ATIVIDADE 2 - TERMODINÂMICA

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DISCIPLINA DE FÍSICO-QUÍMICA I
ATIVIDADE 2 - Termodinâmica química
Questão 1. Uma reação química ocorre num vaso de seção reta uniforme de 50,0 cm2, provido de um pistão. Em virtude da reação, o pistão se desloca 15 cm contra a pressão externa de 121 kPa. Calcule o trabalho feito pelo sistema.
Questão 2 . Uma amostra de 6,56 g de argônio gasoso ocupa o volume de 18,5 dm3 a 305 K. (a) Calcule o trabalho feito quando o gás se expande isotermicamente contra a pressão externa constante de 7,7 kPa até o volume aumentar de 2,5 dm3. (b) Calcule o trabalho realizado se a mesma expansão fosse reversível.
Questão 3. Uma amostra de 2,00 mol de He se expande isotermicamente, a 22º C, de 22,8 dm3, (a) reversivelmente; (b) contra uma pressão externa constante igual à pressão final do gás; e (c) livremente (contra pressão externa nula). Em cada processo, calcule q, w, ∆U e ∆H.
Questão 4. Quando se fornecem 178 J de calor, a pressão constante, a 1,9 mol de um gás, a temperatura da amostra se eleva de 1,78 K. Calcule as capacidades caloríficas molares do gás a volume constante e a pressão constante.
Questão 5. Quando se aquecem 2,0 mol de CO2, a pressão constante de 1,25 atm, sua temperatura passa de 250 K até 277 K. A capacidade calorífica molar de CO2, a pressão constante, é 37,11 J K-1 mol-1. Calcule q, ∆U e ∆H.
Questão 6. A partir dos dados que são apresentados a seguir, determine a ∆fHo do diborano, B2H6(g), a 298K.
(1) B2H6(g) + 3O2(g) → B2O3(s) + 3H2O(g) ∆Ho = -1941 kJ mol-1
(2) 2 B(s) + 3/2 O2(g) → B2O3(s) ∆Ho = -2368 kJ mol-1
(3) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ∆Ho = -241,8 kJ mol-1
Questão 7. Calcule a entalpia –padrão de solução do AgCl(s) em água a partir das entalpias de formação do sólido e dos íons em solução aquosa.
Questão 8. Dadas as reações (1) e (2) a seguir, determine (a) ∆rHo e ∆fUo para a reação (3), e (b) ∆fHo do HI(g) e da H2O(g), ambos a 298 K.
(1) H2(g) + I2(s) → 2 HI(g) ∆Ho = + 52,96 kJ mol-1
(2) 2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ∆Ho = -483,64 kJ mol-1 
(3) 4 HI(g) + O2(g) → 2 I2(s) + 2 H2O(g) 
Questão 9. Para a reação 2 C6H5COOH(s) + 13 O2(g) → 12CO2(g) + 2 H2O(g) , ∆fUo = -772,7 kJ mol-1, a 298K. Calcule ∆rHo . 
 
Questão 10. Calcule ∆E e determine se o processo é endotérmico ou exotérmico para os seguintes casos: (a) um sistema libera 113kJ de calor para a vizinhança e realiza 39 kJ de trabalho pela vizinhança; (b) q = 1,62 kJ e w = -874 kJ; (c) o sistema absorve 63,5 kJ de trabalho da vizinhança.
Questão 11 . A entalpia-padrão de formação do fenol é -165,0 kJ mol-1. Calcule entalpia-padrão de combustão.
Questão 12. A combustão completa do ácido acético CH3COOH(l), para formar H2O(l) e CO2(g) à pressão constante libera 871,1 kJ de calor por mol de CH3COOH(l). (a) Escreva uma equação termoquímica balanceada para essa reação. (b) Desenhe um diagrama de entalpia para a reação.
Questão 13. Considere a vaporização da água líquida em vapor à pressão de 1 atm. (a) Esse processo é endotérmico ou exotérmico? (b) Em que faixa de temperatura ele é um processo espontâneo? (c) Em que faixa de temperatura ele é um processo não espontâneo? (d) A que temperatura as duas fases estão em equilíbrio?
Questão 14. O ponto de ebulição normal do metanol (CH3OH) é 64,7 oC, e sua entalpia molar de vaporização é 71,8 kJ/mol. (a) Quando CH3OH(l) ferve em seu ponto de ebulição normal, sua entropia aumenta ou diminui? (b) Calcule o valor de ∆S quando 1,00 mol de CH3OH(l) for vaporizado a 64,7 oC.
