Físico – Química: Termoquímica
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Físico – Química: Termoquímica TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto a seguir para responder à(s) questão(ões). Na digestão, os alimentos são modificados quimicamente pelo organismo, transformando-se em moléculas que reagem no interior das células para que energia seja liberada. A equação química, não balanceada, a seguir representa a oxidação completa de um mol da substância tributirina, também conhecida como butirina, presente em certos alimentos. C15H26O6 O2 CO2 H2O ΔH 8120 kJ / mol 1. (Ufg 2014) Considerando-se que toda a energia da reação esteja disponível para a realização de trabalho mecânico, quantos mols de O 2 são necessários para que uma pessoa levante uma caixa de 20,3 kg do chão até uma altura h = 2,0 m? Dados: g = 10 m/s2 a) 2,03 10 4 b) 4,06 104 c) 9,25 10 4 d) 18,50 10 4 e) 20,00 10 4 2. (Fuvest 2013) Em uma reação de síntese, induzida por luz vermelha de frequência f igual a 4,3 1014 Hz, ocorreu a formação de 180 g de glicose. Determine a) o número N de mols de glicose produzido na reação; b) a energia E de um fóton de luz vermelha; c) o número mínimo n de fótons de luz vermelha necessário para a produção de 180 g de glicose; d) o volume V de oxigênio produzido na reação (CNTP). Note e adote: 6H2O 6CO2 energia C6H12O6 6O2 ; Massas molares: H (1g/mol), C (12g/mol), O (16g/mol); Energia do fóton: E h f; Constante de Planck: h 6,6 1034 J s; Nessa reação são necessários 2800 kJ de energia para a formação de um mol de glicose; 1 mol de gás ocupa 22,4 L (CNTP – Condições Normais de Temperatura e Pressão). 3. (Unesp 2011) Diariamente podemos observar que reações químicas e fenômenos físicos implicam em variações de energia. Analise cada um dos seguintes processos, sob pressão atmosférica. I. A combustão completa do metano CH4 produzindo CO2 e H2O . II. O derretimento de um iceberg. III. O impacto de um tijolo no solo ao cair de uma altura h. www.nsaulasparticulares.com.br Página 1 de 34 Em relação aos processos analisados, pode-se afirmar que: a) I é exotérmico, II e III são endotérmicos. b) I e III são exotérmicos e II é endotérmico. c) I e II são exotérmicos e III é endotérmico. d) I, II e III são exotérmicos. e) I, II e III são endotérmicos. 4. (Fuvest 2013) A matriz energética brasileira é constituída, principalmente, por usinas hidrelétricas, termelétricas, nucleares e eólicas, e também por combustíveis fósseis (por exemplo, petróleo, gasolina e óleo diesel) e combustíveis renováveis (por exemplo, etanol e biodiesel). a) Para cada tipo de usina da tabela abaixo, assinale no mapa seguinte, utilizando o símbolo correspondente, um estado, ou a divisa de estados limítrofes, em que tal usina pode ser encontrada. Usina Hidrelétrica binacional em operação Hidrelétrica de grande porte em construção Símbolo Nuclear em operação Eólica em operação A entalpia de combustão do metano gasoso, principal componente do gás natural, corrigida para 25°C, é –213 kcal/mol e a do etanol líquido, à mesma temperatura, é –327 kcal/mol. b) Calcule a energia liberada na combustão de um grama de metano e na combustão de um grama de etanol. Com base nesses valores, qual dos combustíveis é mais vantajoso sob o ponto de vista energético? Justifique. www.nsaulasparticulares.com.br Página 2 de 34 Dados: Massa molar(g/mol): CH4=16; C2H6O=46. 5. (Uerj 2014) O trióxido de diarsênio é um sólido venenoso obtido pela reação do arsênio (As) com o gás oxigênio. Sua entalpia padrão de formação é igual a 660 kJ.mol1. Escreva a equação química completa e balanceada da obtenção do trióxido de diarsênio. Em seguida, calcule a quantidade de energia, em quilojoules, liberada na formação desse sólido a partir da oxidação de 1,5 kg de arsênio. 6. (Uem 2014) Assinale o que for correto. Dado: 0 K = –273 °C. 01) Quanto mais exotérmica for uma reação e, ao mesmo tempo, quanto maior for o aumento de entropia do processo, mais espontânea será a reação. 02) A energia livre de Gibbs (G) é uma grandeza termodinâmica cuja variação ΔG corresponde à máxima energia útil que é possível retirar de um sistema (energia aproveitável). 04) Se ΔG for positivo, a reação é espontânea. 08) Para uma reação com ΔH 0, quanto mais próxima estiver do equilíbrio, maior será a quantidade de trabalho disponível que pode ser utilizado. 16) Uma determinada reação que possui variação de entalpia ΔH de +8,399 kcal/mol e variação de entropia ΔS de 37 cal / K mol será espontânea em temperaturas maiores do que –46 °C. 7. (Unicamp 2014) Explosão e incêndio se combinaram no terminal marítimo de São Francisco do Sul, em Santa Catarina, espalhando muita fumaça pela cidade e pela região. O incidente ocorreu com uma carga de fertilizante em que se estima tenham sido decompostas 10 mil toneladas de nitrato de amônio. A fumaça branca que foi eliminada durante 4 dias era de composição complexa, mas apresentava principalmente os produtos da decomposição térmica do nitrato de amônio: monóxido de dinitrogênio e água. Em abril de 2013, um acidente semelhante ocorreu em West, Estados Unidos da América, envolvendo a mesma substância. Infelizmente, naquele caso, houve uma explosão, ocasionando a morte de muitas pessoas. a) Com base nessas informações, escreva a equação química da decomposição térmica que ocorreu com o nitrato de amônio. b) Dado que os valores das energias padrão de formação em kJ mol -1 das substâncias envolvidas são nitrato de amônio (-366), monóxido de dinitrogênio (82) e água (-242), o processo de decomposição ocorrido no incidente é endotérmico ou exotérmico? Justifique sua resposta considerando a decomposição em condições padrão. 