Nome: Professor(a) : Bruno Santana Lima Componente Curricular: Nº. Data: / / Ano: 3º Turma: ____ Ensino: ( )Fundamental II ( x ) Médio Etapa: Avaliação – _2___ º Trimestre INSTRUÇÕES GERAIS: • Ler a avaliação com atenção; • Fazer a avaliação com caneta azul ou preta. Respostas a lápis não terão direito a revisão. • Evite rasuras, pois questões rasuradas serão anuladas. Não usar corretivo líquido. • Escrever com clareza e organização. • Cuidado com margens, parágrafos, ortografia, acentuação, e concordância, pois os erros serão descontados. OBS : Todas as respostas dos itens terão que possuir justificativas com cálculos ou desenvolvimento teórico. Parte 1 Questão 1 Em alguns fogos de artifício, alumínio metálico em pó é queimado, libertando luz e calor. Esse fenômeno pode ser representado como: 2 Al(S) + 3/2 O2 (G ) → Al2O3 (S) a) Qual o volume de O2 (G), nas condições normais de temperatura e pressão, necessário para reagir com 1,0 g do metal? b) Qual a quantidade de calor à pressão constante desprendida na reação de 1,0 g de alumínio? a) Calcule a entalpia de combustão completa do metanol, a 25 oC. b) Tal processo é endotérmico ou exotérmico? Gabarito: a) ∆H = – 681,5 kJ b) É exotérmica Questão 3 Determine a entalpia de formação do ácido clorídrico gasoso, segundo a reação representada pela equação: H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) Dados: I. Dados: Volume molar do gás ideal nas condições normais de temperatura e pressão = 22,4 litros, M(Al) = 27 g/mol. II. III. Gabarito: a) 0,62 L de gás oxigênio. b) 30,6 kJ de energia liberada Questão 2 Dadas as seguintes equações, a 25 oC: C(grafite) + 2 H2(g) + ½ O2(g) → CH3OH(l) + 238,6 kJ CO2(g) → C(grafite) + O2(g) – 393,5 kJ H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) + 285,8 kJ H2(g) → 2 H(g) ∆H = 436 kJ/mol Cl2(g) → 2 Cl(g) ∆H = 243 kJ/mol HCl(g) → H(g) + Cl(g) ∆H = 431 kJ/mol Indique todos os cálculos. Gabarito: ∆H = – 183 kJ Questão 4 (UnB) O calor liberado na queima de um mol de uma substância combustível, em condições estabelecidas, é chamado de calor molar de combustão e a quantidade de calor liberada por unidade de massa da substância combustível é chamada de poder calorífico. Analise os dados da tabela abaixo. Substância Calor molar de combustão (kJ/mol) Hidrogênio 285,5 Butano 2878,6 Poder calorífico (kJ/Kg) 142750 49631 Julgue os itens. (1) Na combustão de 1 kg de butano, é obtida um quantidade de calor menor do que na combustão de 1kg de gás hidrogênio (H2). (2) O gás hidrogênio (H2) não é considerado um bom combustível em função do seu poder calorífico. (3) Na combustão dessas substancias, a energia liberada na formação das ligações dos produtos é menor que a energia absorvida na ruptura das ligações dos reagentes. (4) A soma das energias de ligação do butano é maior do que a do hidrogênio. a) Qual a variação de entalpia envolvida por mol de C2H4 consumido na reação III? b) Sabendo-se que a entalpia de formação da H2O(l) é – 286 kJ/mol e que a do C2H4(g) é 52 kJ/mol, calcule a entalpia de formação por mol de C2H5OH(l). Gabarito: a) ∆H = – 42 kJ/mol b) ∆H = – 276 kJ/mol Questão 6 Julgue os itens a seguir. (1) Considere a reação CaCO3 (S) → CaO(S) + CO2(g) e a tabela abaixo Entalpia de formação (kJ/mol, a 25 ºC e 1 atm ) CaCO3 (S) – 1207,0 CaO(S) – 635,5 CO2(g) – 393,5 A partir desses dados, é correto afirmar que o gráfico a seguir representa adequadamente o aspecto energético da reação apresentada. Substância Gabarito: C, E, E, C Questão 5 (Unicamp) Quantidades diferentes de entalpia são envolvidas na combustão do etanol, C2H5OH, e etileno, C2H4, como mostram as equações I e II: I. II. 1 C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ∆H = – 1368 kJ/mol de etanol C2H4(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O(l) ∆H = – 1410 kJ/mol de etileno Sob condições adequadas, é possível obter etanol a partir da reação representada pela equação