Questão 15. O elemento mercúrio, Hg, é um líquido prateado à temperatura ambiente. O ponto de congelamento normal do mercúrio é -38,9 oC; a respectiva entalpia molar de fusão é 2,29 kJ/mol. Qual é a variação de entropia do sistema quando 50,0 g de Hg(l) de congela no ponto de fusão normal?
Questão 16. Calcule a variação de energia livre padrão para a combustão de 1,0 mol de metano a partir das energias livres de formação padrão dos produtos e reagentes: CH4(g) + 2O2(g) → 2H2O(g) + CO2(g).
Questão 17. Calcule as variações de entropia e entalpia padrão para a decomposição da água líquida para formar hidrogênio e oxigênio gasosos. Esta reação é espontânea? Explique sucintamente sua resposta. 
Questão 18. (A) Certa reação é não espontânea a – 25 oC. A variação de entropia para a reação é 95 J/K. O que você pode concluir sobre o sinal e a ordem de grandeza de ΔH? (B) Uma reação particular é espontânea a 450K. A variação de entalpia para a reação é 34,5 kJ. O que você pode concluir sobre o sinal e a ordem de grandeza de ∆S para a reação?
Questão 19. Calcule a variação de energia livre padrão para a oxidação de 2,00 mol de SO2(g), formando SO3(g). A reação é espontânea sob condições padrão?
Questão 20. Calcule a variação de entropia quando 50 kJ de energia, na forma de calor, se transferem reversível e isotermicamente para um grande bloco de cobre a (a) 0o C e (b) 70º C
Questão 21. Calcule a entropia molar de uma amostra de argônio, mantida a volume constante, a 250 K, sabendo que ela é igual a 154,84 J K-1 mol-1 a 298K.
Questão 22. Uma amostra de 3,00 mol de um gás perfeito diatômico, a 200 K, é comprimida reversível e adiabaticamente até sua temperatura chegar a 250 K. Dados que Cvm = 27,5 J K-1mol-1, calcule q, w, ∆U, ∆H e ∆S
Questão 23. Um sistema constituído por 1,5 mol de CO2(g), inicialmente a 15º C e 9,0 atm, é confinado num cilindro de seção reta uniforme de 100,0 cm3, provido de um pistão móvel. O gás se expande adiabaticamente contra a pressão externa de 1,5 atm até que o pistão tenha se deslocado 15 cm. Vamos admitir que o dióxido de carbono tenha comportamento de gás perfeito, com CVm= 28,8 JK-1mol-1. Calcule (a) q, (b) w, (c) ∆U, (d) ∆T e (e) ∆S.
Questão 24. A) Calcule a entropia-padrão das seguintes reações, a 298 K:
(a) Zn(s) + Cu+2(aq) → Zn+2(aq) + Cu(s) (b) C12H22O11(s) + 12O2(g) → 12 CO2(sg) + 11 H2O(l) 
B) Com as entropias das reações calculadas e com as entalpias das mesmas reações, calcule as energias padrões das reações, a 298 K.
C) Com as energias de Gibbs padrão de formação, calcule as energias de Gibbs padrão das reações, a 298 K.
Questão 25 . Calcule a energia de reação CO(g) + CH3OH(l) → CH3COOH(l), a 298 K, a partir das entropias-padrão e das entalpias-padrão de formação dadas pela tabela.
Questão 26. A entalpia de combustão da uréia sólida (CONH2)2) é -632 KJ mol-1, a 298 K, e sua entropia padrão é 104,60 J K-1 mol-1, a 298 K. Calcule a energia de Gibbs padrão de formação da uréia a 298K.
Questão 27. Calcule as variações de entropia do sistema e das suas vizinhanças e as variação total de entropia, quando uma amostra de 21 g de argônio gasoso, a 298 K e 1,50 bar, passa do volume de 1,20 dm3 para o de 4,60 dm3 (a) numa expansão isotérmica reversível, (b) numa expansão isotérmica irreversível contra Pex = 0, e (c) numa expansão adiabática reversível.
Questão 28. Suponha que 2,5 mmol de Ar(g) ocupem 72 dm3 a 298 K e se expandam a 100 dm3. Calcule ∆G para o processo.
Questão 29. Estime a variação da energia de Gibbs de 1,0 dm3 de água quando a pressão sobre o líquido aumenta de 100 kPa para 300 kPa.
Questão 30. Calcule a variação da energia de Gibbs molar do oxigênio quando sua pressão aumenta isotermicamente, a 500 K, de 50,0 kPa até 100,0 kPa.