8. (Ita 2014) Joseph Black (1728-1799), médico, químico e físico escocês, conceituou o calor específico. Esta conceituação teve importantes aplicações práticas, dentre elas a máquina a vapor, desenvolvida pelo engenheiro escocês James Watt (1736-1819). Que componente do motor a vapor desenvolvido por Watt revolucionou seu uso e aplicação? a) Boiler ou fervedor b) Bomba de recalque c) Caldeira d) Condensador e) Turbina a vapor www.nsaulasparticulares.com.br Página 3 de 34 9. (Ufpr 2014) Óleos vegetais, constituídos por triacilgliceróis (triéster de glicerol e ácidos carboxílicos de cadeia alquílica longa), são matérias primas em diversos setores. O óleo vegetal pode ser submetido à reação de transesterificação com álcool etílico, na presença de catalisador ácido (R1 do esquema), formando glicerol e ácidos graxos, que corresponde ao biodiesel, ou à reação de hidrogenação (R2), na presença de catalisador de MoS 2, levando à formação de uma mistura de alcanos, gás carbônico e água. No esquema simplificado a seguir, estão ilustrados estes dois processos em reações não balanceadas. A fim de simplificação foi considerado um triacilglicerol imaginário e que as reações R1 e R2 formam apenas os produtos indicados. Dados: Entalpia média de ligação kJ mol1 C–H C–C C–O O–H C=C C=O O=O 413 348 358 463 614 799 495 Massa molar (g/mol): C=12, O=16, H = 1 a) Do ponto de vista de poder calorífico, isto é, a quantidade de energia (por unidade de massa) liberada na oxidação de um determinado combustível, qual dos processos (R1 ou R2) gera um melhor combustível? Justifique. b) Por meio das entalpias de ligação, calcule a entalpia de combustão do propano. www.nsaulasparticulares.com.br Página 4 de 34 10. (Uece 2014) Segundo Bill Bryson, autor de Uma Breve História de Quase Tudo, o cientista americano Josiah Willard Gibbs (1839-1913) foi “o mais brilhante ilustre desconhecido da história”, por conta de sua modéstia e timidez. Gibbs contribuiu, em vários campos da física e da química, sobretudo na conceituação de energia livre que permitiu definir, através de cálculos singelos, a espontaneidade de uma reação química. Considerando-se o valor da constante de Faraday 96.500 C, conhecendo-se os potenciais de redução para as semirreações que ocorrem na pilha, Sn/Sn 2+ // Pb2+/Pb, cujas concentrações de Sn e Pb valem, respectivamente, 1,0 M e 10 -3 M, e sabendo-se, ainda, que: Sn2 2e Sn Pb 2 2e Pb E0 0,14 V E 0,22 V, pode-se afirmar corretamente que a reação global da pilha a) é espontânea, e o valor da energia de Gibbs é –15,44 kJ. b) não é espontânea, e o valor da energia de Gibbs é +15,44 kJ. c) não é espontânea, e o valor da energia de Gibbs é –7,72 kJ. d) é espontânea, e o valor da energia de Gibbs é +7,72 kJ. 11. (Udesc 2014) A indústria siderúrgica utiliza-se da redução de minério de ferro para obter o ferro fundido, que é empregado na obtenção de aço. A reação de obtenção do ferro fundido é representada pela reação: Fe2O3 3 CO 2 Fe 3 CO2 A entalpia de reação (ΔHr ) a 25°C é: Dados: Entalpia de formação (ΔHf ) a 25°C, kJ/mol. ΔHf , kJ / mol. Fe2O3 – 824,2 Fe 0 CO – 110,5 CO2 – 393,5 a) 24,8 kJ / mol b) 24,8 kJ / mol c) 541,2 kJ / mol d) 541,2 kJ / mol e) 1328,2 kJ / mol 12. (Ita 2014) Considere que 1 mol de uma substância sólida está em equilíbrio com seu respectivo líquido na temperatura de fusão de −183 °C e a 1 atm. Sabendo que a variação de entalpia de fusão dessa substância é 6,0 kJ mol1, assinale a opção que apresenta a variação de entropia, em J K 1 mol1. a) – 20 b) – 33 c) + 50 d) + 67 e) + 100 www.nsaulasparticulares.com.br Página 5 de 34 13. (Ita 2014) São feitas as seguintes afirmações sobre o que Joule demonstrou em seus experimentos do século XIX: I. A relação entre calor e trabalho é fixa. II. Existe um equivalente mecânico do calor. III. O calor pode ser medido. Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas a) I. b) I, II e III. c) I e III. d) II. e) II e III. 14. (G1 - ifsp 2014) As reações químicas globais da fotossíntese e da respiração aeróbia são representadas, respectivamente, pelas equações balanceadas: Fotossíntese: 6 CO2 6 H2O energia C6H12O6 6 O2 Respiração aeróbica C6H12O6 6 CO2 6 CO2 6 H2O energia Comparando-se essas duas reações químicas, pode-se afirmar corretamente que a) ambas são exotérmicas. b) ambas são endotérmicas. c) ambas são combustões completas. d) os reagentes da fotossíntese são os mesmos da respiração. e) os reagentes da fotossíntese são os produtos da respiração. 15. (Ufg 2014) A variação de entalpia (ΔH) é uma grandeza relacionada à variação de energia que depende apenas dos estados inicial e final de uma reação. Analise as seguintes equações químicas: i) C3H8 (g) 5 O2 (g) 3 CO2 (g) 4 H2O( ) ΔH 2.220 kJ ii) C(grafite) O2 (g) CO2 (g) ΔH 394 kJ iii) H2 (g) 1 O2 (g) H2O( ) 2 ΔH 296 kJ Ante o exposto, determine a equação global de formação do gás propano e calcule o valor da variação de entalpia do processo. www.nsaulasparticulares.com.br Página 6 de 34 16. (Ufpr 2014) Uma matéria intitulada “Água que não molha” foi veiculada em portais de notícias da internet em 2012. Na realidade o composto mencionado nas notícias se tratava de uma fluorcetona aplicada na proteção contra incêndios. A fluorcetona em questão possui baixa molhabilidade (tendência do líquido em espalhar ou aderir sobre uma superfície) e, portanto possui grande vantagem na extinção de fogo preservando o material local. Isso é de grande interesse em centros de processamento de dados, museus e bibliotecas. A eficiência de um fluido em extinguir o fogo deve-se ao seu calor específico. Ao entrar em contato com a chama, o vapor gerado remove o calor da chama, extinguindo o fogo. A seguir são fornecidos dados de três fluidos. Fluido Fluorcetona – vapor CF3CF 2 C(O)CF(CF3 )2 Água – vapor Nitrogênio Massa molar g mol1 Calor específico kJ kg1C1 316 0,9 18 2,0 28 1,0 (Disponível em <http://terratv.terra.com.br/Noticias/Ciencia-eTecnologia/4195-446969/Agua-que-nao-molha-e-apresentada-por-cientistas-daEspanha.htm>. Acesso em dez. 2012.) a) Coloque os fluidos em ordem crescente de eficiência em extinguir chamas, por quantidade de matéria. __________________ < __________________ < __________________ b) Em um comparativo, volumes iguais de fluoracetona e de nitrogênio são utilizados para diminuir a mesma variação de temperatura de uma chama. Calcule a razão entre as variações de calor entre a situação que utilizou fluoracetona e que utilizou nitrogênio. Admita que os fluidos se comportem como gases ideais e que não há variação no calor específico. 