LISTA III - PROFESSOR MAXIMILIANO

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Departamento de F´ısico-Qu´ımica - IQ - Ufrgs
QUI03309 - F´ısico-Qu´ımica I B
Exerc´ıcios de Termoqu´ımica
Professor Maximiliano Segala
Porto Alegre 13 de Abril de 2018
1 Teo´ricas
1. O calor associado a uma reac¸a˜o fica de-
finido exclusivamente pela reac¸a˜o? Por
queˆ? Resposta: Pilla 1 Sec¸a˜o 6.1.
2. O que e´ a Entalpia Padra˜o de Reac¸a˜o?
Resposta: Pilla 1 Sec¸a˜o 6.1.
3. Em quais circunstaˆncias o calor de uma
reac¸a˜o associa-se a uma variac¸a˜o de ental-
pia? Resposta: Pilla 1 Sec¸a˜o 6.2.
4. Como e´ determinada a Entalpia de Com-
busta˜o? Resposta: Pilla 1 Sec¸a˜o 6.3.
5. Explique o funcionamento de um ca-
lor´ımetro. Resposta: Pilla 1 Sec¸a˜o 6.3.
6. Qual a relac¸a˜o entre o calor de reac¸a˜o e
a variac¸a˜o de energia interna na reac¸a˜o?
Resposta: Pilla 1 Sec¸o˜es 6.3 e 6.4.
7. O que e´ a Lei de Hess? Resposta: Pilla 1
Sec¸a˜o 6.5.
8. Como varia a entalpia de reac¸a˜o em func¸a˜o
da temperatura? Resposta: Pilla 1 Sec¸a˜o
6.17.
9. O que e´ a capacidade calor´ıfica me´dia?
Resposta: Pilla 1 Sec¸a˜o 6.17.
10. Como e´ poss´ıvel interpretar a Lei de Kir-
chhoff? Resposta: Pilla 1 Sec¸o˜es 6.17,
6.18 e 6.19.
2 Ca´lculos
1. Usando o ciclo de Born-Haber, determine
a entalpia de solvatac¸a˜o de ı´on Mg2+ em
a´gua a partir dos seguintes dados:
• 1o potencial de ionizac¸a˜o do Mg:
7,646 eV (1 eV = 96,485 kJ·mol−1).
• 2o potencial de ionizac¸a˜o do Mg:
15,03 eV.
• Afinidade eletroˆnica do Cl(g):
3,78 eV.
• entalpia de sublimac¸a˜o do Mg:
167,2 kJ·mol−1.
• entalpia de dissociac¸a˜o do Cl2(g):
241,6 kJ·mol−1.
• entalpia de hidratac¸a˜o do Cl−(g):
383,7 kJ·mol−1.
• entalpia de formac¸a˜o do MgCl2(s):
−639,5 kJ·mol−1.
• entalpia de soluc¸a˜o do MgCl2(g):
−150,5 kJ·mol−1.
Resposta: ∆solv.H = −1890,3 kJ·mol−1.
2. Calcule a temperatura ma´xima de chama
quando o metano e´ queimado a pressa˜o
constante com a quantidade teo´rica de ar,
tendo uma temperatura inicial de 25 oC.
(a) Admita que somente 80% do
metano reagiu. (∆H¯	298 =
−165,2 kcal·mol−1)
(b) Qual a ma´xima temperatura de
chama se o ar e o metano sa˜o aque-
cidos a 200 oC antes de queimar?
1
CH4(g) + 2O2(g) ⇀↽ CO2(g) + 2H2O(g)
(1)
CH4(g) : C¯p = 7,5 + 0,005 · T (2)
O2(g) : C¯p = 6,5 + 0,001 · T (3)
N2(g) : C¯p = 6,5 + 0,001 · T (4)
H2O : C¯p = 8,15 + 0,0005 · T (5)
CO2 : C¯p = 7,7 + 0,005 · T (6)
Os valores de C¯p sa˜o em cal·grau−1mol−1.
Resposta: (a) T = 1763 K; (b) T = 1900
K.
3. A Reac¸a˜o 7 tem um ∆H¯	298 =
−58,04 kcal·mol−1 e pode-se conside-
rar o C¯p me´dio para todos os gases como
sendo 7 cal·grau−1mol−1.
H2(g) + 1/2O2(g) ⇀↽ H2O(g) (7)
(a) Calcule a temperatura de explosa˜o
para a reac¸a˜o de H2 em presenc¸a de
ar numa bomba calorime´trica cuja
temperatura e´ de 298 K e a pressa˜o
de 1 atm.
(b) Determine a pressa˜o final do sistema
assumindo o comportamento do ga´s
como sendo perfeito.
Resposta: (a) T = 4147,6 K; (b) P = 11,9
atm.
4. A entalpia padra˜o de formac¸a˜o do com-
posto sandu´ıche cromo-bis-benzeno, sendo
que os benzenos cobrem o a´tomo de
cromo, foi medido num calor´ımetro. A
variac¸a˜o de energia interna para a reac¸a˜o
vale 8,0 kJ·mol−1 a 583 K.
Cr(C6H6)2(c) ⇀↽ Cr(c) + 2C6H6(g) (8)
Encontre ∆H¯	 para a reac¸a˜o e estime a
entalpia molar de formac¸a˜o do composto
sandu´ıche nesta temperatura.
Dados: ∆fH¯ ((C6H6)2, l, 298 K) = 48,99
kJ·mol−1; ∆vH¯ (C6H6) = 30,8 kJ·mol−1;
C¯p ((C6H6)2, l) = 82 JK
−1·mol−1; C¯p
((C6H6)2, g) = 28 JK
−1·mol−1; Tv (C6H6)
= 353 K.
Resposta: ∆H0583 = 17,7 kJ·mol−1;
∆formac¸a˜oH = 164 kJ·mol−1.
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