Lista de Exercícios Química Geral Entropia e energia livre

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1 Lista de Exercícios Química Geral Entropia e energia livre 1. Se a reação A + B C tiver uma constante de equilíbrio maior do que 1, qual das seguintes indicações está correta? a) A reação não é espontânea. b) A velocidade da reação direta é rápida. c) A velocidade da reação inversa é lenta. d) A reação é produto-favorecida. e) Todas as indicações acima estão corretas. Resposta: d 2. Se uma reação química tiver uma variação positiva na entropia, ΔS, então a) Aumenta a desordem do sistema. b) a reação é exotérmica. c) o calor vai do sistema para a vizinhança. d) a energia livre de Gibbs é negativa. e) a reação é espontânea. 3. A termodinâmica pode ser usada para determinar todos os seguintes, EXCETO a) o sentido em que uma reação é espontânea. b) a extensão a que uma reação ocorre. c) a velocidade da reação. d) a temperatura em que uma reação é espontânea. e) a variação da entalpia de uma reação. Resposta: c

2 4. Qual dos seguintes envolve uma diminuição da entropia? a) a sublimação do dióxido de carbono b) a dissolução do NaCl na água c) a decomposição de N 2 O 4 (g) a NO 2 (g) d) a evaporação do etanol e) congelamento da água líquida a gelo 5. Qual das seguintes substâncias deve ter a maior entropia padrão no estado liquido? a) Cl 2 CH 2 b) CCl 4 c) CH 3 OH d) C 5 H 12 e) C 8 H Uma afirmação da segunda lei da termodinâmica é que a) as reações espontâneas são sempre exotérmicas. b) a energia é conservada em uma reação química. c) a entropia do universo está aumentando continuamente. d) a entalpia da reação é a diferença entre as entalpias dos produtos e dos reagentes e) a energia livre de Gibbs é uma função da entalpia e da entropia. Resposta: c 7. Dos seguintes processos produto-favorecidos, quais são endotérmicos? 1. a combustão do metano para produzir o dióxido de carbono e água 2. a expansão de um gás ideal 3. a fusão do gelo a temperaturas maiores que 0 C. a) somente 1 b) somente 2 c) somente 3 d) 1 e 2 e) 2 e 3

3 8. Todas as seguintes indicações a respeito da entropia são verdadeiras EXCETO a) a entropia é zero para substâncias simples sob condições padrão. b) a entropia é uma função de estado. c) uma variação positiva na entropia denota uma mudança para uma desordem maior. d) os valores da entropia são maiores ou iguais a zero. e) a entropia de uma substância na fase gasosa é maior do que em fase sólida. 9. Todos os seguintes processos conduzem a um aumento na entropia EXCETO a) aumentar a temperatura de um gás. b) congelar um líquido. c) evaporar um líquido. d) formar misturas a partir de substâncias puras. e) reações químicas que aumentam o número de mols de gás. 10. Qual reação deve ter uma variação negativa na entropia? a) 2 NH 3 N 2 (g) + 3 H 2 (g) b) CaO(s) + CO 2 (g) CaCO 3 (g) c) NaCl(s) Na + (aq) + Cl - (aq) d) N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) e) 2C(s) + O 2 (g) 2CO(g)

4 11. Calcule a variação molar padrão da entropia para a combustão do metano. Ch 4 (g) + 2 O 2 (g) Co 2 (g) + 2 H 2 O(g) Espécie S (J/K mol) Ch 4 (g) O 2 (g) CO 2 (g) H 2 O(g) a) 5.2 J/K b) 1.0 J/K c) +1.0 J/K d) +5.2 J/K e) J/K 12. Calcule a variação de entropia padrão para a seguinte reação, 2 Ag 2 O(s) 4 Ag(s) + O 2 (g) S dado [ Ag 2 O ] = J/K mol, S [ Ag(s) ] = 42.6 J/K mol, e S [ O 2 (g) ] = J/K mol. a) J/K b) J/K c) J/K d) J/K e) J/K Resposta: d 13. A entropia padrão de formação de CCl 4 (l) é J/K mol. Calcule a entropia molar padrão de CCl 4 (l) S dado [ C(s) ] = 5.74 J/K mol e S [ cl 2 (g) ] = J/K mol. a) J/K b) J/K c) J/K d) J/K e) J/K Resposta: c 14. Para a seguinte reação a 25 C, N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO(g) Calcule dado S sys = 24.8 J/K e H sys = kj. Suniv a) -585 J/K b) J/K c) +157 J/K d) +174 J/K e) +634 J/K

