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TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO
A produção de energia nas usinas de Angra 1 e Angra 2 é baseada na fissão nuclear de átomos de urânio
radioativo £¤©U. O urânio é obtido a partir de jazidas minerais, na região de Caetité, localizada na Bahia, onde é
beneficiado até a obtenção de um concentrado bruto de UƒOˆ, também chamado de "yellowcake".
O concentrado bruto de urânio é processado através de uma série de etapas até chegar ao hexafluoreto de
urânio, composto que será submetido ao processo final de enriquecimento no isótopo radioativo £¤©U, conforme o
esquema a seguir.
1.
A reação de HF com o dióxido de urânio (fluoretação) libera 44 kJ para cada mol de HF consumido.
Calcule o calor liberado no processo quando 540 kg de dióxido de urânio são reagidos com HF.
2. A oxidação completa de 1 mol de glicose (C†H‚O†), no metabolismo aeróbico, produz 38
mols de trifosfato de adenosina (ATP), e cada mol de ATP fornece 8 kcal de energia útil para o organismo. Por
outro lado, a oxidação completa de 1 mol de glicose, durante a combustão, libera 673 kcal. Dessa forma,
a) calcule a taxa de aproveitamento de energia no metabolismo aeróbico;
b) considerando que toda energia venha do metabolismo aeróbico da glicose, calcule a massa desse carboidrato
que deverá ser ingerida para que um atleta realize uma corrida de 15,2 minutos, sabendo que o organismo do
atleta consome 10 kcal/minuto.
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3. O Protocolo de Kyoto é um acordo internacional estabelecido em 1997 no Japão. O tratado firmado tem como
finalidade reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa pelos países industrializados. O dióxido de
carbono (CO‚) é um desses gases, e a sua diminuição é essencial para garantir um desenvolvimento limpo.
a) O CO‚ pode ser formado a partir da oxidação do poluente monóxido de carbono (CO), de acordo com a
equação simplificada: CO + 1/2 O‚ ë CO‚ + calor. De acordo com essa equação, apresente o gráfico da
variação de entalpia em função do caminho de reação.
b) Quando dissolvido em água, o CO‚ causa diminuição do pH da mesma. Escreva a equação da dissociaçãao do
ácido responsável pelo fenômeno.
4. No processo de obtenção de hidrogênio molecular a partir da reforma a vapor do etanol, estão envolvidas duas
etapas, representadas pelas equações químicas parciais que se seguem.
C‚H…OH(g) + H‚O(v) ë 4H‚(g) + 2CO(g)
ÐH = + 238,3 kJ.mol­ ¢
CO(g) + H‚O(v) ë CO‚(g) + H‚(g)
ÐH = - 41,8 kJ.mol­¢
Considerando 100 % de eficiência no processo, escreva a equação global e calcule a variação de entalpia total
envolvida na reforma de um mol de etanol, usando a Lei de Hess. Mostre os cálculos necessários.
5. A glicose, C†H‚O†, um dos carboidratos provenientes da dieta, é a fonte primordial de energia dos organismos
vivos. A energia provém da reação com oxigênio molecular, formando dióxido de carbono e água como produtos.
Aplicando a Lei de Hess, calcule a entalpia máxima que pode ser obtida pela metabolização de um mol de glicose.
Entalpias molares de formação, kJ.mol­¢:
C†H‚O†(s) = - 1270; CO‚(g) = - 400; H‚O(Ø) = - 290.
TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES.
SE NECESSÁRIO, ADOTE g = 10 m/s£.
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6. Considere as seguintes equações termoquímicas.
CHƒOH(Ø) + 3/2 O‚(g) ë CO‚(g) + 2H‚O(Ø)
H‚(g) + 1/2 O‚(g) ë H‚O(Ø)
C(grafite) + O‚(g) ë CO‚(g)
ÐH¡‚‰ˆ = - 726 kJ
ÐH¡‚‰ˆ = - 286kJ
ÐH¡‚‰ˆ = - 393 kJ
Combinando essas equações, é possível obter o valor da entalpia padrão de formação do metanol a 25 °C. Esse
valor, em kJ, é aproximadamente igual a
a) -726.
b) -239.
c) -47.
d) +239.
e) +726.
7. Observe o gráfico a seguir.
O perfil da reação genérica A ë B, nele representado, indica que a energia de ativação do processo, em kJ, é
igual a
a) 100.
b) 150.
c) 250.
d) 300.
e) 400.