17. (Uece 2014) Normalmente uma reação química libera ou absorve calor. Esse processo é representado no seguinte diagrama, considerando uma reação específica. Com relação a esse processo, assinale a equação química correta. a) H2(g) 1 O2(g) H2O( ) 68,3 kcal 2 b) H2O( ) 68,3 kcal H2(g) 1 O2(g) 2 1 c) H2O( ) H2(g) O 68,3 kcal 2 2(g) d) H2(g) 1 O2(g) H2O( ) 68,3 kcal 2 www.nsaulasparticulares.com.br Página 7 de 34 18. (Unifesp 2014) Sob a forma gasosa, o formol (CH2O) tem excelente propriedade bactericida e germicida. O gráfico representa a variação de entalpia na queima de 1 mol de moléculas de formol durante a reação química. a) Escreva a fórmula estrutural do formol e o nome da função orgânica presente nas moléculas desse composto. b) Dadas as entalpias-padrão de formação do H2O( ) 286 kJ / mol e CO2 (g) 394 kJ / mol, calcule a entalpia-padrão de formação do formol. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Baseado no texto a seguir responda à(s) questão(ões). Reações conhecidas pelo nome de Termita são comumente utilizadas em granadas incendiárias para destruição de artefatos, como peças de morteiro, por atingir temperaturas altíssimas devido à intensa quantidade de calor liberada e por produzir ferro metálico na alma das peças, inutilizando-as. Uma reação de Termita muito comum envolve a mistura entre alumínio metálico e óxido de ferro III, na proporção adequada, e gera como produtos o ferro metálico e o óxido de alumínio, além de calor, conforme mostra a equação da reação: 2 A (s) Fe2O3 (s) 2 Fe (s) A 2O3 (s) calor Reação de Ter mi ta Dados: Massas atômicas: A 27 u; Fe 56 u e O 16 u Entalpia Padrão de Formação: ΔH0f A 2O3 1675,7 kJ mol1; ΔH0f Fe2O3 824,2 kJ mol1; ΔH0f A 0 0 kJ mol1; ΔH0f Fe0 0 kJ mol1 19. (Espcex (Aman) 2014) Considerando a equação de reação de Termita apresentada e os valores de entalpia (calor) padrão das substâncias componentes da mistura, a variação de entalpia da reação de Termita é a) ΔH0f 2111,2 kJ b) ΔH0f 1030,7 kJ c) ΔH0f 851,5 kJ d) ΔH0f 332,2 kJ e) ΔH0f 1421,6 kJ www.nsaulasparticulares.com.br Página 8 de 34 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir. Insumo essencial na indústria de tintas, o dióxido de titânio sólido puro (TiO2) pode ser obtido a partir de minérios com teor aproximado de 70% em TiO 2 que, após moagem, é submetido à seguinte sequência de etapas: I. aquecimento com carvão sólido ΔHreação 550kJ mol1 TiO2 (s) C(s) Ti(s) CO2 (g) II. reação do titânio metálico com cloro molecular gasoso ΔHreação 804 kJ mol1 Ti(s) 2C 2 (s) TiC 4 ( ) III. reação do cloreto de titânio líquido com oxigênio molecular gasoso TiC 4 ( ) O2 (g) TiO2 (s) 2C 2 (g) ΔHreação 140 kJ mol1 20. (Unesp 2014) Considerando as etapas I e II do processo, é correto afirmar que a reação para produção de 1 mol de TiC 4 ( ) a partir de TiO2 (s) é a) exotérmica, ocorrendo liberação de 1 354 kJ. b) exotérmica, ocorrendo liberação de 254 kJ. c) endotérmica, ocorrendo absorção de 254 kJ. d) endotérmica, ocorrendo absorção de 1 354 kJ. e) exotérmica, ocorrendo liberação de 804 kJ. 21. (Ita 2013) Assinale a opção que apresenta a afirmação CORRETA. a) Um paciente com calor de 42°C apresenta-se febril. b) A adição de energia térmica à água líquida em ebulição sob pressão ambiente causa um aumento na sua capacidade calorífica. c) Na temperatura de −4°C e pressão ambiente, 5 g de água no estado líquido contêm uma quantidade de energia maior do que a de 5 g de água no estado sólido. d) A quantidade de energia necessária para aquecer 5g de água de 20°C até 25°C é igual àquela necessária para aquecer 25g de água no mesmo intervalo de temperatura e pressão ambiente. e) Sob pressão ambiente, a quantidade de energia necessária para aquecer massas iguais de alumínio (calor específico 0,89 J g1 K 1) e de ferro (calor específico 0,45 J g1 K 1), respectivamente, de um mesmo incremento de temperatura, T, é aproximadamente igual. 22. (Fgv 2013) Um experimento quantitativo foi feito empregando-se uma bomba calorimétrica, que é um dispositivo calibrado para medidas de calor de reação. Em seu interior, colocou-se uma certa quantidade de um alcano e sua reação de combustão completa liberou 555 kJ e 18,0 g de água. Sabendo-se que a entalpia de combustão desse hidrocarboneto é – 2 220 kJ mol–1, é correto afirmar que sua fórmula molecular é a) CH4. b) C2H4. c) C2H6. d) C3H6. e) C3H8. www.nsaulasparticulares.com.br Página 9 de 34 23. (Udesc 2013) Da reação: CH4(g) 2 O2(g) 2 H2O(g) CO2(g) ; ΔH 220 kcal / mol, conclui-se que: a) a combustão de 32g de metano libera 440 kcal. b) a combustão de 48g de metano absorve 660 kcal. c) a combustão completa de 32g de metano necessita de 2 litros de O2(g). d) a combustão de 160g de metano libera 220 kcal. e) a reação é endotérmica. 24. (Unifesp 2013) A explosão da nitroglicerina, C3H5(NO3)3, explosivo presente na dinamite, ocorre segundo a reação: 4C3H5 NO3 3 12CO2 g 10H2O g 6N2 g O2 g São fornecidas as seguintes informações: Entalpia de formação de CO2 gasoso Entalpia de formação de H2O gasoso Entalpia de formação de C3H5(NO3)3 líquido Volume molar de gás ideal a 0°C e 1 atm de pressão –400 kJ.mol–1 –240 kJ.mol–1 –365 kJ.mol–1 22,4 L Considerando que ocorra a explosão de 1 mol de nitroglicerina e que a reação da explosão seja completa, calcule: a) o volume de gases, medido nas condições normais de pressão e temperatura. b) a entalpia da reação, expressa em kJ.mol –1. 