UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

UNIDADE ACADÊMICA DE ENSINO – UAE

Disciplina de Físico-Química II

Prof. Juliano Carlo R de Freitas

Lista de Exercício

Dados: TK = ToC + 273,15; R = 8,3145 J.mol-1.K-1; ∆fGo (NH3)= - 16,45 kJ.mol-1;

1. Calcule a constante de equilíbrio da reação da síntese da amônia,

N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g), a 298 K,

e mostre a relação entre K e as pressões parciais no equilíbrio quando a pressão total for

suficientemente baixa para os gases serem tratados como perfeitos.

2. A energia de Gibbs padrão da reação de decomposição, H2O(g) → H2(g) + ½ O2(g) é

+118,08 kJ.mol-1, a 2300 K. Qual o grau de dissociação da H2O, a 2300 K e 1,00 bar?

3. A energia de Gibbs padrão da reação da questão 2, a 2000 K, é +135,2 kJ.mol-1.

Imaginemos que o vapor de água, a 200 kPa, passe pela tubulação de uma fornalha, a esta

temperatura. Calcule a fração molar o O2 presente na corrente de gás efluente.

4. Estime o efeito que uma elevação da pressão por um fator de 10 provocará na

composição da reação N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g), no equilíbrio. Apresente todos os

cálculos necessários para justificar sua resposta.

5. A constante de equilíbrio, a 400 K, da isomerização do cis-2-buteno a trans-2-buteno é K =

2,07. Calcule a energia de Gibbs padrão da reação.

6. A 2257 K e 1,00 atm de pressão total, a água está 1,77% dissociada na reação 2 H2O(g) →

2 H2(g) + O2(g) em equilíbrio. Calcule (a) K, (b) ∆rGo e (c) ∆rG =na temperatura mencionada.

7. O bromo molecular está 24% dissociado a 1600 K e 1,00 bar no equilíbrio Br2(g) ↔ 2

Br(g). Calcule (a) K a 25 oC, (b) ∆rGo e (c) K a 2000 oC, sabendo que ∆rG

o = +112 kJ.mol-1 no

intervalo de temperatura considerado.

8. A constante de equilíbrio de uma reação ajusta-se à equação

Ln K = - 2,04 – 1176/T + 2,1.107/T3

entre 400 K e 500 K. Calcule a entalpia padrão da reação a 450 K

9. A pressão de equilíbrio do H2 sobre o urânio sólido e o hidreto de urânio, UH3, é 1,04 torr

a 500 K. Calcule a energia de Gibbs padrão de formação do UH3(s) a 500 K.

10. A constante de equilíbrio da reação N2(g) + O2(g) ↔ 2 NO(g) é 1,69.10-3 a 2300 K. Uma

mistura de 5,0 g de nitrogênio e 2,0 g de oxigênio está encerrada num recipiente de 1,0 L e é

aquecida a 2300 K até atingir o equilíbrio. Calcule a fração molar do NO no equilíbrio.

11. Qual a entalpia padrão de reação de uma reação cuja constante de equilíbrio (a) fica

duplicada, (b) fica dividida por dois quando a temperatura aumenta de 15 K para 310 K.

12. A pressão de vapor da dissociação do NH4Cl, a 427 oC, é 608 kPa, e é 1115 kPa a 459 oC.

Calcule (a) a constante de equilíbrio, (b) a energia de Gibbs padrão da reação, (c) a entalpia

padrão, (d) a entropia padrão de dissociação, tudo a 427 oC. Admita comportamento de gás

perfeito para o vapor e que ∆Ho e ∆So sejam independentes da temperatura, no intervalo

mencionado.

13. Na titulação de um ácido fraco por base forte, o pH a meia distância do ponto

estequiométrico é 4,82. (a) Qual a constante de dissociação do ácido e o pKa do ácido? (b)

Qual o pH de solução 0,025 M no ácido?

14. Evapora-se o ácido acético num balão de 21,45 cm-3, a 437 K e sob pressão externa de

764,3 Torr. O balão é então selado e determina-se a massa do ácido presente, encontrando-

se 0,0519 g. A experiência é repetida, com o mesmo balão, porém a 417 K, e a massa de

ácido acético no balão é então de 0,0380 g. Calcule a constante de equilíbrio da reação de

dimerização do ácido no vapor e a entalpia de vaporização.

15. Se Q = 1,0.1050 para a reação C(s) + O2(g) → CO2(g) em 250C, ele tenderá a formar

produtos, a formar reagentes ou estará em equilíbrio? (Dados: R = 8,3145 J.mol-1.K-1; ∆Gf0

(CO2(g)) = -394,36 kJ.mol-1)

16. Determine Kc para os seguintes equilíbrios a partir do valor de K:

(a) 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g), K = 1,8.10-2 em 500 K;

(b) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g), K = 167 em 1073 K.

17. Determine se os reagentes ou os produtos são favorecidos pelo aumento da pressão

total (resultado da compressão) em cada um dos seguintes equilíbrios. Se nenhuma

mudança ocorre, explique por quê:

(a) 2 O3(g) 3 O2(g)

(b) H2O(g) + C(s) H2(g) + CO(g)

(c) 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)

(d) 2 HD(g) H2(g) + D2(g)

(e) Cl2(g) 2 Cl(g)

18. Diga, para cada um dos seguintes equilíbrios, se haverá deslocamento na direção dos

reagentes ou dos produtos quando a temperatura aumenta. (Justifique a resposta em

termos matemáticos)

(a) N2O4(g) 2 NO2, ∆H0 = +57 kJ

(b) Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4(g), ∆H0 = -161 kJ

(c) CO2(g) + 2 NH3(g) CO(NH2)2(s) + H2O(g), ∆H0 = -90 kJ

19. Para a reação em fase gasosa 2A + B → 3C + 2D encontrou-se que, quando 1,00 mol

de A, 2,00 moles de B e 1,00 mol de D foram misturados e o equilíbrio foi atingido a 1,00

bar, a mistura resultante tinha 0,90 mol de C. Calcule a constante de equilíbrio.