lista energia gibbs207

Universidade Federal Fluminense - Departamento de Físico-química. Disciplina: Físico- Química I - 3a Lista de exercícios - 2/2007

1.Calcular a variação de entropia a 370,0 K e 1 atm para a reação 20

/ . / . sabendo que

Substância 283,93 39,20 183,745 28,89

114,713 20,786 25,50 13,61. 10 205,138

R.: 105,07 J/K.mol

2. 2,0 moles de um gás ideal a 22,4 L e 273,0 K sofrem uma mudança de estado (A) isotérmica, e em seguida (B) isobárica chegando ao estado 4,0 atm e 303,0 K. Sabendo que / . é constante calcule ΔG e ΔA em cada etapa e na mudança completa.

20,0

∆ , / / .

R.: 756,9 cal; 756,9 cal; -1200 cal; -1317 cal; -443,1 cal; -560,1 cal.

3. Cem gramas de hidrogênio, a 0 oC, expandem-se adiabaticamente no vácuo até que sua pressão se reduza a um centésimo do valor inicial. Determine as variações de U,H,A e G do hidrogênio nesta expansão. Admitir comportamento ideal. R.: 0;0;-522,9 kJ; -522,9 kJ

4. Dada a reação Composto

-98,23 17,30 -101,99 29,27

-22,06 44,63 -68,32 16,72

a. Calcule a variação de energia livre de Gibbs para esta reação a 298,15 K b. Calcule a variação de energia livre de Gibbs a 450 K e discuta a espontaneidade da reação em função

da temperatura.

5. Sabendo que para a reação A (s) + B2 (l) → AB2 (l)

a forma funcional da entalpia padrão entre 500 K e 2000 K é dada por: 2220 )(10.1,21,88 TJKkJHT

−−+−=Δ e ΔS0

831 = -52,5 J/K, diga se a reação é espontânea a 1000 K. R.: Espontânea 6. Supondo que as forças atrativas intermoleculares possam ser desprezadas, encontre a expressão para a

fugacidade de um gás de van der Waals em termos da pressão, e a. estime seu valor para a Amônia (b = 3,707 x 10-2 l/mol) a 298,15K em 10,00 e em 100,00 atm.

R.: 10,15 atm, 116,37 atm. b. Calcule a variação do potencial químico da amônia quando ela é comprimida de 10,00 para 100,00 atm

a 298,15K R.: 6,0 kJ/mol. 7. Se a energia livre G° da grafite, a 25°C e 1 atm, é considerada igual a zero, o valor de G° para o diamante é

685 cal/mol, nas mesmas condições de temperatura e pressão. As entropias são: S298 (diamante) = 0,583 cal/K.mol

S298 (grafite) = 1,361 cal/K.mol Qual a possibilidade de convertermos grafite em diamante, variando somente a temperatura? Considere a entropia constante com a temperatura. ....R.: É impossível

8. Numa mistura de nitrogênio, hidrogênio e amônia em equilíbrio químico, a 400 oC, as pressões parciais

dos três gases eram, respectivamente, 17,9 atm, 12,7 atm e 2,45 atm a. Calcular KP para a reação N R.: 1,64.10-4 3 2b. A 400 oC, em que direção avançará a reação numa mistura em que as pressões parciais do nitrogênio,

do hidrogênio e da amônia são, respectivamente, 10 atm, 20 atm e 3 atm? R.:direto


9. A 1600 K, a constante de equilíbrio da dissociação é igual a 0,26. Qual o grau de dissociação do bromo nesta temperatura, sob pressão de 1 atm? Qual a massa especifica da mistura em equilíbrio? Massa molar do bromo: 79,9 g/mol. R.:0,25; 0,97 g/L

2

n . A 100

10. Co sidere o equilíbrio 0 K, a composição duma amostra da

mistura em equilíbrio é Substância Mol % 27,1 27,1 22,9 22,9

a. Calcular Kp e ΔGo a 1000K R.: 1,4; -2797,43 J/mol b. A partir dos resultados do item a e dos dados abaixo, calcule ΔGo para esta reação a 1000K

R.:-29,7 kJ/mol 11. A 500 K temos os seguintes dados

Substância / / . HI (g) 32,41 221,63 H2 (g) 5,88 145,64 I2 (g) 69,75 279,94

Um mol de H2 e um mol de I2 são colocados em um recipiente a 500 K. A essa temperatura apenas os gases estão presentes e o equilíbrio é estabelecido. 2

1089,8

PC

PC

a. Calcule KP a 500 K e a fração molar de HI presente a 500 K e 1 atm R.: 112,9; 0,84 b. Qual deverá ser a fração molar de HI a 500 K e 1 atm? R.: 0,84