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8. A combustão completa do etino (mais conhecido como acetileno) é representada na equação a seguir.
C‚H‚(g) + 2,5 O‚(g) ë 2 CO‚(g) + H‚O(g)
ÐH¡ = -1255 kJ
Assinale a alternativa que indica a quantidade de energia, na forma de calor, que é liberada na combustão de 130
g de acetileno, considerando o rendimento dessa reação igual a 80 %.
a) -12.550 kJ
b) - 6.275 kJ
c) - 5.020 kJ
d) - 2.410 kJ
e) - 255 kJ
9. O carbeto de cálcio, CaC‚, é fabricado pela redução da cal (CaO) pelo carvão, a alta temperatura.
CaO(s) + 3 C(s) ë CaC‚(s) + CO(g)
ÐH¡ = + 464,8 kJ
Sobre o carbeto de cálcio e sua obtenção são feitas as seguintes afirmações:
I. O carbeto de cálcio pode ser usado para fabricar acetileno, importante produto orgânico industrial.
II. A obtenção de carbeto de cálcio é endotérmica.
III. A quantidade de calor liberada quando 10 g de CaO reagem com carbono em excesso é igual a 183 kJ.
Dados:
massas molares (g/mol):
O .......... 16
Ca ......... 40
Dessas afirmações, somente
a) I e II são corretas.
b) I e III são corretas.
c) I é correta.
d) II é correta.
e) III é correta.
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10. No Brasil, a produção de etanol vem aumentando, impulsionada pelo aumento da frota de carros
bicombustíveis. O uso do álcool como combustível, por ser renovável, reduz o impacto da emissão de gás
carbônico causado na queima da gasolina. A entalpia-padrão de combustão completa do etanol, em kJ.mol­¢, é
igual a
Dados:
C‚H†O (Ø) ë ÐH¡r (kJ.mol­¢) = - 278
CO‚ (g) ë ÐH¡r (kJ.mol­¢) = - 394
H‚O (Ø) ë ÐH¡r (kJ.mol­¢) = - 286
a) + 1368.
b) + 958.
c) + 402.
d) - 402.
e) - 1368.
11. O sulfeto de carbono (CS‚) é um líquido incolor, muito volátil, tóxico e inflamável, empregado como solvente
em laboratórios.
Conhecendo-se as seguintes equações de formação a 25 °C e 1 atm:
C(grafite) + O‚(g) ë CO‚(g)
ÐH = - 394,0 kJ mol­¢
S(rômbico) + O‚(g) ë SO‚(g)
ÐH‚ = - 297,0 kJ mol­¢
CS‚(Ø) + 3 O‚(g) ë CO‚(g) + 2 SO‚(g)
ÐHƒ = - 1072,0 kJ mol­¢
O valor da variação de entalpia (ÐH) para a reação de formação do sulfeto de carbono líquido é, em kJ mol­¢,
igual a:
a) - 84,0
b) - 381,0
c) + 84,0
d) + 381,0
12. A queima do gás de cozinha (propano) ocorre de acordo com a seguinte equação:
CƒHˆ(g) + 5 O‚(g) ë 3 CO‚(g) + 4 H‚O(Ø)
ÐH = - 2200 kJ.mol­¢
Considerando-se essa equação, é INCORRETO afirmar que
a) a reação da queima do propano é exotérmica.
b) a entalpia dos reagentes é maior que a entalpia dos produtos.
c) a queima de 1 mol do gás propano produz 1,8 × 10£¥ moléculas de gás carbônico.
d) a variação de entalpia, neste caso, indica que a quantidade de calor absorvida é de 2200 kJ/mol.
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13. Considere as informações a seguir e preencha corretamente as lacunas.
A reação ocorrida na queima de um palito de fósforo deve-se a uma substância chamada trissulfeto de
tetrafósforo, que inflama na presença de oxigênio, e pode ser representada pela equação
P„Sƒ(s) + 8 O‚(g) ë P„O (s) + 3 SO‚(g)
A quantidade de calor _________ na reação de combustão de 22 g de P„Sƒ(s) é, aproximadamente, _________
kJ.
