QuimFisicaTCap2 (Noções de Termodinâmica de Líquidos e Soluções)[Exercícios]
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA - UFPB CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN / Dep. de Química FÍSICO-QUÍMICA: 2º Capítulo (Noções de Termodinâmica de Líquidos e Soluções). Equilíbrio de Fases: Substâncias Puras 1. A energia de Gibbs padrão de formação do enxofre rômbico é 0 kJ·mol -1 , e a do enxofre monoclínico é +0,33 kJ·mol -1 , a 25 °C. Qual espécie polimórfica é mais estável nesta temperatura? Justifique. [Resp.: Enxofre rômbico] 2. Qual a diferença na energia de Gibbs molar, devido somente à pressão: (a) da água (densidade 1,03 g·cm -3 ), na superfície do oceano e na fossa do Mindanao (profundidade de 11,5 km), e (b) do mercúrio (densidade 13,6 g·cm -3 ), no topo e no fundo da coluna de um barômetro? [Sugestão: no topo, a pressão sobre o mercúrio é igual à sua pressão de vapor, que a 20 °C é 160 mPa.] [Resp.: (a) +2,03 kJ·mol -1 ; (b) +1,50 J·mol -1 ] 3. Calcule a variação da energia de Gibbs molar do dióxido de carbono (admitindo que o gás se comporta idealmente), a 20 °C, quando sua pressão parcial no ar muda isotermicamente de 1,0 bar para (a) 2,0 bar e (b) 0,00027 atm. [Resp.: (a) +1,7 kJ·mol -1 ; (b) -20 J·mol -1 ] 4. A entropia molar padrão do enxofre rômbico é de 31,80 J·K -1 ·mol -1 , e a do monoclínico é de 32,6 J·K -1 ·mol -1 . (a) O aumento da temperatura, sob pressão constante, pode fazer com que o enxofre monoclínico fique mais estável que o enxofre rômbico? (b) Se isto ocorrer, em que temperatura ocorrerá a transição a 1 bar? (Sugestão: consulte a questão 1 para dados adicionais) [Resp.: (a) Sim; (b) 700 K] 5. A entropia molar padrão do benzeno é 173,3 J·K -1 ·mol -1 . Calcule a variação da energia de Gibbs molar padrão quando o benzeno for aquecido de 20 °C para 50 °C. [Resp.: -5,2 kJ·mol -1 ] 6. Um recipiente aberto contendo (a) água, (b) benzeno e (c) mercúrio é colocado em um laboratório que mede 6,0 m x 5,3 m x 3,2 m, a 25 °C. Que massa de cada uma dessas substâncias será encontrada no ar do laboratório (assumindo que não há ventilação)? [Resp.: (a) 2,37 kg; (b) 41,9 kg; (c) 1,87 kg][Dados: pÁgua = 24 Torr, pBenzeno = 98 Torr e pMercúrio = 1,7 mTorr] 7. A pressão de vapor do hexano é prevista por: log (p/Torr) = 7,960 - 1780/(T/K). Determine a entalpia de vaporização desta substância. [Resp.: +34,08 kJ·mol -1 ] 8. A pressão de vapor do mercúrio a 20 °C é 160 mPa. Qual a sua pressão de vapor a 50 °C, dado que sua entalpia de vaporização é de 59,30 kJ·mol -1 ? [Resp.: 1,53 Pa] 9. A pressão de vapor da piridina é 50,0 kPa a 365,7 K e o ponto de ebulição normal é 388,4 K. Qual é a entalpia de vaporização da piridina? [Resp.: 36,7 kJ·mol -1 ] 10. Calcule o ponto de ebulição do benzeno, dado que sua pressão de vapor é 20,0 kPa a 35,0 °C e 50,0 kPa a 58,8 °C. [Resp.: 356 K]
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARABA - UFPBCENTRO DE CINCIAS EXATAS E DA NATUREZA CCEN / Dep. de Qumica
FSICO-QUMICA: 2 Captulo (Noes de Termodinmica de Lquidos e Solues).