25. (Uerj 2013) Substâncias com calor de dissolução endotérmico são empregadas na fabricação de balas e chicletes, por causarem sensação de frescor. Um exemplo é o xilitol, que possui as seguintes propriedades: Propriedade massa molar entalpia de dissolução solubilidade Valor 152 g/mol + 5,5 kcal/mol 60,8 g/100 g de água a 25 °C Considere M a massa de xilitol necessária para a formação de 8,04 g de solução aquosa saturada de xilitol, a 25 °C. A energia, em quilocalorias, absorvida na dissolução de M corresponde a: a) 0,02 b) 0,11 c) 0,27 d) 0,48 www.nsaulasparticulares.com.br Página 10 de 34 26. (Ufsm 2013) Geralmente usados por atletas, existem dispositivos de primeiros socorros que, através de reações endotérmicas ou exotérmicas, podem gerar compressas frias ou quentes. Esses dispositivos, constituídos por bolsas plásticas em que o sólido e a água estão separados, misturam-se e esfriam ou aquecem, quando golpeados. Exemplos de compostos usados nas referidas compressas são mostrados nas equações a seguir. A 2 NH aq NO aq NH4NO3 s 4 3 H 26,2 kJ mol1 B 2 Ca2 aq 2C aq CaC 2 s H 82,8 kJ mol1 H O H O Em relação às equações, analise as afirmativas: I. A equação A irá produzir uma compressa fria, e a equação B, uma compressa quente. II. Na equação B, a entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes. III. Se, na equação A, forem usados 2 moles de nitrato de amônio, o valor de H ficará inalterado. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas III. c) apenas I e II. d) apenas II e III. e) I, II e III. 27. (Uerj 2013) Denomina-se beta-oxidação a fase inicial de oxidação mitocondrial de ácidos graxos saturados. Quando esses ácidos têm número par de átomos de carbono, a betaoxidação produz apenas acetil-CoA, que pode ser oxidado no ciclo de Krebs. Considere as seguintes informações: • cada mol de acetil-CoA oxidado produz 10 mols de ATP; • cada mol de ATP produzido armazena 7 kcal. Sabe-se que a beta-oxidação de 1 mol de ácido palmítico, que possui 16 átomos de carbono, gera 8 mols de acetil-CoA e 26 mols de ATP. A oxidação total de 1 mol de ácido palmítico, produzindo CO 2 e H2O, permite armazenar sob a forma de ATP a seguinte quantidade de energia, em quilocalorias: a) 36 b) 252 c) 742 d) 1008 28. (Uel 2013) A tabela, a seguir, mostra as entalpias padrão de formação ΔHof a 25°C. ΔHof kJ mol Substância Fórmula Metanol −238,6 Etanol CH3OH C2H5OH Gás carbônico CO2 g −393,5 Água H2O v −241,8 −277,7 O metanol já foi usado como combustível na fórmula Indy, com o inconveniente de produzir chama incolor e ser muito tóxico. Atualmente, utiliza-se etanol, proveniente da fermentação do caldo na cana-de-açúcar, o mesmo utilizado em automóveis no Brasil. a) Compare a quantidade de energia liberada (kJ) pela combustão de 1,00g de metanol com a produzida por 1,00g de etanol. Justifique sua resposta. b) Se um automóvel da fórmula Indy gastar 5 litros de etanol (d=0,80g/mL) por volta em um determinado circuito, calcule a energia liberada (kJ) pelo seu motor em cada volta. www.nsaulasparticulares.com.br Página 11 de 34 29. (Pucrs 2013) Com base na análise das equações a seguir, que representam reações de combustão do metano e as respectivas entalpias. I. CH4 (g) 2 O2 (g) CO2 (g) 2 H2O( ) ΔH 802 kJ / mol II. CH4 (g) 3 2 O2 (g) CO(g) 2 H2O( ) ΔH 520 kJ / mol III. CH4 (g) O2 (g) C(s) 2H2O( ) ΔH 408,5 kJ / mol Com base na análise feita, é correto afirmar que a) a equação I representa combustão completa, e consome 802kJ de calor por grama de metano queimado. b) a equação II representa a combustão completa do metano, produzindo monóxido de carbono, que é muito tóxico. c) em ambiente suficientemente rico em oxigênio, é possível obter aproximadamente 50kJ de calor por grama de metano queimado. d) a equação III representa a combustão incompleta que produz fuligem e libera 34kJ de calor a cada grama de combustível queimado. e) as três reações representadas necessitam de uma fonte de energia, como uma fagulha ou faísca, para iniciarem, e por essa razão são endotérmicas. 30. (Ufpe 2013) As aplicações das leis da termodinâmica em Química são importantes para estabelecer quais processos químicos, dentre aqueles possíveis, são espontâneos. A quantificação dessas leis leva, por exemplo, aos valores de –237,1 e –16,5 kJ.mol–1 para a energia livre de Gibbs padrão de formação de H2O e NH3(g) em 298 K, respectivamente. Sobre essas aplicações, analise as proposições abaixo. ( ) A primeira lei da termodinâmica proíbe o seguinte processo: Na aq NO3 aq NaNO3 s ( ) A variação de entropia na reação 2O3 g 3 O2 g favorece a formação de produto. ( ) Processos em que há um aumento da entropia são espontâneos. ( ) A variação da energia livre de Gibbs padrão Δr G0 N2 g 3H2 g ( para a reação 2NH3 g , em equilíbrio químico, é sempre nula quando a temperatura e a pressão forem constantes. ) A reação química 4H2 g 2O2 g 2H2O é espontânea em 298 K e 105 Pa (ou 1 bar). 31. (Uem 2013) Assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) Quando um processo endotérmico ocorre em um sistema à pressão constante, esse sistema absorve calor do ambiente e sua entalpia aumenta. 02) O ΔH de uma reação depende do estado físico dos reagentes e dos produtos. 04) O ΔH de uma reação depende da quantidade de reagentes e de produtos. 08) A queima de 1 mol de carbono grafite libera a mesma quantidade de energia liberada na queima de 1 mol de carbono diamante. 16) Se a energia da ligação C–C é 348 kJ/mol, pode-se concluir que a energia da ligação CC é 1.044 kJ/mol. www.nsaulasparticulares.com.br Página 12 de 34 32. (Ufsj 2013) Um estudante recebeu a incumbência de testar algumas reações em laboratório, em condições-padrão. Para poupar seu tempo, ele resolveu consultar tabelas de variações de entalpia das reações, obtendo os valores apresentados a seguir. Reação 1 2 3 4 ΔHr o kJ mol1 15,14 44,70 4,049 32,08 Considerando-se esses resultados, ele concluiu que I. as reações 2 e 4 não são espontâneas. II. a reação 2 é a mais endotérmica da lista. III. haverá liberação de calor nas reações 1 e 3. IV. a reação 1 acontecerá mais rapidamente. Em relação às conclusões do estudante, está CORRETO ele afirmar a) III e IV. b) I e IV. c) I e II. d) II e III. 33. (Ufg 2013) A tabela a seguir apresenta os valores de energia de ligação para determinadas ligações químicas. Ligação C C Energia (kcal/mol) 83 C H 100 C O 85 O H 110 Para as moléculas de etanol e butanol, os valores totais da energia de ligação (em kcal/mol) destas moléculas são respectivamente, iguais a: a) 861 e 1454. b) 668 e 1344. c) 668 e 1134. d) 778 e 1344. e) 778 e 1134. 