Centro Universitário Anchieta
Engenharia Química – Físico Química I
Prof. Vanderlei I Paula
Nome:________________________________________________________R.A.____________
2a lista de exercícios/ Data: ___/08/2014 // gabarito 21/08/2014
GABARITO
01 - Em um processo industrial, um reator de 250 L é preenchido com uma mistura gasosa composta de 50 kg de
N2O; 37 kg de NO e 75 kg de CO2. Considerando-se a temperatura de 527 °C, qual a pressão interna, em atm, do
reator?
Resposta:
n
n
M
nN2O 
nNO 
50  103
 1,136  103 mol
44
37  103
 1,23  103 mol
30
nCO2 
75  103
 1,70  103 mol
44
n  1,136  103  1,23  103  1,70  103  4,066  103 mol
P V  nR T
P  250  4,066  103  0,082  (527  273)
P  1066,9 atm
02 - Quando dois reagentes são adicionados em um reator ocorre a formação de um produto gasoso.
Considerando-se que o processo ocorra na proporção de 1:1, qual o volume ocupado por 10 mols do produto
formado a 100 °C e 3 atm ?
Resposta:
Teremos:
A(g)  B(g)  2C(g)
5 mol
5 mol
10 mol
P V  nR T
TK  100 C  273 C  373 K
3  V  10  0,082  373  101,95 L  100 L
03 - a) Um reator foi projetado para operar em temperatura de 127 °C e suportar altas pressões gasosas. Por
questões de segurança, foi instalada uma válvula de alívio, que abre quando a pressão ultrapassa 10atm. Calcule
o volume deste reator sabendo que o mesmo tem capacidade para conter 5mols de nitrogênio nestas condições.
Resposta:
a) 16,4 L
b) Uma amostra de gás, a 327°C e 120atm de pressão, ocupa um recipiente de 10L. Qual a variação de temperatura
que se deve efetuar para que a pressão seja de 20atm quando se transferir este gás para um recipiente de 40L?
Resposta: A variação de temperatura deve ser de 200K (ou 200 °C)
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04 - Uma quantidade de x litros de gás hidrogênio são colocados para reagir com y litros de gás cloro em um
reator cilíndrico de raio r dotado de um êmbolo móvel localizado inicialmente na altura h 0, conforme indicado na
figura a seguir.
a) Considerando que o líquido de refrigeração, que
circula externamente ao cilindro, mantém a
temperatura constante, determine o valor de h após o
término da reação.
Resposta:
H2 + Cℓ2  2 HCℓ
A reação se verifica com manutenção do
número total de mols. Logo, em sendo mantido
constante a temperatura, não haverá expansão
nem contração de volume, então h = h0
b) Sabendo-se que o calor de formação do HCℓ é de – 92 kJ/mol, explique por que, sem o processo de refrigeração,
o valor de h será maior que h0.
Resposta:
O valor negativo do calor de formação do produto indica que a reação é exotérmica. Isto
provocará um aumento de temperatura e consequente expansão gasosa.
Logo, h > h0
05 - Em um balão de paredes rígidas, foram colocados 0,200 g de gás hidrogênio, 6,400 g de gás oxigênio e um
material sólido que absorve água. O volume do balão é de 4,480 L e é mantido à temperatura de 0 ºC. No balão,
passa-se uma faísca elétrica de modo que haja reação e a água formada seja retirada pelo material absorvente,
não exercendo pressão significativa. Com base nesse problema, responda aos itens a seguir.
a) Supondo um comportamento ideal, qual é a pressão no balão (em atmosferas) após inserção de oxigênio e
hidrogênio?
b) Após a reação, mantendo-se a temperatura inicial e o volume, qual a pressão no interior do balão?
Resposta:
a) Cálculo da pressão sem a ocorrência de reação química:
m
n
M
0,200
nH2 
 0,100 mol
2
6,400
nO2 
 0,200 mol
32
nTOTAL  nH2  nO2
nTOTAL  0,100  0,200  0,300 mol
T  0 C  273  273 K
V  4,480 L
R  0,082 atm  L  mol1  K 
22,4
atm  L  mol1  K
273
P V  nR T
P  4,480  0,300 
P  1,50 atm
22,4
 273
273
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b) Cálculo da pressão com a ocorrência de reação química:
2H2  1 O2  1 H2O
2mol
0,100 mol
1 mol
0,200 mol
excesso
de reagente
2H2  1 O2  1 H2O
2mol
1 mol
0,100 mol
0,050 mol
Excesso de 0,150 mol (0,200  0,050).
P V  nR T
P  4,480  0,150 
22,4
 273
273
P  0,75 atm
06 - Em um ambiente climatizado a 20°C, haviam balões de enfeite para uma festa, com volumes de 3, 5 e 10
litros, preenchidos com nitrogênio. Durante o referido evento, uma falha na climatização permitiu um aumento
da temperatura, que chegou a 30°C.
Sabendo que a pressão máxima que as paredes dos balões são capazes de suportar é de 4,0 atm, determine se
algum balão explodiu.
n = 0,5 mol
Resposta:
Durante o referido evento, uma falha na climatização permitiu um aumento da temperatura,
que chegou a 30°C, então:
T  20  273  303 K; n  0,5 mol; R  0,082 atm.L.mol 1.K 1
P V  nR T
Balões (3 L) : P  3  0,5  0,082  303  P  4,141 atm  4 atm (explodirão)
Balões (5 L) : P  5  0,5  0,082  303  P  2,4846atm  4 atm (não explodirão)
Balões (10 L) : P  10  0,5  0,082  303  P  1,2423atm  4 atm (não explodirão)
07 - A equação da lei dos gases ideais, P  V  n  R  T, é uma equação de estado que resume as relações que
descrevem a resposta de um gás ideal a mudanças de pressão, volume, temperatura e quantidade de moléculas.
Considerando o exposto, demonstre, por meio de equações matemáticas, como a densidade de um gás qualquer
varia em função da temperatura e determine a massa molar de um gás considerando os dados a seguir.
Dados : d  0,97 g L1; T  210 C; P  0,25 atm; R  62,36 L  torr  mol1  K 1; 1atm  760 torr.
Resposta:
Teremos:
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P V  nR T
n
m
M
m
R T
M
m
PM 
R T
V
P V 
densidade
d
PM
RT
T  210  273  483 K
0,25atm  0,25  760 torr
g
0,25  760 torr  M
0,97 
L 62,36 L.torr.mol1.K 1  483 K
M  153,7699  153,77 g / mol
08 - Considere uma mistura gasosa constituída de C3H8, CO e CH4. A combustão, em excesso de oxigênio, de
50 mL dessa mistura gasosa forneceu 70 mL de CO 2 (g). Determine o valor numérico do percentual de C3H8 na
mistura gasosa.
Resposta:
Equações das combustões dos componentes da mistura (C 3H8, CO, CH4):
C3H8  5O2  3CO2 (g)  4H2O( )
1
CO  O2  CO2 (g)
2
CH4  2O2  CO2 (g)  2H2O( )
Fazendo:
Volume de C3H8 = x
Volume de CO = y
Volume de CH4 = z
x + y + z = 50 mL
x + y + z = 50 (1)
As equações das reações de combustão são dadas por:
C3H8  5O2  3CO2 (g)  4H2O( )
x
CO 
y
5x
3x
1
O2  CO2 (g)
2
0,5y
y
CH4  2O2  CO2 (g)  2H2O( )
z
2z
z
Teremos:
VCO2  70 mL
3x  y  z  70 mL
3x  y  z  70 (2)
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Então,
 x  y  z  50 (1)

