Lista 2 Sol ideais 2 líquidos voláteis

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Físico-química II – Exercícios lista 2: Soluções ideais com dois componentes 
voláteis – Prof. Ourides 
1. Considere uma mistura gasosa constituída por 35ClO e 37ClO. Determine: i)o número de fases; 
ii)o número de componentes, e iii)o número de graus de liberdade do sistema. 
2. Considere um sistema constituído por acetona em fase sólida, líquida e gasosa. Determine os 
valores de p, c e v para o sistema. 
3. Determine os valores de p, c e v para um sistema constituído para uma solução de acetona em 
água em equilíbrio com gelo. 
4. Determine os valores de p, c e v para uma solução aquosa de HCl em equilíbrio com seu vapor. 
Repita o problema para uma solução aquosa contendo HCl e HI. 
5. Uma mistura equimolar de nicotina e água separa-se em duas fases, cada uma delas constituída 
de uma solução saturada. Determine p, c e v para o sistema. Repita o problema para uma mistura 
em equilíbrio com sua fase de vapor. 
6. Considere uma bebida que contenha etanol, água e cubos de gelo. Quantos graus de liberdade 
são necessários para definir o estado desse sistema? Quais são esses graus de liberdade? 
7. Uma solução ideal é formada pelos líquidos A e B. A t=45°C, as pressões de vapor dos 
líquidos puros são 𝑝"∗ = 66	𝑚𝑚𝐻𝑔 e 𝑝*∗ = 88	𝑚𝑚𝐻𝑔. Calcule a composição do vapor no 
equilíbrio com uma solução de fração molar 𝑥" = 0,360. 
8. Benzeno e tolueno forma uma solução aproximadamente ideal. Sabendo-se que a t=25°C a 
pressão de vapor do benzeno é 𝑝*∗ = 94,6	𝑚𝑚𝐻𝑔 e a do tolueno é 𝑝2∗ = 29,1	𝑚𝑚𝐻𝑔, calcule a 
pressao total, as pressões parciais e a composição do vapor em equilíbrio com uma mistura líquida 
contendo 1,6 mol de benzeno e 0,4 mol de tolueno. 
9. Considere as pressões de vapor de tolueno e benzeno dadas no exercício anterior. Supondo 
que o vapor tenha composição 𝑦* = 0,85, qual será a pressão de vapor total e qual será a 
composição da mistura líquida? 
10. Ainda considerando os valores de pressão de vapor dados no exercício 3, calcule quais serão 
as fases em equilíbrio e suas quantidades quando misturamos 1,6 mol de benzeno com 0,4 mol 
de tolueno nas seguintes condições de pressão total de vapor: a) p= 60 mmHg; b) p=70 mmHg e 
c) p=90 mmHg. 
11. Na temperatura T=365 K, as pressões de vapor de benzeno e tolueno puros são 𝑝*∗ = 142	𝑘𝑃𝑎 
e 𝑝*∗ = 57	𝑘𝑃𝑎. Calcule a composição do vapor em equilíbrio com uma mistura tal que 𝑥2 =0,60. 
12. Demonstre que enquanto a pressão de vapor de uma solução ideal binária é função linear da 
fração molar de qualquer um dos componentes do líquido, o valor recíproco da pressão de vapor 
é função linear da fração molar de qualquer um dos componentes do vapor. 
13. Suponha que o vapor acima de uma solução ideal contém n1 mols do componente 1 e n2 mols 
do componente 2, e que ocupa volume V sob pressão p=p1+p2. Se definirmos 𝑉<= = 𝑅𝑇/𝑝<= e 𝑉A= = 𝑅𝑇/𝑝A=, mostre que a lei de Raoult implica que 𝑉 = 𝑛A𝑉A= + 𝑛<𝑉<=. 
14. Benzeno e tolueno formam soluções que se aproximam bastante do comportamento ideal. Se 
a 300 K 𝑝2DE= = 32,06	𝑚𝑚 e 𝑝*FG= = 130,1	𝑚𝑚. a) Calcular a pressão de vapor da solução cuja 
fração molar de tolueno é 0,60; b) Calcular a fração molar de tolueno no vapor para essa 
composição da fase líquida. 
15. A composição do vapor sobre uma solução ideal binária está determinada pela composição do 
líquido. Se x1 e y1 são as frações molares de 1 no líquido e no vapor respectivamente, determine 
o valor para o qual y1-x1 tenha valor máximo. Qual é o valor da pressão de vapor para essa 
composição? 
16. Uma mistura líquida de benzeno e de tolueno contém um mol de cada solvente. Se a T=300 K 
se reduz a pressão sobre a mistura, determine: 
a. A que pressão se formarão os primeiros traços de vapor (pressões de vapor dadas no 
exercício 3). 
b. Qual é a composição da primeira amostra de vapor formada? 
c. Reduzindo ainda mais a pressão, em qual valor desaparecerá o ultimo vestígio de líquido? 
d. Qual é a composição desse último vestígio? 
e. Qual será a pressão, a composição do líquido e a composição do vapor quando houver 
evaporado 1 mol da mistura? (Usar a regra da alavanca). 
17. Use os dados da tabela abaixo para construir um gráfico de composição líquido-vapor em 
função da temperatura de ebulição de soluções tetraclorometano-tetracloroetano. 
x(CCl4) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1,0 
y(CCl4) 0 0,469 0,67 0,800 0,861 0,918 0,958 1,0 
teb/°C 120,8 108,5 100,8 93,0 89,3 83,3 79,9 76,0 
18. A t=90 °C a pressão de vapor do 1,2-dimetilbenzeno é de 𝑝A,<∗ = 20	𝑘𝑃𝑎 e a do 1,3-
dimetilbenzeno é de 𝑝A,H∗ = 18	𝑘𝑃𝑎. Qual é a composição de uma mistura líquida desses dois 
solventes que ferve a t=90 °C, quando a pressão total é de p=19 kPa? Qual é a composição do 
vapor produzido? 
19. A pressão de vapor de um líquido A puro a T=293 K é 𝑝"∗ = 68,8	𝑘𝑃𝑎 e a de um líquido B 
puro é 𝑝*∗ = 82,1	𝑘𝑃𝑎. Esses dois compostos formam soluções ideais e misturas de vapor. 
Considere a composição em equilíbrio de uma mistura na qual a fração molar de A no vapor seja 𝑦" = 0,612. Calcule a pressão total do vapor e a composição da mistura líquida. 
20. Os dados de temperatura de ebulição em função da composição foram obtidos para uma 
mistura de líquidos A e B a p=1,00 atm, em que x é a fração molar do líquido e y é a fração molar 
do vapor em equilíbrio. 
teb/°C 125 130 135 140 145 150 
xa 0,91 0,65 0,45 0,30 0,18 0,098 
ya 0,99 0,91 0,77 0,61 0,45 0,25 
Os pontos de ebulição dos líquidos puros são 𝑡F," = 124℃ e 𝑡F,* = 155℃. Construa um 
diagrama temperatura/composição para a mistura. Qual é a composição do vapor no equilíbrio 
com o líquido cuja composição seja: a) xA=0,50; b) xB=0,33. 
21. Use os dados abaixo, em que as quantidades aparecem em fração de massa (w), para 
representar o diagrama de fase do sistema ácido fórmico (HOF)/benzeno (Bz). 
t/°C 25 30 40 50 60 70 73,2 
w(C6H6) (na fase HOF) 0,141 0,151 0,178 0,210 0,257 0,351 0,518 
w(C6H6) (na fase Bz) 0,904 0,896 0,870 0,834 0,779 0,686 0,518 
22. Descreva as condições de equilíbrio a t=50°C, de uma mistura que contém mB=50,0 g de 
benzeno e mAF=50,0 g de ácido fórmico, conforme o diagrama do exercício anterior. 
23. Usando a figura abaixo, descreva o que acontece quando mdmp=1000 g de 2,6-dimetilpiridina 
(C7H9N) forem adicionados, em frações de 1,0 g, a uma amostra de mH2O=100 g de água a t=25 
°C. O que será observado se o processo de adição ocorrer a t=125 °C? 
 