34. (Cefet MG 2013) O carbono pode ser encontrado na forma de alótropos como o grafite e o diamante. Considere as equações termoquímicas seguintes. Cgrafite 1 O2 (g) CO(g) 2 Cgrafite O2 (g) CO2 (g) H 110 kJ Cdiamante O2 (g) CO2 (g) H 395 kJ H 393 kJ A variação de entalpia da conversão de grafite em diamante, em kJ, é igual a a) –788. b) –2. c) +2. d) +287. e) +788. www.nsaulasparticulares.com.br Página 13 de 34 35. (Ufrgs 2013) A crise energética mundial impulsionou a procura por combustíveis alternativos e renováveis. Considere os dados contidos no quadro abaixo. Combustível Poder calorífico (kJ/g) Densidade (g/mL) Hidrogênio 140 8,2 10 5 Propano 50 1,8 10 3 Gasolina 45 0,750 Etanol 30 0,790 Com base nesses dados, é correto afirmar que a) o hidrogênio é o combustível mais eficaz entre os relacionados, considerando iguais volumes de combustível. b) o propano é o combustível mais eficaz entre os relacionados, considerando massas iguais de combustível. c) todos os combustíveis do quadro acima geram CO 2 na sua combustão total. d) por sua maior densidade, o poder calorífico do etanol, medido em kJ por litro, é o maior entre todos. e) por causa de sua baixa densidade, o poder calorífico do hidrogênio, medido em kJ por litro, é muito baixo. 36. (Uern 2013) Observe a figura a seguir. Qual a vantagem do suor para a pele? a) A água do suor, ao evaporar, retira calor da pele, provocando uma diminuição na temperatura. Reação exotérmica. b) A água do suor, ao evaporar, retira calor da pele, provocando uma diminuição na temperatura. Reação endotérmica. c) O corpo retira do suor calor, provocando uma diminuição na temperatura a água, resfriando, assim, a pele. Reação exotérmica. d) O corpo retira do suor calor, provocando uma diminuição na temperatura a água, resfriando, assim, a pele. Reação endotérmica. www.nsaulasparticulares.com.br Página 14 de 34 37. (Fuvest 2013) A partir de considerações teóricas, foi feita uma estimativa do poder calorífico (isto é, da quantidade de calor liberada na combustão completa de 1 kg de combustível) de grande número de hidrocarbonetos. Dessa maneira, foi obtido o seguinte gráfico de valores teóricos: Com base no gráfico, um hidrocarboneto que libera 10.700 kcal/kg em sua combustão completa pode ser representado pela fórmula Dados: Massas molares (g/mol), C=12,0; H=1,00. a) CH4 b) C2H4 c) C4H10 d) C5H8 e) C6H6 38. (Ufpr 2013) Fullerenos são compostos de carbono que podem possuir forma esférica, elipsoide ou cilíndrica. Fullerenos esféricos são também chamados buckyballs, pois lembram a bola de futebol. A síntese de fullerenos pode ser realizada a partir da combustão incompleta de hidrocarbonetos em condições controladas. a) Escreva a equação química balanceada da reação de combustão de benzeno a C 60. b) Fornecidos os valores de entalpia de formação na tabela a seguir, calcule a entalpia da reação padrão do item a. Espécie H2 O C6H6 C60 s f H (kJ.mol1) –286 49 2327 www.nsaulasparticulares.com.br Página 15 de 34 39. (Mackenzie 2013) Observe o gráfico de entalpia abaixo, obtido por meio de experimentos realizados no estado-padrão: Com base em seus conhecimentos de termoquímica e nas informações do gráfico acima, a equação termoquímica INCORRETAMENTE representada é ΔH 394 kJ / mol a) CO2(g) C(graf ) O2(g) 1 O2(g) CO2(g) 2 1 c) C(graf ) O2(g) CO(g) 2 1 d) CO2(g) CO(g) O2(g) 2 e) C(graf ) O2(g) CO2(g) b) CO(g) ΔH 284 kJ / mol ΔH 110 kJ / mol ΔH 284 kJ / mol ΔH 394 kJ / mol 40. (Udesc 2013) Considere as seguintes reações e suas variações de entalpia, em kJ/mol. CO(g) H2(g) C(s) H2O(g) ΔH 150 kJ / mol CO(g) 1 O2(g) CO2(g) 2 H2(g) 1 O2(g) H2O(g) 2 ΔH 273 kJ / mol ΔH 231kJ / mol Pode-se afirmar que a variação de entalpia, para a combustão completa de 1 mol de C (s), formando CO2(g), é a) – 654 kJ/mol b) – 504 kJ/mol c) + 504 kJ/mol d) + 654 kJ/mol e) – 354 kJ/mol www.nsaulasparticulares.com.br Página 16 de 34 Gabarito: Resposta da questão 1: [C] A energia potencial envolvida no ato de uma pessoa levantar uma caixa de 20,3 kg do chão até uma altura de 2,0 m pode ser calculada da seguinte maneira: E m gh E 20,3 kg 10 E 406 kg 1 J 1 kg m s2 2,0 m m2 s2 m2 s2 , então : E 406 J 406 10 3 kJ 37 O2 15 CO2 13H2O 2 37 mol 2 1 C15H26O6 nO ΔH 8.120 kJ / mol 8.120 kJ liberados 406 10 3 kJ liberados 2 nO 9,25 104 mol 2 Resposta da questão 2: [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] a) De acordo com o enunciado ocorreu a formação de 180 g de glicose e este valor corresponde a um mol de glicose (C6H12O6 6 12 12 1 6 16 180). b) Como a energia do fóton é dada por E h f , onde h 6,6 1034 J s . Na reação de síntese, induzida por luz vermelha de frequência f igual a 4,3 1014 Hz, então: E h f E 6,6 10 34 J s 4,3 1014 s1 28,38 10 20 2,84 10 19 J E 2,8 10 19 J (um fóton) c) Nessa reação são necessários 2800 kJ (2800 kJ 2,8 106 J) de energia para a formação de um mol de glicose, então: 2,8 10 19 J 2,8 10 J 6 n 10 25 1 fóton n fótons d) 6H2O 6CO2 energia C6H12O6 6O2; CNTP. www.nsaulasparticulares.com.br Página 17 de 34 1 mol (O 2 ) 22,4 L 6mol (O 2 ) V V 134,4 L [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] a) Química. b) Dado: h 6,6 10–34 J s; f 4,3 1014 Hz. Aplicando esses valores na equação dada: E hf 6,6 1034 4,3 1014 E 2,8 1019 J. c) Dado: Glicose C6H12O6 ; H (1g/mol), C (12g/mol), O (16g/mol); E = 2.800 kJ/mol = 2,8 106 J/mol. A massa molar da glicose é: M (6 12) (12 1) (6 16) 180 g. Calculando o número n de fótons para produzir 1 mol de glicose ou 180 g. nE 2.800 103 n 2.800 103 2,8 1019 n 1025 fótons. d) Dado: nas CNTP, o volume ocupado por um mol de gás é 22,4 L. A reação dada mostra que são produzidos 1 mol de glicose e 6 mols de O2. Assim, o volume produzido de O2 na reação é: V 6 22,4 V 134,4 L. Resposta da questão 3: [B] I. Combustão completa do metano: CH4 2O2 2H2O CO2 calor , processo exotérmico. II. O derretimento de um iceberg: H2O(s) calor H2O( ) , processo endotérmico. III. Parte da energia cinética é transformada em calor, portanto, processo exotérmico. Resposta da questão 4: [Resposta do ponto de vista da disciplina de Geografia] A hidrelétrica binacional em operação é a Usina de Itaipu, construída no rio Paraná, na fronteira do estado do Paraná