pressão total é igual a 1085 torr
e que contém 10.0 mmol de C. A partir desta informação, determine ΔG0 e KP0, a 600 K para a
reação química escrita acima. (R.: ΔG0 = 13.2 kJ mol-1)
4a Questão : A reação de dissociação da molécula de N 2 (g), na temperatura de 4000 K,
apresenta o valor de KP0 = 3.0 10-6. . Se uma certa mistura gasosa, a 4000 K, apresenta-se com
as pressões parciais de N2, N e He iguais a 720 torr, 0.12 torr e 320 torr, é possível afirmar-se
que o equilíbrio químico foi atingido? Se ele não está em equilíbrio, a pressão de N (g)
aumentará ou diminuirá? Considere que a temperatura e o volume do recipiente são fixos.
5a Questão : A reação PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g) foi estudada em várias temperaturas:
KP0
0.245
1.99
4.96
9.35
T/K
485
534
556
574
0
0
0
Utilizando-se de somente estas informações, determine ΔG , ΔH e ΔS em T = 534 K.
Repita para T = 574 K. (R.: ΔS534 0 = 18.28 J mol-1 K-1)
d ln K 0c Δ U 0
=
dT
R T2
7a 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
6a Questão : Prove que para reações de gases ideais
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
8a 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.
9a 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.
10a 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 N2O4 (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 e as pressões P1 e P2 resultam em
absorções de mesma intensidade, a expressão da constante de equilíbrio é
2
2
L
(P1 ρ − P 2)
K=
onde ρ= 1 ;
0
L2
(ρ(ρ− 1)(P2− P1 ρ)) P
b) Os seguintes valores experimentais foram obtidos com L1 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)
11a 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 I2. (R.: K = 1.82 10
973
-3;
ΔH = + 156.0 kJ mol )
0
-1
12a 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)
13a 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
14a 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.
Bom trabalho