exercício e físico-quimica2

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1 ) Calcular o efeito sobre os potenciais químicos do gelo e da água ao aumentar a pressão de 
1.00 bar 2,00 bar a 0° C. A densidade do gelo é 0,917 g cm-3 e da água líquida é 0,999 g cm-3 
sob essas condições. 
 
2) Identifique o número de componentes e fases que existem em cada sistema. Assumir que 
nenhum outro componente existe no sistema além daqueles citados em cada sistema. 
a. Um sistema contendo gelo e água 
b. Solução de água e etanol, C2H5OH (50:50). 
c. Um tanque pressurizado de dióxido de carbono que contém líquido e gás 
d. Uma bomba calorimétrica contendo uma pastilha de ácido benzóico C6H5COOH (s) e 25,0 
bar de O2 gasoso. 
e. A mesma bomba calorimétrica de bomba após a explosão, no qual o ácido benzoico é 
convertido em CO2 (g) e H2O () e assumindo que excesso de oxigênio 
 
3 ) Determinar se os potenciais químicos das duas fases listadas são iguais ou diferentes. Se eles 
forem diferentes, diga qual é menor do que o outro. 
a. mercúrio líquido, Hg (l) ou mercúrio sólido, Hg (s), no seu ponto de fusão normal de 38,9 °C 
b. H2O (l) ou H2O (g) a 99 °C e 1 atm 
c. H2O (l) ou H2O (g) em 100 °C e 1 atm 
d. H2O (l) ou H2O (g) a 101 °C e 1 atm 
e. cloreto de lítio sólido , LiCl (l), ou gasoso LiCl (g) a 2000°C e pressão normal (o ponto de 
ebulição de LiCl é cerca de 1350 °C.) 
f. oxigênio, O2 ou ozônio, O3, nas CNTP 
 
4 ) Calcule a variação da entropia para as transições de fase a seguir. 
a. Um mol de mercúrio líquido, Hg, congela a seu ponto de fusão normal de 38,9 °C. O calor de 
fusão de mercúrio é 2,33 kJ/mol. 
b. Um mol de tetracloreto de carbono, CCl4, vaporiza-se em seu ponto de ebulição normal de 
77,0 °C. O calor de vaporização do tetracloreto de carbono é 29.89 kJ/mol. 
 
5 ) Estime a pressão necessária para fundir a água a 10° C, se o volume molar da água líquida é 
18,01 mL e o volume molar do gelo é de 19,64 mL. ΔS para o processo é 22,04 J/K e você pode 
assumir que estes valores permanecem relativamente constantes com a temperatura. Você vai 
precisar este fator de conversão: 1 L.bar = 100 J. 
 
 
6) Estimar a pressão necessária para fazer diamante a partir de grafite a uma temperatura de 
2298 K, ou seja, com ΔT (2298 - 298) K = 2000 K. (Esta conversão foi primeiro conseguida 
industrialmente pela General Electric em 1955.) Use as seguintes informações: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 ) Que pressão é necessária para alterar o ponto de ebulição da água de seu valor de 1,000-atm 
a 100° c (373 K) para 97° C (370 K)? O calor de vaporização da água é 40,7 kJ/mol. A densidade 
da água líquida a 100° C é 0,958 g/mL e a densidade de vapor é 0,5983 g/L. Você terá que usar 
a relação 101,32 J = 1 L x atm. 
 
 
8 ) Todos os líquidos têm pressões de vapor características que variam com a temperatura. A 
pressão de vapor característica da água pura a 22,0 ° C é 19,827 mmHg e a 30,0 ° C é 31,824 
mmHg. Use esses dados para calcular a variação de entalpia por mol para o processo de 
vaporização. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 ) A pressão de vapor de mercúrio a 536 K é 103 torr. Estime o ponto de ebulição normal de 
mercúrio, onde a pressão de vapor é 760 torr. O calor de vaporização do mercúrio é 58,7 kJ/mol. 
 
 
 
10) Use o diagrama de fase de CO2 (figura abaixo), para descrever as mudanças de fase como as 
seguintes alterações nas condições. 
 
a. 50 K a 350 K a uma pressão de 1.00 bar 
b. de 50 K a 350 K a uma pressão de 10 bar 
c. 1 bar a 100 bar a uma temperatura de 220 K 
 
 
 
 
11) Se um sistema não é adiabático, então calor sai ou entra no sistema. Qual é a resposta 
imediata de um sistema: 
a) em equilíbrio líquido-gás, se o calor for removido? 
b) no equilíbrio sólido-gás, se o calor é adicionado? 
c) em equilíbrio líquido-sólido, se o calor for removido? 
d) composto inteiramente de fase sólida se o calor for removido? 
 
