Ministrio da Educao UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN Cmpus Curitiba Lista de Exerccios TermodinmicaDisciplina: Qumica - Prof. Bruno Nowacki Paraa2APS,deverserentregueosexerccios 7,10,15,19,21,23,29e32nodiada segunda prova terica. 1) Defina: a)Sistema Aberto: b)Sistema Fechado: c)Sistema Isolado: d)Processo Isotrmico: e)Processo Endotrmico: f)Processo Exotrmico: g)Processo espontneo: h)Processo no Espontneo: i)Lei de Hess: j)Funo de Estado: 2)Umaamostracontendo45gdeMnCl2aquecidade20,5oCpara90oC.Nahiptesedequea capacidade calorfica do outro seja constante neste intervalo, calcule o calor deste processo. Dados: massas molares Mn =54,94g mol-1 / Cl = 35,45g mol-1; Capacidade calorfica MnCl2: 72,9J oC-1. mol-1). 3) Qual ser o sinal para o sistema quando: a)A vizinhana perde calor: b)A vizinhana absorve calor: c)A vizinhana realiza trabalho: d)A vizinhana sofre trabalho: 4)Algumasreaesqumicasseprocessamespontaneamente,pormoutrasnecessitamabsorver energiadeumafonteexterna.Caracterize,nosdiagramasabaixo,avariaodeentalpiadas reaes, identificando-as como endotrmicas e exotrmicas. 5) Observe o esquema abaixo: ` De acordo com o esquema apresentado, podemos dizer que esse processo dever ser: a) endotrmico, com H= + 1.870 kJ. c) exotrmico e liberar 130 kJ. b) endotrmico e absorver 130 kJ. d) exotrmico, com H = -1.870 kJ. 6) Considere as equaes: A reao qumica em que h maior quantidade de calor liberado, em kJ/mol, : a)Ib) II c) III d) IV e) V 7) Considere um sistema com volume de 45L. Calcule: (Dados: 1L.atm = 101,3kJ) a)U quando 5kJ calor absorvido a volume constante. b)OtrabalhodeexpansoeUquandoosistemaexpandeparaumvolumede90Lcontra presso constante de 0,7atm 8)Emumtextoencontramosaseguintefrase:Quandoaguasofrefuso,ocorreumareao qumica exotrmica. Na frase h:a)apenas um erro, porque a gua no se funde. b)apenas um erro, porque a reao qumica endotrmica.c)apenas um erro, porque no se trata de uma reao qumica, mas de processo fsico. d)dois erros, porque no se trata de reao qumica nem o processo fsico exotrmico. e)trserros,porqueaguanosefunde,noocorrereaoqumicaeoprocessofsico endotrmico. 9) Coloque os processos fsicos abaixo em ordem crescente de absoro de calor: naftaleno (s) naftaleno(g) H1 naftaleno (s)naftaleno (l) H2 naftaleno (l)naftaleno (g) H3 10) O que entalpia padro de formao de uma substncia? 11) O que entalpia padro de combusto de uma substncia? 12) O que entalpia padro de liquefao? 13)AsentalpiasdevaporizaopadroparaoArgnioemetanolso6,2kJ.mol-1e35,5kJ.mol-1, respectivamente. Explique o motivo desta diferena. 14)Muitoscarrosutilizamolcooletlicocomocombustvel.Sabendoquesuacombustototal representada pela equao qumica balanceada: C2H5OH(l)+3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O H = - 327 kcal/molC2H5OH = 46g/mol Calcule, em joules, a quantidade de calor liberada na queima de 141 g de lcool etlico. 15) Considere as seguintes equaes qumicas, temperatura de 300K: 1. 2H2O2(g) 2H2O(g) + O2(g) S= 31,0 J.K-1H= 50,5 kJ 2. N2(g) + 2O2(g) 2NO2(g)S= 28,7 J.K-1 H= 16,2 kJ3. 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)S= 73,67 J.K-1H= 22,1 kJ Combasenosdadosanteriormentefornecidos,paracadareaocalculeaenergialivredeGibbse determine a espontaneidade. 16) Considere o seguinte conjunto de afirmaes, classifique-as de Verdadeira (V) ou Falsa (F): ( ) Para uma reao exotrmica em recipiente fechado e indeformvel U < 0. ( ) Se considerarmos um sistema e sua vizinhana globalmente isolados, entoUsist. + Uviz = 0 ( ) Num sistema fechado, no h trocas de energia, sob a forma de calor, com o exterior. 17) Assinale a afirmao correta que completa a seguinte frase: Uma reao espontnea a qualquer temperatura apresenta: a)H < 0e S < 0 b) H < 0e S > 0 c) H > 0e S < 0 d) H > 0e S > 0 e) H > 0eS = 0 18) Classifique as afirmaes em Verdadeira(V) ou Falsa (F). ( )Durante a expanso de um gs, o trabalho efetuado positivo. ( )A energia interna de um gs que sofre uma compresso, sem fornecimento de calor, aumenta. ( )Uma reao qumica exotrmica e espontnea dever apresentar: S < 0, H < 0 e G H/T. 19) Com base na seguinte informao: H2(g) + O2(g)H2O(l)H = -286 kJ H2(g) + O2(g)H2O(g)H = -242 kJ Calcule o calor de vaporizao da gua. Comente o resultado. 