Equilbrio de Fases: Substncias Puras
1. A energia de Gibbs padro de formao do enxofre rmbico 0 kJmol-1, e a do enxofre monoclnico +0,33 kJmol-1, a 25 C. Qual espcie polimrfica mais estvel nesta temperatura? Justifique.
[Resp.: Enxofre rmbico]
2. Qual a diferena na energia de Gibbs molar, devido somente presso:
(a) da gua (densidade 1,03 gcm-3), na superfcie do oceano e na fossa do Mindanao (profundidade de 11,5 km), e
(b) do mercrio (densidade 13,6 gcm-3), no topo e no fundo da coluna de um barmetro?
[Sugesto: no topo, a presso sobre o mercrio igual sua presso de vapor, que a 20 C 160 mPa.]
[Resp.: (a) +2,03 kJmol-1; (b) +1,50 Jmol-1]
3. Calcule a variao da energia de Gibbs molar do dixido de carbono (admitindo que o gs se comporta idealmente), a 20 C, quando sua presso parcial no ar muda isotermicamente de 1,0 bar para (a) 2,0 bar e (b) 0,00027 atm.
[Resp.: (a) +1,7 kJmol-1; (b) -20 Jmol-1]
4. A entropia molar padro do enxofre rmbico de 31,80 JK-1mol-1, e a do monoclnico de 32,6 JK-1mol-1. (a) O aumento da temperatura, sob presso constante, pode fazer com que o enxofre monoclnico fique mais estvel que o enxofre rmbico? (b) Se isto ocorrer, em que temperatura ocorrer a transio a 1 bar? (Sugesto: consulte a questo 1 para dados adicionais)
[Resp.: (a) Sim; (b) 700 K]
5. A entropia molar padro do benzeno 173,3 JK-1mol-1. Calcule a variao da energia de Gibbs molar padro quando o benzeno for aquecido de 20 C para 50 C.
[Resp.: -5,2 kJmol-1]
6. Um recipiente aberto contendo (a) gua, (b) benzeno e (c) mercrio colocado em um laboratrio que mede 6,0 m x 5,3 m x 3,2 m, a 25 C. Que massa de cada uma dessas substncias ser encontrada no ar do laboratrio (assumindo que no h ventilao)?
[Resp.: (a) 2,37 kg; (b) 41,9 kg; (c) 1,87 kg][Dados: pgua = 24 Torr, pBenzeno = 98 Torr e pMercrio = 1,7 mTorr]
7. A presso de vapor do hexano prevista por: log (p/Torr) = 7,960 - 1780/(T/K). Determine a entalpia de vaporizao desta substncia.
[Resp.: +34,08 kJmol-1]
8. A presso de vapor do mercrio a 20 C 160 mPa. Qual a sua presso de vapor a 50 C, dado que sua entalpia de vaporizao de 59,30 kJmol-1?
[Resp.: 1,53 Pa]
9. A presso de vapor da piridina 50,0 kPa a 365,7 K e o ponto de ebulio normal 388,4 K. Qual a entalpia de vaporizao da piridina?
[Resp.: 36,7 kJmol-1]
10.Calcule o ponto de ebulio do benzeno, dado que sua presso de vapor 20,0 kPa a 35,0 C e 50,0 kPa a 58,8 C.
[Resp.: 356 K]
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Equilbrio de Fases: Propriedades das Misturas
11. (a) Que massa de glicose se deve usar para preparar 250,0 mL de C6H12O6(aq) 0,112 M (concentrao molar)? (b) Que massa de glicose se deve usar para preparar C6H12O6(aq) 0,112 m (concentrao molal) utilizando 250,0 g de gua? (c) Qual a massa de glicina em 25,0 mL de NH2CH2COOH(aq) 0,245 M? (d) Qual a frao molar de alanina em 0,134 m de CH3CH(NH2)COOH(aq)?
