Física - Espontaneidade e Equilíbrio

Lista de exercícios 5 – Espontaneidade e Equilíbrio

1. Se a energia de Helmholtz permanece constante, estimar a pressão final de 1 mol de um gás ideal na seguinte transformação: (1,0atm, 300K) → (p2, 600K). Dado: [pic 3]gás = R. R.: pfinal = 4,0atm.
2. Calcular ΔS, ΔG e ΔA quando um mol de tolueno (C7H8) é vaporizado sob pressão atmosférica à 111ºC. Nesta temperatura o calor de vaporização do tolueno é 7958cal.mol-1. Considere comportamento ideal para o vapor e que o volume do líquido seja desprezível em relação ao do vapor. Dados: Tebu. = 111ºC; MH = 1,0g/mol; MC = 12,0g/mol. R.: ΔS = 20,7cal/K; ΔG = 0; ΔA = - 763,3cal.
3. Determinar a temperatura de equilíbrio, na pressão de 100atm, para a transformação: Srombico → Smonoclínicoo. Dados a 298 K:

Substância	μ0 (J/mol)	S0 (J.mol-1.K-1)	Densidade (g.cm-3)
Srombico	0	31,89	2,070
Smonoclínico	96,24	32,55	1,957

MM S = 32,0 g/mol. Formula molecular de ambas as substâncias é S8. Considere a entropia independente da temperatura e a densidade independente da pressão. R . T = 443,4 K.

1. Seja uma mistura, a 250C, envolvendo 4 mol de H2, 4 mol de O2 e 4,0 mol de N2. Considere os gases com comportamento ideal. Calcule o valor da energia de Gibbs da mistura. R. ΔGmist. = -32,66 kJ.         
2. Para a reação: H2S(g) + I2(s) → 2HI(g) + S(s, rômbico), Kp = 1,33x10-5, a 60ºC.Qual será a fração molar de HI(g), a 60ºC no equilíbrio, quando a pressão total for de 1atm?  R.: xHI = 0,00364.
3. A seguinte reação é preparada com as quantidades iniciais de cada substância relacionadas a seguir: 6H2(g) (18,0mols) + P4(g) (2,0mols) → 4PH3(g) (1,0mol). Determine o grau de avanço da reação se todo o P4(g) reage para formar o produto. R.: ξ = 2,0mols.
4. Uma das etapas da formação da chuva ácida envolve a seguinte reação: SO2(g) + 0,5O2(g) → SO3(g). Calcule a constante de equilíbrio, Kp, para a reação a 250ºC. Considere ΔHº independente da temperatura. Para que lado se desloca o equilíbrio ao se misturar 0,1 mol de cada reagente e 0,2 mol do produto a 25ºC sob pressão total de 1,0atm? Justifique. Dados:

Substância	SO2(g)	O2(g)	SO3(g)
[pic 4](kJ.mol-1)	- 296,83	0	- 395,72
[pic 5](kJ.mol-1)	- 300,19	0	- 371,06
[pic 6] (J.K.mol-1)	39,87	29,36	50,67

R.: Kp(250ºC)  = 9,2x104; direita.

1. Para a reação na fase gasosa

CH3COOC2H5 + H2O ⇌ CH3COOH + C2H5OH

A constante de equilíbrio é 4,00 a 120°C.

1. Se você começar com 1,00 bar de acetato de etila e água em um recipiente de 10,0 L, qual será o número de mols no início da reação?
2. Qual é o ΔrG no equilíbrio?
3. Qual é o ΔrG° no equilíbrio?  

Resp.: (a) 0,301 (b) 0 (c) -4531 J/mol

1. Para a reação:

BeSO4 (s) ⇌ BeO (s) + SO3 (g)

K = 3,87 x 10-16 a 400 K e 1,67 x 10-8 a 600 K. Calcule ΔH° da reação.

Resp.: 175,4kJ

1. Calcule a pressão de oxigênio sobre uma amostra de NiO (s) a 25°C se ΔG° = 211,7 kJ para a reação:

NiO (s) ⇌ Ni (s) + ½ O2 (g)

Resp.: 6,64 x 10-75 atm

1. Calcule ΔG para a reação:

H2 (g) + ½ O2 (g) ⇌ H2O (l)

se ΔG° = -56,687 kcal/mol a 298 K; p H2 = 10-3 atm e p O2 = 10-6 atm. Resp.: -203 kJ/mol

1.  Calcule a temperatura de decomposição, a temperatura acima da qual a decomposição se torna espontânea, do carbonato de cálcio, dados os valores de ΔrH° = +178 kJ mol-1 e                       ΔrS° = +161 J K-1 mol-1 para a reação:

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

Resp.: 1105,6 K

1. Para o equilíbrio:

N2O4 (g) ⇌ 2 NO2 (g)

o grau de dissociação, α, a 298 K, é 0,201, quando a pressão total é 1,00 bar. Calcule:

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