com o Paraguai. A hidrelétrica de grande porte em construção é a Usina de Belo Monte, situada no Rio Xingu, no estado do Pará. Com produção estimada em cerca de 10% do consumo nacional, será a terceira maior hidrelétrica do mundo e a maior inteiramente brasileira. Seu funcionamento está previsto para 2015. A usina nuclear em operação encontra-se na Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, no estado do Rio de Janeiro, formado pelo conjunto das usinas Angra 1, Angra 2 e Angra 3 que atualmente encontra-se em construção. O Brasil apresenta atualmente (2013) 46 usinas eólicas em operação, estando a maior parte delas localizadas na região nordeste, como o Parque eólico Alegria e Rio de Fogo, no estado do Rio Grande do Norte. www.nsaulasparticulares.com.br Página 18 de 34 [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] b) A entalpia de combustão do metano gasoso, principal componente do gás natural, corrigida para 25°C, é –213 kcal/mol, então: 1 mol CH4 213 kcal liberados 16 g CH4 213 kcal liberados 1 g CH4 ECH 4 ECH 13,31 kcal liberados 4 A entalpia de combustão do etanol líquido, à mesma temperatura, é de –327 kcal/mol, então: 1 mol C2H6O 327 kcal liberados 46 g C2H6 O 327 kcal liberados 1 g C2H6 O EC 2H6O EC 2H6O 7,11 kcal liberados Conclusão: O combustível mais vantajoso sob o ponto de vista energético é o metano, pois seu poder calorífico é maior do que o do etanol líquido. Resposta da questão 5: 4As(s) 3O2(g) 2As2O3(s) Cada mol de arsênio (1mol = 75g) libera 660kJ, assim 4 mols de arsênio irá formar 2 mols de As2O3 , assim teremos que a quantidade de energia (kJ), liberada a partir de 1,5kg (1500g) de arsênio será: 4As(s) 3O2(g) 2As2O3(s) 4 75 1500 g (2 660 kJ) x x 6.600 kJ www.nsaulasparticulares.com.br Página 19 de 34 Resposta da questão 6: 01 + 02 + 16 = 19. [01] Quanto mais exotérmica for uma reação e, ao mesmo tempo, quanto maior for o aumento de entropia do processo, mais espontânea será a reação. [02] A energia livre de Gibbs (G) é uma grandeza termodinâmica cuja variação ΔG corresponde à máxima energia útil que é possível retirar de um sistema (energia aproveitável). [04] Se ΔG for negativo, a reação é espontânea. [08] Para uma reação com ΔH 0, quanto mais próxima estiver do equilíbrio, menor será a quantidade de trabalho disponível que pode ser utilizado. [16] Uma determinada reação que possui variação de entalpia ΔH de +8,399 kcal/mol e variação de entropia ΔS de 37 cal / K mol será espontânea em temperaturas maiores do que –46 °C. ΔG ΔH T ΔS 37 8,399 103 T 37 8399 37 226 K 37 TC TK 273 TC 226 273 47 C T Resposta da questão 7: a) Equação química da decomposição térmica que ocorreu com o nitrato de amônio Δ (NH4NO3 ) : NH4NO3 (s) N2O(g) 2H2O(g) . b) Teremos: Δ NH4NO3 (s) N2O(g) 2H2O(g) 366 kJ 82 kJ 2( 242) kJ ΔH Hprodutos Hreagentes ΔH [ 82 kJ 2( 242) kJ] [ 366 kJ] ΔH 36 kJ ΔH 0 o processo de decomposição é exotérmico. Resposta da questão 8: [D] Thomas Newcomen foi o inventor da máquina a vapor e James Watt desenvolveu sua tecnologia. Watt desenvolveu um condensador no qual o vapor era libertado para a atmosfera através da abertura de uma válvula, isto evitava a condensação do vapor devido à diminuição da temperatura. www.nsaulasparticulares.com.br Página 20 de 34 Resposta da questão 9: a) Teremos: Oxidação (combustão) do principal produto de R1 (biodiesel): Para os reagentes: 12 (C C) 12 348kJ 28 (C H) 28 413kJ 2 (C O) 2 358kJ 1 (C O) 1 799kJ 1 (C C) 1 614kJ 21 (O O) 21 495kJ Total de energia absorvida na quebra das ligações dos reagentes = 28.264 kJ (+28.264 kJ) Para os produtos: 30 (C O) 30 799kJ 28 (O H) 28 463kJ Total de energia liberada na formação das ligações dos produtos = 36.934 kJ (- 36.934 kJ) ΔHreação do produto de R1 = + 28.264 kJ +(-36.934 kJ) = - 8.670 kJ/(mol de biodiesel) Cálculo da energia liberada em kJ/g: 8.670 kJ 8.670 kJ/mol 208 g Energia liberada 41,68 kJ / g (biodiesel) Oxidação (combustão) do principal produto de R2 (hidrocarboneto): www.nsaulasparticulares.com.br Página 21 de 34 Para os reagentes: 10 (C C) 10 348kJ 24 (C H) 24 413kJ 17 (O O) 17 495kJ Total de energia absorvida na quebra das ligações dos reagentes = 21.807 kJ (+21.807 kJ) Para os produtos: 22 (C O) 22 799kJ 24 (O H) 24 463kJ Total de energia liberada na formação das ligações dos produtos = 28.690 kJ (- 28.690 kJ) ΔHreação do produto de R2 = + 21.807 kJ +(-28.690 kJ) = - 6.883 kJ/(mol de hidrocarboneto) Cálculo da energia liberada em kJ/g: 6.883 kJ 6.883 kJ/mol 156 g Energia liberada 44,12 kJ / g (hidrocarboneto) 44,12 kJ/g > 41,68 kJ/g Conclusão: do ponto de vista calorífico o processo R2 gera um combustível que libera maior quantidade de energia (melhor combustível), ou seja, o hidrocarboneto. b) Teremos: 2 (C C) 2 348kJ 8 (C H) 8 413kJ 5 (O O) 5 495kJ Energia absorvida na quebra das ligações dos reagentes = 6.475 kJ (+6.475 kJ) 6 (C O) 6 799kJ 8 (O H) 8 463kJ Energia liberada na formação das ligações dos produtos = 8.498 kJ (-8.498 kJ) ΔHcombustão 6.475 kJ 8.498 kJ 2.023 kJ www.nsaulasparticulares.com.br Página 22 de 34 Resposta da questão 10: [A] Sem levarmos em conta as concentrações fornecidas, teremos: Sn2 2e Sn E0 0,14 V Pb2 2e Pb E 0,22 V, 0,14 V 0,22 V Sn2 2e Sn Pb Pb2 2e ΔE Emaior Emenor 0,14 ( 0,22) 0,08 V ΔG n F ΔE ΔG 2 mol 9,65 10 4 J.V 1.mol1 0,08 V 15.440 J ΔG 15,440 kJ (espontânea) Observação teórica: levando-se em conta as concentrações fornecidas no texto teríamos outro tipo de resolução, observe a seguir. Sn2 2e Sn Pb 2 E0 0,14 V 2e Pb E 0,22 V, 0,14 V 0,22 V Sn2 2e Sn Pb Pb 2 2e (redução; cátodo) (oxidação; ânodo) ΔE Emaior Emenor 0,14 ( 0,22) 0,08 V ΔE Q 0,0592 n logQ [Pb2 ] [Sn2 ] Concentrações de Sn e Pb valem, respectivamente, 1,0 M e 10-3 M: Q [Pb2 ] [Sn2 ] ΔE ΔE0 ΔE 0,08 103 100 103 0,059 n logQ 0,059 2 log10 3 0,08 0,00983 0,08983 V ΔG : var iação de energia de Gibbs. F cons tan te de Faraday 96.500 C 9,65 10 4 J.V 1.mol 1 n número de mols de elétrons transferidos ΔG n F ΔE ΔG 2 mol 9,65 104 J.V 1.mol1 0,08983 V 17.337,19 J ΔG 17,34 kJ (espontânea) www.nsaulasparticulares.com.br Página 23 de 34 Resposta da questão 