Lista de exercícios P1

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Físico-Química 
Professor: Pedro Henrique Amorim 
Lista de Exercícios I 
Obs: A menos que seja informado o contrário, considere que todos os gases se comportem 
como gás ideal. 
 
1. Qual a pressão que é exercida por uma amostra com 2,045 g de N2 gasoso num 
recipiente de volume igual a 2,00 L a 21°C? 
 
2. Para surpresa de muitas pessoas, descobriu-se que o gás NO atua como 
neurotransmissor. Para estudar o seu feito, uma amostra foi coletada num recipiente de 
volume igual a 250,0 mL. A 19,5° C, observou-se que a pressão era de 24,5 kPa. Que 
quantidade (em moles) de NO foi coletada? 
 
3. Uma amostra gasosa é mistura de etano e butano. Um bulbo de 200 mL de capacidade 
é preenchido com esta mistura a uma pressão de 750 Torr a 20 °C. Se a massa do gás 
no bulbo foi de 0,384 g, quais as porcentagens molar e em massa do butano na 
mistura? (Dados: Mbut= 58 g mol
-1; Met= 30 g mol
-1). 
 
4. O efeito das pressões altas sobre os organismos, inclusive humanos, é estudado com o 
objetivo de se obter informações sobre mergulhos em águas profundas e sobre 
anestesia. Um a amostra de ar ocupa 1,00 L a 25°C e 1,00 atm. Que pressão é 
necessária para comprimir esta amostra a 100 cm3, nesta temperatura? 
 
5. Suponha que 2,65 L de um gás ideal a 25°C e 1,00 atm sejam simultaneamente 
aquecidos e comprimidos até que a temperatura final seja 75 °C e a pressão final 2,00 
atm. Qual é o volume final? 
 
6. Existe uma advertência para não se descartar latas pressurizadas lançando-as ao fogo. 
O gás em um recipiente deste tipo exerce uma pressão de 125 KPa, a 18 °C. Quando o 
recipiente é lançado ao fogo, sua temperatura sobe para 700 °C. Qual é a pressão 
nesta temperatura? 
 
7. Balões de ar quente conseguem ascender devido ao abaixamento da densidade do ar 
que ocorre quando o ar no balão é aquecido. A que temperatura se deveria aquecer 
uma amostra de ar, inicialmente a 340 K, para aumentar seu volume 14%? 
 
8. Sabe-se que a densidade de um gás depende de sua massa molar, considerando que a 
densidade de um gás, de comportamento ideal, é de 2,009 g.L-1a 20°C e 1,0 atm, qual é 
a massa molar desse gás? 
 
9. Gás O2 com um volume de 1130 cm
3 a 42,0 °C e a uma pressão de 101 kPa expande 
até que seu volume seja 1530 cm3 e a sua pressão seja 106 kPa. Determine: a) o 
número de moles de O2 no sistema e b) a sua temperatura final. 
 
10. Numa experiência para a medida da massa molar de um gás, 250 cm3 de um gás foram 
confinados num recipiente de vidro. A pressão era de 152 Torr, a 298 K, e a massa do 
gás era de 33,5 mg. Qual é a massa molar do gás? 
 
11. Considere uma amostra de 1,00 mol de dióxido de enxofre, SO2, com uma pressão de 
4,00 atm e um volume de 10 L. Calcule a temperatura dessa amostra de gás utilizando 
a lei dos gases ideais e a equação de van de Waals. Dados: a = 6,714 L2 atm mol-2, b = 
0,05636 L mol-1 
 
12. Calcule a pressão exercida por 1,0 mol de C2H4 que se comporta como a) ás ideal, b) 
gás de Van der Waals. Em cada caso, considere que o gás está nas seguintes 
condições: i) a 273,15 K em 22,414 L; ii) a 1000 K em 100 cm3. Dados: a = 4,471 L2 atm 
mol-2, b = 0,0572 L mol
-1 
 
13. Um gás a 350 K e 12 atm tem o volume molar 12% menor do que o calculado pela lei 
dos gases ideais. Calcule a) o fator de compressibilidade nestas condições e b) o 
volume molar do gás. Que forças são dominantes no gás, as atrativas ou as repulsivas? 
 
14. A capacidade calorífica do N2 é dada pela expressão Cp,m = a + bT + c/T
2 (J K-1 mol-1), 
onde a= 28,58, b=3,77(10-3 K) e c= -0,50x105 K2). Qual a variação da entalpia molar do 
N2, quando ele é aquecido de 298 K a 373 K. 
 
