1° Lista de Exercícios

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS – UEMG 
FACULDADE DE ENGENHARIA – CAMPUS JOÃO 
MONLEVADE 
CURSO DE ENGENHARIA METALÚRGICA 
 
Assunto: G°, G, K, O2 , Diagrama de Ellingham, lei de Raoult 
PROFESSOR: Gilberto Fernandes Lima DISCIPLINA: Físico-Química Metalúrgica 
TURMA: Engenharia Metalúrgica PERÍODO: 6º DATA DE ENTREGA: 02/03/2012 
Grupo: 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
PARTE A - ENERGIA LIVRE E ENERGIA LIVRE PADRÃO 
1 O que significa Energia Livre (G)? 
2 O que significa Energia Livre Padrão (G°)? 
3 Em que situação a Energia Livre (G) é igual a zero? 
4 Em que situação a Energia Livre Padrão (G°) é igual a zero? 
5 Em que situação a Energia Livre (G) é igual a Energia Livre Padrão (G°)? 
6 O que significa RTlnQ? 
7 Em que situação a Energia Livre (G) é igual a Energia Livre Padrão (G°) e ambas são iguais a 
zero? 
PARTE B – CÁLCULO DA ENERGIA LIVRE PADRÃO (G°) 
1 Qual é a equação (em função da temperatura) da energia livre padrão da reação abaixo? Indique os 
estados-padrão considerados. 
2Al + 3/2O2 = Al2O3 
2 Qual é a equação de energia livre padrão da reação abaixo? Indique os estados-padrão 
considerados. 
2Al + 3FeO = 3Fe + Al2O3 
3 Qual é a equação da energia livre padrão da reação abaixo? 
Fe(s) = Fe(l) 
4 Qual é a equação de energia livre padrão da reação abaixo nos estados padrão indicados? 
Si(l) + 2FeO(l) = SiO2(s) + 2Fe(l) 
 
 
PARTE C – CONSTANTE DE EQUILÍBRIO 
1. Uma mistura de gases com a seguinte composição: H2=20%, H2O=10%, CO=30%, CO2=20%, 
N2=20%. Esta mistura está a 1000K e 2 atm de pressão total. Verificar o sentido da reação para 
haver consumo através do cálculo de energia livre de Gibbs para finalmente determinar a 
composição dessa mistura após atingir o equilíbrio. 
2. Como você expressaria a constante de equilíbrio para a seguinte reação: 
FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g) 
Qual é o valor dessa constante de equilíbrio a 900°C? 
3. No problema anterior, supondo-se a pressão total como sendo 1atm e que os gases presentes sejam 
só CO e CO2, qual é a pressão parcial de cada gás? 
4. Você acha que um lingote de aço baixo carbono formaria carepa (FeO) num forno onde a 
temperatura é de 1300°C e os gases têm a seguinte composição: 
N2=62% CO=2% CO2=36% 
PARTE D – POTENCIAL DE OXIGÊNIO 
1. Um gás contém 25%CO, 15%CO2 e 60%N2. 
Dentre os óxidos relacionados, quais serão reduzidos por este gás a 950°C? 
a) Fe2O3; b) Cr2O3; c) Cu2O. 
 
2. Explique termodinamicamente a diferença de inclinação da reta representativa de formação de CO 
em relação aos outros óxidos apresentados no diagrama de Ellingam. 
 
3. Um gás contém 36%CO, 4%CO2 e 60%N2. 
Verificar se o FeO será reduzido a Fe por este gás a 1200°C por: 
a) Cálculo de Energia Livre de Gibbs. 
b) Cálculo de potenical químico de oxigênio. 
c) Utilização do diagrama de Hellingam. 
 
4. Usando o diagrama de Ellingham fornecido, determinar se o óxido MnO seria reduzido dentro de um 
forno a 1000ºC, onde a pressão de oxigênio é de 6,53 x 10-30 atm. 
PARTE E – LEI DE RAOULT 
 
1- A composição de uma escória de alto-forno em termos de porcentagem em peso é: 
%CaO = 42 %SiO2 = 40 %Al2O3 = 12 
%MgO = 6 (composição simplificada). 
Fornecer a composição dessa escória em fração molar de seus constituintes. 
 
2- A partir dos resultados do exercício acima, converter novamente a composição da escória para 
porcentagem em peso. 
 
 
 
3- Calcular a composição do ferro gusa cuja composição é dada abaixo em termos de fração molar: 
Fe = 94,415% C = 4,1% Si = 0,75% 
Mn = 0,62% P = 0,09% S = 0,025% 
 
4- Tem-se uma escória com a seguinte composição (em fração molar) 
CaO = 0,45 SiO2 = 0,40 Al2O3 = 0,10 MgO = 0,05 
Calcular a composição dessa escória em porcentagem em peso. 
 
5- A liga Fe – Ni se comporta idealmente. Baseando-se nessa informação, avaliar a atividade do Fe e 
do Ni em uma liga que tem a seguinte composição: 
Fe = 80% Ni = 20% 
 
6- Determinar as condições nas quais uma liga líquida de ferro e manganês estão em equilíbrio com 
uma solução FeO – MnO líquida a 1800ºC. Considerando que ambas as soluções sejam ideais (Lei e 
Rault). 
FeO(l) + Mn(l) = Fe(l) + MnO(l)