5 15. Use os seguintes dados termodinâmicos Espécie Δ H (kj/mol) S (J/K mol) H 2 O 2 (l) H 2 O(l) O 2 (g) para calcular S univ para a decomposição do peróxido de hidrogênio a 25 C. 2 H 2 O 2 (l) 2 H 2 O(l) + O 2 (g) a) J/K b) J/K c) J/K d) J/K e) J/K 16. Prediga os sinais de Δ H e de Δ S para a evaporação da água a 35 C. a) Δ H > 0 e Δ S > 0 b) Δ H > 0 e Δ S < 0 c) Δ H < 0 e Δ S > 0 d) Δ H < 0 e Δ S < 0 e) Não há informação suficiente para responder a esta pergunta. 17. Prediga os sinais de Δ H, de Δ S, e de Δ G para a combustão do gás de hidrogênio a 25 C. 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(l) a) Δ H < 0, Δ S < 0, Δ G < 0 b) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 c) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 d) Δ H > 0, Δ S < 0, Δ G < 0 e) Δ H > 0, Δ S < 0, Δ G > 0

6 18. Prediga os sinais de Δ H, de Δ S, e de Δ G para a fusão do gelo a 50 C. a) Δ H < 0, Δ S < 0, Δ G < 0 b) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 c) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 d) Δ H > 0, Δ S < 0, Δ G < 0 e) Δ H > 0, Δ S > 0, Δ G < Se Δ G < 0 para uma reação a todas as temperaturas, então Δ S é e Δ H é. a) positivo, positivo b) positivo, negativo c) zero, positivo d) negativo, positivo e) negativo, zero 20. A dissolução do nitrato de amônio ocorre espontaneamente na água. Enquanto o NH 4 NO 3 se dissolve, a temperatura da água diminui. Quais são os sinais de Δ H, de Δ S, e de Δ G para este processo? a) Δ H < 0, Δ S < 0, Δ G < 0 b) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 c) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 d) Δ H > 0, Δ S > 0, Δ G < 0 e) Δ H > 0, Δ S < 0, Δ G > 0

7 Resposta: d 21. O ácido sulfúrico concentrado diluindo-se em água pode ser perigoso.a temperatura da solução pode aumentar rapidamente. Que são os sinais de Δ H, de Δ S, e de Δ G para este processo? a) Δ H < 0, Δ S < 0, Δ G < 0 b) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 c) Δ H < 0, Δ S > 0, Δ G < 0 d) Δ H > 0, Δ S > 0, Δ G < 0 e) Δ H > 0, Δ S < 0, Δ G > Todas as seguintes relações são verdadeiras EXCETO a) o sys = sys - sys G H T S b) G o RT ln ( K ) c) sys = - o univ = sys + surr S S S d) H = H + RTln ( K ) sys e) G o sys = - T S univ Resposta: d 23. Acima de que temperatura você esperaria que uma reação se tornasse espontânea se Δ H = +322 kj e Δ S = +531 J/K? a) 171 K b) 209 K c) 606 K d) A reação será espontânea a qualquer temperatura. e) A reação não será espontânea em nenhuma temperatura.

8 Resposta: c 24. Em que temperatura você esperaria que uma reação se tornasse espontânea se Δ H = kj e Δ S = -131 J/K? a) T < -511 K b) T > 238 K c) T > 511 K d) A reação será espontânea em qualquer temperatura. e) A reação não será espontânea em nenhuma temperatura. 25. Para uma reação, um Δ H = +265 kj e um Δ S = J/K. Em que temperatura Δ G = 0.00? a) 6.30 K b) 102 K c) 359 K d) 719 K e) 977 K 26. Se um processo for endotérmico e espontâneo, quais dos seguintes deve ser verdadeiro? a) Δ G > 0 e Δ H < 0 b) Δ G < 0 e Δ H < 0 c) Δ G < 0 e Δ S > 0 d) Δ H < 0 e Δ S > 0 e) Δ H > 0 e Δ S < 0 Resposta: c 27. Calcule G rxn para a reação abaixo a 25.0 C 2 H 2 S(g) + O 2 (g) 2 H 2 O(g) + S(s) dado H rxn = kj, e S rxn = J/K.