[Resp.: (a) 5,04 g, (b) 5,04 g, (c) 0,460 g, (d) 2,41x10-3]
12.Os volumes parciais molares da propanona (A, CH3COCH3) e do triclorometano (B, CHCl3) em uma mistura onde a frao molar de CHCl3 xB = 0,4693 so, respectivamente, VA = 74,166 e VB = 80,235 cm3mol-1. Qual o volume de uma soluo com massa total de 1,000 kg?
[Resp.: 886,8 cm3]
13.Calcule (a) a energia de Gibbs molar de mistura e (b) a entropia molar de mistura quando os dois componentes principais do ar (nitrognio e oxignio) so misturados, a 298 K. As fraes molares de N2 e O2 so, respectivamente, 0,78 e 0,22. A mistura espontnea? Justifique.
[Resp.: (a) Gm = -1,31 kJmol-1, (b) Sm = +4,38 JK-1mol-1]
14.Foi preparada uma soluo dissolvendo-se 1,23 g de fulereno (C60) em 100,0 g de tolueno (C7H8, metilbenzeno). Dado que a presso de vapor do tolueno puro 5,00 kPa, a 30 C, qual a presso de vapor do tolueno nessa soluo?
[Resp.: 4,99 kPa]
15.A 300 K as presses de vapor de solues diludas de HCl em GeCl4 lquido so:xHCl 0,005 0,012 0,019
p (kPa) 32,0 76,9 121,8
Mostre que a soluo obedece a lei de Henry nessa faixa de fraes molares e calcule a constante da lei de Henry, a 300 K.
[Resp.: 6,4x103 kPa]
16.Calcule a concentrao (em frao molar) do dixido de carbono em gordura, dado que a constante da lei de Henry 8,6x104 torr e que a presso parcial do dixido de carbono 55 kPa.
[Resp.: 4,8x10-3]
17.Uma mquina de carbonatao de gua disponvel para uso caseiro e funciona fornecendo dixido de carbono a 3,0 atm. Estime a concentrao molar do CO2 na gua carbonatada produzida pela mquina.
[Resp.: 0,101 molL-1][Dados: KCO2(H2O) = 1,6x103 atm, MH2O = 18,02 gmol-1, H2O 1,0 gmL-1]
18.A 90 C, a presso de vapor do 1,2-dimetil-benzeno (ortoxileno [O]) 20 kPa e a do 1,3-dimetil-benzeno (metaxileno [M]) 18 kPa. (a) Qual a composio da soluo lquida que ferve a 90 C sob presso de 19 kPa? (b) Qual a composio do vapor formado na ebulio?
[Resp.: (a) xO = 0,50; (b) yO = 0,53]
19.A presso de vapor de uma amostra de benzeno 400 torr a 60,6 C, mas caiu para 386 torr quando 0,125 g de um composto orgnico foi dissolvido em 5,00 g do solvente. Calcule a massa molar do composto.
[Resp.: 53,8 gmol-1]
20.Estime o ponto de congelamento de 150 cm3 de gua adoada com 7,5 g de sacarose.