III. III. C2H4(g) + C2H5OH(l) H2O(l) → (2) A molécula CO3-2 tem geometria piramidal. (3) O raio atômico do cálcio é menor que o do magnésio. Gabarito: E, E, E. Questão 7 A tabela abaixo, em que C6H12O6 representa a glicose, mostra valores de entalpia de formação de diversas substâncias. Com base nesses dados, calcule, em kJ, a entalpia de combustão de 90,0774 g de glicose, a 25 ºC. Multiplique o valor obtido por – 100. Para a marcação na folha de resposta, despreze a parte fracionária do resultado final obtido, após efetuar todos os cálculos solicitados. Substância C6H12O6 CO2 H2O O2 Entalpia de formação (kJ/mol) a 25 ºC – 4073,23 – 393,51 – 285,83 0,00 Em um determinado tipo de doce diet, existe 0,10 g de lipídios para casa 100 g de doce. Considere que esses lipídios sejam todos representados pela tripalmitina (M = 800 g/mol) e que essa será queimada no organismo segundo a equação abaixo. Dados: M(H) = 1,0079g/mol; M(C) = 12,011g/mol e M(O) = 15,999g/mol. Gabarito: 140 Questão 8 Cerca de 90% do ácido nítrico, principal matéria–prima dos adubos à base de nitratos, são obtidos pela reação de oxidação da amônia pelo O2, em presença de catalisador – platina com 5% a 10% de paládio ou de ródio (ou de ambos) – a uma temperatura de 950oC. A reação é representada pela equação: 6 NH3(g) + 9 O2(g) 2 HNO3(g) + 4 NO(g) + 8 H2O(g) Essa reação ocorre nas seguintes etapas: I– 6NH3(g) + 15/2O2(g) 6NO(g) + 9H2O(g) H = - 1359 kJ II – 3 NO(g) + 3/2 O2(g) 3 NO2(g) = - 170 kJ H III– 3NO2(g) + H2O(g) 2HNO3(g) + NO(g) H = - 135 kJ Com base nas informações relativas às três etapas envolvidas na produção de ácido nítrico, calcule, em quilojoules, a variação de entalpia correspondente à síntese de um mol desse ácido. Divida o valor calculado por dez e despreze a parte fracionária do seu resultado, caso exista. Gabarito: 166 Questão 9 Calcule, em quilocalorias, a energia que será produzida pelo consumo de 1 kg desse doce, desprezando a parte fracionária de seu resultado, caso exista. Gabarito: 006 Questão 10 Suponha que o trabalho realizado por um motor de combustão interna a gasolina, em um ciclo, seja igual a 0,5 Kcal e que a gasolina seja constituída pelo hidrocarboneto C9H20, que possui calor de combustão de 1.500 Kcal/mol. Considere, ainda, que a densidade da gasolina seja de 0,8 g/mL e que o rendimento desse motor seja de 30%. Sabendo que M(C9H20) = 128 g/mol, calcule o número de ciclos que o motor pode realizar com 480 mL de gasolina. Divida o valor calculado por 100 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista. Questão 11 o (UnB – 2 /02) Reações que envolvem óxidos de nitrogênio, como espécies oxidantes, e o dióxido de enxofre são termodinamicamente possíveis e consideradas importantes do ponto de vista ambiental. O dióxido de nitrogênio (NO2) é bastante solúvel em água e, quando em solução aquosa, dimeriza–se rapidamente, estabelecendo o equilíbrio com a espécie N2O4, o que é representado na equação abaixo, em que K refere–se à constante do equilíbrio. I – 2NO2(aq) ⇌ N2O4(aq) K = 7 x 10 mol/L O tetróxido de dinitrogênio, por sua vez, pode reagir segundo as equações abaixo, em que Eo representa os potenciais em volts. 4 II– N2O4 + 2H 2HNO2 + 2e E = + 1,07 V + - o pela reação de oxidação da amônia pelo O2, em presença de catalisador – platina com 5% a 10% de paládio ou de ródio (ou de ambos) – a uma temperatura de 950oC. A reação é representada pela equação: 6 NH3(g) + 9 O2(g) ⇌ 2 HNO3(g) + 4 NO(g) + 8 H2O(g) Essa reação ocorre nas seguintes etapas: III– N2O4 + 4H+ 2H2O + 2NO + 4eEo = + 1,03 V Com base nessas informações, julgue os itens que se seguem. (1) (2) (3) (4) Reações termodinamicamente possíveis são reações espontâneas; no entanto, sua influência no ambiente depende de dados cinéticos. Na equação I, a velocidade da reação direta é maior que a da reação inversa. Duas células eletroquímicas distintas tendo a mesma reação anôdica, mas com as reações catódicas sendo representadas respectivamente pelas equações II e III, apresentarão a mesma diferença de potencial com relação a um mesmo potencial de referência. O valor do potencial de redução exibido nas equações II e III é relativo ao eletrodo de hidrogênio, medido à pressão de 1 atm, à temperatura de 25oC e em concentrações das soluções iguais a 1,0 mol/L. Questão 12 (UnB – 2o/97) Cerca de 90% do ácido nítrico, principal matéria–prima dos adubos à base de nitratos, são obtidos I– 6NH3(g) + 15/2O2(g) ⇌ 6NO(g) + 9H2O(g) H = - 1359 kJ II – 3 NO(g) + 3/2 O2(g) ⇌ 3 NO2(g) = - 170 kJ H III– 3NO2(g) + H2O(g) ⇌ 2HNO3(g) + NO(g) H = - 135 kJ Considerando que as reações das etapas de obtenção do ácido nítrico, totalmente ionizável em água, estão em equilíbrio, julgue os itens a seguir. (1) Um aumento de pressão no sistema reacional eleva a produção de ácido nítrico. (2) Pela equação global, verifica–se que a adição de água ao sistema diminui o rendimento da reação. (3) Sabendo–se que a constante de ionização do ácido acético é igual a 1,8 x 10-5 mol/L, é correto concluir que este é mais forte que o ácido nítrico. (4) A expressão para a constante de equilíbrio da reação global é Kc [ HNO3 ][ NO][ H 2O ] = . [ NH 3 ][O2 ] Questão 13 o (UnB – 1 /01) No início do século XX, a perspectiva da I Guerra Mundial gerou uma busca desesperada por compostos de nitrogênio, uma vez que o nitratos, usados como fertilizantes na agricultura, vinham sento utilizados na fabricação de explosivos. Essa demanda esgotou rapidamente os depósitos de compostos nitrogenados existentes naquela época. O problema da escassez desses compostos foi superado devido ao trabalho do químico alemão Fritz Haber, que descobriu um meio econômico para aproveitar ao gás nitrogênio, encontrado em abundância na atmosfera. Essa descoberta rendeu – lhe o prêmio Nobel de Química em 1918. O método inventado por Haber, utilizado até os dias atuais, consiste em uma síntese catalítica de amônia, sob temperatura e pressão elevadas, a partir dos gases nitrogênio e Hidrogênio, presentes no ar, segundo a equação abaixo. N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Sabendo que a decomposição de amônia é favorecida termodinamicamente pelo aumento da temperatura, julgue os itens a seguir, relativos ao processo mencionado no texto. (1) A reação de síntese da amônia pelo processo Haber é exotérmica. (2) A pressão elevada, mencionada no texto, é utilizada para deslocar o equilíbrio no sentido de formação de amônia. (3) Com o aumento da temperatura, o equilíbrio é alcançado mais rapidamente. (4) O uso de catalisador no processo propicia um estado de transição energeticamente idêntico àquele atingido sem o uso do mesmo. (5) A unidade da constante de equilíbrio da equação mencionada no texto é (mol/L)2. Questão 14 (UnB – 1o/99) A amônia tem uma grande importância na indústria de fertilizantes e na fabricação de explosivos. Considere que, em um sistema fechado, há 25ºC, a reação de obtenção da amônia encontra – se em equilíbrio, conforme indicado a seguir. N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 22Kcal H = - Com o auxílio dessas informações, julgue os itens seguintes. (1) O aumento da pressão no sistema favorece a formação de amônia. (2) O resfriamento do sistema favorece o consumo de nitrogênio. (3) Aplicando – se o princípio de Le Châtelier, conclui – se que, a 25ºC e a 1 atm, a entalpia de formação para o H2(g) é igual a zero. (4) A retirada de amônia do sistema não afeta o rendimento da reação. Questão 15 Isomeria Plana Compostos orgânicos que possuem iguais fórmulas moleculares, mas diferentes arranjos estruturais de seus átomos são chamados de isômeros. O tipo mais simples de isomeria é a plana. Neste tipo de isomeria, as diferenças no posicionamento dos átomos podem ser observadas a partir das fórmulas estruturais planas dos isômeros. Existe ainda um segundo tipo de isomeria, a espacial, que se subdivide em geométrica e ótica.Com