15. Calcule a expressão do trabalho realizado sobre n moles de um gás de van de Waals, 
em uma expansão isotérmica do volume vi para vf 
16. Uma amostra de 1,00 mol de um gás perfeito com Cv,m= (3/2)R , inicialmente a p1 = 
1,00 atm e T1 = 300 K, é aquecida reversivelmente, até 400 K, a volume constante. 
Calcule a pressão final, ΔU, q e w. 
 
17. Uma amostra de 1,00 mol de Ar se expande isotermicamente, a 22°C de 22,8 L para 
31,7 L, a) reversivelmente, b) contra uma pressão externa constante igual a pressão 
final do gás e c) livremente (contra uma pressão externa nula). Em cada processo 
calcule q, w, ΔU e ΔH. 
 
18. Uma amostra consistindo de 1,0 mol de um gás perfeito monoatômico (com Cv,m = 
(3/2)R) efetua o ciclo da figura abaixo. (a) Calcule as temperaturas em 1, 2 e 3. (b) 
Calcule q, w, ΔU e ΔH para cada etapa do ciclo e para todo o ciclo. 
 
 
 
19. Uma amostra de gás ideal para por uma transformação cíclica abca, de acordo com a 
figura abaixo. No ponto a temos Ta = 200 K. 
a) Quantos moles de gás há na amostra? 
b) Quais as temperaturas nos pontos b e c ? 
c) Calcule q, w, e ΔU para todo o ciclo. 
 
 
 
20. Quando se fornecem 178 J de calor a pressão constante, a 1,9 mol de um gás, a 
temperatura da amostra se eleva de 1,78 K. Calcule as capacidades caloríficas molares 
do gás a volume constante e a pressão constante. 
 
21. Calcule a variação de entropia quando 50 kJ de energia, na forma de calor, se 
transferem reversível e isotermicamente para um bloco de cobre a a) 0°C e b) 70° C. 
 
22. Calcule a entropia molar de uma amostra de argônio, mantida a volume constante, a 
250 K, sabendo que ela é igual a 154,84 J K-1 mol-1 a 298 K. (Cp,m = 20,786 J K
-1 mol-1) 
 
23. Uma amostra de 2,00 mol de um gás ideal diatômico, a 250 K é comprimida reversível e 
adiabaticamente até sua temperatura atingir 300 K. Dado que CV,m= 27,5 J K
-1 mol-1, 
calcule q, w, ΔU, ΔH e ΔS. 
 
24. Um mol de um gás ideal (com Cv,m = (5/2)R) realiza o processo cíclico mostrado abaixo. 
a) determine a temperatura em cada estado, b) calcule q, w, ΔU, ΔH e ΔS para cada 
estágio e para o ciclo. 
 
 
 
25. Calcule a entropia-padrão das seguintes reações, a 298 K: 
 
a) Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s) 
b) C12H22O11(s) + 12 O2(g)  12 CO2(g) + 11 H2O(l) 
 
26. Com as entropias-padrão das reações calculadas no exercício anterior e com as 
entalpias-padrão das mesmas reações, calcule as energias de Gibbs padrão das 
reações a 298 K. 
Dados quetões 25 e 26 
 
Compostos/elementos S°m / J K-1 mol-1 ΔfH° / kJ mol
-1 
Zn(s) 41,63 0 
Zn2+(aq) -112,1 -153,89 
Cu(s) 33,150 0 
Cu2+(aq) -99,6 64,77 
C12H22O11(s) 360,2 -2222 
O2(g) 205,138 0 
CO2(g) 213,74 -393,51 
H2O(l) 69,91 -285,83 
 
27. Calcule a variação da energia de Gibbs molar do dióxido de carbono (considerado como 
gás perfeito), a 20°C, quando sua pressão parcial no ar muda isotermicamente de 1,0 
atm para a) 3,0 atm e b) 2,7 x 10-4 atm. 
 
Tabelas 
 
 
 
 
 
 
Resumo de fórmulas 
Lei de Dalton das pressões parciais 
pj = xj.p p = pA + pB + ... pn 
 
 
 
ΔU = q + w 
w = – pexΔV 
w = – pΔV 
w = – nRTln(Vf /Vi) 
ΔH =ΔU + pΔV 
ΔH = n Cp,m ΔT 
Cp,m – Cv,m = R 
ΔU = n CV,m ΔT 
ΔGm = R T ln(pf/pi) 
ΔS = nR ln (Vf /Vi) ; ΔS = – nR ln (pf /pi)