TOPICOS LISTA 1 LC

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LISTA TÓPICOS FUNDAMENTAIS EM QUÍMICA
DOCENTE: LUCIANO CASELI
LISTA 1: PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
1) Um vaso de 2 m3 a 200oC tem inicialmente 4g de H2 e 48 g de O2(g). H2 reage com O2 para formar H2O no estado gasoso. Calcule as pressões parciais e pressão total da mistura final considerando que volume e temperatura não variem.
2) A massa específica de um composto que comporta como um gás ideal é 1,23 Kg/m3 a 330 K e 20 KPa. Qual a massa molar do composto em gramas? 
3) Calcule o trabalho realizado por um gás que é comprimido através um êmbolo de 50,0 cm2 por 15 cm a uma pressão externa de 121 kPa. Se o sistema perde 15 J na forma de calor para a vizinhança, qual é a variação de energia interna?
4) Uma fita de magnésio metálico de 15 g é lançada num béquer com ácido clorídrico diluído. Calcule o trabalho feito pelo sistema em consequência da reação. Considere a temperatura 25oC.
5) 100 g de etanol vaporiza-se a 78,5 oC. Sabendo que seu calor de vaporização é 38,6 kJ/mol, calcule ΔU, q, w, e ΔH para a transformação.
6) Calcule a entalpia de hidrogenação completa do benzeno a partir de sua entalpia de combustão (-3268 kJ/mol) e da entalpia da combustão do cicloexano (-3920 kJ/mol). Sabe-se também que a entalpia padrão de formação da água é -286 kJ/mol.
7) 50 g de ferro metálico é jogado numa solução com ácido clorídrico. Calcule o trabalho feito pelo sistema em consequência da reação. Considere que se forme FeCl3. A temperatura é 25oC. 
8) Uma amostra de 88 g de CO2 se expande isotermicamente a 23oC de 500mL até 2L (a) devido a uma pressão externa constante igual à pressão final no gás, (b) livremente (contra pressão externa nula). Para cada processo, calcule q, w e ΔU.
9) Considere um gás ideal que ocupa 2,5L a 1,33 bar. Calcule o trabalho requerido para comprimir o gás isotermicamente a um volume de 1,50L a uma pressão constante de 2,00 bar seguido por outra compressão isotérmica até 0,800 L a uma pressão constante de 4,16 bar.
10) Uma amostra de 1 mol de gás perfeito, com Cv= 15 J K-1 mol-1 está a uma pressão inicial de 20 kPa e é expandido até atingir uma pressão de 10 kPa. Calcule o trabalho realizado pelo gás se age uma contra uma pressão externa constante de 10 kPa numa temperatura constante a 300 K, em condições irreversíveis.
11) A partir dos dados apresentados a seguir, determine a ΔfHθ do diborano, B2H6(g) a 298K.
B2H6 (g) + 302(g) → B2O3(s) + 3H20(g) 		 ΔfΗθ = −1941 kJ/mol
2B (s) + 3/2O2(g) → B2O3(s)		 		ΔfΗθ = −2368 kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g)				ΔfΗθ = −241,8 kJ/mol
12) Metilidrazina (CH6N2) é queimado na seguinte reação:
2CH6N2 + 5O2 ⭢ 2N2 + 2CO2 + 6H20
Quando 4,0 g de metilidrazina sobrem combustão em uma bomba calorimétrica, a temperatura do calorímetro aumenta de 25 oC para 39,50 oC. Em um experimento separado, a capacidade calorífica do calorímetro é medida, encontrando-se um valor de 7,794 kJ/oC. Qual é o calor de reação para a combustão de 1 mol de CH6N2 nesse calorímetro?
13) Uma amostra de 0,5865 g de ácido lático (HC3H5O3) é queimada em um calorímetro de capacidade calorífica 4,812 kJ/oC,. A temperatura aumenta de 23,10 para 24,95 oC. Calcule o calor de combustão de (a) ácido lático por grama, (b) por mol.
14) Ao misturar 50 mL de 1,0 mol/L de HCl e 50 mL de 1,0 mol/L de NaOH em um calorímetro a solução aumenta de 21,0 para 27,5 oC, ?Calcule a variação de entalpia para a reação supondo que o calorímetro perde quantidade desprezível de calor, e que o volume total de solução é 100 mL, que sua densidade é 1,0 g/mL, e que seu calor específico é 4,18 J/g.K.
15) O carbonato de cálcio (CaCO3) decompõe-se com o aquecimento para produzir CaO e CO2. Uma amostra de CaCO3 é coletado num frasco de 250 mL. Depois da decomposição se completar o gás tem pressão de 1,3 atm à temperatura de 31oC. Qual é quantidade de gás CO2 produzida?
16) Experimentalmente, 1 mol de CO2 gasoso a 90 oC, quando confinado em 0,0949 L, apresenta uma pressão de 175 atm. Calcule a pressão exercida pelo CO2 caso o mesmo se comportasse como um gás ideal e como um gás de van der Waals. Compare os valores obtidos com o valor experimental de 175 atm, discutindo os resultados. 
17) (Sabendo que a constante b de van der Waals é cerca de 4 vezes o volume de um mol de moléculas, estime o valor de b para a molécula de O2, cujo raio é igual a 0,1465 nm. 
18) Considere 1 mol dos seguintes gases: gás ideal, H2 e N2, que estão à temperatura de 0 oC (273,15 K). (a) (2,0) Usando as constantes de van der Waals para H2 e N2, monte uma tabela com os valores de pressão calculados para a faixa de volume ocupado pelos gases variando de 0,5 a 50 L e, na sequência, calcule para cada par de valores PV, a razão PV/RT. Sua tabela deve ter, portanto, 3 colunas: V/L; P/atm e PV/RT. (b) (2,0) Construa um único gráfico mostrando a variação de PV/RT em função de P para o gás ideal, o H2 e o N2. (c) (2,0) Observe e comente o seu gráfico, reparando que a razão PV/RT representa o fator de compressibilidade Z. A que fatores você atribuiria o aumento de PV/RT com o aumento de P observado para um dos gases e a diminuição de PV/RT com o aumento de P para o outro gás
19) Considere um gás ideal que ocupa 2,5L a 1,33 bar. Calcule o trabalho requerido para comprimir gás isotermicamente a um volume de 1,50L a uma pressão constante de 2,00 bar seguido por outra compressão isotérmica até 0,800 L a uma pressão constante de 4,16 bar. Compare o resultado com o trabalho de comprimir o gás isotermicamente e “reversivelmente” de 2,5 L até 0,80L.
20) Considere a situação ilustrada abaixo e responda se as afirmações que se seguem são verdadeiras ou falsas. Justifique 
a. Se a pressão externa exercida pelo êmbolo de uma seringa pode ser considerada como constante. Dessa forma, o trabalho poderá ser calculado como sendo o produto da pressão externa pela variação no volume ocupado pelo gás.
b. Pelo valor da pressão interna final ser igual ao valor da pressão da vizinhança, pressão externa, é dito que o sistema encontra-se em equilíbrio térmico.
c. O trabalho também pode ser calculado conhecendo-se a área em baixo da curva (hachurada em azul na figura).
d. Trabalho é uma função dita função de estado, pois independe do processo.
e. Se a pressão interna inicial é maior que a pressão externa exercida pela vizinhança, diz-se que a vizinhança está realizando trabalho sobre o sistema.