11: [B] Teremos: Fe2O3 3 CO 2 Fe 3 CO2 824,2 kJ 3( 110,5 kJ) 0 3( 393,5 kJ) ΔH [3 ( 393,5 kJ) 0] [ 824,2 kJ 3( 110,5 kJ)] ΔH 24,8 kJ / mol Resposta da questão 12: [D] Dados fornecidos no enunciado: P 1 atm; Tfusão 183 C Tfusão 183 C 273 90 K ΔHfusão 6,0 kJ mol1 ΔHfusão ΔSfusão T kJ ΔS fusão 90 K mol kJ ΔSfusão 0,0666666 mol K kJ ΔSfusão 66,7 10 3 mol K 6,0 ΔSfusão 66,7 J mol1 K 1 67 J mol1 K 1 Resposta da questão 13: [B] James Prescott Joule (1818-1889) fez uma experiência para determinar a quantidade de trabalho necessária para produzir certa quantidade de calor. A experiência de Joule determinou a expressão da caloria em unidades mecânicas de energia. Observe o diagrama esquemático: www.nsaulasparticulares.com.br Página 24 de 34 Coloca-se água num recipiente adiabático (aquele que não permite trocas de calor com o meio). Os pesos (1) caem numa velocidade constante e giram o agitado das pás (2) que aplica trabalho contra a água. Supondo-se que não ocorra perda de energia por atrito nos suportes e nos eixos, o trabalho do agitador contra a água será igual à perda de energia mecânica dos pesos. Quando os pesos caem a uma altura h, teremos 2mgh. Joule mediu com precisão o trabalho necessário para elevar a temperatura de 1 g de água líquida sem perda de calor. A 15 °C vale 4,186 J / (g K), ou seja, a caloria que é definida como a energia térmica necessária para elevar a temperatura de 1 g de água de 14,5 °C a 15,5 °C equivale a 4,186 J. Hoje em dia a caloria termoquímica é definida como: 1cal 4,186 J. Conclusão [I] Correta. A relação entre calor e trabalho é fixa. [II] Correta. Existe um equivalente mecânico do calor. [III] Correta. O calor pode ser medido. Resposta da questão 14: [E] Comparando-se essas duas reações químicas, pode-se afirmar corretamente que os reagentes da fotossíntese são os produtos da respiração: 6 CO2 6 H2O energia C6H12O6 6 O2 (Fotossíntese) Produtos da respiração Resposta da questão 15: Teremos, de acordo com a Lei de Hess: i) C3H8 (g) 5 O2 (g) 3 CO2 (g) 4 H2O( ) ΔH 2.220 kJ (inverter ) ii) C(grafite) O2 (g) CO 2 (g) ΔH 394 kJ (3) iii) H2 (g) 1 O2 (g) H2O( ) 2 ΔH 296 kJ (4) i) 3 CO2 (g) 4 H2O( ) C3H8 (g) 5O2 (g) ΔH1 2.220 kJ ii) 3C(grafite) 3O2 (g) 3CO2 (g) ΔH2 3( 394) kJ iii) 4H2 (g) 2O2 (g) 4H2O( ) ΔH3 4( 286) kJ 3C(grafite) 4H2 (g) 1C3H8 (g) ΔH ΔH1 ΔH2 ΔH3 ΔH 2.220 kJ 3( 394) kJ 4( 286) kJ ΔH 106 kJ www.nsaulasparticulares.com.br Página 25 de 34 Resposta da questão 16: a) Cálculo do calor específico por quantidade de matéria (mol): Fluido Fluorcetona – vapor CF3CF 2 C(O)CF(CF3 )2 Água – vapor 1000 g 316 g 1000 g 18 g 1000 g Nitrogênio 28 g Calor específico por mol (por °C) 0,9 kJ 0,2844 kJ mol1C1 E Efluorcetona fluorcetona 2,0 kJ 0,036 kJ mol1C 1 E Eágua água 1,0 kJ 0,028 kJ mol1C 1 E Enitrogênio nitrogênio Quanto menor o calor específico, menor a eficiência para extinguir as chamas e vice-versa. 0,028 kJ mol1C1 < 0,036 kJ mol1C 1 < 0,2844 kJ mol1C 1 Nitrogênio Fluorcetona Água Conclusão: Nitrogênio < Água < Fluorcetona. b) Os volumes considerados são os mesmos. De acordo com a hipótese de Avogadro (para gases ideais) nas mesmas condições de pressão e temperatura, o número de mols é diretamente proporcional ao volume molar. Para um mol e mesma variação de temperatura: Fluorcetona: 0,2844 kJ volume1 C1 Nitrogênio: 0,028 kJ volume1 C1 r 0,2844 kJ volume1 C1 0,028 kJ volume1 C1 10,157 10 Resposta da questão 17: [D] Ocorre liberação de energia, logo a quantidade de calor deve aparecer do lado direito da equação química: H2O( ) H2(g) 1 O2(g) 68,3 kcal. 2 Energia liberada www.nsaulasparticulares.com.br Página 26 de 34 Resposta da questão 18: a) Fórmula estrutural do formol (neste caso considerando-se o metanal): b) Teremos: CH2O(g) O2 (g) CO2 (g) H2O( ) ΔHof 394 kJ 286 kJ 0 kJ CH2O ΔHcombustão Hfinal Hinicial 570 kJ [( 394 kJ ( 286 kJ)) ( ΔHof CH2O diagrama 0 kJ)] 570 kJ 680 kJ ΔHof CH2O ΔHof CH2O 110 kJ / mol Resposta da questão 19: [C] Teremos: 2 A (s) Fe2O3 (s) 2 Fe (s) A 2O3 (s) calor 0 824,2 kJ 1675,7kJ 0 Hreagentes Hprodutos ΔH Hprodutos Hreagentes ΔH [0 ( 1675,7)] [0 ( 824,2)] 851,5 kJ Resposta da questão 20: [B] Aplicando a Lei de Hess, vem: TiO2 (s) C(s) Ti(s) CO2 (g) ΔHI 550kJ mol1 Ti(s) 2C ΔHII 804 kJ mol1 2 (s) TiC TiO2 (s) C(s) 2C 4( 2 (s) ) CO 2 (g) TiC 4( ) ΔH ΔH I ΔH II ΔH 550 804 254 kJ Resposta da questão 21: [C] A mesma massa de uma substância, nas mesmas condições de pressão e temperatura, conterá maior energia no estado líquido do que no estado sólido. X(s) Energia X( ). www.nsaulasparticulares.com.br Página 27 de 34 Resposta da questão 22: [E] Teremos: 1 mol de H2O(liberado) 555 kJ 18 g nH 2.220 kJ 2O nH 2O 4 mol 8 mols de H Fórmula : C3H8 Resposta da questão 23: [A] Teremos: CH4(g) 2 O2(g) 2 H2O(g) CO2(g) ΔH 220 kcal / mol 16 g 220 kcal liberados 32 g 440 kcal liberados A reação libera calor (exotérmica). Resposta da questão 24: a) Teremos: 4C3H5 (NO3 )3 ( ) 12CO2 (g) 10H2O(g) 6N2 (g) O2 (g) 29 mols 29 22,4 L 4 mols 1 mol V 29 22,4 L 162,4 L 4 b) Teremos: 4C3H5 (NO3 )3 ( ) 12CO2 (g) 10H2O(g) 6N2 (g) O2 (g) V 4( 365 kJ) 12( 400 kJ) 10( 240 kJ) 6 0 0 ΔH [12( 400 kJ) 10( 240 kJ) 6 0 0] [4( 365 kJ)] ΔH 5750 kJ / 4 mol de nitroglicerina ΔH 1435 kJ / mol Resposta da questão 25: [B] Teremos em 100 g de água: m xilitol 60,8 g msolução 100,0 g 60,8 g 160,8 g 160,8 g (solução) 8,04 g (solução) 60,8 g (xilitol) mxilitol mxilitol 3,04 g nxilitol m xilitol 3,04 nxilitol 0,02 mol Mxilitol 152 www.nsaulasparticulares.com.br Página 28 de 34 A entalpia de dissolução do xilitol é de 5,5 kcal/mol, então: 1 mol 5,5 kcal 0,02 mol E E 0,11 kcal Resposta da questão 26: [C] [I] Verdadeira. A equação A representa um processo endotérmico, que absorverá calor das vizinhanças. Já a equação B representa um processo exotérmico, que liberará calor par as vizinhanças aumentando sua temperatura. [II] Verdadeira. Como a reação libera calor, o conteúdo energético final (dos produtos) deverá ser menor em relação ao conteúdo energético inicial (dos reagentes). [III] Falsa. O valor da variação de entalpia é dado por mol de reagente. Dessa forma, se fossem utilizados 