FÍSICO-QUÍMICA I

TÍTULO: 1ª Lista de Exercícios - Gases 4º período Licen. Química

PROF.: Christina Vargas Miranda e Carvalho outubro/ 2012

1- Calcule a pressão (em Pa e atm) que uma pessoa de 72,0 Kg exerceria sobre o solo se usasse calçados com área de 265 cm

2. Resp: 2,66 x10

4 Pa; 0,26 atm.

2- Que diferença de pressão deve ser feita entre as pontas de um canudinho de refresco, vertical, de 15 cm, para aspirar um

líquido aquoso com densidade de 1,0 g.cm-3

? Resp: 1,5 kPa

3- Um barômetro apresenta a altura da coluna de mercúrio 59 cm. Determine a pressão atmosférica do local, em torr, sabendo

que a densidade do Hg é 13,546 g.cm-3

e considerando a aceleração da gravidade 9,8 m.s-2

. Resp: 587,47 torr.

4- Um manômetro de tubo aberto em forma de U está conectado a um sistema contendo dióxido de carbono. O nível do líquido

do lado sistema está abaixo do nível do líquido do lado da atmosfera 15 cm, a pressão atmosférica do local é 720 torr, o líquido

da coluna do manômetro é mercúrio, cuja densidade é 13,546 g.cm-3

. (a) Esquematize este manômetro e (b) considerando a

aceleração da gravidade 9,8 m.s-2

, calcule a pressão do gás, em torr. Resp: 869,32 torr.

5- A figura mostra um balão A de 20 L, sob pressão de 3 atm. Através de um tubo rígido, de volume desprezível e controlado por

uma torneira o gás flui do balão A para o balão B, inicialmente vazio. Reestabelecido o equilíbrio, a pressão interna para a valer

0,5 atm. Determine o valou-me do balão B, sabendo que a transformação é isotérmica. Resp: 120 L.

6- Determinada massa gasosa é levada de um estado A para um estado B, de acordo com o diagrama P x V. Sabendo que a

temperatura inicial do gás no estado A era de -173ºC, (a) determine a temperatura, na escala Celsius, quando a massa gasosa

se encontra no estado B e (b) indique as transformações ocorridas de A -> C e de C -> B. Resp: 427 ºC.

7- (a) Uma amostra de dióxido de carbono gasoso ocupa 350 cm3 a 20ºC e 104 kPa. Que pressão é necessária para comprimi-la

a 0,25 dm3, nessa temperatura? (b) Discuta, a nível molecular, o resultado obtido no íten (a). Resp: (a) 145,6 kPa.

8- (a) Seria possível que uma amostra de 131g de xenônio gasoso, num vaso de volume igual a 1,0 L, exercesse uma pressão

de 20,0 atm, a 25ºC, se o seu comportamento fosse de um gás perfeito? Em caso negativo, qual seria a pressão do gás? (b)

Que pressão teria o xenônio se ele fosse um gás de van der Waals? Resp: (a) 24,4 atm; (b) 21,5 atm.

9- Um gás perfeito sofre compressão isotérmica que reduz de 1,80 dm3 o seu volume. A pressão final do gás é 1,48 x10

3 torr eo

volume final é de 2,14 dm3. Calcule a pressão inicial do gás em torr e bar. Resp: 0,80 ktorr; 1,07 bar.

10- A que temperatura deve ser resfriada, a partir de 25ºC, uma amostra de 1,0 litro de gás perfeito a fim de reduzir seu volume a

100 cm3? Resp: 30K

11- Uma amostra de hidrogênio gasoso tem a pressão de 125 kPa e a temperatura de 23,0ºC. Qual a pressão do gás na

temperatura de 11,0ºC? Resp: 119,9 kPa.

12- Para o aquecimento de uma casa, consomem-se 4000 m3 de gás natural por ano. Admita que o gás seja o metano, e que se

comporta como um gás perfeito nas condições desse problema que são 1,0 atm e 20ºC. Qual a massa de gás consumida?

Resp: 2,67 x 103 Kg.

13- Numa experiência para determinar um valor exato da constante dos gases perfeitos, R, um estudante aqueceu um recipiente

de 20,0 L cheio com 0,25132g de hélio gasoso a 500,0ºC, e mediu a pressão num manômetro de água, a 25,0ºC, encontrando

206,402cm de água. Sabendo que a densidade da água, a 25ºC, é 0,99707 g.cm-3

, calcule o valor de R. Resp: 8,3147 JK-1

mol-1

14- A 500ºC e 699 torr, a densidade do vapor de enxofre é 3,71 g.L-1

. Qual a fórmula molecular do enxofre nessas condições?

Resp: S8

15- Calcule a massa de vapor de água presente numa sala de 400 m3, com ar a 27ºC, num dia em que a umidade relativa é

60%. DADO: pressão de vapor da água a 27ºC = 26,74 torr. Resp: 6,14 Kg.

16- Um balão meteorológico tem um raio de 1,0 m quando ao nível do mar (1 atm, 25ºC) e expande a 3,0 m quando sobe a uma

altitude máxima onde a temperatura é -20ºC. Qual é a pressão do balão nesta altitude? Resp: 0,031 atm

17- A densidade do ar, a 740 torr e 27ºC, é 1,146 g.L-1

. Calcule a fração molar e a pressão parcial do nitrogênio e do oxigênio, admitindo que o ar é constituído exclusivamente por estes dois gases. Resp: Xn2= 0,756; XO2=0,2439 ; pN2= 559,44 torr; pO2= 180,486 torr.

