Lista 1 - Resolução - FQII - Cristiane - 2018/2

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DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA 
DISCIPLINA QUI03310- FÍSICO-QUÍMICA IIB 
Prof. Cristiane Pontes de Oliveira 
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 Lista de Exercícios 1 
Termodinâmica de Soluções – Solução Ideal 
 
Sobre este tema, verifique se você compreende: 
 
1. Cálculo da composição de uma solução expressa em diferentes modalidades; 
2. O significado físico das grandezas parciais molares e propriedades de mistura; 
3. O enunciado da Lei de Raoult e, com base em sua equação fundamental, prever o 
comportamento de uma solução ideal; 
4. A relação matemática e gráfica da pressão de vapor de uma solução ideal em função 
da composição do líquido e da composição do vapor; 
5. Como variam a entalpia, a entropia e a energia livre de mistura com a composição 
da solução; 
6. A determinação quantitativa da influência da temperatura sobre os equilíbrios 
líquido-vapor e sólido-líquido numa solução ideal; 
 
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1) A densidade de uma solução de KI 1,506mol/kg é 1,1659 g/ml a 20°C e 1 atm. 
Encontre a molaridade desta solução. (R.: 1,40mol/L) 
 
2) Em uma solução aquosa de CH3OH que é 30,00% em peso de CH3OH, a molaridade 
de CH3OH a 20°C e 1 atm é 8,911 mol/L. (a) Encontre a densidade da solução a 20°C e 
1 atm. (b) Encontre a molalidade de CH3OH. (c) Encontre a concentração em massa de 
CH3OH. (R.: a) 0,9518g/cm
3
; b) 13,39mol/kg; c) 285,7g/L) 
 
3) Mostre que mB = (1000nB/nAMr,A) mol/kg, onde mB é a molalidade do soluto B e 
Mr,A é o peso molecular do solvente. 
 
4) A 25°C e 1 atm, uma solução de 72,061 g de H2O e 192,252 g de CH3OH tem um 
volume de 307,09 ml. Nesta solução, o volume parcial da água é 16,488 ml/mol. 
Encontre o volume parcial de CH3OH nesta solução. (R.: 40,13cm
3
/mol) 
 
 
 
 
6) Apresente e discuta as aproximações que são feitas quando a lei de Raoult é derivada 
a partir das expressões para os potenciais químicos dos componentes de uma solução 
ideal. 
 
7) Encontre mistG, mistV, mistS, e mistH ao misturar 100,0 g de benzeno com 100,0g 
de tolueno a 20°C e 1 atm. Assuma uma solução ideal. (R.: -3,98kJ; 0; 13,6J/K; 0) 
 
8) A 100°C as pressões de vapor do hexano e octano são 1836 e 354 torr, 
respectivamente. Uma dada solução líquida desses dois compostos tem uma pressão de 
vapor de 666 torr a 100°C. Encontre as frações molares na solução líquida e na fase 
vapor. Assuma solução ideal. (R.: Fase líquida hex:0,211; vapor hex: 0,582). 
9) (a) Use a lei de Raoult para mostrar que para uma solução ideal de B e C, a fração 
molar de B na fase vapor em equilíbrio com a solução é dada por 
 
 
 
 
 
 ⁄
 
 (
 
 
 
 ⁄ )
 
(b) A 20°C a pressão de vapor do benzeno (C6H6) é 74,7 torr e a do tolueno 
(C6H5CH3) é 22,3 torr. Para soluções de benzeno e tolueno (tratadas como solução 
ideal) em equilíbrio com o seu vapor a 20°C, faça o gráfico de 
 versus 
 para o 
benzeno. Repita para o tolueno. 
 
11) Uma solução de etanol (et) e clorofórmio (cl) a 45°C com xet=0,9900 tem uma 
pressão de vapor de 177,95 torr. Nesta condição de alta diluição de clorofórmio, a 
solução pode ser considerada como idealmente diluída. A pressão de vapor de etanol 
puro a 45°C é 172,76 torr. (a) Encontre as pressões parciais dos componentes no vapor 
em equilíbrio com a solução (R.: 171,03 torr e 6,92 torr). (b) Encontre as frações 
molares na fase vapor (R.: 0,9611 e 0,0388). (c) Encontre a constante da lei de Henry 
para clorofórmio em etanol a 45°C (R.: 692 torr). (d) Calcule a pressão de vapor e as 
frações molares na fase vapor a 45°C para uma solução de clorofórmio + etanol com xet 
=0,9800 (R.: 183,14 torr). Compare com os valores experimentais: P=183,38 torr e 
 
 =0,9242. 
 
 
 
12) A 20°C, 0,164 mg de H2 é dissolvido em 100,0 g de água quando a pressão de H2 
acima da água é 1,000 atm. (a) Encontre a constante da lei de Henry para H2 em água a 
20°C. (R.: 6,82x10
4
 atm) (b) Encontre a massa de H2 que estará dissolvida em 100,0g 
de água a 20°C quando a pressão de H2 é 10,00 atm (R.: 1,64 mg). Despreze a 
dependência em P de Ki. 
 
13) Os pontos normais de ebulição de benzeno (b) e tolueno (t) são 80,1°C e 110,6°C, 
respectivamente. Ambos líquidos obedecem a lei de Trouton. Para uma solução líquida 
tolueno + benzeno a 120°C com 
 =0,68, estime a pressão de vapor e 
 . (R.: 2,4 atm; 
0,83). Discuta qualquer aproximação feita. Os valores experimentais são 2,38 atm e 
0,79. 
 
R14) A pressão de vapor do metano líquido é 0,57 bar a 105,0 K e é 0,74 bar a 108,0 K. 
(a) Encontre a variação de entalpia molar para o metano nesta faixa de temperatura. (R.: 
8,20kJ/mol). (b) Encontre o ponto normal de ebulição do metano. (R.: 111,8K) Discuta 
qualquer aproximação feita. 
 
 
R15) Para cada componente das seguintes soluções, estabeleça se a lei de Raoult, lei de 
Henry ou nenhuma delas é obedecida: (a) 0,30 mol de CH3CH2OH + 0,70 mol de H2O; 
(b) 2,50 mol de CH3COCH3 + 0,01 mol de H2O; (c) 0,30 mol of C6H5CH2CH3 + 0,85 
mol de C6H5CH3. 
 
R17) Para cada um dos seguintes sistemas, encontre o número de graus de liberdade: 
(a) Uma solução líquida de benzeno e hexano em equilíbrio com seu vapor. 
(b) Um mistura de N2(g), H2(g), e NH3(g) em equilíbrio onde todo o N2(g) e H2(g) 
vem da dissociação de NH3(g). 
(c) Uma solução aquosa do ácido fraco HF. 
 
R18) Verdadeiro ou Falso? 
(a) Em uma solução ideal, não há interação intermolecular. 
(b) (a T e P constantes) deve ser negativa quando uma solução é formada a partir 
de dois líquidos puros. 
 
 
(c) (a T e P constantes) deve ser negativa quando uma solução é formada a partir 
de dois líquidos puros. 
(f) Se os líquidos B e C formam uma solução ideal e se 
 
 a temperatura T, então 
o vapor em equilíbrio com uma solução líquida de B e C a T deve ter a mesma 
composição que a solução líquida.