Exercícios Parte 01

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Físico-Química 
Prof. Dr. Alan Rodrigues Teixeira Machado 
 
1) Um gás ideal cuja massa é de 1,34 gramas ocupa uma volume de 2,0 L na temperatura de 25 °C 
e pressão de 1,0 atm. 
 
a) Se a temperatura for acrescida de 435 °C, qual será a pressão se o volume permanecer o 
mesmo? 
 
Resp: 2,46 atm 
 
b) Quantas moléculas deste gás estão presentes quando a pressão é de 76 torr, o volume é de 10 
mL e a temperatura é de 45 °C? 
 
Resp: 2,31 x 10
19 
 
2) Em um recipiente de 100 mL estão contidos 0,175 g de uma mistura gasosa C4H8 e C3H8 na 
temperatura de 20 °C e pressão de 700 mm de Hg. Determine a composição, em massa da 
mistura gasosa. 
 
Resp: C4H8 (30,24 mg) 
 C3H8 (144,76 mg) 
 
3) Uma mistura de nitrogênio e vapor de água é introduzida em um frasco que contém um agente 
secante. Imediatamente após a introdução a pressão no frasco é de 760 torr. Depois de algumas 
horas, a pressão atinge o valor estacionário de 745 torr. 
 
a) Calcule a composição, em percentagem molar, da mistura original. 
 
Resp: 98,03% 
 
b) Se a experiência é realizada a 20 °C e o agente secante aumenta o seu peso de 0,150 g, qual 
o volume do frasco? 
 
Resp: 10,17 L 
 
 
Valor de R Unidades 
287,0530 (ar) J · kg
−1
 . K
−1
 
8,314462 J · K
−1
 · mol
−1
 
0,0820574587 L · atm · K
−1
 · mol
−1
 
8,20574587 x 10
−5
 m³ · atm · K
−1
 · mol
−1
 
8,314462 cm
3
 · MPa · K
−1
 · mol
−1
 
8,314462 L · kPa · K
−1
 · mol
−1
 
8,314462 m
3
 · Pa · K
−1
 · mol
−1
 
62,3637 L · mmHg · K
−1
 · mol
−1
 
62,3637 L · Torr · K
−1
 · mol
−1
 
83,14462 L · mbar · K
−1
 · mol
−1
 
1,987 cal · K
−1
 · mol
−1
 
 
 
4) Determine o volume ocupado por um mol de um gás ideal a 0°C e 1 atm. 
 
Resp: 22,414 L 
 
Conversões 
1 atm = 760 mm Hg 
1 atm = 760 torr 
K = °C + 273,15 
 
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5) A densidade do gás fosfina é 1,26 g.L-1 a 50 °C e 747 mmHg. Calcule a massa molar da fosfina. 
 
Resp: 34,0 g.mol
-1
 
 
6) Qual será a massa molar do aleno gasoso, se ele se comporta idealmente, e se 2,79 g ocupam um 
volume de 1,56 L na CNTP? 
 
Resp: 40,4 g.mol
-1
 
 
 
7) O composto orgânico volátil geraniol, um componente do óleo de rosas, é usado em perfumaria. 
A densidade do vapor em 260 °C e 103 Torr é 0,480 g.L
-1
. Determine a massa molar do 
genaniol. 
 
Resp: 155 g.mol
-1
 
 
8) O óleo obtido de folhas de eucalipto contém o composto orgânico volátil eucaliptol. Em 190 °C 
e 60,0 Torr, uma amostra de vapor de eucaliptol tem densidade 0,320 g.L
-1
. Calcule a massa 
molar do eucaliptol. 
 
Resp: 154 g.mol
-1
 
OH
CH3
CH3
CH3
 
O
CH3
CH3
CH3
 
 
Fórmula estrutural do geraniol Fórmula estrutural do eucaliptol 
 
 
 
9) Use a equação do gás ideal para calcular a pressão, em 298,15 K exercida por 1,0 mol de CO2 
(g) quando limitado ao volume de (a) 15,0 L; (b) 0,50 L; (c) 50,0 mL. Repita os cálculos usando 
a equação de Van Der Waals. O que esses cálculos indicam sobre a precisão da dependência da 
pressão na Lei dos gases ideais? 
 