[Resp.: -0,27 C][Dados: Kf(H2O) = 1,86 Kkgmol-1]
Equilbrio de Fases: Substncias Puras1. A energia de Gibbs padro de formao do enxofre rmbico 0kJmol-1, e a do enxofre monoclnico +0,33kJmol-1, a 25C. Qual espcie polimrfica mais estvel nesta temperatura? Justifique.2. Qual a diferena na energia de Gibbs molar, devido somente presso:3. Calcule a variao da energia de Gibbs molar do dixido de carbono (admitindo que o gs se comporta idealmente), a 20C, quando sua presso parcial no ar muda isotermicamente de 1,0bar para (a)2,0bar e (b)0,00027atm.4. A entropia molar padro do enxofre rmbico de 31,80JK-1mol-1, e a do monoclnico de 32,6JK-1mol-1. (a)O aumento da temperatura, sob presso constante, pode fazer com que o enxofre monoclnico fique mais estvel que o enxofre rmbico? (b)Se isto ocorrer, em que temperatura ocorrer a transio a 1bar? (Sugesto: consulte a questo 1 para dados adicionais)5. A entropia molar padro do benzeno 173,3JK-1mol-1. Calcule a variao da energia de Gibbs molar padro quando o benzeno for aquecido de 20C para 50C.6. Um recipiente aberto contendo (a)gua, (b)benzeno e (c)mercrio colocado em um laboratrio que mede 6,0mx5,3mx3,2m, a 25C. Que massa de cada uma dessas substncias ser encontrada no ar do laboratrio (assumindo que no h ventilao)?7. A presso de vapor do hexano prevista por: log(p/Torr)=7,960-1780/(T/K). Determine a entalpia de vaporizao desta substncia.8. A presso de vapor do mercrio a 20C 160mPa. Qual a sua presso de vapor a 50C, dado que sua entalpia de vaporizao de 59,30kJmol-1?9. A presso de vapor da piridina 50,0kPa a 365,7K e o ponto de ebulio normal 388,4K. Qual a entalpia de vaporizao da piridina?10. Calcule o ponto de ebulio do benzeno, dado que sua presso de vapor 20,0kPa a 35,0C e 50,0kPa a 58,8C.
Equilbrio de Fases: Propriedades das Misturas11. (a)Que massa de glicose se deve usar para preparar 250,0mL de C6H12O6(aq) 0,112M (concentrao molar)? (b)Que massa de glicose se deve usar para preparar C6H12O6(aq) 0,112m (concentrao molal) utilizando 250,0g de gua? (c)Qual a massa de glicina em 25,0mL de NH2CH2COOH(aq) 0,245M? (d)Qual a frao molar de alanina em 0,134m de CH3CH(NH2)COOH(aq)?12. Os volumes parciais molares da propanona (A, CH3COCH3) e do triclorometano (B, CHCl3) em uma mistura onde a frao molar de CHCl3 xB=0,4693 so, respectivamente, VA=74,166 e VB=80,235cm3mol-1. Qual o volume de uma soluo com massa total de 1,000kg?13. Calcule (a)a energia de Gibbs molar de mistura e (b)a entropia molar de mistura quando os dois componentes principais do ar (nitrognio e oxignio) so misturados, a 298K. As fraes molares de N2 e O2 so, respectivamente, 0,78 e 0,22. A mistura espontnea? Justifique.14. Foi preparada uma soluo dissolvendo-se 1,23g de fulereno (C60) em 100,0g de tolueno (C7H8, metilbenzeno). Dado que a presso de vapor do tolueno puro 5,00kPa, a 30C, qual a presso de vapor do tolueno nessa soluo?15. A 300K as presses de vapor de solues diludas de HCl em GeCl4 lquido so:16. Calcule a concentrao (em frao molar) do dixido de carbono em gordura, dado que a constante da lei de Henry 8,6x104torr e que a presso parcial do dixido de carbono 55kPa.17. Uma mquina de carbonatao de gua disponvel para uso caseiro e funciona fornecendo dixido de carbono a 3,0atm. Estime a concentrao molar do CO2 na gua carbonatada produzida pela mquina.18. A 90C, a presso de vapor do 1,2-dimetil-benzeno (ortoxileno [O]) 20kPa e a do 1,3-dimetil-benzeno (metaxileno [M]) 18kPa. (a)Qual a composio da soluo lquida que ferve a 90C sob presso de 19 kPa? (b)Qual a composio do vapor formado na ebulio?19. A presso de vapor de uma amostra de benzeno 400torr a 60,6C, mas caiu para 386torr quando 0,125g de um composto orgnico foi dissolvido em 5,00g do solvente. Calcule a massa molar do composto.20. Estime o ponto de congelamento de 150cm3 de gua adoada com 7,5g de sacarose.
