4_Lista_de_Exerccios_QUI0678-2020 2

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UFRN/CCET/INSTITUTO DE QUÍMICA 
DISCIPLINA: PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA QUÍMICA (QUI0678) 
ALUNO(A):........................................................................................................................ 
 
4a LISTA DE EXERCÍCIOS – 2020.2 
 
1. Calcule a função de Gibbs, a entropia e a entalpia na misturação de 1,0 mol de C6H14 
(hexano) com 1,0 mol de C7H16 (heptano), a 298 K. Admita que a solução resultante seja 
ideal. 
 
2. A 2257 𝐾 e 1,0 𝑏𝑎𝑟 de pressão total, a água está 1,77 % dissociada na reação 
 
2𝐻2𝑂(𝑔) ⇌ 2𝐻2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) 
Calcule 𝐾𝑃. 
 
3. Considere dois gases puros A e B cada um a 25 ℃ e 1,0 𝑎𝑡𝑚 de pressão. Calcule a 
função de Gibbs relativa aos gases não misturados de: 
(a) Uma mistura de 10 𝑚𝑜𝑙 de A e 10 𝑚𝑜𝑙 de B; 
(b) Uma mistura de 10 𝑚𝑜𝑙 de A e 20 𝑚𝑜𝑙 de B; 
(c) Calcule a variação da função de Gibbs no caso de 10 𝑚𝑜𝑙 de B serem adicionados à 
uma mistura de 10 𝑚𝑜𝑙 de A com 10 𝑚𝑜𝑙 B. 
 
4. (a) Calcule a entropia correspondente ao processo de mistura de 3,0 𝑚𝑜𝑙 de hidrogênio, 
𝐻2(𝑔), com 1,0 𝑚𝑜𝑙 de nitrogênio, 𝑁2(𝑔); 
(b) Calcule a função de Gibbs do processo de mistura a 25 ℃; 
(c) A 25 ℃, calcule a função de Gibbs da mistura de (1 − 𝜉) 𝑚𝑜𝑙 de nitrogênio, 
3 × (1 − 𝜉) 𝑚𝑜𝑙 de hidrogênio e 2 × 𝜉 𝑚𝑜𝑙 de amoníaco, 𝑁𝐻3(𝑔), como uma função de 
𝜉. Então, determine a função de Gibbs para valores do avanço da reação 𝜉 = 0; 0,2 𝑒 0,4. 
 
5. Considere a dissociação do tetróxido de dinitrogênio a 25 ℃: 
𝑁2𝑂4(𝑔) ⇌ 2𝑁𝑂2(𝑔) 
Suponha que um mol de 𝑁2𝑂4(𝑔) está no interior de um recipiente sob 1 𝑎𝑡𝑚 de pressão. 
Usando os dados Tabelados: 
∆𝐺𝑓
∅(𝑁𝑂2, 𝑔) = 51,31 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙
−1 e ∆𝐺𝑓
∅(𝑁2𝑂4, 𝑔) = 97,89 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙
−1. 
Calcule o grau de dissociação 𝛼. 
 
6. Considere o seguinte equilíbrio a 25 ℃, 
 
𝑃𝐶𝑙5(𝑔) ⇌ 𝑃𝐶𝑙3(𝑔) + 𝐶𝑙2(𝑔) 
Usando os dados: 
∆𝑚,𝑓𝐻
∅(𝑃𝐶𝑙3, 𝑔) = −287 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙
−1; ∆𝑚,𝑓𝐻
∅(𝑃𝐶𝑙5, 𝑔) = −374,9 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙
−1 
∆𝑚,𝑓𝐺
∅(𝑃𝐶𝑙3, 𝑔) = −267,8 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙
−1 ∆𝑚,𝑓𝐺
∅(𝑃𝐶𝑙5, 𝑔) = −305,0 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙
−1 
 
Calcule: 
(a) ∆𝑚,𝑟𝐺
∅ e ∆𝑚,𝑟𝐻
∅ a 25 ℃; 
(b) O valor de 𝐾𝑃 a 600 𝐾; 
 
7. Calcule a constante de equilíbrio, a 25 ℃, de cada reação abaixo, a partir de dados de 
potenciais padrão (𝜙∅) (usar Tabela em anexo): 
(a) 𝑆𝑛(𝑠) + 𝐶𝑢𝑆𝑂4(𝑎𝑞.) ⇌ 𝐶𝑢(𝑠) + 𝑆𝑛𝑆𝑂4(𝑎𝑞.) 
(b) 𝑆𝑛(𝑠) + 2𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) ⇌ 𝑆𝑛𝐶𝑙2(𝑎𝑞.) + 2𝐴𝑔(𝑠) 
 