(a) Resp: 1,62 atm 
 
(b) Resp: 38,9 atm 
 
(c) Resp: 1,88 X 103 atm 
 
 
10) Alguns investigadores estão estudando as propriedades físicas de um gás a ser usado como 
refrigerante em uma unidade de ar-condicionado. Uma tabela de parâmetros de Van Der Waals 
mostra que: a = 16,2 L
2
 .atm.mol
-2
 e b = 8,4 x 10
-2
 L.mol
-1
 Estime a pressão quando 1,50 mols 
foram confinados em 5,00 L na temperatura de 0
o
C. 
 
Resp: 5,44 atm
 
 
11) Se 1,0 mol de um gás ideal estivesse confinado em um volume de 22,4 L a 0 ºC, exerceria uma 
pressão de 1,0 atm. Use a equação de Van Der Waals e as constantes dadas neste exercício para 
estimar a pressão exercida por 1,0 mol de Cl2(g) em 22,41 L a 0 ºC. Parâmetros de Van Der 
Waals: a = 6,49 L
2
.atm.mol
-2
 e b = 5,62 x 10
-2
 L.mol
-1
 
 
Resp: 0,990 atm
 
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 Tabela 1. Constantes de Van Der Waals 
 
Gás 
a (L
2
.atm.mol
-
2
) 
b (L.mol) 
H2 0,2444 0,02661 
He 0,03412 0,02370 
N2 1,390 0,03913 
O2 1,360 0,03183 
CO 1,485 0,03985 
NO 1,340 0,02789 
CO2 3,592 0,04267 
H2O 5,464 0,03049 
 
 
 
12) A 25 °C, um recipiente rígido e selado é completamente cheio com água líquida. Se a 
temperatura subir de 10 °C, qual a pressão que se desenvolverá no recipiente? Para água, α = 
2,07 x 10
-4
 K
-1
 e k = 4,50 x 10
-5
 atm
-1
. 
 
Resp: 46 atm 
 
 
13) O calor de vaporização da água é 44,016 kJ/mol. O ponto normal de ebulição (1 atm) é 100 °C. 
Calcule o valor da constante p ∞ e a pressão de vapor da água a 25 °C. 
 
Resp: p ∞ = 1,450 x 10
6
 atm e p = 0,002819 atm 
 
 
14) Para o zinco metálico líquido temos os seguintes dados de pressão de vapor: 
 
 
 
 
Lançando adequadamente num gráfico determine o calor de vaporização do zinco e o seu ponto 
normal de ebulição. 
 
R= 118 kJ/mol; 1177 K 
 
 
15) Um gás perfeito sofre uma compressão isotérmica que reduz seu volume de 2,20 dm3 o seu 
volume. A pressão final do gás é de 5,04 bar e o volume final de 4,65 dm
3
. Calcule a pressão 
inicial do gás em (a) bar e (b) atm. 
 
Resp: (a) 3,42 bar e (b) 3,38 atm 
 
16) Uma amostra de hidrogênio tem pressão de 125 kPa na temperatura de 23 °C. Qual a pressão do 
gás na temperatura de 11 °C. 
 
Resp: 119,9 kPa 
 
 
p/mmHg 10 40 100 400 
t/°C 593 673 736 844 
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17) A 500 °C e 93,2 kPa, a massa especifica do vapor de enxofre é 3,710 kg. m-3. Qual é fórmula 
molecular do enxofre nessas condições? 
 
Resp: S8 
 
18) Numa experiência para a determinação da massa molar de um gás, confinou-se uma amostra do 
gás num balão de vidro de 250 cm
3
 sob pressão de 152 Torr e a 298 K. A massa do gás, corrigida 
do efeito do empuxo do ar, foi 33,5 mg. Qual é a massa molar do gás? 
 
Resp: 16,4 g.mol
-1
 
 
19) Calcule a pressão exercida por 1,0 mol de H2S, comportando-se como (a) um gás perfeito, (b) 
um gás de Van der Waals, quando estiver confinado nas seguintes condições: (i) a 273,15 K em 
22,414 dm
3
, (ii) a 500 K em 150 cm
3
. 
 
