Apresentação do PowerPoint

TERMOQUÍMICA
-Reações endotérmicas e exotérmicas
-Cálculo de H
-Espontaneidade de uma reação
1- (UNICAMP-SP) Um botijão de gás de cozinha contendo butano,
foi utilizado em um fogão durante um certo tempo,
apresentando uma diminuição de massa de 1,0 kg. Sabendo-se
que:
1 C4H10(g) + 13/2 O2(g)  4 CO2(g) + 5 H2O(g) H= -2900 kJ/mol
a) Qual a quantidade de calor que foi produzida no fogão devido à
combustão do butano?
b) Qual o volume , a 250C e 1,0 atm, de butano consumido?
Dados: Volume molar de um gás ideal a 250C e 1,0 atm = 24,5 litros
C – 12; H-1
Solução
1 C4H10 + 13/2 O2  4 CO2 + 5 H2O
H = - 2900 kJ/mol
a) 1 mol C4H10 = 58 g ------------- 2 900 kJ
1000 g -------------- x = 50.000 k/J ou 5.104 kJ
b) 1 mol C4H10 -----58 g
x mol C4H10------1000 g => x = 17,24 mols C4H10
1 mol --------- 24,5 litros ( 250C e 1,0 atm)
17,24 mol------x litros => x = 422, 38 litros
2- (UFC) Dadas as seguintes equações termoquímicas:
H = - 94,0 kcal
I-
1 C(s) + 1 O2(g)  1 CO2 (g)
II-
1 H2 (g) + ½ O2 (g)  1 H2O(l) H = - 68 kcal
III- 2 C(s) + 3 H2(g) + ½ O2 (g)  1 C2H6O(l) H = -74 kcal
Determine o calor de combustão do álcool etílico .
Solução
Para exercícios desse tipo devemos:
1- Escrever primeiro a reação que queremos
2- Manipular as reações dadas, colocando reagentes e
produtos na ordem que queremos obter na equação final
3- Mudar os sinais dos calores envolvidos, quando
invertermos a equação
4- Multiplicar e/ou dividir as equações, para que os
coeficientes coincidam com os coeficientes da equação
final
5- Cortar os termos semelhantes simplificando-os
6- Por últimos somar as equações, obtendo o calor
envolvido na equação final
Continua 
1 C2H6O  2 C + 3 H2 + ½ O2
+ 74,0 ( Invertida)
( 2 x) 1 C + 1 O2 -> 1 CO2
- 94,0 ( 2x)
( 3 x) H2 + ½ O2  1 H2O
- 68,0 ( 3x)
1 C2H6O  2 C + 3 H2 + ½ O2 + 74,0 kcal
2 C + 2 O2  2 CO2
- 188,0 kcal
3 H2 + 1,5 O2  3 H2O
- 204,00 kcal
C2H6O + 3 O2  2 CO2 + 3 H2O
H = - 318,0 kcal
3- (UFSC) Dadas as variações de entalpia de formação
para as substâncias:
Substâncias
H0f ( kcal/mol)
CH4(g)
- 17,9
CO2(g)
- 94,0
H2O(g)
- 68,3
Calcule a entalpia de formação ( em kcal/mol) da reação
de combustão do metano:
CH4(g) + 2 O2 (g)  1 CO2 (g) + 2 H2O(g)
Solução
H f CH4 = -17,9 kcal/mol
H f CO2 = - 94,0 kcal/mol
H f H2O = - 68,3 kcal/mol
CH4(g) + 2 O2 (g)  CO2(g) + 2 H2O
H = Hp – Hr ou H = H final – H
inicial
H = ( 1.HfCO2 + 2.HfH2O ) – ( 1.HfCH4 + 2.HfO2)
H = ( 1.-94,0 + 2.-68,3) – ( 1.-17,9 + 0)
H = (- 94,0 – 136,6) + 17,9
H = -212,7 kcal/mol
 Reação exotérmica
4- (UFU-MG) Dois compostos de nitrogênio, hidrazina e tetróxido de
nitrogênio, têm larga aplicação na propulsão de naves espaciais. Eles,
ao serem misturados, produzem uma violenta reação de combustão.
Considerando que os produtos da reação são basicamente nitrogênio
gasoso e água na fase de vapor:
a)
Escreva a equação da reação, balanceada, que descreve o processo
b)
Assumindo a hidrazina e o tetróxido de nitrogênio na fase gasosa,
calcule a quantidade de energia (kcal) produzida na reação a partir
das energias de ligação envolvidas.
Dados: Energias de ligação em kcal.mol-1
N–N
38
N–O
55
N–H
86
O–H
111
N=O
97
NN
226
H–N–N–H
H
H
O=N–N=O
O
O
Solução
a)
b) 2
2 N2H4(g) + N2O4 (g)  3 N2(g) + 4 H2O(v)
H
H
N
N
H
H
+ O
O
O
N
N
O
3 N
N
+ 4H
O
H
Reagentes
2 . ( 4 N- H) = 2. ( 4. 86) = +688
Produtos
3 . ( NN) = 3.(226)= - 678
2. ( N – N) = 1. ( 38 ) = + 76
4 . ( 2 H-O) = 4. (2. 111)= - 888
1. ( N – N) = 1.(38) = + 38
2 .( N – O) = 2. ( 55) = + 110
2 .( N=O) = 2. ( 97) = +194
Energia recebida= + 1.106 kcal
Reação exotérmica
Energia liberada = - 1566 kcal
-1 566 kcal
+1.106 kcal
H = - 406 kcal
5- (IME-RJ) A variação de energia livre ( G ) e a
variação de entropia ( S ), para a transformação do
enxofre ortorrômbico em sua forma alotrópica
