LISTA 2 QUÍMICA II

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24 de setembro de 2014 
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (Professor: Mauricio Sant’Anna) 
2
a
 Lista de Exercícios da 1
a
 Prova – Química Geral II (2o Período/2014) 
1. Discuta, usando a teoria das bandas de energia, e dê exemplos: 
a) A diferença entre condutores e semi-condutores. 
b) A diferença entre um semi-condutor comum e um semi-condutor dopado. 
2. Portas automáticas usam células fotoelétricas que respondem à luz infravermelha ( = 
1500 nm). Qual o melhor semicondutor para ser usado nas células fotoelétricas que operam 
neste comprimento de onda, Ge (“gap” de energia = 64 kJ/mol) ou Si (“gap” de energia = 
105 kJ/mol)? (Ge, porque o “gap” do Si é alto demais para a energia disponível.) 
3. Os “gaps” de energia entre as bandas vazia e preenchida do diamante, do Si sólido e do 
Ge sólido são, respectivamente, 502, 100 e 67 kJ/mol. Faça um diagrama de bandas de 
energia e sugira uma ordem para a condutividade elétrica destes sólidos. 
4. Uma mistura de metano e O2 é colocada em um cilindro que contém um pistão móvel, de 
diâmetro igual a 16,0 cm. Uma centelha faz a ignição da mistura e o sistema libera 1150 J 
de calor para as vizinhanças, ao mesmo tempo que o pistão se desloca 23,5 cm, contra uma 
pressão externa de 1,0 atm (1,0 L.atm = 101,3 J). Calcule a variação da energia interna do 
sistema. (–1629 J) 
5. A pressão externa sobre um mol de um gás ideal de massa molecular igual a 14,0 g/mol é 
de 3,0 atm. Para aumentar a temperatura de 1,0 g do gás em 1,0
0
C são necessários 14,6 J. A 
temperatura é variada de 25
0
C para 100
0
C. Calcule q, w, E. (15,38 kJ, 0,62 kJ, 14,76 kJ) 
6. Em uma máquina, vapor d’água é usado para mover um pistão e realizar trabalho. Qual é 
a quantidade de trabalho (em J) que é feita quando 25,0 g de água a 100
0
C é vaporizada, 
empurrando o pistão contra uma pressão de 1,0 atm? (Dica: assuma que pV = nRT) 
7. As afirmações abaixo são verdadeiras ou falsas? Explique suas respostas usando 
conceitos discutidos em aula. 
a) NH4Br cristalino tem maior entropia do que NH4Br dissolvido em água. 
b) Todas as reações químicas espontâneas são exotérmicas (exemplifique para comprovar a 
sua resposta). 
c) Processos adiabáticos não mudam a energia interna do sistema. 
d) A entropia do naftaleno aumenta quando ele sublima. 
8. Em uma geladeira, o líquido refrigerante contido na serpentina absorve o calor do 
interior da geladeira. Este calor vaporiza o líquido, que depois é recondensado pela pressão 
exercida por uma bomba mecânica. Um desses líquidos é o CH2FCF3, que entra em 
ebulição a –27 0C, com um calor (ou entalpia) de vaporização igual a 22,0 kJ/mol. Calcule 
a mudança de entropia do universo quando 150 g de CH2FCF3 se vaporiza a –27 
0
C, 
trocando calor com o interior da geladeira a 4,0 
0
C. (15,0 J/K) 
9. Verdadeiro ou falso? Justifique sua resposta. 
a) Em um processo espontâneo, Guniverso > 0. (falso) 
b) Gsistema aumenta em qualquer processo a T e p constantes. (falso) 
10. Use tabelas de entropias molares padrão e de variação de entalpia padrão e calcule a 
variação da energia livre para as seguintes reações (as equações não estão balanceadas): 
a) NH3(g) + HCl (g)  NH4Cl (s) (-440,1 kJ/mol) 
b) NH3(g) + O2(g)  HNO3(l) + H2O(l) (-301,4 kJ/mol) 
c) N2(g) + H2 (g)  NH3 (g) (-33,3 kJ/mol) 
d) Ca(s) + Cl2 (g)  CaCl2 (s) (-748,1 kJ/mol) 
11. Calcule K para as seguintes reações (a 25
0
C): 
a) H2(g) + Br2 (g)  2HBr (g) 
b) NH4Cl(s)  NH3 (g) + HCl(g) (K = 1,1 x 10
-16
) 
12. Calcule a energia livre da reação H2(g) + I2(g)  2HI(g) a 500 K (Gr
0
 = -21,1 kJ/mol), 
quando as pressões parciais dos gases forem, respectivamente, 1,5 atm, 0,88 atm e 0,065 
atm. Qual o sentido da reação espontânea? (Gr = -44,9 kJ/mol; formará produto) 
13. Calcule a energia livre da reação N2(g) + 3H2 (g)  2NH3 (g) a 400 K (Kc = 41), quando as 
concentrações forem, respectivamente, 1,0 mol/L, 4,2 mol/L e 0,63 mol/L. A mistura vai 
formar reagentes, produto ou vai estar no equilíbrio? (Gr = -29,7 kJ/mol; formará produto)