QFL0406 FÍSICO- QUÍMICA 2018

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1 QFL0406 FÍSICO- QUÍMICA 2018 Farmácia Integral 1 a lista de exercícios 1. Na aluminotermia ocorre a reação representada por Fe2O3(s) + 2 Al(s) Al2O3(s) + 2 Fe(s) Calcule a variação de entalpia nessa reação, a partir dos seguintes dados: H o / kj mol -1 Fe2O3(s) + 3 Mg(s) 3 MgO(s) + 2 Fe(s) -980,6 Al2O3(s) + 6 Na(s) 3 Na2O(s) + 2 Al(s) 433,1 Mg(s) + 1 /2 O2(g) MgO(s) -601,6 2 Na(s) + 1 /2 O2(g) Na2O(s) -414,2 2. Calcule a entalpia de formação do metanotiol gasoso a partir das entalpias de combustão dadas. Entalpias padrão de combustão a 1 bar e 25 o C, com formação de H2O(g) ch o /kj mol -1 H2(g) -241,8 C(graf.) -393,5 S(rômb.) -296,8 CH3SH(g) -1151,5 3. Num calorímetro de volume constante, 0,323 g de ácido benzoico foram submetidos a combustão completa, com formação de água líquida. Observou-se aumento de temperatura de 1,45 o C. Nesse mesmo calorímetro foram submetidos, ao mesmo processo, também com formação de águal líquida, 0,706 g de glicose, observando-se aumento de temperatura de 1,87 o C. a) Escreva as equações químicas das reações de combustão de ácido benzoico e glicose. b) Calcule a capacidade térmica do calorímetro, em kj K -1. c) Calcule a energia interna de combustão da glicose. d) Calcule a entalpia de combustão da glicose.

2 2 Dados a 1 bar e 25 o C C6H5COOH(s) C6H12O6(s) M/g mol ,12 180,16 ch o /kj mol ,7 4. O calor de combustão do acetileno foi medido num calorímetro de volume constante, tendo-se obtido o valor de 1255,0 kj mol -1 de acetileno (calor liberado!), a 25,0 o C, com todos os reagentes e produtos em fase gasosa. Calcule a variação de entalpia que ocorre nesse processo, a 3100 o C. Capacidades térmicas a 1 bar e 25 o C CP o /J mol -1 K -1 O2(g) 29,4 H2O(g) 33,6 CO2(g) 37,1 C2H2(g) 44,0 5. Adiciona-se 0,50 mol de decano líquido a 1,50 mol de octano líquido, a 25 o C, obtendo-se mistura ideal. a) Calcule a variação de entropia no processo de mistura. b) Qual é a entalpia de mistura? 6. A pressão constante, 20,0 g de etanol foram aquecidos entre -195,8 e +165,0 o C. Calcule as variações de a) entalpia e b) entropia nesse aquecimento. Despreze as variações de entalpia e entropia com a temperatura. Dados termodinâmicos a 1 bar e 25 o C fh o /kj mol -1 CP o /J mol -1 K -1 C2H5OH(s) -282,5 44,7 C2H5OH(l) -277,6 112,3 C2H5OH(g) -234,8 65,6 Outros dados de etanol: massa molar: M = 46,07 g mol -1 temperatura de fusão: Tfus = -114,1 o C temperatura de ebulição: Teb = 78,2 o C