monoclínica, são positivas nas CNTP. Responda:
a) Qual das duas formas alotrópicas é mais estável a 273
K e 101 325 Pa?
b) Qual o sinal para a variação de entalpia ( H ) da
transformação, também a 273 K e 101 325 Pa?
Solução
S ortorrômbico  S monoclínico
CNTP  00C = 273 K
G > 0 e S >0
1 atm = 101 325 Pa
Processo espontâneo  H<0 S>0 G<0,
se você tiver os valores  G< 0
G = H – (TS)
a) Como a transformação tem G>0, o processo é não
espontâneo. A forma alotrópica mais estável é aquela
de menor energia, portanto o enxofre ortorrômbico é
mais estável.
b) G = H – (TS) H = G + (TS) = + + (273+)
H>0  endotérmica
6- (IME-RJ) Calcule o valor de energia livre, a 250C,
para a reação representada a seguir:
2 Na2O2(s) + 2 H2O(l)  4 NaOH(s) + O2(g)
Dados:
Substância
Entalpia de formação
( 250C ( kJ.mol-1)
S0 a 250C
( J.mol-1.K-1)
H2O(l) ------------------- - 286,0 ------------------ 69,69
Na2O2 (s) ---------------- - 510,9 ------------------ 94,60
NaOH(s) --------------O2 (g)
-----------------
- 426,8 ------------------ 64,18
0
------------------ 205,00
Solução
2 Na2O2(s) + 2 H2O(l)  4 NaOH(s) + O2(g)
G = H - TS
H = Hp – Hr
H = ( 4.Hf NaOH + 1.HfO2) – ( 2 .HfNa2O2 + 2.HfH2O)
H = ( 4.-426,8 + 0) – ( 2.-510,9 + 2. –286)
H = ( -1707,2) – ( -1021,8 – 572)
H = -1707,2 + 1593,8
G = H - TS
H = -113,4 kJ ou –113.400 J
G = -113.400 – (298.133,4)
S  S p  S r
G = -113.400 – 39675,12
S  (4.S NaOH  1.S O2 )  (2.S Na2O2  2.S H 2O )
G = - 153.075 J
S  (4.64,18  205)  (2.94,6  2.69,69)
S  (256,72  205)  (189,2  139,38)
S  461,72  328,58
S  133,14 J
G = - 153,075 kJ
7- (MED.Pouso Alegre-MG) Assinale a alternativa
correta. Observe o gráfico a seguir:
H
B
[ Y2X2]
Y2+ X 2
0
2 YX
-A
Caminho da reação
A variação de entalpia da reação : Y2 + X2  2 YX , é :
a) - A
d) B - A
b)
B
e) B + A
c)
- 2A
Solução
Temos nesse exercício, um cálculo de variação de
entalpia de uma reação, através de um gráfico.
É a maneira mais fácil de calcular, a variação de
entalpia.
Como a variação de entalpia é dada por entalpia dos
produtos menos a entalpia dos reagentes teremos:
Hr = 0  Hp = -A
H = Hp – Hr = - A – O
H = -A  LETRA A
8- ( CESGRANRIO-RJ) Dado o esquema abaixo,
estabelecido nas condições padrão:
Entalpia ( kcal)
2 H2(g) + CO(g) + 1,5 O2(g)
CH3OH(l) + 1,5 O2(g)
H = -204 kcal
H = -173 kcal
CO2(g) + 2 H2O(l)
E sabendo que a entalpia padrão de formação do CO(g)
é igual –26,0 kcal/mol, calcule a entalpia padrão de
formação do metanol líquido.
Solução
Esse exercício envolve vários métodos para podermos calcular a entalpia
de formação do metanol.
Temos pelo gráfico três equações:
2 H2 + CO + 1,5 O2  CO2 + 2 H2O
H = -204,0 kcal
CH3OH + 1,5 O2  CO2 + 2 H2O
H = -173,0 kcal
CO2 + 2 H2O  CH3OH + 1,5 O2
OBS: não coloquei o
estado físico, das
substâncias por
comodidade, mas...
nunca deixe de
colocar.
H = + 173,0
2 H2 + CO + 1,5 O2  CO2 + 2 H2O H = - 204,0
2 H2 + CO 
CH3OH
H = Hp – Hr
H = ( HfCH3OH ) – ( 2.HfH2 + HfCO)
-31 = ( HfCH3OH) – ( 0 + -26)
HfCH3OH = -31-26 = -57 kcal
H = -31,0 kcal
9- (Med. Pouso Alegre-MG) Assinale a alternativa correta.
Aparentemente, cada grama de álcool etílico ingerido
por uma pessoa fornece sete quilocalorias ao
organismo humano, dando energia e reduzindo a
fome. Essa, no entanto, é uma energia aparente
pois não contém as vitaminas e os aminoácidos
necessários ao organismo, e este fato leva os
alcoólatras a um estado de deficiência nutricional
múltipla.
Supondo que um ser humano necessite, por dia, de 3
500 quilocalorias de energia para se manter, o
volume de álcool etílico a ser ingerido por esta
pessoa necessita ser de : ( dado: densidade do
álcool etílico = 0,8 g/ml)
a) 625 ml
b) 0,002 ml
d) 350 ml
e) 24 500 ml
c) 500 ml
Solução
Etanol  1 g  7 kcal
pessoa  3 500 kcal
d etanol = 0,8 g/ml
7 kcal ------ 1 g
3 500 kcal---x g  x = 500 g
m
V
m
500
V 

