1 universidade estadual paulista júlio de mesquita

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO – UNESP
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS DE JABOTICABAL – FCAV
CURSO: Ciências Biológicas
DISCIPLINA: Química
DOCENTE: Profa. Dra. Luciana Maria Saran
ASSUNTO: Estudo Dirigido sobre Termodinâmica
DATA PARA DISCUSSÃO: 29/05/2013
INSTRUÇÕES: para responder as questões 1 a 27, leia atentamente o capítulo 5, sobre termoquímica, do livro do
BROWN, T. L. et al. Química, a ciência central. Para responder as questões 27 a 40, leia atentamente o capítulo
19, sobre termodinâmica química.
1. Como é denominada a área da termodinâmica que estuda as relações entre reações químicas e variações de
energia envolvendo calor?
2. Conceitue: a) energia cinética; b) energia potencial.
3. a) No Sistema Internacional de Unidades, SI qual é a unidade para a grandeza energia? b) Em geral, qual
unidade é usada para expressar as variações de energia que acompanham reações químicas?
4. Qual é o significado, em termodinâmica, dos termos a seguir: a) sistema; b) vizinhança? c) O que um sistema
fechado tem de especial?
5. No nosso dia-a-dia, como se dá a transferência de energia?
6. a) O que é trabalho? b) Como você determina a quantidade de trabalho realizada, dada a força associada com o
trabalho?
7. Conceitue os seguintes termos: a) calor; b) energia.
8. Enuncie a Primeira Lei da Termodinâmica.
9. a) Conceitue energia interna. b) Qual a expressão matemática que relaciona E, calor e trabalho? c) Quais os
meios pelos quais a energia interna de um sistema pode aumentar?
10. Um sistema libera calor para a sua vizinhança e realiza trabalho nela. a) Desenhe uma caixa para representar o
sistema e use setas para representar o calor e o trabalho transferidos. b) É possível que esse processo tenha um
E positivo? Explique. c) É possível que esse processo tenha um E negativo? Explique.
11. a) O que é um processo endotérmico? Dê exemplos. b) O que é um processo exotérmico? Dê exemplos.
12. O que são funções de estado? Cite exemplos.
13. Qual o significado da função termodinâmica denominada entalpia, H? Trata-se de uma função de estado?
Explique.
14. a) Como é denominada a variação de entalpia que acompanha uma reação química? b) Matematicamente,
como deve ser expressa essa variação?
15. A combustão completa do ácido acético, C2H4O2(l), para formar H2O(l) e CO2(g) à pressão constante, libera
871,1kJ de calor/ mol de C2H4O2. a) Escreva uma equação termoquímica balanceada para essa reação. b)
Desenhe um diagrama de entalpia para a reação.
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16. A decomposição do carbonato de zinco, ZnCO3(s), em óxido de zinco, ZnO(s) e CO2(g) a pressão constante
necessita da adição de 71,5 kJ de calor/ mol de ZnCO3. a) Escreva uma equação termoquímica balanceada para
a reação em questão. b) Desenhe um diagrama de entalpia para a reação.
17. Explique como o valor de H pode ser determinado experimentalmente.
18. a) Conceitue capacidade calorífica e calor específico. b) Quais as unidades de capacidade calorífica? c) Quais
as unidades de calor específico? d) Como podemos determinar experimentalmente o calor específico de uma
substância?
19. O que a lei de Hess estabelece? Explique a importância da mesma para a termoquímica.
20. Conceitue: a) entalpia de vaporização; b) entalpia de reação; c) entalpia de combustão; d) entalpia de
formação; e) entalpia padrão.
21. Suponha que lhes sejam dadas as seguintes reações hipotéticas:
XY
H = - 35 kJ
XZ
H = + 90kJ
Use a lei de Hess para calcular a variação de entalpia da seguinte reação: Y  Z.
22. A partir dos calores de reação:
2H2(g) + O2(g)  2H2O(g)
H = - 483,6 kJ
3O2(g)  2O3(g)
H = + 284,6 kJ
calcule o calor da reação: 3H2(g) + O3(g)  3H2O(g).
