DISCIPLINA: Química Geral e Inorgânica CURSO - udesc

Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
Centro de Ciências Tecnológicas – CCT
Departamento de Química - DQM
DISCIPLINA: Química Geral e Inorgânica
QGI0001
CURSO: Engenharia de Produção
e sistemas
LISTA DE EXERCÍCIOS 04 – Termodinâmica
1. Nos quatro cilindros do motor de um automóvel, os gases se expandem de 0,22 L a 2,2
L durante um ciclo de ignição. Supondo que o virabrequim exerça uma força constante
equivalente à pressão de 9,60 atm sobre os gases, qual é o trabalho realizado pelo motor
em um ciclo?
2. O perclorato de potássio (KClO4) é usado como oxidante em fogos de artifício. Calcule
o calor necessário para aumentar a temperatura de 10,0g de KClO4 de 25 °C até a
temperatura de ignição (900 °C). A capacidade calorífica do KClO4 é 0,8111 J/K.g.
3. Um sistema foi aquecido usando-se 300 J de calor, mas sua energia interna caiu 150 J.
Calcule w. O sistema realizou trabalho ou foi o contrário?
4. Em certa reação endotérmica, que ocorreu a pressão constante, 30 kJ de energia
entraram no sistema sob a forma de calor. Os produtos ocuparam menos volume que os
reagentes e 40 kJ de energia entraram no sistema na forma de trabalho executado pela
atmosfera exterior. Quais os valores de H e U desse processo?
5. Foram necessários 22 kJ para vaporizar uma amostra de 23 g de etanol (C2H5OH) no
seu ponto de ebulição. Qual é a entalpia de vaporização do etanol no ponto de ebulição?
6.
A entalpia de fusão do metal sódio é 2,6 kJ/mol, em 25 °C, e a entalpia de sublimação
do sódio sólido é 101 kJ/mol. Qual é a temperatura de vaporização do sódio a 25 °C?
7.
A 25 °C, a entalpia de vaporização do metanol é 38 kJ/mol e a entalpia de fusão é 3
kJ/mol. Qual é a entalpia de sublimação do metanol na mesma temperatura?
8.
Quanto calor é necessário para converter 80,0 g de gelo, que está a 0 °C, em água a 20
°C?
Dados: Cp,m(H2O) = 75 J/K.mol; Hfus° (H2O) = 6,01 kJ/mol
9.
Se começarmos com 325 g de água a 30 °C, quanto calor é preciso adicionar para
converter todo o líquido em vapor, a 100 °C?
Dados: Cp,m(H2O) = 75 J/K.mol; Hvap° (H2O) = 40,7 kJ/mol
10. O dissulfeto de carbono pode ser preparado a partir do coque (uma forma impura de
carbono), e do enxofre elementar segundo a reação:
4 C(s) + S8(s)  4 CS2(l) H° = +358,8 kJ
a) Qual é o calor absorvido na reação de 1,25 mol de S8?
b) Calcule o calor absorvido na reação de 197 g de carbono com excesso de enxofre.
c) Se o calor absorvido na reação foi 415 kJ, quanto CS2 foi produzido?
11. Use os dados da tabela abaixo para estimar o calor produzido na combustão completa
de 1 mol dos combustíveis listados, a 25 °C:
a) Etanol: C2H5OH(l) + 3O2(g)  2CO2(g) + 3H2O(l)
b) Metano: CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(l)
c) Glicose: C6H12O6(s) + 9O2(g)  6CO2(g) + 6H2O(l)
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Entalpias padrão de formação em 25 °C (kJ/mol)
Substância
Fórmula
dióxido de carbono
CO2(g)
monóxido de carbono
CO(g)
Água
H2O(l)
H2O(g)
Etanol
C2H5OH(l)
Glicose
C6H12O6(s)
Metano
CH4(g)
Hf°
-393,51
-110,53
-285,83
-241,82
-277,69
-1268
-74,81
12. Calcule a variação de entropia de um bloco de cobre que absorve 65 J de energia de um
aquecedor:
a) Se ele estiver a 25 °C
b) Se ele estiver a 100 °C
c) Explique qualquer diferença na variação de entropia
13. Use os dados abaixo para calcular a variação de entropia de:
a) Congelamento de 1 mol de água, em 0 °C
b) Vaporização de 50,0 g de água a 100 °C
Dados: ΔH°vap(H2O) = 40,7 kJ/mol e ΔH°fus(H2O) = 6,01 kJ/mol
14. Qual é a entropia de vaporização da acetona no ponto de ebulição normal (56,2 oC a 1 atm)?
Dado: ΔHvap(acetona) = 29,1 kJ/mol.
15. Será que a formação de fluoreto de hidrogênio (HF) a partir de seus elementos na forma
mais estável é espontânea a 25 0C? Dados:
H2(g) + F2(g) → 2 HF(g), ΔH0 = -542,18 kJ e ΔS0 = +14,1 J/K
16. Os combustíveis de foguete seriam inúteis se sua oxidação não fosse espontânea. Embora os
foguetes operem em condições muito diferentes das condições padrão, uma estimativa inicial do
potencial de um combustível de foguete pode determinar se sua oxidação nas temperaturas
elevadas que um foguete atinge é espontânea. Um químico que explorava combustíveis para uso
potencial no espaço imaginou usar cloreto de alumínio vaporizado em uma reação para a qual a
reação resumida é:
AlCl3(g) + O2(g) → Al2O3(g) + ClO(g)
Balanceie a equação. Use, em seguida os dados abaixo (que são para 2000 K) para decidir se o
combustível é promissor e merece mais estudo.
Dados:
ΔG°f(AlCl3, g) = -467 kJ/mol
ΔG°f(Al2O3, s) = -1034 kJ/mol
ΔG°f(ClO, g) = +75 kJ/mol