Lista de Exercícios - Química Geral - Gases Ideais e Termodinâmica

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Lista de Exercícios – Química Geral 
Gases Reais – Termodinâmica – Calorimetria 
 
(GASES) 
4.5) Suponha que você foi abandonado em uma ilha tropical e teve de fazer um 
barômetro primitivo usando água do mar (densidade 1,10 g.cm-3). Que altura 
alcançaria a água em seu barômetro se a pressão atmosférica fizesse um 
barômetro de mercúrio alcançar 73,5cm? A densidade do mercúrio é 13,6 g.cm-
3. 
 
4.19) Uma lata de aerosol de 250 mL em 25°C e 1,10 atm foi lançada em um 
incinerador. Quando a lata alcançou a temperatura 712°C, ela explodiu. Qual era 
a pressão, imaginando que a mesma era a maior possível nessa temperatura? 
 
4.21) Um balão de hélio tem volume igual a 12,4 L quando a pressão é 0,885 
atm e a temperatura, 22º C. O balão é resfriado sob pressão constante até a 
temperatura de -18ºC. Qual é o volume do balão nessas condições? 
 
4.27) Foi-lhe dito que 35,5 mL de xenônio exercem a pressão de 0,255 atm em 
-45ºC. (a) Que volume a amostra ocupa sob 1,00 atm e 298 K? (b) Que pressão 
ele exerceria se fosse transferida para um frasco de 12,0 mL em 20 ºC ? (c) 
Calcule a temperatura necessária para o xenônio exercer a pressão de 5,00 x 
10² Torr nesse frasco. 
 
4.43) Uma amostra de 2,00 mg de argônio está confinada em um frasco de 
0,0500 L em 20ºC. Uma amostra de 2,00 mg de criptônio está confinada em 
outro frasco de 0,0500 L. Qual deve ser a temperatura do criptônio para que ele 
tenha a mesma pressão que o argônio? 
 
4.47) O gás de um composto fluorado de metano tem densidade 8,0 g.L-1, em 
2,81 atm e em 300K. (a) Qual é a massa molar do composto? (b) Qual é a fórmula 
do composto sabendo-se que ele é formado somente por C, H e F? (c) Qual é a 
densidade do gás em 1,00 atm e 298K? 
 
4.49) Um composto usado na fabricação de Saran é 24,7% de C, 2,1% de H e 
73,2% de Cl, em massa. O armazenamento de 3,557g do gás do composto em 
um recipiente de 755 mL, em 0ºC, leva a pressão até 1,10atm. Qual é a fórmula 
molecular do composto? 
4.55) Que condição inicial produziria o maior volume de dióxido de carbono na 
combustão de CH4(g) com excesso de gás oxigênio para produzir dióxido de 
carbono e água: (a) 2,00L de CH4(g); (b) 2,00g de CH4(g)? Justifique sua 
resposta. O sistema é mantido na temperatura de 75ºC e em 1,00 atm. 
 
4.56) A pressão total de uma mistura de gases dióxido de enxofre e nitrogênio, 
em 25ºC, em um recipiente de 500 mL, é 1,09 atm. A mistura passa sobre óxido 
de cálcio em pó quente, que remove o dióxido de enxofre pela reação CaO(s) + 
SO2(g) → CaSO3(s), e é transferida para um recipiente de 150mL, no qual a 
pressão é 1,09 atm em 50ºC. (a) Qual era a pressão parcial de SO2 na mistura 
inical? (b) Qual era a massa de SO2 na mistura inicial? 
 
4.57) O dióxido de carbono e a água produzem, por meio de uma série de etapas 
enzimáticas do processo de fotossíntese, glicose e oxigênio, de acordo com a 
equação 
6 CO2(g) + 6 H2O(l) → C6H12O6(s) + 6 O2(g) 
Sabendo-se que a pressão parcial do dióxido de carbono na atmosfera é 
0,26Torr e que a temperatura é 25ºC, calcule o volume de ar necessário para 
produzir 10,0g de glicose. 
 
4.59) Uma amostra de 15,0 mL do gás amônia, em 1,00 x 102 Torr e 30ºC, é 
misturada com 25,0 mL do gás cloreto de hidrogênio, em 1,50 x 10² Torr e 25ºC. 
A seguinte reação ocorre: 
NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s) 
a) Calcule a massa de NH4Cl que se forma. (b) Identifique o gás que está em 
excesso e determine sua pressão em 27ºC, depois que a reação se completou 
(no volume combinado dos dois frascos originais). 
 
(TERMODINÂMICA) 
 
7.2A) Um cilindro de volume 2,00 L contém 0,100 mol de He(g) em 30ºC. Que 
processo executa mais trabalho sobre o sistema, permitir que o gás se comprima 
isotermicamente até 1,00 L com a pressão externa constante de 5,00 atm ou 
permitir que o gás se comprima reversível e isotermicamente até o mesmo 
volume final? 
 
7.3A) O perclorato de potássio, KClO4, é usado como oxidante em fogos de 
artifício. Calcule o valor necessário para aumentar a temperatura de 10,0 g de 
KClO4 de 25ºC até a temperatura de ignição (900ºC). A capacidade calorífica do 
KClO4 é 0,8111 J.K-1g-1. 
 
7.5A) Um motor de automóvel realiza 520 kJ de trabalho e perde 220 kJ de 
energia na forma de calor. Qual é a variação de energia interna do motor? Trate 
o motor, o combustível e os gases de escapamento como um sistema fechado. 
 