12) A pressão de vapor de uma substância a 20,0 ° C é 58,0 kPa e sua entalpia de vaporização é 
32,7 kJ mol-1. Estime a temperatura na qual sua pressão de vapor é 66,0 kPa. 
 
 
13) O volume molar de um determinado sólido é 142,0 cm3 mol-1 em 1,00 atm e sua temperatura 
de fusão 427,15 K. O volume molar do líquido a esta temperatura e pressão é 152,6 cm3 mol-1. 
Em 1,2 MPa a temperatura de fusão muda para 429,26 K. Calcule a entalpia e entropia de fusão 
do sólido. 
 
14) O ponto de ebulição normal do hexano é 69,0 ° C. Estimar a sua entalpia de vaporização e 
(b) a sua pressão de vapor a 25° C e 60° C. 
 
 
15) Antes da descoberta que freon-12 (CF2Cl2) era prejudicial à camada de ozônio da Terra, era 
frequentemente usado como o agente de dispersão em l atas spray, spray para cabelo, etc. Sua 
entalpia de vaporização no seu ponto de ebulição normal de -29,20 ° C é 20,25 kJ mol-1. Estime 
a pressão que uma lata de spray de cabelo usando freon-12 tinha que resistir a 40° C, a 
temperatura de uma lata que tem sido permanente na luz solar. Suponha que ∆Hvap é uma 
constante sobre a faixa de temperatura envolvida e igual ao seu valor em-29,20 ° C. 
 
16) Os volumes parciais molares de dois líquidos A e B em uma mistura em que a fração molar 
de A é 0,3713 são 188,2 cm3. mol-1 e 176,14 cm3. mol-1, respectivamente. As massas molares de 
A e B são 241,1 g mol-1 e 198,2 g mol-1. Qual é o volume de uma solução de massa 1,000 kg? 
 
 
17) A 20° C, a densidade de uma solução 20% (massa) de etanol-água é 968,7 kg m-3. Dado que 
o volume molar parcial de etanol na solução é 52,2 cm3 mol-1, calcule o volume molar parcial da 
água. 
 
18) A pressão de vapor de 2-propanol é 50,00 kPa a 338,8 ° C, mas cai para 49,62 kPa quando 
8,69 g de um composto orgânico não volátil foi dissolvida em 250 g de 2-propanol. Calcule a 
massa molar do composto. 
 
19) Medindo-se o equilíbrio entre as fases líquido e vapor de uma solução a 30° C em 1,00 atm, 
verificou-se que xA = 0.220 quando yA = 0.314. Calcule as atividades e os coeficientes de 
atividade de ambos os componentes desta solução na base de lei de Raoult. As pressões de 
vapor dos componentes puros a esta temperatura são: pA * = 73,0 kPa e pB * = 92,1 kPa. (xA é 
a fração molar em líquido e yA a fração molar do vapor). 
 
20) Uma mistura de 50 g de hexano (0,59 mol de C6H14) e 50 g de nitrobenzeno (0.41 mol de 
C6H5NO2) foi preparada em 290 K. A partir do diagrama de fases abaixo, determine quais são as 
composições das fases, e em que proporções ocorrem? A que temperatura a amostra deve ser 
aquecida a fim de obter uma única fase? 
 
 
 
21) Um recipiente é dividido em dois compartimentos iguais (Figura abaixo). Um contém 3,0 mol 
H2(g) a 25° C; o outro contém 1,0 mol de N2(g) a 25° C. Calcule a energia de Gibbs de mistura 
quando a partição é removida. Assumir o comportamento perfeito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22) A 90° C, a pressão de vapor do 1,2-dimetilbenzeno é 20 kPa e a de 1,3-Dimetilbenzeno é 18 
kPa. Qual é a composição de uma mistura líquida que entra em ebulição a 90° C, quando a 
pressão é 19 kPa? Qual é a composição do vapor produzido? 
 
 
23) A pressão de vapor de um líquido A puro a 293 K é 68,8 kPa e a do líquido B puro é 82,1 kPa. 
Estes dois compostos formam misturas líquidas e gasosas ideais. Considere a equilíbrio de 
composição de uma mistura em que a fração molar de A no vapor é 0.612. Calcule a pressão 
total do vapor e a composição da mistura líquida. 
 
