GRUPO DE ESTUDO DE QUÍMICA - Profs. Piaia e Paulo Silva
Assunto: Diagrama de Fases
01. Sobre o diagrama de fases do CO‚, apresentado a seguir, pode-se afirmar:
a) à pressão de 8 atm e -40°C de temperatura, o CO‚ é um gás.
b) no ponto A, há um equilíbrio sólido-líquido.
c) à pressão de 1 atm e 25°C de temperatura o CO‚ sólido se sublima.
d) o ponto B pode ser chamado ponto de ebulição.
e) o ponto C representa um sistema monofásico.
02. Relativamente ao diagrama de fases da água pura, é INCORRETO afirmar que, no ponto:
a) A, tem-se o equilíbrio água sólida Ï água líqüida.
b) B, tem-se o equilíbrio água líqüida Ï água vapor.
c) C, tem-se somente, água na fase vapor.
d) T, as três fases coexistem em equilíbrio.
e) D, coexistem as fases vapor e líqüida.
03. No diagrama de fases de uma substância pura a seguir representado, a seta S representa a transformação denominada
a) condensação.
b) fusão.
c) solidificação.
d) sublimação.
e) vaporização.
04. Considere o diagrama de fases do dióxido de carbono, representado a seguir. Assinale qual(is) a(s) proposição(ões) CORRETA(S):
( ) À pressão de 73atm, o dióxido de carbono é líquido na temperatura de 25°C e é sólido na temperatura de -60°C, mantendo a mesma pressão.
( ) Os valores de pressão e temperatura correspondentes à linha A-C-E representam o equilíbrio entre os estados sólido e vapor.
( ) Este composto é um gás nas condições ambiente.
( ) A -56,6°C e 5,1atm, tem-se o ponto triplo, para o qual o dióxido de carbono se encontra em equilíbrio nos três estados físicos.
( ) No ponto C, do diagrama, estão em equilíbrio as fases sólida e vapor.
( ) O gelo seco sublima quando mantido a 1 atm; portanto, não é possível conservá-lo em freezers comuns, a -18°C.
05. A Chapada dos Veadeiros também é famosa por suas inúmeras cachoeiras e enormes paredões de cristais de quartzo, que são silicatos. No diagrama de fases, a seguir, estão representadas três fases sólidas de um silicato de alumínio com fórmula molecular Al‚SiO…, onde cada fase sólida representa um tipo de mineral diferente: cianita (densidade = 3,63 g.cm¤), andalusita (densidade = 3,16 g.cm¤) e silimanita (densidade = 3,24 g.cm¤).
Nesse diagrama, a linha vertical reflete a mudança das fases, com a pressão, na temperatura fixa de 700 K.
Explique quais as fases predominantes na transformação isotérmica do ponto A ao ponto C, identificando cada uma delas.
06. Um dos sistemas propelentes usados em foguetes consiste de uma mistura de hidrazina (N‚H„) e peróxido de hidrogênio (H‚O‚). Sabendo que o ponto triplo da hidrazina corresponde à temperatura de 2,0 °C e à pressão de 3,4 mm Hg, que o ponto crítico corresponde à temperatura de 380 °C e à pressão de 145 atm e que na pressão de 1 atm as temperaturas de fusão e de ebulição são iguais a 1,0 e 113,5 °C, respectivamente, pedem-se:
b) A indicação, no diagrama esboçado no item a), de todos os pontos indicados no enunciado e das fases presentes em cada região do diagrama.
c) A equação química completa e balanceada que descreve a reação de combustão entre hidrazina e peróxido de hidrogênio, quando estes são misturados numa temperatura de 25 °C e pressão de 1 atm. Nesta equação, indique os estados físicos de cada substância.
d) O cálculo da variação de entalpia da reação mencionada em c).
Dados eventualmente necessários: variação de entalpia de formação (ÐH¡f), na temperatura de 25 °C e pressão de 1 atm, referente a:
N‚H„(g): ÐH¡f = 95,4 kJ mol¢.
N‚H„(Ø ): ÐH¡f = 50,6 kJmol¢.