Dados: a = 4,484 atm dm
6
 mol
-2
 e b = 0,0434 dm
3
 mol
-1 
 
Resp: (a) (i) 1,0 atm (ii) 273,5 atm 
 (b) (i) 1,0 atm (ii) 185,6 atm 
 
20) Os cilindros de gás comprimidos são cheios, nos casos comuns, até a pressão de 200 bar. Qual 
seria o volume molar do oxigênio, nesta pressão e a 25 °C, com base na equação (a) dos gases 
perfeitos e (b) de Van der Waals. Para o oxigênio, a = 1,364 atm dm
6
 mol
-2
 e b = 0,0319 dm
3
 
mol
-1
. 
 
Resp: (a) 0,124 L/mol (b) 0,112 L/mol 
 
21) A 300 K e 20 atm, o fator de compressibilidade de um gás é 0,86. Calcule o volume ocupado por 
8,2 mmol do gás nessas condições. 
 
Resp: 8,7 mL 
 
22) Um vaso de 22,4 dm3 contem 2,0 mol de H2 e 1,0 mol de N2, a 273,15 K. Calcule (a) as frações 
molares de cada componente da mistura, (b) as respectivas pressõesparciais e (c) a pressão total 
no vaso. 
 
Dados: 
 
 
 
xi= Fração molar; 
ni = número de mols 
n= número de mols total 
 
Resp: (a) x(H2) = 0,67 e x(N2) = 0,33 
 (b) p (H2) = 2,0 atm e p (N2) = 1,0 atm 
 (c) p= 3,0 atm 
 
23) Deduza uma equação entre a pressão e a densidade, de um gás perfeito de massa molar MM. 
Verifique graficamente o resultado com os seguintes dados referentes ao éter dimetílico, a 25 °C, 
mostrando que o comportamento de um gás perfeito ocorre nas pressões baixas. Estime a massa 
molar do gás. 
 
 
p/kPa 12,223 25,20 36,97 60,37 85,23 101,13 
d/ (kg.m
-3
) 0,0225 0,456 0,664 1,062 1,468 1,734 
 
 
 
 
 
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24) As pressões de vapor do gálio líquido, em várias temperaturas, são dadas no quadro a seguir: 
 
 
 
 
 
 Calcule o calor de vaporização e a temperatura de ebulição do gálio. 
Resp: Qvap = 61,73 kcal/mol; Teb = 2450 K 
 
25) 5 g de etano estão contidos num bulbo de 1 litro de capacidade. O bulbo é tão fraco que romperá 
se a pressão exceder 1 MPa. A que temperatura a pressão do gás atingirá o valor de ruptura. 
 
Resp: 724, 5 K 
 
26) Um cilindro grande para estocar gases comprimidos tem um volume de cerca de 0,050 m3. Se o 
gás é estocado sobre uma pressão de 15 MPa a 300 K, quantos mols do gás estão contidos no 
cilindro? Qual será a massa de oxigênio em tal cilindro? 
 
Resp: 300,68 mols e 9,6 kg. 
 
27) Uma amostra de ar é coletada sobre água a 20°C. No equilíbrio a pressão total do ar úmido é 1 
atm. A pressão de vapor da água no equilíbrio, a 20°C, é 17,54 torr; a composição do ar seco é 
78 mol % de N2, 21 mol % de O2, e 1 mol % de Ar. a) Calcule as pressões parciais de nitrogênio, 
oxigênio e argônio na mistura úmida. b) Calcule as frações molares de nitrogênio, oxigênio, 
argônio e água na mistura úmida. 
 
 
28) Um certo gás segue a equação de Van der Waals com a = 0,50 m6Pa mol-2. O seu volume é 5,00 
x 10
-4
 m
3
 mol
-1
, a 273K e 3,0 MPa. Com estas informações calcule a constante b de Van der 
Waals. Qual o fator de compressibilidade do gás nessas condições de temperatura e pressão? 
 
