Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
3- Lista de exercícios
1) Um aparelho consiste em dois bulbos de mesmo volume ligados por uma torneira. Inicialmente, a
torneira está fechada, com um dos bulbos contendo gás nitrogênio e o outro, gás oxigênio. Ambos os
bulbos estão à mesma temperatura e pressão.
a) O que acontece quando a torneira é aberta? Qual será o estado de equilíbrio do sistema?
b) Quais são os sinais de ∆H, ∆S e ∆G para o processo em (a)? Considere que o processo de
mistura não absorve, nem libera calor.
c) Ele é condizente com a segunda Lei da termodinâmica?
Resposta: Os dois gases gradualmente se difundem um no outro até que as concentrações dos
dois gases sejam iguais em ambos os bulbos. ∆H = 0, ∆S é positiva e ∆G é negativa. Sim, é
condizente com a 2ª Lei que trata da dispersão da energia.
2) Para cada uma das seguintes reações sugira, se a variação de entropia do sistema seria: (i) próxima
de zero; ii) positiva; ou (iii) negativa. Explique suas respostas.
A) N2(g) +3H2(g) → 2NH3(g)
B) Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
C) 3Mg(s) + 2 Fe3+(aq) → 3Mg2+(aq) + 2Fe(s)
D) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
e) C(diamante) → C(grafite)
Resposta: a) negativa; b) próxima de zero; c) positiva; d) próxima de zero; e) positiva
3) Um cubo de gelo de massa 18g é adicionado a um grande copo de água próximo de 0oC. Calcule a
variação de entropia: do gelo; da água (sem o gelo) e do universo (sistema + vizinhança). A variação
da entalpia de fusão para a água é +6,01 kJ/mol. Resposta: ∆Sgelo = +22J/K.mol, ∆Ságua = 22J/K.mol, ∆Suniverso = 0.
4) Calcule a variação de entropia-padrão a 298K para as reações abaixo:
a) N2(g) +3H2(g) → 2NH3(g)
b) Hg(l) + Cl2(g) → HgCl2(s)
c) C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6CO2(g) + 6 H2O(g) combustão da glicose
Consulte a tabela de entropia-padrão para as substâncias acima.
Resposta: a) -198,7 J/Kmol; b) -153,1 J/K.mol; c) +972,4 J/Kmol
5) Estime o ponto de fusão do NaCl quando 1,00 mol de NaCl se funde. Para a fusão do cloreto de
sódio, ∆fusH = 30,2 kJ/mol e ∆fusS = +28,1 J/K.mol.
Resposta: Tf = 1075 K.
6) Responda se a reação de combustão do magnésio é espontânea a 298K. Dado:
2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)
∆Sro = -217 J/K
∆Hro = -1.202 kJ
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Resposta: ∆SUniv = +3,81 x10 J/K, portanto é espontânea.
7) A formação do fluoreto de hidrogênio gasoso a partir de seus elementos em suas formas mais
estáveis é espontânea a 25oC? A variação de entropia e entalpia para esta reação são: ∆rSo = +14,1
J/K
∆Hro =-546,4 kJ
Resposta: ∆SUniv = +1.848 J/K, portanto é espontânea.
8) A formação do benzeno líquido a partir de seus elementos em suas formas mais estáveis é
espontânea a 25oC? A variação de entropia e entalpia para esta reação são:
∆Sro = -253,18 J/K
∆Hro =+49,0 kJ
Resposta: ∆SUniv = -417,6 J/K, portanto não é espontânea
9) Avalie criticamente as reações das questões 6,7 e 8.
a)Como justificar a espontaneidade da reação de formação do MgO(s) partindo de um reagente
gasoso (altamente desorganizado) para um produto sólido (mais organizado)?
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b) Porque a reação de formação do fluoreto de hidrogênio gasoso tem uma variação da entropia
total menor que a reação de produto do óxido de magnésio, apesar dele ser sólido?
10) Por que entropia é conhecida como energia dispersiva?
11) Qual será a variação da entropia de processos que estão em equilíbrio químico, equilíbrio térmico e
equilíbrio mecânico? Justifique.
Quando uma reação atinge o equilíbrio químico não há tendência de gerar mais produtos ou dos
produtos sofrerem decomposição e retornarem a reagentes. Um outro exemplo é um bloco de
metal que atinge equilíbrio térmico com sua vizinhança. Neste momento, o sistema e vizinhança
tem a mesma temperatura e não há mais fluxo de calor entre eles, portanto a variação da entropia
total será nula. Quando a pressão interna de um gás confinado em um cilindro é igual a pressão
externa, o sistema está em equilíbrio mecânico, pois não há mais trabalho sendo executado sobre
ou pelo gás e não há mais fluxo de calor, portanto não há mais transferência de energia e a
organização do universo se mantém inalterada.
12) Confirme que o benzeno líquido e o vapor do benzeno estão em equilíbrio no ponto normal de
ebulição do benzeno, 80,1 oC, e 1 atm de pressão. A entalpia de vaporização no ponto de ebulição é
30,8 kJ/mol e sua entropia de vaporização é +87,2 J/K.mol.
Resposta: ∆Ssis = 87,2 J/K ∆Sviz= -87,2 J/K e ∆S total = 0
13) A formação do benzeno a partir de seus elementos em suas formas mais estáveis é espontÇaneia a
25oC?
6C(s) + 3H2(g) → C6H6(l) ∆Ho = +49,0 kJ, ∆So = -253,18 J/K
Resposta ∆Go = 124,4 kJ, portanto não é espontânea.
14) Considere a reação para a produção de formaldeído gasoso a partir de gás hidrogênio e monóxido de
carbono gasoso. Avalie se a reação é espontânea a 25oC. ∆Hor = +1,96 kJ e ∆Sor = -109,58 J/K a
partir de duas estratégias:
a) Calcule a variação de entropia total para avaliar a espontaneidade da reação;
b) Calcule a variação da energia livre de Gibbs para avaliar a espontaneidade da reação;
Resposta: a) ∆S sist = -109,58 J/K; ∆S viz =-6,577 J/K; ∆S tot =-116,15 J/K, portanto não é
espontâneo. B) ∆G sist = +34,61 kJ, portanto não é espontâneo.
15) Considere a reação de síntese da amônia a partir de gás hidrogênio, gás nitrogênio a 298 K e
responda se a reação é espontânea a partir das seguintes estratégias:
a) Determine ∆Sotot;
b) Determine ∆Go reação a partir dos dados abaixo;
c) Determine a temperatura na qual a reação estará em equilíbrio. Se a temperatura da reação
estiver acima da temperatura de equilíbrio a reação irá se deslocar para produtos ou reagentes?
3H2(g)
+
N2(g)
0
0
∆Hof
(kJ/mol)
Sof
130,68
191,61
(J/k.mol)
Obs.: valores respectivos à reação acima.
↔ 2NH3(g)
-46,11
192,45
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Resposta: a) +110,65 J/K; b) -32,9 kJ/mol, c) 464 K, acima desta temperatura reação se desloca no sentido
dos reagentes.
16) Agora, que tal empregar um método mais fácil para avaliar a espontaneidade? Considere a reação
abaixo e os dados fornecidos e determine se esta reação é espontânea.
3H2(g) + N2(g)
↔ 2NH3(g)
0
0
∆Gof
(kJ/mol)
Obs.: valores respectivos à reação acima.
-16,45
Resposta: ∆Gor = -32,9 kJ/mol., portanto é espontânea!
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