23. Considerando os dados abaixo:
N2(g) + O2(g)  2NO(g)
H = + 180,7 kJ
2NO(g) + O2(g)  2NO2(g)
H = - 113,1 kJ
2N2O(g)  2N2(g) + O2(g)
H = - 163,2 kJ
use a lei de Hess para calcular o H da reação: N2O(g) + NO2(g)  3NO(g).
24. Calcule a entalpia padrão de formação do Mg(OH)2(s) sólido, considerando os seguintes dados:
2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s)
H0 = - 1203,6 kJ
Mg(OH)2(s)  MgO(s) + H2O(l)
H0 = + 37,1 kJ
2H2(g) + O2(g)  2H2O(l)
H0 = - 571,7 kJ
25. Calcule a entalpia padrão de formação do diborano gasoso (B2H6) usando as seguintes informações
termodinâmicas:
4B(s) + 3O2(g)  2B2O3(s)
H0 = - 2509,1 kJ
2H2(g) + O2(g)  2H2O(l)
H0 = - 571,7 kJ
B2H6(g) + 3O2(g)  B2O3(s) + 3H2O(l)
H0 = - 2147,5 kJ
26. a) Qual o significado do termo calor específico? b) Qual substância é chamada de açúcar no sangue? Por que
ela é importante na discussão da alimentação humana? c) Qual a maior fonte de energia como alimento, 5 g de
gordura ou 9 g de carboidrato?
27. Uma certa refeição de batata frita tem 12% de proteína, 14% de gordura e o restante de carboidratos. Qual
porcentagem do conteúdo calórico dessa refeição é gordura? Quantos gramas de proteína fornecem o mesmo
calor específico de combustão de 25 g de gordura?
28. O que são processos espontâneos? Dê exemplos de processos espontâneos e de processos não espontâneos.
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29. a) O que é entropia? b) Durante um processo químico o sistema se torna mais ordenado. Qual é o sinal da
variação da entropia (S) do sistema para o processo? c) S para um processo depende do caminho tomado do
estado inicial para o estado final do sistema? Justifique sua resposta.
30. a) Dê um exemplo de um processo no qual a entropia do sistema diminui. b) Qual é o sinal de S para o
processo? c) Qual é o significado da afirmativa de que entropia é uma função de estado?
31. Qual o sinal que você espera para S de uma reação química na qual 2 mols de reagentes gasosos são
convertidos em 3 mols de produtos gasosos?
32. Em uma reação química dois gases se combinam para formar um sólido. Qual o sinal que você espera para
S?
33. Por que o aumento na entropia do sistema é maior para a vaporização de uma substância do que para sua
fusão?
34. Expresse a Segunda Lei da Termodinâmica como uma equação matemática.
35. a) Para um processo que ocorre a temperatura constante, expresse a variação na energia livre de Gibbs em
termos de variações na entalpia e na entropia do sistema. b) Para determinado processo que ocorre a T e P
constantes, o valor de G é positivo. O que você pode concluir? c) Qual é a relação entre G para um
processo e a velocidade na qual ele acontece?
36. a) Para qualquer processo que ocorra a temperatura e pressão constantes, qual é o significado de G = 0? b)
Para determinado processo G é grande e negativo. Isso significa necessariamente que o processo ocorre com
rapidez?
37. Determinada reação tem H0 = - 19,5 kJ e S0 = + 42,7 J/K. a) A reação é exotérmica ou endotérmica?
Justifique. b) A reação leva a aumento ou diminuição na desordem do sistema? c) Calcule G0 para a reação a
298 K. d) A reação é espontânea a 298 K? Justifique.
38. Certa reação é não espontânea a – 25ºC. A variação de entropia para a reação é 95 J/K. O que você pode
concluir sobre o sinal e a ordem de grandeza de H?
39. Uma reação em particular é espontânea a 450 K. A variação de entalpia para a reação é + 34,5 kJ. O que você
pode concluir sobre o sinal e a ordem de grandeza de S para a reação?
40. Para uma reação em particular, H = - 32 kJ e S = - 98 J/K. Suponha que H e S não variam com a
temperatura. a) A que temperatura a reação terá G = 0? b) Se T é aumentado acima do valor encontrado no
item a, a reação será espontânea ou não espontânea?