Lista 1_Soluções

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
QUI 116 – Físico-Química II – Prof. Gabriel Max 
Lista de exercícios 1 – Soluções 
 
 
 
1. Quando se dissolvem 2,296 mol de CsCl em 450 mL de água e a solução resultante é diluída até um 
volume de 1,000 L, a 20°C e 1 atm, a solução final tem uma densidade de 1,2885 g/cm3. Determine 
a molalidade da solução. Dado: MM(CsCl) = 168,358 g/mol. (R: 2,546 mol/kg) 
 
2. Uma solução aquosa de iodeto de potássio (KI), cuja molalidade é 1,506 mol/kg, tem densidade igual 
a 1,1659 g/cm3 a 20°C e 1 atm. Determine a molaridade do KI. Dado: MM(KI) = 166,00 g/mol. Dica: 
considere uma quantidade qualquer do solvente. (R: 1,405 mol/L) 
 
3. Em uma solução aquosa de metanol, que é 30,00% em massa de metanol, a molaridade do metanol, 
a 20°C e 1 atm, é 8,911 mol/dm3. (a) Calcule a densidade da solução nessas condições. (b) Determine 
a molalidade do metanol. (R: a) 0,9518 g/cm3; b) 13,37 mol/kg) 
 
4. Os volumes molares parciais da acetona e do clorofórmio em uma solução em que a fração molar do 
clorofórmio é 0,4693 são, respectivamente, 74,166 cm3/mol e 80,235 cm3/mol. Qual o volume de 
1,000 kg desta solução? 
 
5. A 25°C e 1 atm, uma solução formada pela mistura de 36,05 g de um componente A e 98,02 g de 
um componente B tem um volume de 155,79 cm3. (a) Sabendo que nessa solução o volume molar 
parcial do componente A é 30,65 cm3/mol, determine o volume molar parcial de B. (b) Sendo as 
densidades de A e B, a 25°C e 1 atm, 0,95705 e 0,78706 g/cm3, respectivamente, determine a variação 
de volume de mistura (∆mixV). Dados: MM(A) = 32,04 g/mol; MM(B) = 58,08 g/mol (R: a) 71,87 
cm3/mol; b) -6,42 cm3) 
 
6. Em uma solução aquosa de NaCl de molalidade igual a 0,1000 mol/kg, a 25°C e 1 atm, 𝐶�̅�,𝐻2𝑂 = 
17,992 cal/(mol K) e 𝐶�̅�,𝑁𝑎𝐶𝑙 = -17,00 cal/(mol K). Determine a capacidade calorífica de 1000,0 g 
dessa solução. (R: 991,22 cal/K) 
 
7. Uma solução formada por acetona e água pode ser considerada uma solução ideal? Justifique. A 
mesma solução pode ser considerada uma solução diluída ideal? Se sim, qual dos componentes seria 
o soluto e qual seria o solvente. 
 
8. Determine ∆mixG, ∆mixV, ∆mixS e ∆mixH para o processo de mistura de 100,0 g de benzeno (C6H6) 
com 100,0 g de tolueno (C6H5CH3) a 20°C e 1 atm, admitindo que a solução obtida se comporta 
idealmente. Dados: MM(C6H6) = 78,11 g/mol; MM(C6H5CH3) = 92,14 g/mol. (R: ∆mixG = -3975 J; 
∆mixS = 13,56 J/K) 
 
9. A 100°C, as pressões de vapor de hexano e do octano são 1836 e 354 torr, respectivamente. Uma 
certa mistura líquida desses dois componentes tem uma pressão de vapor de 666 torr a 100°C. 
Admitindo uma solução ideal, determine as frações molares na mistura líquida e na fase vapor. (R: 
xhex,l = 0,211; xoct,l = 0,789; xhex,v = 0,581; xoct,v = 0,419) 
 
10. Uma solução de hexano e heptano a 30°C com fração molar de hexano igual a 0,305 tem uma pressão 
de vapor de 95,0 torr e uma fração molar de hexano na fase vapor de 0,555. Determine as pressões 
de vapor do hexano e do heptano puros a 30°C. Suponha que a solução em questão comporte-se 
idealmente. (R: P*hex = 173 torr; P*hep = 60,8 torr) 
 
11. O vapor em equilíbrio com uma solução de etanol e clorofórmio a 45°C com xcl,l = 0,9900 tem uma 
pressão de 438,59 torr e uma fração molar xcl,v= 0,9794. Admitindo a solução como sendo diluída 
ideal, determine: (a) as pressões parciais dos componentes na fase vapor. (b) a pressão de vapor do 
clorofórmio puro a 45°C. (c) a constante da lei de Henry para o etanol em clorofórmio. (R: a) Pcl = 
429,56; Pet = 9,03 torr; b) 433,90 torr; c) 903 torr) 
 