3 3 7. Óxido nítrico, ocupando um volume de 50,0 L a 200,0 o C e 1,00 bar, é comprimido e resfriado até 3,50 bar e 50,0 o C. Calcule as variações de a) entalpia e b) entropia que ocorrem nesse processo. Considere o óxido nítrico como gás ideal, exceto em relação à capacidade térmica. CP o (NO, g) = 29,9 J mol -1 K Aquecem-se 10,0 mol de HCl gasoso, em recipiente de paredes rígidas, de volume 100,0 L, de 30,0 a 150,0 o C. Considere o HCl como gás ideal, exceto em relação à capacidade térmica e calcule, para esse aquecimento, a) o trabalho realizado; b) o trabalho que seria realizado, se o processo ocorresse reversivelmente; c) o calor trocado; d) a variação de energia interna do gás; e) a variação de entalpia do gás; f) a variação de entropia do gás. CP o (HCl, g) = 29,1 J mol -1 K A quantidade de 2,00 mol de metanotiol foi comprimida, num termostato, à temperatura constante de 80,0 o C, de um volume inicial de 30,0 L, exercendo-se uma pressão constante de modo a alcançar equilíbrio mecânico a um volume final de 10,0 L. Considere o gás como ideal e calcule, para a compressão, a) o trabalho realizado; b) o trabalho que seria realizado, se o processo ocorresse reversivelmente; c) o calor trocado; d) a variação de energia interna do gás; e) a variação de entalpia do gás; f) a variação de entropia do gás; g) a variação de energia de Gibbs. 10. Para a decomposição térmica de carbonato de bário sólido, a 1400 o C, calcule as variações de entalpia, entropia e energia de Gibbs de decomposição.

4 4 Dados termodinâmicos a 1 bar e 25 o C fh o /kj mol -1 S o /J mol -1 K -1 CP o /J mol -1 K -1 BaCO3(s) -1213,0 112,1 86,0 BaO(s) -548,0 72,1 47,3 CO2(g) -393,5 213,8 37,1 11. Para o ácido acético, valem os seguintes dados: ponto tríplice pressão 1,29 kpa temperatura 289,7 K ponto crítico pressão 5,786 MPa temperatura 592,71 K a 101,325 kpa fusão 289,75 K ebulição 391,0 K a) Trace um diagrama de fases esquemático para o ácido acético e assinale os pontos acima. Indique as fases sólida, líquida e gasosa. b) Marque, no diagrama, um estado inicial a 6 MPa e 200 K para o ácido acético e um estado final a 6 MPa e 650 K. Quais são as mudanças de fase que ocorrem nessa transformação? Assinale-as no diagrama. 12. Calcule a) a entalpia e b) a entropia padrão de vaporização do formiato de butila para o estado padrão de 1 bar, a partir dos dados da tabela, de pressão de vapor em função de temperatura. T/ o C P/mbar 40, , , , As temperaturas de ebulição de octano e dodecano a 1,013 bar são 125,7 o C e 216,3 o C, respectivamente; as entalpias de vaporização desses líquidos são 41,49 kj mol -1 e 61,52 kj mol -1, respectivamente.

5 P/10 3 mmhg p/10 3 mmhg 5 a) Calcule as pressões de vapor de octano e dodecano a 180,0 o C. b) Calcule a fração molar de dodecano da mistura cujo ponto de ebulição é 180,0 o C a 1,013 bar. c) Calcule a fração molar de dodecano no vapor a 180,0 o C. d) Trace dois esquemas do diagrama de equilíbrio líquidovapor do sistema octano-dodecano, um, a pressão constante e outro, a temperatura constante, e represente as frações molares calculadas nos itens b e c. 14. Os diagramas de equilíbrio líquido-vapor a e b, de pressão de vapor da mistura em função da fração molar de um dos componentes, referem-se, respectivamente, a a) benzeno e tolueno, a 100 o C; b) hexano e 1-decanol, a 180 o C. 1,4 10 1,2 1,0 100 o C o C 0,8 4 0,6 2 0,4 0 0,2 0,4 0,6 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 x benzeno x hexano a b Examine as temperaturas de ebulição (a 760 mmhg) e as entalpias de vaporização dos líquidos e explique por que, no diagrama b, a linha que dá a pressão de vapor em função da fração molar de um dos componentes na fase de vapor apresenta curvatura muito mais acentuada que no diagrama a. líquido temperatura de entalpia de ebulição/ o C vaporização/kj mol -1 benzeno 80,09 30,72 tolueno 110,63 33,18 hexano 68,73 28,85 1-decanol 231,1 81,5