18- Uma mistura gasosa é constituída por 320 mg de metano, 175 mg de argônio e 225 mg de neônio. A pressão parcial do

neônio, a 300K, é 66,5 torr. Calcular (a) o volume da mistura e (b) a pressão total da mistura. Resp: (a) 3,14L; (b) 211,4 torr.

19- A densidade de um certo composto gasoso é 1,23g.L-1

, a 330K e 150 torr. Qual a massa molar do comçposto? Resp: 169 g.mol

-1

20- Numa experiência para a determinação da massa molar de um gás, confinou-se uma amostra do gás num balão de vidro de

250 cm3, sob pressão de 152 torr e a 298K. A massa do gás, corrigida do efeito do empuxo do ar, foi 33,5 mg. Qual a massa

molar do gás? Resp: 16,4 g.mol-1

.

21- A síntese da amônia é um importante processo tecnológico (ex: indústria de fertilizantes). Um recipiente de 22,4 dm3, contém

2,0 mols de hidrogênio e 1,0 mol de nitrogênio a OºC. (a) Qual a fração molar de cada componente, suas pressões parciais e a

pressão total antes de reagirem? (b) Que pressões parciais e total serão alcançadas se todo o hidrogênio for convertido em

amônia com a quantidade apropriada de nitrogênio? Resp: (a) XH2= 2/3; XN2= 1/3; pH2= 2,0 atm; pN2= 1,0 atm; pt= 3,0 atm;

(b) pH2= 0,0 atm; pN2= 0,334 atm; pNH3= 1,33 atm; pt= 1,67 atm.

22- (a)Em que circunstâncias o comportamento de um gás real se aproxima do comportamento perfeito? Justifique sua resposta.

(b) Com base nas curvas de Z x p, discuta os dois tipos de interações intermoleculares responsáveis pelos desvios de um gás do

comportamento ideal e indique a direção dos seus efeitos sobre a pressão.

23- Calcule a pressão exercida por 1,0 mol de etano, comportando-se como (a) um gás perfeitp; (b) um gás de van der Waals, quando está confinado nas seguintes condições: (i) a 273,15K em 22,414L; (ii) a 1000K em 100 cm

3.

Resp: (a) (i) 1,0 atm; (ii) 8,2x102 atm; (b) (i) 1,0 atm; (ii) 1,7x10

3 atm.

24- Estime as coordenadas críticas de um gás que tem as seguintes constantes de van der Waals: a= 1,32 atm.L2.mol

-2 e

b= 0,0436 L.mol-1

. Resp: Tc = 109,3 K; Vc = 0,13 L.mol-1

; pc = 25,7 atm.

25- Um gás a 250K e 15 atm tem volume molar 12% menor do que o calculado pela lei dos gases perfeitos. Calcule (a) o fator de compressibilidade nestas condições e (b) o volume molar do gás. Que forças são dominantes no gás, as atrativas ou as repulsivas? Resp: (a) 0,88; (b) 1,2L.

26- Suponha que 10 mols de eteno gasoso estejam confinados num vaso de 4,86L a 27ºC. Estime a pressão do eteno com (a) a equação dos gases perfeitos e (b) com a equação de van der Waals. Com o cálculo, estime o fator de compressibilidade. Resp: (a) 50,64 atm; (b) 38,21 atm; 0,754.

27- As coordenadas críticas do metano são pc = 45,6 atm, Vc = 98,7 cm

3.mol

-1 e Tc = 190,6 K. (a) Calcular as constantes a e b de

van der Waals do gás e (b) estimar o raio das moléculas. OBS: Considere a molécula como uma esfera e o parâmetro b como sendo aproximadamente igual ao volume ocupado por 1 mol de moléculas. Resp: (a) a = 1,33 atm.L

2.mol

-2; b = 32,9 cm

3.mol

-1; (b) 0,24 nm.

28- Com as constantes de van der Waals para o cloro, calcule os valores aproximados (a) da temperatura Boyle do cloro e (b) do raio da molécula de cloro, suposta esférica. Resp: (a) 1426 K; (b) 0,28 nm.

29- Sugira a pressão e a temperatura em que 1,0 mol de (a) NH3; (b) Xe estarão em estados correspondentes ao de 1,0 mol de H2 a 1,0 atm e 25ºC. DADOS: Para o H2: Tc = 33,23 K e pc = 12,8 atm. Para o NH3: Tc = 405,5 K e pc = 111,3 atm. Para o Xe: Tc = 289,75 K e pc = 58,0 atm. Resp: (a) T = 3640 K e p = 8,7 atm; (b) T = 2600 K e p = 4,5 atm.

30- Um certo gás segue a equação de van der Waals com a = 0,5 Pa.m6.mol

-2. O seu volume é 5x10

-4 m

3.mol

-1, a 273 K e 3,0

Mpa. Com estas informações, (a) calcule a constante b de van der Waals e (b) o fator de compressibilidade nessas condições de temperatura e pressão. Resp: (a) 4,6x10

-5 m

3.mol

-1; (b) 0,66.