24. Descreva o que ocorre no sistema do exercício anterior, se uma mistura de composição dada 
em c for aquecida até t=175 °C. 
25. O ponto d da mistura está localizado entre as duas temperaturas consolutas do sistema. 
Quantas fases ele apresenta? 
26. Uma amostra de N2O4 é decomposta para formar N2 e O2 gasosos. A mistura resultante é 
resfriada ate T=70 K. Com base no diagrama abaixo, descreva o que ocorre quando a mistura é 
aquecida até iniciar a ebulição. 
 
27. Use os dados das duas tabelas abaixo para preparar um diagrama de fases da mistura 
etanol/acetato de etila e responda: é possível destilar acetato de etila puro a partir de uma mistura 
contendo x(AcEt)=0,25? Qual é a temperatura de azeótropo da mistura? 
t/°C 78,3 76,6 75,5 73,9 72,8 72,1 71,8 
x(AcEt) líq 0,000 0,050 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 
x(AcEt) vap 0,000 0,102 0,187 0,305 0,389 0,457 0,516 
 
t/°C 71,8 71,9 72,2 73 74,7 76,0 77,1 
x(AcEt) líq 0,540 0,600 0,700 0,800 0,900 0,950 1,000 
x(AcEt) vap 0,540 0,576 0,664 0,726 0,837 0,914 1,000 
28. A pressão de vapor do n-C5H12 é de 0,674 bar, e a do n-C6H14 é de 0,198 bar. Calcule a pressão 
parcial de cada substância e a pressão total sobre uma solução contendo x(n-C5H12)=0,25. Admita 
que a mistura constitua uma solução ideal. 
29. Qual é a composição da fase de vapor em equilíbrio com a solução descrita no problema 
anterior? 
30. Prepare um diagrama de pressão X composição para a mistura n-C5H12 e n-C6H14, lembrando 
quea solução tem comportamento ideal. Monte a equação que descreve a pressão total do sistema 
e determine as pressões parciais e a pressão total do mesmo na condição x(n-C6H14)=0,750. 
31. O diagrama de fase líquido-vapor de dois líquidos parcialmente miscíveis é dado na figura 
abaixo. Determine o número de fases e descreva o sistema nas áreas numeradas do diagrama. 
 
32. A pressão de vapor do tolueno (C7H8) é de 40,0 torr a t=31,8 °C e a da água à mesma 
temperatura é de 35,3 torr. Admitindo que os líquidos sejam completamente imiscíveis, 
determine a pressão de vapor sobre a mistura desses dois líquidos a t=31,8 °C. 
33. Qual é a composição do vapor sobre a mistura acima, na concentração x(C7H8)=0,25? E a 
x(C7H8)=0,75? 
34. O diagrama de fase para o sistema Pb-Bi é dado na figura abaixo. Descreva o estado físico do 
sistema nas suas várias áreas numeradas, identificando a quantidade e tipo de cada fase, bem 
como os componentes em maior e menor quantidade relativa, em cada caso.