3x  y  z  70 (2)
Fazendo (1)  (2), vem :
x  3x  50  70
2x  20
x  10
x  VC3H8  10 mL
50 mL
10 mL
100 %
pC3H8
pC3H8  20 %
09 - Créditos de carbono são certificações dadas a empresas, indústrias e países que conseguem reduzir a emissão
de gases poluentes na atmosfera. Cada tonelada de CO2 não emitida ou retirada da atmosfera equivale a um
crédito de carbono. Utilizando-se R  0,082 atm  L  mol1  K 1, a quantidade de CO2 equivalente a 1 (um)
crédito de carbono, quando coletado a 1,00 atm e 300 K, qual o volume aproximado, em m3?
Resposta: 1 crédito equivale a 1 tonelada (106 g) de CO2, então:
P V 
m
R T
M
1,00  V 
106
 0,082  300
44
V  0,559  106 L
V  559  103 L  559 m3  600 m3
10 - Um sistema de balões contendo gás Helio (He), nas quantidades e nos volumes apresentados, está ligado por
uma torneira (T) que, inicialmente, está fechada. Observe.
Considerando que os gases apresentam comportamento ideal e que a temperatura permanece constante, é
correto afirmar que
a) a pressão em A será a mesma em B.
b) ao abrir a torneira, se observará variação na pressão do sistema.
c) ao dobrar a pressão nos sistemas A e B, o volume ocupado pelos gases será 1/2 L e 1 L, respectivamente.
d) as moléculas do sistema B colidem com mais frequência com a parede do recipiente do que as moléculas do
sistema A.
Resposta: [C]
Como a temperatura e o número de mols é o mesmo em A e B, vem:
PA  VA  PB  VB
PA  1  PB  2
PA  2PB
PA  VA  PA ' VA '
PA  1  2PA  VA '
VA ' 
1
2
PB  VB  PB ' VB '
PB  2  2PB  VB '
VB '  1
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11 - Um recipiente hermeticamente fechado, que pode ter sua temperatura e sua pressão controladas, está
preenchido com 30 g de gás hidrogênio, 64 g de gás oxigênio e 84 g de gás nitrogênio. A partir dessas
informações, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Assuma que os gases se comportam como gases ideais.
01) Nas CNTP, a pressão parcial do gás hidrogênio é maior do que a soma das pressões parciais dos gases
oxigênio e nitrogênio.
02) Nas CNTP, o volume parcial de oxigênio é 10% do volume total.
04) A razão entre as pressões parciais de hidrogênio e oxigênio se altera com a mudança na temperatura do
recipiente de 300 K para 350 K, na pressão de 1 atm.
08) Nas CNTP, o volume do recipiente é de 448 litros.
16) Essa mistura será sempre homogênea, entre as temperaturas de –270°C e 300°C, a 5 atm de pressão.
Resposta: 01 + 02 + 08 = 11.
Análise das alternativas:
[01] Correta. Nas CNTP, a pressão parcial do gás hidrogênio é maior do que a soma das
pressões parciais dos gases oxigênio e nitrogênio.
30
 30 mols (maior pressão parcial)
1
64