12. A 20°C e 1 atm, a densidade do benzeno é 0,8790 g/cm3 e a do tolueno é 0,8668 g/cm3. Determine a 
densidade de uma solução constituída por 33,33 g de benzeno e 33,33 g de tolueno a 20°C e 1 atm. 
Admita uma solução ideal. (R: 0,8729 g/cm3) 
 
13. Considere o gráfico abaixo para uma solução formada por acetona e dissulfeto de carbono (CS2) a 
29°C, que mostra como as pressões parciais e total no vapor em equilíbrio com a solução variam 
com a fração molar de CS2 no líquido (xCS2,l). Linhas tracejadas são as previsões das pressões parciais 
e total no vapor caso a solução fosse ideal; linhas sólidas representam as pressões reais no vapor. 
 
 
 
 
(a) Em quais regiões de composição a lei de Henry se aplica? Para cada uma destas regiões, indique 
qual dos componentes segue esta lei. 
(b) Por que para xCS2,l → 0, a curva de Pac se aproxima da reta tracejada logo abaixo dela? 
(c) O sistema acetona-CS2 apresenta desvios positivos ou desvios negativos em relação à lei de 
Raoult? Justifique 
 
14. A pressão de vapor da água em uma solução de sacarose, cuja fração molar é 0,918, é 20,7 mmHg a 
25°C. Se nessa temperatura a pressão de vapor da água pura é 23,6 mmHg, determine a atividade e 
o coeficiente de atividade da água na referida solução. (R: 0,877; 0,955) 
 
15. A 35°C, a pressão de vapor do clorofórmio é 295,1 torr e a do etanol é 102,8 torr. Uma solução de 
clorofórmio-etanol a 35°C com xet,l = 0,200 tem uma pressão de vapor de 304,2 torr e uma 
composição de vapor de xet,v = 0,138. 
 
(a) Calcule o coeficiente de atividade e a atividade para o clorofórmio e para o etanol nessa solução. 
(R: γet = 2,04; γcl = 1,11; aet = 0,408; acl = 0,889) 
(b) Calcule 𝜇𝑖 − 𝜇𝑖
∗ para cada um dos componentes dessa solução. (R: etanol: -2300 J/mol; 
clorofórmio: -301 J/mol) 
(c) Calcule ∆mixG para a mistura de 0,200 mol de etanol líquido com 0,800 mol de clorofórmio 
líquido a 35°C. (R: -701 J) 
(d) Calcule ∆mixG para a solução ideal correspondente. (R: -1280 J) 
 
16. A 293 K tem-se que a pressão de vapor da água é 0,02308 atm e a pressão de vapor da água em uma 
solução que tem 0,122 kg de um soluto não volátil dissolvido em 0,920 kg de água é 0,02239 atm. 
Calcule a atividade e o coeficiente de atividade da água na solução. Dado: a massa molar do soluto 
é igual a 241 g/mol. 
 
17. A pressão de vapor da água a 110°C é 1074,6 torr. Determine a pressão de vapor a 110°C de uma 
solução de sacarose (C6H22O11) em água a 2,00 % em massa. Dado: MM(C6H22O11) = 342,3 g/mol 
(R: 1073,4 torr) 
 
18. A pressão de vapor do 2-propanol é 50,00 kPa a 340 °C, mas cai a 49,62 kPa quando se dissolvem, 
em 250 g de 2-propanol, 8,69 g de um composto orgânico não volátil. Calcule a massa molar do 
composto. 
 
19. (a) Calcule a constante crioscópica (Kc) do ciclohexano (C6H12) sabendo que seu calor de fusão é 
2630 J/mol e seu ponto de fusão é 6,6°C. (b) Determine o ponto de congelamento de uma solução 
obtida pela dissolução de 0,954 g de CH3COCH3 em 68,40 g de ciclohexano (R: a) 20,83 K.kg/mol; 
b) 1,6°C) 
 
20. Quando 1,00 g de ureia [CO(NH2)2] é dissolvido em 200 g de um solvente A, o ponto de 
congelamento de A é diminuído de 0,250 °C. Quando 1,50 g de um não eletrólito Y é dissolvido em 
125 g do mesmo solvente A, o ponto de congelamento é diminuído de 0,200 °C. (a) Determine a 
massa molecular de Y. (b) Sabendo que o ponto de congelamento de A puro é 12°C e que sua massa 
molar é 200 g/mol, determine ∆fusHm. (R: (a) 180 g/mol; (b) 45,0 kJ/mol) 
 
21. Se 6,00 g de ureia [CO(NH2)2] forem dissolvidos em 1,00 L de solução, qual deverá ser a pressão 
osmótica da solução a 27°C? (R: 250 kPa)