Resp: b = 5.00 × 10
−4
 m
3
 mol
−1
 e Z = 0,66 
 
 
 
 
 
5,0x10
-4
5,5x10
-4
6,0x10
-4
6,5x10
-4
7,0x10
-4
7,5x10
-4
8,0x10
-4
-12
-10
-8
-6
-4
-2
lnp = Qvap/RT
eb
- Qvap/RT
 
 
ln
p 
(a
tm
)
1/T (K
-1
)
y = 12,68 -31.064,22x
R= -0,999
T (K) 1302 1427 1623 1819 
p (torr) 0,01 0,1 1,00 10 
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Múltiplos e submúltiplos. 
A identificação dos múltiplos e submúltiplos é feita por meio de prefixos adicionais ao nome da 
unidade* de medida, qualquer que seja a grandeza considerada, como na tabela seguinte: 
Nome Símbolo Fator de multiplicação 
Tera T 10
12
 ou 1.000.000.000.000 
Giga G 10
9 
 ou 1.000.000.000 
Mega M 10
6 
 ou 1.000.000 
Quilo k 10
3 
 ou 1.000 
Hecto h 10
2
 ou 100 
Deca Da 10
1
 ou 10 
Unidade* g; m; L; etc. 10
0
 ou 1 
Deci d 10
-1
 ou 0,1 
Centi c 10
-2
 ou 0,01 
MiIi m 10
-3
 ou 0,001 
Micro 

 10
-6
 ou 0,000.001 
Nano n 10
-9
 ou 0,000.000.001 
Pico p 10
-12
 ou 0,000.000.000.001 
Fento f 10
-15
 ou 0,000.000.000.000.001 
 
 T G M k h da Unidade d c m 

 n p f 
T 10
3 
10
6
 10
9
 10
10
 10
11
 10
12
 10
13
 10
14
 10
15
 10
18
 10
21
 10
24
 10
27
 
G 10
3
 10
3
 10
6
 10
7
 10
8
 10
9
 10
10
 10
11
 10
12
 10
15
 10
18
 10
21
 10
24
 
M 10
6
 10
3
 10
3
 10
4
 10
5
 10
6
 10
7
 10
8
 10
9
 10
12
 10
15
 10
18
 10
21
 
k 10
9
 10
6
 10
3
 10 10
2
 10
3
 10
4
 10
5
 10
6
 10
9
 10
12
 10
15
 10
18
 
h 10
10
 10
7
 10
4
 10 10 10
2
 10
3
 10
4
 10
5
 10
8
 10
11
 10
14
 10
17
 
da 10
11
 10
8
 10
5
 10
2
 10 10 10
2
 10
3
 10
4
 10
7
 10
10
 10
13
 10
16
 
Unidade 10
12
 10
9
 10
6
 10
3
 10
2
 10 10 10
2
 10
3
 10
8
 10
9
 10
12
 10
15
 
d 10
13
 10
10
 10
7
 10
4
 10
3
 10
2
 10 10 10
2
 10
5
 10
8
 10
11
 10
14
 
c 10
14
 10
11
 10
8
 10
5
 10
4
 10
3
 10
2
 10 10 10
4
 10
7
 10
10
 10
13
 
m 10
15
 10
12
 10
9
 10
6
 10
5
 10
4
 10
3
 10
2
 10 10
3
 10
6
 10
9
 10
12
 

 10
18
 10
15
 10
12
 10
9
 10
8
 10
7
 10
6
 10
5
 10
4
 10
3
 10
3
 10
6
 10
9
 
n 10
21
 10
18
 10
15
 10
12
 10
11
 10
10
 10
9
 10
8
 10
7
 10
6
 10
3
 10
3
 10
6
 
p 10
24
 10
21
 10
18
 10
15
 10
14
 10
13
 10
12
 10
11
 10
10
 10
9
 10
6
 10
3
 10
3
 
f 10
27
 10
24
 10
21
 10
18
 10
17
 10
16
 10
15
 10
14
 10
13
 10
12
 10
9
 10
6
 10
3
 
 
Metrologia – conversão de unidades. Rhesus news. São Paulo, ano 2, n. 11, nov./dez. 2004. Encarte 
técnico, p. 2-3