nO2 
 2 mols 

32
 2  3  5 mols
84
nN2 
 3 mols 

28
nH2 
[02] Correta. Nas CNTP, o volume parcial de oxigênio é 10% do volume total.
30
 15 mols (maior pressão parcial)
2
64

nO2 
 2 mols 

32
 2  3  5 mols
84
nN2 
 3 mols 

28
ntotal  20 mols
nH2 
VO2
Vtotal
VO2 
VO2 

nO2
ntotal
nO2
ntotal
 Vtotal
2
 Vtotal  VO2  0,10  Vtotal  VO2  10%  Vtotal
20
[04] Incorreta. A razão entre as pressões parciais de hidrogênio e oxigênio não se altera com a
mudança na temperatura do recipiente de 300 K para 350 K, na pressão de 1 atm.
300 K
pH2  V  nH2  R  300
pO2  V  nO2  R  300
pH2  V  nH2  R  300
pO2  V  nO2  R  300

pH2
pO 2

nH2
nO2
350 K
pH2  V  nH2  R  350
pO2  V  nO2  R  350
pH2  V  nH2  R  350
pH
nH
 2  2
pO2 nO2
pO2  V  nO2  R  350
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[08] Correta. Nas CNTP, o volume do recipiente é de 448 litros.
1 mol
20 mols
22,4 L
448 L
[16] Incorreta. Essa mistura não será sempre homogênea, entre as temperaturas de –270°C e
300°C, a 5 atm de pressão. A temperatura de liquefação do nitrogênio é de –196°C.
12 - Considere o esquema apresentado a seguir, em que um experimento é executado do seguinte modo: um ovo
cozido e sem casca, colocado sobre o bocal de uma garrafa à temperatura ambiente, não passa para seu interior
em virtude de seu diâmetro ser levemente maior que o do bocal, conforme desenho A. Em seguida o ovo é retirado
e a garrafa é aquecida à 60 °C, conforme desenho B. Com a garrafa ainda aquecida, o ovo é recolocado sobre o
bocal da garrafa e, durante o processo de resfriamento da garrafa, ele passa para seu interior conforme desenho
C.
Explique o fenômeno que ocorre no experimento descrito e justifique por que o ovo, após o resfriamento, passa
pelo bocal da garrafa.
Resposta:
O fenômeno que ocorre é físico. Parte do ar escapa da garrafa quando ela é aquecida e a pressão interna
da garrafa diminui. Quando o ovo é colocado sobre o bocal da garrafa (resfriada), ele é “empurrado”
para dentro da garrafa, devido à diferença de pressão (Pexterna  Pint erna ).
13 - Recentemente, foram divulgados pela imprensa local (Jornal Correio da Paraíba de 03/07/2011) resultados
de uma pesquisa sobre a poluição atmosférica causada pela emissão de CO2 por veículos automotores que
circulam em João Pessoa. Segundo esses resultados, para neutralizar os efeitos dessa poluição, seria necessário
que a área de Mata Atlântica fosse cinco vezes maior que a existente na Paraíba. Ainda segundo a pesquisa, num
trajeto de ida e volta na Avenida Epitácio Pessoa, totalizando 20 km, um automóvel chega a liberar 3 kg de CO2.
Nesse contexto, considere que essa massa equivale a 68 mol de CO2 e que essa quantidade é transformada pela
fotossíntese em igual quantidade de matéria de O2.
Com base nessas considerações, é correto afirmar que, nas CNTP, qual o volume de O2 produzido nessa
transformação?
Resposta:
A equação da fotossíntese é:
6CO2  12H2O  C6H12O6  6O2
Assim, teremos:
6 mols de CO2
68 mols de CO2
6 mols de
O2
nO2
nO2 = 68 mols de O2
Considerando que o gás encontra-se na C.N.T.P., teremos:
1 mol de O2
68 mols de O2
22,4 L
VO2
VO2 = 1523,2 L
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