1a Questão - Liber | Conhecimento Liberta

9ª LISTA - EXERCÍCIOS DE PROVAS – 1a. Lei da Termodinâmica
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1 Questão
Na combustão completa de 1,00 L de gás natural, a 25,0 °C e pressão constante de 1,00
atm, houve liberação de 43,6 kJ de calor. Sabendo que este gás é uma mistura contendo
metano, CH4, e etano, C2H6, que reagem com o oxigênio segundo as equações 1 e 2,
determine:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
C2H6(g) + 7/2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)
∆Ho = -890,3 kJ mol-1
o
∆H = -1559,7 kJ mol
-1
eq. 1
eq. 2
a) o calor liberado, em kJ, por um mol de gás natural;
b) a fração em mol do CH4 e C2H6 no gás natural;
c) o volume de água, em mL, que pode ser aquecido de 25,0 oC para 80,0 oC, se 43,6 kJ
de calor for transferido com 100% de eficiência para a água.
Considere o comportamento ideal dos gases.
Dados:
Calor específico da água (c) = 4,184 J ºC-1 g-1
Densidade da água = 1,00 g mL-1
Gabarito:
a) -1,07 x 103 kJ mol-1
b) x (CH4) = 0,7316; x (C2H6) = 0,2684
c) 189 mL
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2 Questão
Quando a matéria orgânica é decomposta sob condições anaeróbicas (sem oxigênio), o
metano, CH4, é o principal produto formado. O gás natural, composto basicamente por
metano, é um combustível muito utilizado para atividades domésticas, industriais e
veiculares. É estimado que a quantidade de gás natural presente em todos os depósitos
conhecidos pode produzir 5600 EJ de energia (Exajoule = 1EJ = 1018 J). Atualmente, o
consumo de energia global anual é de 4,0 x 1020 J.
a) Calcule a massa de metano, em kg, capaz de gerar toda energia contida nos depósitos
conhecidos.
b) Por quantos anos os depósitos poderiam suprir a demanda de energia mundial,
considerando que o consumo permaneça constante durante todo o período?
c) Calcule o volume de metano, nas CNTP, necessário para aquecer 1,00 L de água de
20,0 oC até 90,0 oC à pressão constante. Desconsidere eventuais perdas de calor no
processo.
Considere o comportamento ideal dos gases.
Dados:
Hcombustão (CH4) = -802 kJ mol-1
dH2O = 1,00 g mL-1 (20,0 C)
dCH4 = 0,716 g L-1 (CNTP: 0 C e 1 atm)
c H2O = 4,184 J g-1 C-1
1 cm3 = 1 mL
M(CH4) = 16,0 g mol-1
Gabarito:
a) 1,12 x 1014 kg
b) 14 anos
c) 8,18 L
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3 Questão
A reação de combustão da sacarose, C 12H22O11, com oxigênio está representada na
equação abaixo.
C12H22O11(s) + 12 O2(g) → 12 CO2(g) + 11 H2O(l)
Essa reação foi realizada dentro do recipiente A fechado, que está imerso em 2,00 L de
água no recipiente B do calorímetro representado abaixo. Considere que todo o calor
produzido na reação em A foi transferido somente para a água em B.
a) Uma amostra de 7,00 g de uma sacarose impura reagiu em A, produzindo um
aumento de temperatura de 25,0 oC para 37,3 oC nos 2,00 L de água (recipiente B).
Calcule a pureza da sacarose, em percentagem, considerando que as impurezas não
reagem.
b) Em outro experimento, a reação de 3,42 g de sacarose pura com excesso de oxigênio
foi realizada no calorímetro, a 25 ºC e 1 atm. Calcule a variação de energia interna, U,
envolvida na reação.
Dados a 25 °C e 1 atm:
Densidade da água: d = 1,00 g mL-1; Calor específico da água: c = 4,184 J oC-1 g-1,
M(C12H22O11) = 342 g mol-1
Variação de entalpia padrão de formação: H°
C12H22O11(s): -2222 kJ mol-1; CO2(g): -393,5 kJ mol-1; H2O(l): -285,8 kJ mol-1
Gabarito:
a) 88,8%
b) - 56,4 kJ
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4 . Questão
O ácido esteárico, C18H36O2, é um ácido graxo, ou seja, uma molécula com uma longa
cadeia de carbonos e um grupo ácido na extremidade. Ele é encontrado em tecido animal
como parte de muitas gorduras saturadas e é utilizado na produção de cosméticos,
sabonetes e doces. Sua reação de combustão está representada a seguir.
C18H36O2(s) + 26O2(g)
 18CO2(g) + 18H2O(g)
a) Calcule o calor de combustão, Hcomb, em kJ mol-1, do ácido esteárico, a 1 atm e 25 °C.
b) A informação nutricional contida na embalagem de uma barra de cereal afirma que esta
contém 11,0 g de gordura. Calcule o calor liberado por essa quantidade de gordura, em
kcal, supondo que toda gordura seja ácido esteárico.
c) Calcule a variação da energia interna, U, em kJ, envolvida na combustão de 1 mol de
ácido esteárico, considerando que a reação acima ocorre a 25 oC, a pressão constante de
1 atm e que os gases se comportam de forma ideal.
Dados a 25 °C:
Hf CO2(g) = -393,5 kJ mol-1
Hf H2O(g) = -241,8 kJ mol-1
Hf C18H36O2(s) = -948 kJ mol-1
M(C18H36O2) = 284 g mol-1
1 cal = 4,184 J
Gabarito:
a) -10487 kJ mol-1
b) 97,0 kcal
c) -10512 kJ
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5a. Questão
O ácido fórmico, HCOOH, é um ácido carboxílico líquido, a temperatura ambiente, e cuja
densidade é 1,220 g mL-1.
a) Calcule a variação de entalpia envolvida na decomposição de 1,0 mol de ácido fórmico
(Reação I) a partir dos valores de entalpias de formação e de mudança de estado físico
(Reações II a V).
HCOOH(l)  CO(g) + H2O(g)
(I)
C(s) + 1/2O2(g)  CO(g)
H0 = -110,4 kJ mol-1 (II)
H2(g) + 1/2O2(g)  H2O(l)
H0 = -285,5 kJ mol-1 (III)
H2(g) + O2(g) + C(s)  HCOOH(l)
H0 = -408,8 kJ mol-1 (IV)
H2O(l)  H2O(g)
H0 = +44,0 kJ mol-1 (V)
b) Calcule a quantidade de calor, q, em kJ, envolvida na decomposição de 1000 mL de
ácido fórmico em carbono, gás oxigênio e gás hidrogênio.
c) A variação de entalpia envolvida na dissociação de uma molécula de ácido fórmico é
6,1 x 10-23 J. A variação de entalpia decorrente da dissociação de 0,2 mol de ácido
fórmico em 1,0 L de água (Reação VI) é 0,22 J. Calcule o pH dessa solução aquosa de
ácido fórmico.
HCOOH(aq) + H2O(l)
Dados:
M(HCOOH) = 46,0 g mol-1
Gabarito:
a) +56,9 kJ mol-1
b) 1,08 x 104 kJ
c) 2,22
HCOO-(aq) + H3O+(aq)
(VI)