lista 1 fisico quimica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
CENTRO DE CIÊNCIAS QUÍMICAS, FARMACÊUTICAS E DE ALIMENTOS / CCQFA
 Físico-Química 1 							 Profa. Gracélie A. Serpa Schulz
Lista de Exercícios 1º Área: Gases Ideais e Reais /Termodinâmica
1) O gás oxigênio gerado in vitro em um experimento de fotossíntese (que ilumina um extrato de cloroplastos com luz visível) é coletado sobre a água. O volume do gás coletado a 22 ºC e a pressão atmosférica são 758,0 torr e 186 mL. Calcule a massa de oxigênio obtida. A pressão de vapor da água a 22,0 ºC é 19,8 torr. R: 0,239 g
2) Para sintetizar amônia usando o processo Haber, 2.000 mols de N2 são aquecidos em um recipiente de 800 L a 625 ºC. Calcule a pressão do gás se o N2 se comporta como (a) gás de van der Waals e (b) como um gás ideal. Dados: a=1,35atm.L2.mol-2; b=0,0386 L.mol-1; R: 195 atm; 184 atm
3) Uma amostra de dióxido de Carbono ocupa 1,0L na temperatura de 25 oC e pressão de 1,00 atm. Qual é a pressão necessária para comprimir este gás para 100 cm3 nesta temperatura? R: 10 atm
4) Calcule o volume molar do metano a 300K e 100 atm, sabendo que o segundo coeficiente virial B do metano é -0,042 L.mol-1. Compare este resultado com o obtido usando a equação do gás ideal. R: 0,20 L.mol-1; 0,25 L.mol-1
5) Um gás a 350 K e 12 atm tem um volume molar 12% maior que o calculado à partir da lei dos gases ideais. Calcule (a) o fator de compressibilidade sobre estas condições e (b) o volume molar do gás. O que domina nesta amostra: forças atrativas ou repulsivas? R: 1.12; 2,7 L.mol-1
6) Oxigênio gasoso gerado na reação 2KClO3	 2 KCl + 3O2 foi coletado sobre água a 30 ºC em um vaso de 150 mL, até a pressão total ser de 600 torr.
a) Quantos gramas de O2 seco foram produzidos? (Pv da água é 31,8 torr) R: 0,14 g
b) Quantos gramas de KClO3 foram consumidos na reação? R: 0,36 g
7) Compare as velocidades de efusão do hélio e do neônio. Qual gás efunde mais rapidamente? R: 2,23
8) A 300K uma mistura gasosa num campo gravitacional exerce uma pressão total de 1 atm e consiste de nitrogênio, M = 0,028kg/mol, numa fração molar de 0,600; o outro gás é o dióxido de carbono, M = 0,0440 kg/mol. Calcule as pressões parciais do nitrogênio e dióxido de carbono, a pressão total e a fração molar de N2 na mistura a 50 km de altitude. R: 2,44 x 10-3 atm ; 7 x 10-5 atm; 2,51 x 10-3 atm; 0,95
9) A pressão parcial do argônio na atmosfera é de 0,0093 atm. Qual é a pressão do argônio a 50 Km, se a temperatura for de 20 ºC? g = 9,807m/s2 R: 3,0 x 10-6 atm
10) Use a equação de van der Waals para calcular a pressão, em atm, exercida por 51,0 g de amônia num frasco de 10,0 litros a 227 ºC (a=4,17 atm.L2.mol-2 e b=0,037 L.mol-1). Compare com o comportamento ideal. R: 123 atm; 12,06 atm
11) Um recipiente de 22,4 L contém 2,0 mol de H2 e 1,0 mol de N2 a 273,15 K. Calcule a) a fração molar de cada componente, b) suas pressões parciais e c) a pressão total. R: a) XN2 = 0,34, XH2 = 0,67; b) PH2=2,0 atm, PN2=1,0 atm
12) Determine a pressão que uma amostra de 50,0 g de argônio gasoso exerce num frasco de 1,0L na temperatura de 30 °C: (a) Considerando o argonio um gás ideal (b) Considerando o argônio um gás de van der Waals, (c) Determine o fator de compressibilidade para o ítem (b). a = 1,36 atm L2/mol2 e b= 3,22x10-2 L/mol. R: 31,06 atm; 30,23 atm; 0,974
 
13) A 300K e 20 atm o fator de compressibilidade z de um gás é 0,86. Calcular o volume ocupado por 8,2 milimol do gás nessas condições. R: 8,67 x 10-3 L
14) Considere os gases da tabela:
	Gás
	Pc/Mpa
	Vc/10-6m3
	Tc/K
	He
	2,26
	57,8
	5,2
	Ar
	48,0
	75,3
	150,7
	CH4
	45,6
	98,7
	190,6
	Hg
	360
	40
	1900
Considerando que os gases estão a 16 atm e a 302K, pode-se dizer que quais deles estão em estado correspondente? R: nenhum (calcular os valores para as variáveis reduzidas)
15) Quantas calorias são necessárias para elevar a temperatura de 48 g de oxigênio, de 10 oC até 150 oC: a) a volume constante; b) a pressão constante. Dado: Cp O2(g) = 7,05 cal.K1.mol-1 R: 1063,23 cal; 1480,5 cal
16) Uma amostra de argônio a 1,00 atm de pressão e a 25 oC, expande-se adiabática e reversivelmente de 0,50 L a 1,00 L. Calcule sua temperatura final, o trabalho realizado durante a expansão, e o valor de U. R: 187,3 K; 27,4 J; -27,4 J
17) Uma amostra de 4,0 mols de O2 é originalmente confinada em 20 L a 270 K e então sofre expansão adiabática contra uma pressão de 600 Torr até o volume ter triplicado. Calcule q, w, T, U, H, S e G. Dado: Cp O2(g) = 29,52 J.K1.mol-1 R: zero; 3197,8 J; 37,68 K; - 3197,8 J; +/-4449,35 J; zero; -4449,35 J/mol
18) Uma amostra de 3,0 mols de gás a 200 K e 2,00 atm é comprimida reversível e adiabaticamente até sua temperatura alcançar 250 K. Dado que o Cv molar é 27,5 J.K1.mol-1, calcule q, w, U, e H, a pressão final e o volume. R: zero; - 4,125 J; 4125 J; 5,3 kJ; 5,2 atm; 11,8 L
19) Uma amostra de 4,50 g. de metano ocupa 12,7 L a 310 K. a) Calcule o trabalho feito quando o gás expande isotermicamente contra uma pressão externa de 200 Torr até seu volume ter aumentado de 3,3 L. b) Calcule o trabalho que deveria ser feito se a mesma expansão ocorrer reversivelmente. R: -88 J/mol; -167,3 J