a) liberado; 367,4
b) liberado; 338,4
c) absorvido; 3384
d) absorvido; 3674
e) liberado; 3674
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14. Dados: Entalpia de ligação
H - H = 435 kJ/mol
N - H = 390 kJ/mol
A reação de síntese da amônia, processo industrial de grande relevância para a indústria de fertilizantes e de
explosivos, é representada pela equação
N‚(g) + 3 H‚(g) ë 2 NHƒ(g)
ÐH = - 90 kJ
A partir dos dados fornecidos, determina-se que a entalpia de ligação contida na molécula de N‚
é igual a
a) - 645 kJ/mol
b) 0 kJ/mol
c) 645 kJ/mol
d) 945 kJ/mol
e) 1125 kJ/mol
15. A reação de combustão do benzeno, C†H†, pode ser representada pela equação
2 C†H†(Ø) + 15 O‚(g) ë 12 CO‚(g) + 6 H‚O(Ø)
ÐH = - 6,55 × 10¤ kJ
Suponha que uma amostra, contendo 2 mols de benzeno e 30 mols de oxigênio, é submetida à combustão
completa em um sistema fechado.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, nesse caso, ao final da reação,
a) a quantidade de calor liberado é maior se o H‚O estiver no estado gasoso.
b) a quantidade máxima de calor liberado é de 6,55 × 10¤ kJ.
c) o número de moléculas no estado gasoso aumenta.
d) o oxigênio, no interior do sistema, é totalmente consumido.
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GABARITO
1. O calor liberado é 352 × 10¤ kJ.
2. a) Metabolismo aeróbico:
1 mol de glicose: 38 x 8 = 304 kcal.
Oxidação completa de um mol de glicose: 673 kcal.
A taxa de aproveitamento é dada por:
673 kcal ----- 100 % (aproveitamento)
304 kcal ----- p
p = (304 × 100)/673 = 45,17 % = 45 %.
b) Consumo total de energia = 15,2 min × 10 kcal /min = 152 kcal.
Como 1 mol de glicose no metabolismo aeróbico fornece 304 kcal, então teremos:
1 mol de glicose ----- 180 g ----- 304 kcal
x ----- 152 kcal
x = 90 g de glicose.
3. a) O gráfico da variação de entalpia em função do caminho de reação é dado pela figura a seguir:
----- split --->
b) CO‚(g) + H‚O(Ø) ë H‚COƒ(aq)
H‚COƒ(aq) Ï H®(aq) + HCOƒ­(aq)
HCOƒ­(aq) Ï H®(aq) + COƒ£­(aq)
4. Temos:
C‚H…OH(g) + H‚O(v) ë 4H‚(g) + 2CO(g)
ÐH = + 238,3 kJ.mol­ ¢
CO(g) + H‚O(v) ë CO‚(g) + H‚(g)
ÐH = - 41,8 kJ.mol­¢
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Para obtermos a equação global etanol devemos multiplicar por dois a segunda etapa e somar com a primeira:
C‚H…OH(g) + H‚O(v) ë 4H‚(g) + 2CO(g) ÐH = + 238,3 kJ.mol­ ¢
2CO(g) + 2H‚O(v) ë 2CO‚(g) + 2H‚(g) ÐH = (2 × - 41,8) kJ.mol­¢
--------------------------------------------------------------C‚H…OH(g) + 3H‚O(v) ë 2CO‚(g) + 6H‚(g) (equação global)
Aplicando a lei de Hess, ou seja, somando os dois valores de ÐH, teremos a variação de entalpia total:
ÐH(total) = + 238,3 - 2 x 41,8 = + 154,7 kJ.mol­¢.
5. Aplicando a Lei de Hess, teremos:
6C + 6H‚ + 3O‚ ë 1C†H‚O† ÐH = -1270 kJ.mol­¢
C + O‚ ë 1CO‚
ÐH‚ = - 400 kJ.mol­¢
H‚ + 1/2O‚ ë 1H‚O ÐHƒ = - 290 kJ.mol­¢
Invertendo a primeira equação, multiplicando a segunda e a terceira por seis e somando as três etapas, teremos
a global:
1C†H‚O† ë 6C + 6H‚ + 3O‚ ÐH = +1270 kJ.mol-1
6C + 6O‚ ë 6CO‚ ÐH‚ = - 6 x 400 kJ.mol­¢
6H‚ + 3O‚ ë 6H‚O ÐHƒ = - 6 x 290 kJ.mol­¢
1C†H‚O† ë 6CO‚ + 6H‚O (global)
ÐH(global) = ÐH + ÐH‚ + ÐHƒ
ÐH(global) = +1270 - (6 x 400) - (6 x 290)
ÐH(global) = - 2870 kJ.mol­¢
6. [B]
7. [D]
8. [C]
9. [A]
10. [E]
11. [C]
12. [D]
13. [A]
14. [D]
15. [B]
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