8. Para a cela 
 
 
Em que reação é 
𝐹𝑒 + 2𝐹𝑒3+ → 3𝐹𝑒2+ 
 
Obteve-se 
(
𝜕𝐸∅
𝜕𝑇
)
𝑃
= 1,14 
𝑚𝑉
𝐾
 
 
Em 25 ℃ = 298 𝐾. Com a ajuda dos dados tabelados, calcule: ∆𝑚𝑆
∅, ∆𝑚𝐺
∅ e ∆𝑚𝐻
∅ 
para a reação da cela em 25 ℃. (Usar Tabela em anexo) 
 
9. Escreva as semi-reações, a reação da cela e, então, calcule o potencial padrão para cada 
uma das celas eletroquímicas abaixo: 
(Usar Tabela em anexo) 
 
(a) 𝑍𝑛|𝑍𝑛𝑆𝑂4(𝑎𝑞)‖𝐴𝑔𝑁𝑂3(𝑎𝑞)|𝐴𝑔(𝑠) 
 
(b) 𝐶𝑑|𝐶𝑑𝐶𝑙2(𝑎𝑞)‖𝐻𝑁𝑂3(𝑎𝑞)|𝐻2(𝑔)|𝑃𝑡 
 
10. Seja a cela 
 
𝑍𝑛(𝑠)|𝑍𝑛𝐶𝑙2(0,0050 𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔
−1)|𝐻𝑔2𝐶𝑙2(𝑠)|𝐻𝑔(𝑙)|𝑃𝑡(𝑠) 
 
Para a qual a reação da cela é 
 
𝐻𝑔2𝐶𝑙2(𝑠) + 𝑍𝑛(𝑠) ⟶ 2𝐻𝑔(𝑙) + 2𝐶𝑙
−(𝑎𝑞) + 𝑍𝑛2+(𝑎𝑞). 
 
Dados 𝐸∅(𝑍𝑛2+, 𝑍𝑛) = −0,7628 𝑉, 𝐸∅(𝐻𝑔2𝐶𝑙2, 𝐻𝑔) = +0,2676 𝑉 e sabendo que o 
potencial da cela é +1,2272 𝑉. Determine: 
(a) o potencial padrão da cela; 
(b) ∆𝑟,𝑚𝐺, ∆𝑟,𝑚𝐺
∅ e 𝐾 para a reação da cela. 
 
11. Determine as celas (pilhas) que correspondem a cada uma das reações seguintes e 
calcule o potencial em cada caso: 
(a) 2𝑁𝑎(𝑠) + 2𝐻2𝑂(𝑙) ⇌ 2𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑞. ) + 𝐻2(𝑔) 
(b) 𝐻2(𝑔) + 𝐼2(𝑠) ⇌ 2𝐻𝐼(𝑎𝑞. ) 
 
12. Os potenciais padrões, a25 ℃, são: 
 
𝑃𝑑2+(𝑎𝑞) + 2𝑒− ⇌ 𝑃𝑑(𝑠) 𝜙∅ = 0,83 𝑉 
 
𝑃𝑑𝐶𝑙4
2−(𝑎𝑞) + 2𝑒− ⇌ 𝑃𝑑(𝑠) + 4𝐶𝑙−(𝑎𝑞) 𝜙∅ = 0,64 𝑉 
 
(a) Calcule a constante de equilíbrio para a reação 𝑃𝑑2+(𝑎𝑞) + 4𝐶𝑙−(𝑎𝑞) ⇌
𝑃𝑑𝐶𝑙4
2−(𝑎𝑞). 
(b) Calcule o ∆𝐺𝑟,𝑚
∅ para essa reação. 
 
13. A partir dos valores dos potenciais padrões da Tabela em anexo, calcule a função de 
Gibbs molar padrão ou potencial químico padrão, 𝜇∅, dos íons𝑁𝑎+, 𝑃𝑏2+ e 𝐴𝑔+. 
OBS.: ∆𝐺𝑟
∅ = 𝜇𝑀
∅ − 𝜇
𝑀𝑧
+
∅ 𝑐𝑜𝑚 𝜇𝑀
∅ ≡ 𝜇𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙
∅ = 0 
 
 
 
OBSERVAÇÃO IMPORTANTE: Ao utilizar a Tabela das semi-reações acima 
substituam a igualdade ( =) por seta (→).