24) Sabe-se que o ponto de ebulição de uma solução binária de A e B com xA = 0.4217 é 96° C. 
A esta temperatura as pressões de vapor de A puro e Bsão 110,1 kPa e 76,5 kPa, 
respectivamente. (A) Esta solução é ideal? (B) Qual é a composição inicial do vapor acima a 
solução? 
 
25) Os dados de temperatura/composição a seguir foram obtidos por uma mistura de dois 
líquidos A e B em 1,00 atm, onde x é a fração molar em líquido e y a fração molar do vapor em 
equilíbrio. 
 
Os pontos de ebulição são 124° C para o A e 155° C para B. Plote o diagrama temperatura-
composição para a mistura. Qual é a composição do vapor em equilíbrio com o líquido de 
composição (a) xA = 0,50 e (b) xB = 0,33? 
 
26) Cloreto de amônio, NH4Cl, decompõe-se quando é aquecido. (a) Quantas fases e 
componentes estão presentes quando o sal é aquecido em um recipiente vazio? (b) agora, 
vamos supor que a amônia adicional também está presente. Quantas fases e componentes 
estão presentes? 
 
27) Uma solução saturada de Na2SO4, com excesso de sólido, está presente em equilíbrio com 
seu vapor num recipiente fechado. (a) Quantas fases e componentes estão presentes. (b) qual 
é a variância (o número de graus de liberdade) do sistema? Identifique as variáveis 
independentes. 
RESPOSTA: 
a) C=2 (Na2SO4 e H2O), P=3 (solução líquida, sólido, vapor) 
b) A variância é F= C - P +2 = 1. Das variáveis possíveis tais como quantidade de sal dissolvido, 
pressão ou temperatura, apenas uma pode ser trabalhada enquanto as outras devem ser fixas. 
 
28) Considerando que a solução de Na2SO4 do exercício anterior não está saturada. (a) Quantas 
fases e componentes estão presentes. (b) qual é a variância (o número de graus de liberdade) 
do sistema? Identifique as variáveis independentes. 
 
29) Esboce o diagrama de fase do sistema de NH3/N2H4, dado que as duas substâncias não 
formam um composto com o outro, que NH3 congela a-78 º C e N2H4 congela a + 2 ° C e que um 
ponto eutético é formado quando a fração molar de N2H4 é 0,07% e que o eutético derrete a-80 
° C . (Ponto eutético: ponto no qual o ponto de fusão é o menor possível para a mistura) 
 
 
 
 
30) Considere a liga chumbo-estanho de composição C1 indicada no diagrama de fases. 
Quais as fases que estão presentes nesta liga C1 = Sn (40%) – Pb (60% ) a 150 oC ? 
Forneça a composição aproximada de cada uma das fases. Quais as quantidades relativas 
em peso (%p) destas fases ? Dados: ρSn = 7,24 g/cm3 , ρPb = 11,23 g/cm3 a 150 oC. 
 
 
 
 32) A composição Co da liga cobre-níquel ilustrada na porção do diagrama de fases cobre-níquel 
acima é Cu-Ni35%. Calcular as quantidades relativas de fases presentes em equilíbrio na 
temperatura de 1250 ºC. 
 
 
33) Prepara-se uma mistura, a 290 K, com 50 g de hexano 
(0,59 mol [H]) e 50 g de nitrobenzeno (0,41 mol [N]). A partir 
da figura abaixo, determine (a) as composições aproximadas 
das fases em equilíbrio, (b) em que proporções ocorrem e (c) 
em qual temperatura a amostra passa a apresentar uma fase. 
 
RESPOSTA: 
A) 
 
B) 
 
C) 
 
 
34) Descreva as modificações que ocorrem quando uma mistura 
com a composição xB = 0,95 (ponto a1 da figura abaixo) é 
fervida e o vapor condensado. 
 
1. Quantas fases apresenta o ponto a1? Qual 
a temperatura ocorre a mudança de fase? 
2. Qual a composição do vapor formado que 
possui composição em b1? 
 3. O líquido remanescente em b1 é mais rico 
em composição de A ou B? A que temperatura 
última gota evapora? 
4. Intervalo de ebulição do líquido 
remanescente nesta fase? 
5. Quantas e quais são as fases em equilíbrio 
em 320 K? 
6. Ocorre a formação de um condensado a 
298K. Qual ou quais as composições de B 
nesta mistura? 
 
 
 
 
 
 
RESPOSTA: