Tutoria em Química Lista de Exercícios 8

Tutoria em Química
Lista de Exercícios 8
1) Calcule a quantidade de calorias que são necessárias para elevar a temperatura de 3,00 L de
o
-1
água de 20 a 80 C. Considere que a densidade da água é de 1,00 g mL e que calor específico
-1 o
-1
da água é de 1,00 cal g ( C) .
o
2) Um pedaço de ferro com massa de 20,0 g a 95,0 C foi colocado em 100,0 g de água a 25,0
o
C. Calcule a temperatura final do conjunto, assumindo que não haja perda de calor para a
-1
vizinhança e que os calores específicos do ferro e da água são, respectivamente, 0,108 cal g
o
-1
-1 o
-1
( C) e 1,00 cal g ( C) .
3) Sobre um sistema realiza-se um trabalho de 3,00 kJ e, em consequência ele fornece 500 cal
de calor ao meio externo durante o mesmo intervalo de tempo. Se 1,0 cal = 4,2 J, calcule a
variação de energia interna do sistema, em joule.
4) Ao receber uma quantidade de calor igual a 50 J, um gás realiza um trabalho igual a 12 J.
Sabendo que a energia interna do sistema antes de receber calor era de 100 J, calcule a energia
interna após o recebimento.
5) Uma reação ocorre em um calorímetro calibrado produzindo um aumento de 5,0 ºC. Sabendo
-1
que a capacidade calorífica 3,0 kJ (ºC) , calcule o valor de q para a mistura reacional, indicando
se a reação é endotérmica ou exotérmica.
6) Uma fita de magnésio metálico é lançada num béquer com ácido clorídrico diluído, produzindo
2,0 L de gás hidrogênio, H2. Calcule o trabalho realizado pelo sistema em consequência da
o
reação, sabendo que a pressão atmosférica é de 1,0 atm e a temperatura de 25 C. Considere
que o volume inicial é desprezível, em relação ao volume do gás produzido, a constante R =
-1
-1
8,3145 J K mol , e que 1,0 atm L = 101,3 J.
7) Calcule o calor, em kJ, necessário para aumentar a temperatura das seguintes substâncias,
o
-1 o
-1
em 20,0 C, utilizando o calor específico da água como 1,00 cal g ( C) (1,0 cal = 4,2 J).
a) 100 g de H2O
b) 2,00 mol H2O
8) Perclorato de potássio, KClO4, é usado como oxidante. Calcule o calor requerido para
aumentar a temperatura de 10,0 g de KClO4, de 25°C até a temperatura de ignição de 900 °C,
-1 -1
sabendo que o calor específico do KClO4 é 0,8111 J K g .
9) Um calorímetro foi calibrado colocando 120 mL de uma reação conhecida por liberar 2,30 kJ
de calor quando há uma variação de temperatura de 3,65°C. Em seguida, 60 mL de um ácido
o
reagiu com 60 mL de uma base, sendo constatado um aumento de 1,26 C. Calcule o calor
envolvido na reação de neutralização.
10) Calcule a entalpia-padrão da reação de hidrogenação do 1-hexeno, C6H12, formando hexano,
C6H14, de acordo com as seguintes informações:
C6H12(l) + H2(g)
C6H12(l) + 9O2(g) è 6H2O(l) + 6CO2(g)
-1
ΔHf (C6H12(l)) = - 198,7 kJ mol
-1
ΔHf (H2O (l)) = - 285,83 kJ mol
-1
ΔHf (CO2 (g)) = - 393,51 kJ mol
è C6H14(l)
-1
ΔHcomb (C6H12) = - 4003 kJ mol :
11) Quando 0,231 g de fósforo, P, reage com cloro, Cl2, para formar o tricloreto de fósforo, PCl3,
-1
em um calorímetro com capacidade calorífica de 216 J (°C) , ocorre um aumento de 11,06 °C.
Diga se a reação é endotérmica ou exotérmica e dê o valor de ΔH (pressão constante).
2P(s) + 3Cl2(g) è 2PCl3(l)
12) Calcule a variação de energia interna envolvida na combustão de 1,00 mol de ciclohexano,
C6H12, a 298K, conforme equação termoquímica abaixo:
C6H12(l) + 9O2(g) è 6CO2(g) + 6H2O(l)
ΔH = - 3920 kJ
13) Calcule a entalpia de combustão da glicose, C6H12O6, a partir das entalpias de formação
dispostas na tabela a seguir.
C6H12O6(s) + 6O2(g) è 6CO2(g) + 6H2O(l)
Gabarito:
5
1) 1,8 x 10 cal
o
2) 26,5 C
3) 0,9 x 103 J
4) 138 J
1
5) -1,5 x 10 kJ, exotérmica
2
6) 2,0 x10 J
7) (a) 8,4 kJ e (b) 3,0 kJ
8) 7,10 kJ
9) 0,794 kJ
10) 126 kJ mol
-1
11) - 641 kJ, exotérmica
3
12) - 3,92 x 10 kJ
13) - 2808 kJ mol
-1
QUESTÃO DESAFIO
O calor proveniente da queima de um minério constituído apenas de carbono elementar, C(s), e enxofre elementar, S(s), é utilizado em uma termelétrica como fonte de energia. As reações de combustão do carbono (reação 1) e do enxofre (reação 2) estão representadas abaixo. C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔHo = -­‐ 393,1 kJ Reação 1 S(s) + O2(g) → SO2(g) ΔHo = -­‐ 296,8 kJ Reação 2 a) Uma determinada massa desse minério reage com exatamente 325,5 mol de O2 e libera 1,226 x 105 kJ de calor. Qual a percentagem de carbono e enxofre no minério, em massa, considerando que as reações têm rendimento de 100%? b) Uma amostra de um outro minério contém 16% de enxofre e 84% de carbono em massa. Qual o trabalho envolvido na queima de 1,000 x 103 g desse minério à temperatura constante?
Respostas:
a) %C à 65% %S à35%