base nas informações quantos isômeros planos são possíveis para um composto que apresenta fórmula molecular C4H11N? a) 3 b) 5 c) 7 d) 8 e) n.d.a. Questão 16 O calor liberado na queima de um mol de uma substância combustível, em condições estabelecidas, é chamado de calor molar de combustão e a quantidade de calor liberada por unidade de massa da substância combustível é chamada de poder calorífico. Analise os dados da tabela abaixo. temperatura e pressão elevadas, a partir dos gases nitrogênio e hidrogênio, presentes no ar, segundo a equação a seguir. Substância Calor molar de combustão (kJ/mol) Hidrogênio 285,5 Butano 2878,6 N2(g) + 3H2(g) Poder calorífico (kJ/Kg) 142750 49631 Julgue os itens. 1.(C) (E).Na combustão de 1 kg de butano, é obtida um quantidade de calor menor do que na combustão de 1kg de gás hidrogênio (H2). 2.(C) (E).O gás hidrogênio (H2) não é considerado um bom combustível em função do seu poder calorífico. 3.(C) (E).Na combustão dessas substancias, a energia liberada na formação das ligações dos produtos é menor que a energia absorvida na ruptura das ligações dos reagentes. 4.(C) (E).A soma das energias de ligação do butano é maior do que a do hidrogênio. Questão 17 No início do século XX, a perspectiva da I Guerra Mundial gerou uma busca desesperada por compostos de nitrogênio, uma vez que os nitratos, usados como fertilizantes na agricultura, vinham sendo utilizados na fabricação de explosivos. Essa demanda esgotou rapidamente os depósitos de compostos nitrogenados existentes naquela época. O problema da escassez desses compostos foi superado devido ao trabalho do químico alemão Fritz Haber, que descobriu um meio econômico para aproveitar o gás nitrogênio, encontrado em abundância na atmosfera. Essa descoberta rendeulhe o Prêmio Nobel de Química em 1918. O método inventado por Haber, utilizado até os dias atuais, consiste em uma síntese catalítica de amônia, sob 2NH3(g) Sabendo que a decomposição de amônia é favorecida termodinamicamente pelo aumento da temperatura,com base nas informações calcule a concentração molar do NH3(g), considerando que as concentrações de equilíbrio de N2(g) e H2(g) a 1300ºC são, respectivamente, 2,0 e 3,0 mol/L. Constante de equilíbrio a 1300ºC: 1,7 103.multiplique o resultado encontrado por 1000. Questão 18 (UnB – 1 /00) As propriedades ácidas e básicas de soluções aquosas dependem de características do solvente, a água. Essa, quando pura, ou quando usada como solvente, dissocia – se parcialmente, em íons H3O+ e OH-. Na água pura a 25oC, as concentrações desses íons são iguais a 1,00 x 10-7 mol/L; e a 37oC, são iguais a 1,50 x 10-7 mol/L. o Com base na mudança dos valores da propriedade de auto – ionização da água em função da temperatura, julgue os itens a seguir. (1) O valor da constante de equilíbrio para a reação de auto – ionização da água pura a 25oC é igual; a 1,00 x 10-14 mol2/L2. (2) A 37oC, a reação de auto – ionização da água pura ocorre com maior intensidade que a 25oC. (3) O valor da constante de equilíbrio para a reação de auto – ionização da água pura é maior a 37oC. (4) A 37oC, a água pura não é mais neutra. Questão 19 (UnB – 2 /98) Calcule, em mols por litros, o valor da constante de ionização do ácido acetilsalicílico(H – AAS), no equilíbrio representado pela equação H – AAS H+ + AAS-, sabendo que uma solução cuja concentração da espécie não – ionizada no equilíbrio é igual a 5 x 10-3 mol/L possui pH igual a 3. Multiplique o valor calculado por 105 e despreze a parte fracionária de seu resultado caso exista. Questão 20 Os ésteres são compostos orgânicos derivados de ácidos e com larga aplicação como flavorizantes para doces e balas. O flavorizante de maçã (acetato o de etila) pode ser produzido conforme a equação no equilíbrio: Conhecendo-se as quantidades do número de mol/L no equilíbrio, especificado na equação, o valor da constante de equilíbrio (Kc) é: a) 4. b) 2. c) 1,5. d) 15. e) 8.