9 a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj 28. Calcule G rxn para a reação abaixo a 25.0 C dado Mg(s) + O 2 (g) MgO H rxn = kj, e S rxn = J/K. a) 2076 kj b) 1421 kj c) 1139 kj d) kj e) kj Resposta: c 29. Calcule G rxn para a reação abaixo a 25.0 C 2 H 2 O 2 (l) 2 H 2 O(l) + O 2 (g) dado G f [ H 2 O 2 (l) ] = kj/mol, [ H 2 O(l) ] = kj/mol, [ O 2 (g) ] = 0 kj/mol. a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj Resposta: d 30. G rxn Para a seguinte reação é 70.9 kj. SO 2 (g) + ½ O 2 (g) SO 3 (g) Dado [ SO 2 (g) ] = kj/mol, calcular G f [ SO 3 (g) ]. G f a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj 31. Calcule G para a reação abaixo a 25.0 C. 4 Fe(s) + 3 O 2 (g) 2 Fe 2 O 3 (s)

10 Espécie H f (kj/mol) (J/K mol) Fe(s) O 2 (g) Fe 2 O 3 (s) a) 1629 kj b) 1484 kj c) kj d) kj e) kj 32. Calcule G para a reação abaixo em 25.0 C. PCl 3 (g) + Cl 2 (g) PCl 5 (g) Espécie H f (kj/mol) (J/K mol) PCl 3 (g) Cl 2 (g) PCl 5 (g) a) kj b) kj c) kj d) 50.8 kj e) 37.1 kj 33. Calcule G para a reação abaixo a 25.0 C. C 2 H 5 OH(l) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 3 H 2 O(l) Espécie H f (J/K mol) (kj/mol) C 2 H 5 OH(l) O 2 (g) Co 2 (g)

11 H 2 O(l) a) 1325 kj b) kj c) kj d) kj e) kj 34. Se G < 0, então a) K > 1 b) K = 0 c) K < 1 d) K = 1 e) K < Todas as seguintes substâncias têm uma energia livre igual a zero EXCETO a) He(g). b) O(g). c) S 8 (s). d) Cu(s). e) Cl 2 (g). 36. Para um sistema químico, G 0 e G são iguais quando a) a constante de equilíbrio, K, iguala 1. b) a constante de equilíbrio, K, iguala 0. c) um sistema está em equilíbrio. d) os reagentes e os produtos estão em concentrações padrão. e) os reagentes e os produtos encontram-se na fase gasosa. Resposta: d 37. A variação da energia livre para uma determinada reaçãoa é kj. Qual é a constante de equilíbrio para a reação em 75 C? (R = J/K mol) a) b) c) 1.01 d) 5.18 e) 178

12 38. A variação da energia livre para a formação do íon complexo AlF 6 3- é 140. kj a 25 C. Qual é a constante de equilíbrio para a reação? a) b) c) d) e) Resposta: c 39. Qual é a constante de equilíbrio para a formação do dióxido de carbono a 25 C? (R = J/K mol) C(s) + O 2 (g) Co 2 (g) = kj/mol a) b) c) d) e) A constante de equilíbrio para uma reação a 298 K é Qual é Δ G? (R = J/K mol) a) 2.54 kj b) kj c) kj d) kj e) kj Resposta: d 41. Calcule Δ G para a seguinte reação a 298 K, N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) dado K = (R = J/K mol) a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj 42. Dados C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) CO(g) + ½ O 2 (g) CO 2 (g) calcule Δ G para a seguinte reação. Δ G = kj Δ G = kj

13 C(s) + ½ O 2 (g) CO(g) a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj 43. Calcule G f para CaCO 3 dadas as seguintes informações. C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) CaO(g) + CO 2 (g) CaCO 3 (s) Ca(s) + ½ O 2 (g) CaO(s) Δ G = kj Δ G = kj Δ G = kj a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj 44. A energia total do universo é constante. Esta é uma indicação da lei da termodinâmica. Resposta: primeiramente 45. Uma reação química com uma constante de equilíbrio maior do que 1 é dita ser - favorecida. Resposta: produto 46. A variação de entropia para qualquer processo não é dependente do caminho pelo qual o processo ocorre. Ou seja a variação de entropia para qualquer o processo é uma função de. stado 47. Para qualquer processo, a variação de entropia do universo iguala a soma das variaçoes da entropia do sistema e da.

14 Resposta: vizinhança 48. A entropia de um cristal puro a 0 K é o J/K. Resposta: A formação de moléculas complexas tais como proteínas e ácidos nucleicos a partir de moléculas mais simples viola a segunda lei da termodinâmica? Resposta: Não. A formação de moléculas complexas envolve uma diminuição na entropia localmente. Esta diminuição local é superada por um aumento na entropia do universo. 50. No ponto de ebulição, as fases líquida e gasosa existem no equilíbrio. Além disso, para um sistema no equilíbrio Δ G = 0. Calcule o entalpia de vaporização da água em seu ponto de ebulição normal se Δ S [ H 2 O(l) ] = 69.9 J/K mol e Δ S [ H 2 O(g) ] = J/K mol. Resposta: 44.3 kj/mol