7.6A) Suponha que 2,00 mols de CO2, tratado como um gás ideal, em 2,00 atm 
e 300 K, são comprimidos isotérmica e reversivelmente até a metade do volume 
original, antes de serem usados para carbonatar a água. Calcule w, q e ΔU. 
 
7.11A) Quando 0,231 g de fósforo reage com cloro para formar tricloreto de 
fósforo, PCl3, em um calorímetro de capacidade calorífica 216 J.(ºC)-1, sob 
pressão constante, a temperatura do calorímetro sobe 11,06ºC. Escreva a 
equação termoquímica da reação. 
 
7.13A) A gasolina, que contém octano, pode queimar até monóxido de carbono 
se o fornecimento de ar for reduzido. Determina a entalpia padrão da reação de 
combustão completa, no ar, de octano líquido até o gás monóxido de carbono e 
água líquida, a partir das entalpias padrão de reação da combustão do octano e 
do monóxido de carbono. 
 
7.19A) A entalpia da reação 4 Al(s) + 3 O2 (g) → 2 Al2O3(s) é -3,351 kJ.mol-1, 
em 298K. Estime seu valor em 1000ºC 
 
7.7) A energia interna de um sistema aumentou 982 J quando ele absorveu 492 
J de calor. (a) O trabalho foi realizado contra ou a favor do sistema? (b) Quanto 
trabalho foi realizado? 
 
7.9) Um gás em um cilindro foi colocado em um aquecedor e ganhou 5500 kJ de 
energia na forma de calor. Se o volume do cilindro aumentou de 345 mL para 
1846 mL contra uma pressão atmosféricas de 750 Torr durante o processo, qual 
é a variação de energia interna do gás no cilindro? 
 
7.11) Em um cilindro de combustão, a variação de energia interna total produzida 
pela queima de um combustível é -2573 kJ. O sistema de resfriamento que 
circunda o cilindro absorve 947 kJ na forma de calor. Quanto trabalho pode ser 
realizado pelo combustível do cilindro? 
7.21) Um calorímetro foi calibrado com um aquecedor elétrico que forneceu 22,5 
kJ de energia e aumentou a temperatura desse calorímetro e da água do banho 
de 22,45ºC para 23,97ºC. Qual é a capacidade calorífica do calorímetro? 
 
7.23) Calcule o trabalho em cada um dos seguintes processos, começando com 
uma amostra de gás em um sistema com pistão T= 305 K, P = 1,79 atm e V= 
4,29 L. (a) expansão irreversível contra a pressão externa constante de 1,0 atm, 
até o volume final de 6,52L; (b) expansão reversível isotérmica até o volume final 
6,52L. 
 
7.43) O dissulfeto de carbono pode ser preparado a partir de coque (uma forma 
impura de carbono) e do enxofre elementar: 
4 C(s) + S8 (s) → 4 CS2 (l) Hº = +358,8 kJ 
a) Qual é o calor absorvido na reação de 1,25 mol de S8? (b) Calcule o calor 
absorvido na reação de 197g de carbono com excesso de enxofre. (c) Se o calor 
absorvido na reação foi 415 kJ, quanto CS2 foi produzido? 
 
7.59) As entalpias padrão de combustão da grafita e do diamante são -393,51 
kJ.mol-1 e -396,41 kJ.mol-1, respectivamente. Calcule a variação na entaplia 
molar da transição grafita → diamante. 
 
7.67) Calcula a entalpia de reação da síntese do gás cloreto de hidrogênio, H2(g) 
+ Cl2(g) → 2HCl(g), a partir das seguintes informações: 
NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s) Hº = -176,0 kJ 
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) Hº = -92,22 kJ 
N2(g) + 4 H2(g) + Cl2(g) → 2 NH4Cl(s) Hº = -628,86 kJ 
 
7.81) Use as entalpias de ligação das Tabelas 7.7 e 7.8 para estimar a entalpia 
de reação de 
(a) 3 𝐶2𝐻2(𝑔) → 𝐶6𝐻6(𝑔).(b) 𝐶𝐻4(𝑔) + 4 𝐶𝑙2(𝑔) → 𝐶𝐶𝑙4(𝑔) + 4 𝐻𝐶𝑙(𝑔). 
(c) 𝐶𝐻4(𝑔) + 𝐶𝐶𝑙4(𝑔) → 𝐶𝐻𝐶𝑙3(𝑔) + 4 𝐶𝐻3𝐶𝑙(𝑔) 
 
8.14A) Calcule a variação de entropia da vizinhança quando 1,00 mol de H2O(l) 
vaporiza em 90ºC e 1 bar. 
Considera a entalpia de vaporização da água como 40,7 kJ.mol-1 
 
8.15A) Prove se a formação de fluoreto de hidrogênio a partir de seus elementos 
na forma mais estável é espontânea, em 25C? Para a reação H2(g) + F2(g) → 2 
HF(g) Hº = -542,2 kJ e Sº = +14,1 J.K-1. 
 
8.17B) Confirme que o benzeno líquido e o benzeno vapor estão em equilíbrio 
no ponto normal de ebulição do benzeno, 80,1ºC e 1atm de pressão. A entalpia 
de vaporização no ponto de ebulição é 30,8 kJ.mol-1 e a entropia de vaporização 
é 87,2 J.K-1.mol-1 
 
8.19B) Calcule a variação de energia livre de Gibbs molar do processo Hg(l) → 
Hg(g) em 1 atm e (a) 350ºC, (b) 370ºC. A entalpia de vaporização é 59,3 kJ.mol-
1 e a entropia de vaporização é 94,2 J.K-1.mol-1. Indique, em cada caso, se a 
vaporização é espontânea ou não.