H‚O‚(Ø ): ÐH¡f = - 187,8 kJmol¢.
H‚O(g): ÐH¡f = - 241,8 kJmol¢.
07. Sob pressão de 1 atm, adiciona-se água pura em um cilindro provido de termômetro, de manômetro e de pistão móvel que se desloca sem atrito. No instante inicial (t³), à temperatura de 25 °C, todo o espaço interno do cilindro é ocupado por água pura. A partir do instante (t), mantendo a temperatura constante (25 °C), o pistão é deslocado e o manômetro indica uma nova pressão. A partir do instante (t‚), todo o conjunto é resfriado muito lentamente a -10°C, mantendo-se-o em repouso por 3 horas. No instante (tƒ), o cilindro é agitado, observando-se uma queda brusca da pressão. Faça um esboço do diagrama de fases da água e assinale, neste esboço, a(s) fase(s) (co)existente(s) no cilindro nos instantes t³, t, t‚ e tƒ.
08. A panela de pressão permite que alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar a não ser através de um orifício sobre o qual assenta um peso (válvula) que controla a pressão. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fases da água são apresentados abaixo. A pressão exercida pelo peso da válvula é de 0,4 atm e a pressão atmosférica local é de 1,0 atm.
De acordo com as informações do enunciado e do gráfico acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
( ) A água, dentro da panela de pressão, entrará em ebulição a 110°C.
( ) Reduzindo o peso da válvula pela metade, a água entrará em ebulição a 100°C.
( ) Aumentando a intensidade da chama sob a panela, a pressão interna do sistema aumenta.
( ) Se, após iniciar a saída de vapor pela válvula, a temperatura for reduzida para 60°C, haverá condensação de vapor d'água até que a pressão caia para 0,5 atm.
( ) Na vaporização da água o principal tipo de interação que está sendo rompida entre as moléculas são ligações de hidrogênio.
09. Analise o gráfico a seguir, o qual representa o diagrama de fases da água, e julgue as afirmações posteriores.
I. No ponto A, coexistem as fases sólida, líquida e gasosa da água.
II. A posição do ponto triplo da água não sofrerá influência pela adição de um soluto não-volátil.
III. Espera-se que com o aquecimento, no vácuo, as partículas de gelo passem diretamente para a fase gasosa.
a) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras.
b) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras.
c) Apenas as afirmações II e III são verdadeiras.
d) Todas as afirmações são verdadeiras.
10. O diagrama de fases da água é representado a seguir.
As diferentes condições ambientais de temperatura e pressão de duas cidades, A e B, influenciam nas propriedades físicas da água. Essas cidades estão situadas ao nível do mar e a 2400 m de altitude, respectivamente. Sabe-se, também, que a cada aumento de 12 m na altitude há uma mudança média de 1 mmHg na pressão atmosférica. Sendo a temperatura em A de - 5 °C e em B de - 35 °C, responda:
a) Em qual das duas cidades é mais fácil liquefazer a água por compressão? Justifique.
b) Quais são as mudanças esperadas nos pontos de fusão e ebulição da água na cidade B com relação a A.
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GABARITO
1-C 2-E 3-D 4-VFVVFV
5. A densidade aumenta com o aumento da pressão, de acordo com o diagrama de fases:
d(I) > d(II) > d(III), então:
I é cianita
II é silimanita
III é andalusita
Do ponto A ao B: andalusita e silimanita.
Do ponto B ao C: silimanita e cianita.
6. a) e b)
c) N‚H„(Ø) + 2H‚O‚(Ø) ë N‚(g) + 4H‚O(g)
d) ÐH = - 642,2 kJ
7.Observe a figura a seguir:
8. VFFFV 9. B
10. a) Na cidade A. De acordo com o diagrama de fases, a pressão a ser exercida na água para que
ocorra a liquefação é menor.
b) Como B está a aproximadamente 2400 m de altitude, a pressão atmosférica é menor. Conseqüentemente a temperatura de fusão da água será maior que em A, e a temperatura de ebulição será menor que em A.
Elaboração: Prof. Paulo Silva