2 mols de reagente, o valor seria modificado. Resposta da questão 27: [C] Cada mol de acetil-CoA produz 10 mols de ATP (ciclo de Krebs). Teremos: 8 mols de acetilCoA ao serem oxidados formarão 8 x 10 mols de ATP (80 mols de ATP). Sabe-se que a beta-oxidação de 1 mol de ácido palmítico, que possui 16 átomos de carbono, gera 8 mols de acetil-CoA e 26 mols de ATP. Quantidade total de mols de ATP: 26 + 80 = 106 mols de ATP Cada mol de ATP produzido armazena 7 kcal, então: 1 mol 7 kcal 106 mol E E 742 kcal Resposta da questão 28: a) Teremos as seguintes equações de combustão: Para o metanol: CH3 OH( ) 238,6 kJ 3 O2 (g) CO2 (g) 2H2O( ) 2 0 393,5 kJ 2( 241,8 kJ) H [ 393,5 kJ 2( 241,8 kJ)] [ 238,6 kJ 0] H 638,5 kJ / mol 32 g 1g 638,5 kJ liberados EMe tanol EMe tanol 19,95 kJ liberados Para o etanol: www.nsaulasparticulares.com.br Página 29 de 34 C2H5 OH( ) 3O 2 (g) 2CO 2 (g) 3H2O( ) 277,7 kJ 2( 393,5 kJ) 3( 241,8 kJ) 0 H [ 2( 393,5 kJ) 3( 241,8 kJ)] [ 277,7 kJ 0] H 1234,7 kJ / mol 46 g 1234,7 kJ liberados 1g EE tanol EE tanol 26,84 kJ liberados Portanto o etanol libera mais energia por grama (26,84 kJ > 19,95 kJ). b) Um automóvel da fórmula Indy pode gastar 5 litros de etanol (d = 0,80 g/mL) por volta em um determinado circuito, então: 5 L 5000 mL; de tanol 0,80 g / mL. 1 mL 0,80 g 5000 mL me tanol me tanol 4000 g 1 g(e tanol) 4000 g(e tanol) 26,84 kJ liberados E E 107.360 kJ Resposta da questão 29: [C] O valor máximo de oxigênio utilizado na combustão implica num maior valor de ΔH (calor liberado). CH4 (g) 2 O2 (g) CO2 (g) 2 H2O( ) 16 g ΔH 802 kJ / mol 802 kJ liberados 1g E E 50,125 kJ Resposta da questão 30: F – V – F – F – V. A primeira lei da termodinâmica não é válida para reações que não conservam a energia. Observação teórica: primeira lei da termodinâmica: “O trabalho adiabático* realizado sobre um sistema para levá-lo de um estado inicial para um estado final não depende da forma como esse trabalho é realizado, depende apenas dos estados inicial e final do sistema”. *Um trabalho adiabático realizado sobre um sistema é aquele que não perde nem ganha energia (calor), ou seja, o sistema fica isolado do exterior. 2O3 g 3 O2 g 2 mols reagente 3 mols produto 3 mols 2 mols Conclusão : a reação favorece a formação dos produtos. Variação positiva. www.nsaulasparticulares.com.br Página 30 de 34 Existem muitos processos espontâneos nos quais a variação de entropia é negativa (a entropia diminui durante o processo). N2 g 3H2 g 4 mols 4 mols 2NH3 g 2 mols 2 mols Entropia negativa 4 mols consumidos e 2 mols formados Δr Go 3 Δr Go (NH3 ) 3 ( 16,5) 49,5 kJ.mol1 A var iação não é nula. A reação química 4H2 g 2O2 g 2H2O é espontânea (r Go 0) em 298 K e 105 Pa (ou 1 bar). 4H2 g 2O2 g 2H2O Δr Go 2 Δr Go (H2O) 2 ( 237,1) 474,3 kJ.mol1 Resposta da questão 31: 01 + 02 + 04 = 07. Quando um processo endotérmico ocorre em um sistema à pressão constante, esse sistema absorve calor do ambiente e sua entalpia aumenta. O ΔH de uma reação depende do estado físico dos reagentes e dos produtos. O ΔH de uma reação depende da quantidade de reagentes e de produtos, por exemplo, do número de mols do reagente. A queima de 1 mol de carbono grafite não libera a mesma quantidade de energia liberada na queima de 1 mol de carbono diamante, pois são alótropos que apresentam estruturas diferentes. A energia de ligação C–C não é diretamente proporcional à energia de ligação CC . Resposta da questão 32: [D] Análise das afirmativas: [I] Incorreta. As reações 2 e 4 são espontâneas (ΔH 0). [II] Correta. A reação 2 é a mais endotérmica da lista, pois absorve mais calor. [III] Correta. Haverá liberação de calor nas reações 1 e 3, pois são exotérmicas (ΔH 0). [IV] Incorreta. A reação 1 não acontecerá mais rapidamente. www.nsaulasparticulares.com.br Página 31 de 34 Resposta da questão 33: [D] Teremos: Etanol: 5 (C H) 5 100 500kcal 1(C C) 1 83 83kcal 1(C O) 1 85 85kcal 1(O H) 1 110 110kcal Total = 778 kcal Butanol: 9 (C H) 9 100 900kcal 3 (C C) 3 83 249kcal 1(C O) 1 85 85kcal 1(O H) 1 110 110kcal Total = 1.344 kcal Resposta da questão 34: [C] Cgrafite O2 (g) CO2 (g) H 393 kJ (manter) Cdiamante O2 (g) CO2 (g) H 395 kJ (inverter) Cgrafite O2 (g) CO2 (g) H1 393 kJ CO2 (g) Cdiamante O2 (g) H2 395 kJ Cgrafite Cdiamante Hfinal H1 H2 393 395 2 kJ Resposta da questão 35: [E] Teremos: Combustível Poder calorífico (kJ/g) Densidade (g/L) Poder calorífico (kJ/L) Hidrogênio 140 8,2 10 2 140 8,2 10 2 1.148 10 2 11,48 Propano 50 1,8 50 1,8 90 Gasolina 45 750 45 750 33.750 Etanol 30 790 30 790 23.700 Por causa de sua baixa densidade, o poder calorífico do hidrogênio, medido em kJ por litro, é muito baixo. Resposta da questão 36: [A] A mudança de estado da água líquida (do suor) para gasosa absorve calor do corpo provocando uma diminuição na temperatura deste. Esta mudança de estado é um processo exotérmico. www.nsaulasparticulares.com.br Página 32 de 34 Resposta da questão 37: [B] Com base no gráfico, para um hidrocarboneto que libera 10.700 kcal/kg, teremos: massa de carbono 6 massa de hidrogênio n m m n M, então : M n carbono M carbono 6 n hidrogênio M hidrogênio n carbono 12 g / mol n hidrogênio 1 g / mol 6 n carbono n hidrogênio n hidrogênio 12 6 2 12 n carbono 6 n hidrogênio 2 n carbono C2H4 . Resposta da questão 38: a) Equação química balanceada da reação de combustão de benzeno a C60 : 10C6H6 ( ) 15O2 (g) 30H2O( ) C60 (s) b) Teremos: 10C6H6 ( ) 15O2 (g) 30H2O( ) C60 (s) 10( 49 kJ) 0 30( 286 kJ) 2327 kJ HRe agentes HPr odutos H HPr odutos HRe agentes H [30( 286 kJ) 2327 kJ] [10( 49 kJ) 0] H 6743 kJ / mol C60 H 674,3 kJ / mol C6H6 www.nsaulasparticulares.com.br Página 33 de 34 Resposta da questão 39: [C] A equação termoquímica INCORRETAMENTE representada é: 1 C(graf ) O2(g) CO(g) ΔH 110 kJ / mol 2 1 O correto é: C(graf ) O2(g) CO(g) ΔH 110 kJ / mol 2 Resposta da questão 40: [E] Teremos, de acordo com a Lei de Hess: C(s) H2O(g) CO(g) H2(g) ΔH1 150 kJ / mol CO(g) 1 O2(g) CO2(g) ΔH2 273 kJ / mol 2 H2(g) 1 O2(g) H2O(g) ΔH3 231kJ / mol 2 C(s) O2 (g) CO2(g) ΔH 150 273 231 354 kJ / mol www.nsaulasparticulares.com.br Página 34 de 34
