1ap 2006.2 (2)

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1º AP DE FÍSICO-QUÍMICA II
SEMESTRE: 2006/2
1. A reação Fe2N (s) + 3/2 H2 (g) ⇋ 2 Fe (s) + NH3 (g) alcança o equilíbrio a uma pressão total de 1 bar. A analise da mistura gasosa mostra que a 700 K e 800 K, P(NH3)/P(H2) = 2,165 e 1,083, respectivamente. Se só existe H2 inicialmente com excesso de Fe2N, calcule:
a) Kp a 700 K e 800 K.
b) (rH° e (rS° e (rG° na temperatura de 25 °C.
2. Industrialmente, a síntese do metanol é feita pela passagem de CO (g) e H2 (g), misturados estequiometricamente, sobre um catalisador de ZnO a 593 K. A reação global do processo é: CO (g) + 2 H2 (g) ⇋ CH3OH (g). Sabendo que a constante de equilíbrio desta reação nesta temperatura é igual a 6,9 10-3, determine qual deve ser a pressão total para que a fração molar do álcool na mistura no equilíbrio seja 0,19.
3. A amônia é utilizada na produção de fertilizantes e na produção de material limpeza. A síntese industrial da amônia ocorre pela reação do gás nitrogênio com o hidrogênio, na presença de óxido de ferro que atua como catalisador. O processo industrial de síntese da amônia é denominado de Haber-Bosch. 
a) a partir dos valores da Tabela 1, calcule as propriedades termodinâmicas (entalpia da reação, entropia e energia de Gibbs) para a reação de síntese da amônia a 298 K. A reação é endotérmica ou exotérmica? A reação é exergônica ou endergônica?
b) calcule estas mesmas propriedades para esta reação nas temperaturas de 800 K e 1300 K , no estado padrão. A reação é endotérmica ou exotérmica? A reação é exergônica ou endergônica? As dependências da capacidade calorífica e da entropia com a temperatura estão relacionadas a seguir: Cp (T) = a + bT + cT2 e S(T) = d + eT + fT2. Os valores das constantes estão mostrados na Tabela 2.
c) encontre a relação entre Kp e Kx e, a partir dela, explique como a variação da pressão influencia nas propriedades termodinâmicas desta reação.
d) a partir das analises feitas nos item a, b e c, explique quais são as melhores condições experimentais para esta reação ocorrer.
Tabela 1
	Substância
	(fH° / kJ mol-1
	S° / J mol-1 K-1
	Cp / J mol-1 K-1
	N2 (g)
	0,0
	191,6
	29,1
	H2 (g)
	0,0
	130,7
	28,8
	NH3 (g)
	-45,9
	192,8
	35,1
Tabela 2
	Substância
	a
/J-1 mol K
	b
/J-1 mol K2
	c
/J-1 mol K3
	d 
/J-1 mol K
	e
/J-1 mol K2
	f 
/J-1 mol K3
	N2 (g)
	27
	5,2 10-3
	-1,7 10-9
	170,5
	8,1 10-2
	-2,3 10-5
	H2 (g)
	28,9
	-5,8 10-3
	1,9 10-6
	109,8
	8,1 10-2
	-2,4 10-5
	NH3 (g)
	24,2
	4,0 10-1
	-8,2 10-6
	163,8
	1,1 10-1
	-2,4 10-5
4. A propanona (acetona), composto químico muito utilizado na indústria de cosméticos, é obtida pela reação de desidrogenação do isoprapanol usando um catalisador a base de cobre. A reação balanceada está mostrada a seguir:
CH3CH(OH)CH3 (g) ⇋ CH3COCH3 (g) + H2 (g)
O gráfico abaixo, mostra a dependência da constante de equilíbrio com a temperatura. A partir destes dados experimentais determine: 
a) (rH0, (rS0 e (rG0 para esta reação;
b) O valor de K (440 K);
c) Na temperatura de 440K os três compostos são misturados em quantidades equimolares resultando numa condição de pressão total igual a 3 bar. Avalie qual é a direção espontânea da reação nestas condições experimentais.
5. O gráfico abaixo mostra a dependência experimental do log k versus 1/T, onde k é a constante de equilíbrio e T é a temperatura na escala Kelvin, para as reações (a) e (b). reação (a): CO2 (g) + H2 (g) ⇋ CO (g) + H2O (g)
reação (b): SO3 (g) ⇋ SO2 (g) + ½ O2 (g)
A partir da análise deste gráfico, explique:
a) se as duas reações (a) e (b) são exotérmicas, ou se são endotérmicas, ou se uma é exotérmica e a outra endotérmica, identificando qual a exotérmica e a endotérmica.
b) em que a temperatura estas duas reações podem coexistir em equilíbrio.
c) que consideração pode ser feita com relação às dependências da entalpia e da entropia das reações com a temperatura e estime os valores de (H0 e o (S0 para ambas as reações.
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