 625ml
d
0,8
d 
LETRA  A
10- (UF-Vale do Sapucaí-MG) O volume de álcool
( C2H5OH) que produzirá, por combustão
completa , a mesma quantidade energia que um
litro de gasolina ( aqui representado apenas por
isoctano – C8H18) será:
Dados: a 250C, o calor de combustão do etanol é
igual a 330,0 kcal/mol, o calor de combustão do
isoctano é igual a 1 320 kcal/mol, a massa
específica do etanol é igual a 0,75 g/ml, a massa
específica do isoctano é igual a 0,80 g/ml, as massa
atômicas :
H-1; O-16; C-12
Solução
C2H5OH
C8H18
V=?
d = 0,80 g/ml
d = 0,75 g/ml
H combustão = 1 320 kcal/mol
H combustão = 330 kcal/mol
Massa molar = 114 g/mol
Massa molar = 46 g/mol
d C 8 H1 8
m

 m  d .V  0,80.1000  800 gramas
V
ou

d
H
C
2
1
,72 l i t ros
V


m
5O
H
V
1 mol C8H18  114 g -------- 1 320 kcal
1 000 ml

d
m

0,75
1291
, 22

1721
,0 ml
 800 g ------- x = 9.263, 15 kcal
1 mol C2H5OH  46 g ------ 330
kcal
x g -----9.263,15 kcal
x = 1291,22 g C2H5OH
m
m 1291,22
d C2 H 5OH   V  
 1721,0ml
V
d
0,75
ou  1,72litros
LETRA A