Apostila de Exercícios de Físico Química 8, Energia Livre de Gibbs a 3ª Lei da termodinâmica

Reginaldo R. de Aquino Página 1

1) Pode uma transformação apresentar diminuição de entalpia e diminuição de entropia ser espontânea? Resp.: Sim. Porque?

2) Para uma reação química onde a variação na entropia é positiva, pode se concluir que... a) ...aumenta a desordem do sistema. b) ...a reação é exotérmica. c) ...o calor vai do sistema para a vizinhança. d) ...a energia livre de Gibbs é negativa. e) ...a reação é espontânea. Resp.: a

3) Para os processo abaixo, qual envolverá uma redução na taxa de entropia? a) a sublimação do dióxido de carbono b) a dissolução do NaCl na água c) a decomposição de N2O4 (g) a NO2 (g) d) a evaporação do etanol e) congelamento da água líquida a gelo Resp.: e

4) A respeito da 2ª Lei da termodinâmica, pode se afirmar que... a) ...as reações espontâneas são sempre exotérmicas. b) ...a energia é conservada em uma reação química. c) ...a entropia do universo está aumentando continuamente. d) ...a entalpia da reação é a diferença entre as entalpias dos produtos e dos reagentes e) ...a energia livre de Gibbs é uma função da entalpia e da entropia. Resp.:C

5) Dos processos, quais são endotérmicos? I A combustão do metano para produzir o dióxido de carbono e água II A expansão de um gás ideal III A fusão do gelo a temperaturas maiores que 0 °C.

a) I b) II c) III d) I e II e) II e III Resp.:e

6) Para a entropia é possível afirmar que: I a entropia é zero para substâncias simples sob condições padrão. II a entropia é uma função de estado. III a entropia de uma substância na fase gasosa é maior do que em fase sólida. IV os valores da entropia são maiores ou iguais a zero

a) I e II b) II e III c) I e III d) II, III e IV e) I e IV Resp.:d

6) Para a entalpia e entropia da vaporização da água a 35°C, os sinais devem ser: a) Δ H > 0 e Δ S > 0 b) Δ H > 0 e Δ S < 0 c) Δ H < 0 e Δ S > 0 d) Δ H < 0 e Δ S < 0 e) Δ H = 0 e Δ S =0 Resp.:a

7) Uma reação química apresentou, a 27°C, uma variação de entalpia igual a -224,52 kcal e uma variação de entropia igual a 1,5cal/K.mol. A variação da energia livre de Gibbs para essa reação é:

Resp.: Para decorar a expressão, lembre que: Gente, Hoje Tem Sol

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8) 1 mol de etanol líquido (C2H5OH) vaporiza na sua temperatura-padrão de ebulição (Teb = 351,4 K). Se o calor absorvido no processo for de 43,5 kJ/mol, calcule q, w, ∆E, ∆H, ∆S e ∆G nestas condições. Calcule também ∆G deste processo a 77,2 oC e 79,2oC. Respostas: q=∆H= 43,5 kJ, ∆E= 40,58 kJ, ∆S= e ∆G

9) Assumindo as condições-padrão, determine ∆Greação (298,15K) para a seguinte reação química usando dois métodos:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

a) utilize a relação matemática de energia livre de Gibbs, ∆H e ∆S;

b) utilize a relação entre ∆G de produtos menos ∆G de reagentes (buscar os no livro texto).

Respostas: a = b = -474,26 kJ

10) Suponha que 3,0 moles de N2(g) ocupem 36 cm3 a 300K e que se expandem isotermicamente a 60 cm³. Calcule ∆G para o processo, e avalie se ele será espontâneo: Resposta: -3,8 J.

11) Calcule ∆Greação entre gás nitrogênio e gás hidrogênio, produzindo amônia gasosa a 298 K a partir dos

valores de ∆H e ∆S (buscar no livro texto). A reação será espontânea? Resposta: -32,84 kJ

12) Cálculo do trabalho máximo diferente do de expansão numa reação química. Qual a energia disponível para sustentar a atividade muscular e nervosa na combustão de 1mol de moléculas de glicose nas condições normais, a 37°C (temperatura do sangue)? A entropia padrão da reação é + 182,4 J/K.mol.

Lembrando que wnão expansivo = ∆G. (buscar valores da entalpia padrão no livro texto) Resposta: -2865 kJ

13) Que trabalho, além do de expansão, pode ser obtido pela combustão de 1,00 mol de metano gasoso,

em condições normais, a 298K? Tem-se que = -243 J/Kmol.

Resp.:818 kJ.

14) Determine a energia de Gibbs padrão da reação de combustão do monóxido de carbono a 25°C. Resp.: -257,2 kJ/mol

15) Determine para a reação entre amônia gasosa e gás oxigênio, produzindo gás nitrogênio e água

líquida. Resp.: -1356,97 kJ/mol

16) Avalie se ureia, CO(NH2)2, (um importante insumo como fertilizante) pode ser produzido espontaneamente a partir de seus elementos constituintes no estado de menor energia (C(gr), O2(g), N2(g)

H2(g)) a 298 K? Para avaliar a espontaneidade da reação é necessário conhecer . Dado para a ureia:

=-333,51 kJ/mol e

= 104,60 J/K.mol. Outros valores ver tabelas no livro texto. Resp.:

=-197,4 kJ, portanto é espontâneo.

17) Use os dados das propriedades termodinâmicos tabeladas nos livros para as reações abaixo e de

termine para cada reação a 298K.

a) Reação entre ácido sulfídrico e gás oxigênio, gerando água líquida e dióxido de enxofre gasoso. b) Reação entre o ácido sulfídrico e gás oxigênio, gerando água gasosa e dióxido de enxofre gasoso. c) Reação entre amônio gasosa e óxido nitroso gasoso, produzindo água oxigenada e gás nitrogênio. Resp.: a) -1124,06 kJ/mol; b) -1036,04 kJ/mol; c) -956,5 kJ/mol.

18) Para as reações do problema 11, determine a 298K a partir dos dados das tabelas de propriedades

termodinâmicas no livro texto. Respostas: a) -390,73 J/K.mol; b) -152,90 J/K.mol;