Gabarito P2

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2a Prova de FÍSICO QUÍMICA (QF331/A)
10 de Maio de 2018
Nome: RA:
1) 1,0 mol de etanol líquido vaporiza-se na sua temperatura padrão de ebulição (Teb = 351,4 K). Se o calor
aborvido no processo for de 43,5 kJ/mol, calcule ∆G (a) nessas condições e à (b) 79,2 oC.
(a) No processo de ebulição, líquido e vapor estão em equilíbrio, logo: ∆G = 0.
(b) Na condição padrão, P = 1,0 atm, logo qp = 43,5 kJ/mol. E,
∆S = qp
Teb
= 43,5 kJ/mol
351,4 K
= 123,8 J/K. Assim,
∆G = ∆H − T.∆S = 43,5 kJ - 352,4 K x 123,8 J/K → ∆G = -0,12 kJ.
2) A 26,1 oC a pressão de vapor do benzeno é de 100,0 mmHg e a 60,6 oC, é de 400,0 mmHg. Calcule (a) a
entalpia molar de vaporização do benzeno e (b) estime a sua temperatura normal de ebulição.
(a) Da expressão da Dependência da Pressão de Vapor com a Temperatura:
ln
Pf
Pi
= −∆vapH
R
(
1
Tf
− 1
Ti
)
ln
400, 0
100, 0
= −∆vapH
8, 314
(
1
333, 75
− 1
299, 25
)
, logo
∆vapH = 33, 73 kJ/mol
(b) A temperatura normal de ebulição ocorre à pressão de 760,0 mmHg, logo usando a equação
anterior:
ln
760, 0
100, 0
= −33.730
8, 314
(
1
Teb
− 1
299, 25
)
. Assim,
Teb = 352, 6 K = 79, 4
oC.
3) (a) Uma bebida alcoólica contém etanol, água e cubos de gelo. Nesse sistema quantos graus de liberdade
o define? Identifique-o(s). (b) Sulfato de Ferro (III) sólido decompõe-se por aquecimento em Óxido de Ferro
(III), também sólido e Trióxido de Enxofre gasoso. Escreva a equação química correspondente e quantos
graus de liberdade o equilíbrio possui?
(a) Dois componentes individuais: C2H5O e H2O, C = 2, duas fases, sólida (gelo) e líquida
(solução etanol/água), P = 2, logo:
F = C − P + 2
= 2− 2 + 2
F = 2
E, se F = 2, podemos ter: Pressão e Temperatura
(b) A equação química é:
Fe2(SO4)3(s) ⇀↽ Fe2O3(s) + 3SO3(g)
Três fases distintas: Fe2(SO4)3(s); Fe2O3(s) e SO3(g), P = 3, 2 componentes independentes, C = 2.
Assim, F = 2 - 3 + 2, F = 1.
4) Na processo de formação de 5 mols de ar, a 25 oC, calcule (a) xO2 e xN2 e (b) a variação da energia livre
de Gibbs desse processo.
(a) Ar na proporção de 1:4 para O2:N2, logo: xO2 = 0, 2 e xN2 = 0, 8
(b) Aplicando a fórmula:
∆G = n.R.T [(xA ln xA + xB ln xB)
= 5× 8, 314× 298× (0, 2 ln 0, 2 + 0, 8 ln 0, 8)
∆G = −6, 2 kJ
5) Calcule a variação da entropia molar numa expansão isotérmica de 100,0 para 250,0 mL para o SO2 como
gás (a) ideal e (b) real.
Da relaçãso de Maxwell: (
∂S
∂V
)
T
=
(
∂P
∂T
)
V
, fornece
∆S =
∫ V2
V1
(
∂P
∂T
)
V
dV
(a) Se P.V = n.R.T,
∆S =
∫ V2
V1
∂
∂T
n.R.T
V
dV
= n.R×
∫ V2
V1
dV
V
= n.R× lnV2
V1
∆S
n
= 8, 315× ln250, 0
100, 0
∆¯S = 7, 6 J/K
(b) Se P = n.R.T
V−n.b − a.n
2
V 2
.
E,
(
∂P
∂T
)
V
= n.R
V−n.b . Assim,
∆S = n.R×
∫ V2
V1
dV
V − n.b
= n.R× lnV2 − n.b
V1 − n.b
∆S
n
= 8, 315× lnV2 − n.b
V1 − n.b. Para 1 mol
= 8, 315× lnV¯2 − b
V¯1 − b
∆¯S = 8, 315× ln0, 250 L/mol − 0, 056 L/mol
0, 100 L/mol − 0, 056 L/mol
∆¯S = 12, 3 J/K
Dados: O ar é uma mistura gasosa contendo, na temperatura de 25 oC, quase que exclusivamente oxigênio
e nitrogênio na proporção de (1:4); R = 0,083 L.bar
mol.K
ou 8,314 J
mol.K
; 1 atm = 760,0 mmHg ou 1,0 bar; a(SO2)
= 6,714 bar.L2
mol2
e b(SO2) = 0,056 Lmol ; H2O(l), d = 1,00 g/mL e MM = 18,0 g/mol e C2H5OH(l), d = 0,80
g/mL e MM = 46,1 g/mol
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