12. A 200 oC tem-se que a ΔH 1730cal/mol e ∆G cal/mol para a dissociação do

pentacloreto de fósforo a. Qual a fração molar do pentacloreto no equilíbrio a 1 atm? R.: 0,07 b. Sob pressão de 1 atm, qual será o grau de dissociação quando x 0,11 no equilíbrio? R.: 0,802 c. Considerando que ΔH não varia com a temperatura, determine a temperatura em que x 0,11 no

equilíbrio sob pressão de 1 atm. R.: 361,55K

13. Para o equilíbrio 2 a 1123 K, a porcentagem molar de CO na fase gasosa, é de 93,77 % a uma pressão de 2 atm. Calcular a. Kp R.: 28,23 b. A porcentagem molar de CO na fase gasosa no equilíbrio quando a pressão total é de 10 atm. R.: 0,783

14. Se a reação 2 entra em equilíbrio a uma pressão total de 1 atm e a

analise do gás mostra que a 700 K e 800 K, 2,165 e 1,083, respectivamente, e se apenas H2 (g)

esteja presente inicialmente junto com o excesso de , calcule, considerando ΔHo independente da temperatura a. Kp a 700 K e 800 K R.: 3,85; 1,56 b. ΔHo e ΔSo a 700 K. R.: -42,06 kJ/mol; -48,9 J/K.mol

15. A constante de equilíbrio da reação C2H4(g) + H2 (g) → C2H6(g)

é igual a 8,74 a 25oC. A da reação C2H2 (g) + H2 (g) → C2H4(g)

vale 3,7 x 1024 a 25oC. Calcule as constantes de equilíbrio e os valores de ΔGo para as reações: a. 2C2H4 (g) + 2H2 (g) → 2C2H6 (g) R.: 76,39; -2,6 kcal. b. C2H2 (g) + 2H2 (g) → C2H6 (g) R.: 3,23 x 1025; -35,0 kcal.

16. Uma reação fundamental na biosíntese de gordura é a conversão de glicerol para glicerol-1-P pelo ATP

glicerol + ATP ↔ glicerol-1-P + ADP no estado estacionário em células vivas [ATP] = 10-3 M e [ADP] = 10-4 M. O valor máximo observado da razão [glicerol-1-P]/[glicerol] é 770 a 25 oC e pH 7. a. Calcule K e ΔG0

298 para a reação R.: 77; -10,8 kJ/mol o que ATP + H 0b. Sabend 2O ↔ ADP + P......ΔG 298 = -31,0 kJ/mol


+ H2O R.: 20,2; 2,9.10-4

17. m recipiente de volume total 6,0 L é dividido em três partes iguais e termostatizadas a 25 oC. A pressão em cada parte é 1 atm, e cada

retiradas. R.: -668,3 J Calcule a energia de Gibbs d

diferente tipos R.: -1,1 kJ Como ficariam seus resultad

1 J 18. Q ro moles de nitrogênio, n m s de hi r oxigênio são misturados a T = 300

p = 1atm

b. valor de n para o qual ΔGmistc. Calcule o valor mínimo de Δ

5 C e 1,o atm, uma solução m ume de 307,09 cm3.

a. Sabendo que para esta solu , calcule o volume parcial molar do metanol.

olumes de água e de metano ue devem ser misturado p ra se o ter 460,639 cm de solução com a mesma composição do item a.

o que existe entra as léculas de água e metanol.

20. Sabe volume molar da água pura nol x

calcule ΔG0298 e K para a reação

glicerol + P ↔ glicerol-1-P

Uuma delas contem um tipo diferente de gás. Sabendo que os gases

comportam-se idealmente a. Calcule a energia de Gibbs da mistura quando as divisórias sãob. e mistura se o recipiente fosse dividido em 6 partes iguais, todas sob 1

atm e contendo de gases. c. os se em todas as partes colocássemos o mesmo tipo de gás? Porque?

R.: -668,3 J; - ,1 k uat ole d ogênio e (8-n) moles de

K ea. Escreva a expressão para ΔGmist

Calcule o possui um mínimo R.: 4 mol Gmist R.: -32,88 kJ

o19. A 2 de 72,061 g de água e 192,252 g de metanol (M=32 g/mol) tem u

vol ção = 16,488 cm3/mol

R.: 40,19 cm3/mol b. Sabendo que ρ(H2O) = 0,997 g/cm3 e ρ(Met) = 0,791 g/cm3 calcule os v

3l q s a b R.: 108,325 ; 364,096

c. Usando os resultados do item b discuta sobre o tipo de interaçã mo R.: atrativas

ndo que o é 18 cm3/mol, e que para as soluções aquosas de eta

0,91 14,6 58,0 0,33 16 56,6 ,4

a. Quantos litros de água devem ser adicionados a 1000,0 L de uma solução 91 % (em mols) de álcool para se ter uma solução 33 %? R.: 584,84 L

b. Qual o volume da solução resultante? R.: 1512,3 L.

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