20)4,0kJdecalorsofornecidosaumaquantidadedear.CalculeUparaoarse(a)nenhum trabalho realizado pelo ar, (b) o ar se expande e realiza 0,5 kJ de trabalho; (c) 1,0 kJ de trabalho realizado na compresso do ar ao mesmo tempo que ele aquecido. 21)Umacertareaoserealizapressoconstante.Duranteoprocesso,osistemaabsorvedas vizinhanas125kJdecalor,ecomoosistemaseexpandenodecorrerreao,elerealizaum trabalho de 12 kJ sobre as vizinhanas. Calcule o valor de q, w, U, H do sistema. 22) As variaes de entalpia (H) do oxignio, do estanho e dos seus xidos, a 298 K e 1 bar, esto representadas no diagrama: Assim, a formao doSnO(s), a partirdos elementos, corresponde auma variao de entalpia de 286 kJ/mol. a) Calcule a variao de entalpia (H1) correspondente decomposio doSnO2(s) nos respectivos elementos, a 298 K e 1 bar. b)Escrevaaequaoqumicaecalculearespectivavariaodeentalpia(H2)dareaoentreo xido de estanho II (SnO) e o oxignio, produzindo o xido de estanho IV(SnO2), a 298 K e 1 bar. 23) possvel produzir cloreto de hidrognio a partir de gs hidrognio e gs cloro:H2(g) + Cl2(g)2HCl(g) H = ? Utilizandoasequaestermoqumicasfornecidasaseguir,determineovalorHparaareao acima: NH3(g) + HCl(g)NH4Cl(s) H = 176 kJ N2(g) +3H2(g)2NH3(g)H = 92,22 kJ N2(g) + 4H2(g) +Cl2(g)2NH4Cl(g) H = - 628,86 kJ 24)Umaamostrade25gdeAgClaquecidade25oCpara43oC.Sendoacapacidadecalorfica constantenesteintervalo,calculeaquantidadedecalorabsorvidapeloAgCl.(Dados;capacidade calorfica 50,8 J/oC.mol; Massa molecular: 143g/mol) 25) Um sistema reversvel contendo 252g de argnio se expande isotermicamente de 25L at 63L em 300K. Calcule o trabalho realizado pelo sistema. (massa molar: 39,94g/mol) 26)Calculeaentropiadeumagarrafadeguaquefoisubmetidaaaquecimentoondehouvea transferncia de energia de 140J para a gua a 40oC. 27) Uma amostra contendo 2 mols de NH3(g) teve sua temperatura aumentada de 318K para 468K. Qual a variao de entropia do sistema? (Dado: capacidade calorfica 35,1 J/K.mol). 28)Confirmequeobenzenolquidoeovapordebenzenoestoemequilbrionopontonormalde ebuliodobenzeno(80,1oCe1atm).Aentalpiadevaporizaonopontodeebuliode 30,8kJ/mol e sua entropia de vaporizao de 87,2J/K.mol. 29) Calcule a energia livre molar (Energia Livre de Gibbs) para o processo H2O(l)H2O (g) quando a temperatura for de: a) 95oC. b) 105oC . A entalpia de vaporizao de 40,7kJ/mol e a entropia de vaporizao de 109,1J/K.mol. Indique se a vaporizao ou no espontnea em cada caso. 30)Umaamostrade56gdeacetilenoC2H4(g)emumconjuntocompistoinicialmentecom25Lse expandeparaovolumede90Lempressoconstantede1atmsobresuasvizinhanasaomesmo tempoqueatemperaturatemvariaode30oCpara60oC.Dados:MassamolarC2H4=28g.mol-1 CC2H4: 219,5 J.K-1.mol-1 a)Qual o calor envolvido no processo? b)Qual o trabalho de expanso do gs durante este processo? c)Qual a variao de energia interna do gs durante este processo? 31) Calcule:a)Emseupontodeebulioavaporizaode0,235moldeCH4(l)requer1,93kJdecalor. Qual a entalpia de vaporizao do metano? b)Um aquecedor eltrico foi imerso em um frasco de etanol em ebulio, C2H5OH, e 22,45 g de etanolforamvaporizadosquando21,2kJdeenergiaforam fornecidos.Qualaentalpiade vaporizao do etanol? 32)Umprocessonoespontneo,exotrmicocomSnegativopodetornar-seespontneosea temperatura for aumentada? Explique. 33)Umprocessonoespontneo,endotrmico,comSpositivopodetornar-seespontneosea temperatura for aumentada? Explique. Respostas: 2) q = +1811J 3) a) + b) - c) + d) -5) b 6) II 8) d 9) H1 > H3 > H2 11) Calor liberado pela combusto total de um mol de uma substncia no estado padro. 12) Calor absorvido pelo processo fsico de liquefao um mol de uma substncia. 13) As interaes intermoleculares entre as molculas de metanol so mais efetivas quando comparadas as interaes do argnio, portanto o metanol precisa de mais energia para vaporizar do que o argnio. 14) -4180kJ 16) VVF 17) b 18)FVFF 20) a) U = 4kJ; b) U = 3,5kJ; c) U = 5kJ. 22) a) H1 = +581kJ.mol-1; b) H2=-295kJ.mol-1 24) 159,8J 25) -14,5kJ 26) 0,44J.K-1 27) 27,12J.K-1 28) G = 30800J - 30790J 0 30) a) q = +13,17kJ b) -6,59 kJc) U = 6,58kJ 31) a) 8,13kJ.mol-1 b) 43,44kJ.mol-1 33) Sim, neste caso se o termo -TS for maior que o termo +H, o G ser negativo.