EXERCÍCIOS EXTRAS Professor: ALEX ALUNO(A):______________________________________________________________________ Físico-Química e) Termoquímica (Energia de Ligação) 01 - (UEG GO/2014) A formação e a quebra das ligações químicas é de grande importância para prever a estabilidade dos produtos que serão formados no curso de uma reação química. Portanto, a partir do conhecimento das energias de ligação presentes nos reagentes e produtos, pode-se estimar a variação de energia total envolvida na reação química. Um exemplo é a reação de hidrogenação do eteno, cuja equação química e cujas energias de ligação são apresentadas a seguir. H H H H C C + H H Metal H H C C H Calcule a energia média em módulo da ligação C = C presente na molécula do etileno e assinale a alternativa correta. Dados: Para resolução dessa questão considere as seguintes energias de ligação (valores médios): Cl – Cl: 243 kJ/mol, C – C: 347 kJ/mol, C – Cl: 331 kJ/mol. a) 766 kJ/mol b) 265 kJ/mol c) 694 kJ/mol d) 612 kJ/mol H C C = +146.0 kcal.mol-1 C H = +100.0 kcal.mol-1 C C = +82.9 kcal.mol-1 H H = +104.2 kcal.mol-1 04 - (UFG GO/2013) A tabela a seguir apresenta os valores de energia de ligação para determinadas ligações químicas. Considerando-se as informações apresentadas, pode-se concluir que a variação da energia envolvida na reação em kcal.mol–1 é, aproximadamente: a) 60 b) 33 c) 433 d) 167 02 - (UEFS BA/2014) Ligação química HI Cl Cl Para as moléculas de etanol e butanol, os valores totais da energia de ligação (em kcal/mol) destas moléculas são respectivamente, iguais a: a) 861 e 1454. b) 668 e 1344. c) 668 e 1134. d) 778 e 1344. e) 778 e 1134. Energia de ligação 1 (kJmol ) 300 243 H Cl 433 II 152 Os produtos da reação química precisam absorver 1018kJ para que ela ocorra. 03 - (ACAFE SC/2013) Considere que a reação química abaixo possui um H = 154 kJ/mol. H H DATA: 15/03/2015 2HI(g) + Cl2(g) 2HCl(g) + I2(g) A formação de uma ligação covalente é um processo em que há liberação de energia. Entretanto, ao se clivar ou “quebrar” uma ligação química, é preciso consumi-la. Quanto maior a energia de uma ligação química, mais forte é a ligação, e mais difícil de “quebrá-la”. Assim, como as entalpias padrão de formação das substâncias químicas podem ser usadas para calcular as variações de entalpia das reações químicas, as energias de ligações químicas também permitem calculá-las com boas aproximações. A partir das informações do texto, dos dados da tabela e da equação química, é correto afirmar: a) A ruptura da molécula de HI(g) é mais fácil que a da molécula de I2(g). b) A variação de entalpia, aproximada, da reação química representada é 443kJ. c) A entalpia padrão de formação do iodo, de acordo com a equação química é, aproximadamente, 339kJmol–1. d) A reação química representada libera 175kJ. 05 - (UDESC SC/2013) Explosivos são usados de forma pacífica na abertura de estradas, túneis e minas ou na implosão de edifícios. O princípio teórico do processo químico envolvido está relacionado ao conceito de energia de ligação. A decomposição da nitroglicerina, C3H5N3O9(l), é rápida e gera grande quantidade de gases como N2(g), CO2(g), H2O(g) e pequena quantidade de O2(g). Analise as proposições em relação ao processo de combustão. I. A energia das ligações na nitroglicerina é fraca. II. A reação tem H > 0. III. A energia das ligações nos produtos formados é muito fraca. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa I é verdadeira. b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente a afirmativa III é verdadeira. d) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. e) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. 1 06 - (FGV SP/2012) O Teflon é um polímero sintético amplamente empregado. Ele é formado a partir de um monômero que se obtém por pirólise do trifluormetano. O trifluormetano, CHF3, é produzido pela fluoração do gás metano, de acordo com a reação CH4(g) + 3F2(g) CHF3(g) + 3 HF(g). e) d > 0,154 nm e E > 348 kJ/mol. 09 - (FCM MG/2012) Considerando os seguintes dados: Ligação química H O O O Energia de ligação (kcal. Mol1 ) q1 q2 O O 2H – O – O – H (g) 2H – O – H(g) + O = O (g) + 16 kcal (H = –16 kcal ) Conclui-se que: a) q3 > q2 + q1. b) q3 > q2 >q1. c) q3 = 2q2. d) q3 > 2q2. Dados: H 0f (kJ mol 1 ) CHF3 (g) 1437 CH 4 (g) 75 HF(g) 271 A entalpia-padrão da reação de fluoração do gás metano, em kJ.mol–1, é igual a a) –1 633. b) –2 175. c) –2 325. d) +1 633. e) +2 175. 07 - (ESCS DF/2012) A reação do 4-bromo-but-1-eno com o bromo molecular produz a substância 1,2,4-tribromo-butano: H C H C H Br C C H + Br 10 - (MACK SP/2011) O gás propano é um dos integrantes do GLP (gás liquefeito de petróleo) e, desta forma, é um gás altamente inflamável. Abaixo está representada a equação química NÃO BALANCEADA de combustão completa do gás propano. C3H8(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(v) Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão. Br Ligação H H H H Br Br H Br C C C C H H H H CH OO CO CC OH H A tabela a seguir apresenta valores médios de algumas energias de ligação em kJ.mol–1. CH 413 281 CC 347 CC 614 Br Br 193 A variação de entalpia envolvida na produção de um mol de 1,2,4-tribromo-butano, em kJ, calculada com os dados da tabela é igual a: a) + 295; b) + 179; c) + 36; d) – 102; e) – 245. 08 - (FUVEST SP/2012) Em cadeias carbônicas, dois átomos de carbono podem formar ligação simples (C–C), dupla (C=C) ou tripla (CC). Considere que, para uma ligação simples, a distância média de ligação entre os dois átomos de carbono é de 0,154 nm, e a energia média de ligação é de 348 kJ/mol. Assim sendo, a distância média de ligação (d) e a energia média de ligação (E), associadas à ligação dupla (C=C), devem ser, respectivamente, a) d < 0,154 nm e E > 348 kJ/mol. b) d < 0,154 nm e E < 348 kJ/mol. c) d = 0,154 nm e E = 348 kJ/mol. d) d > 0,154 nm e E < 348 kJ/mol. Energia de Ligação (kJ mol 1 ) 413 498 744 348 462 Assim, a variação de entalpia da reação de combustão de um mol de gás propano será igual a a) – 1670 kJ. b) – 6490 kJ. c) + 1670 kJ. d) – 4160 kJ. e) + 4160 kJ. Ligação Energia C Br q3 11 - (UERJ/2011) O metanal é um poluente atmosférico proveniente da queima de combustíveis e de atividades industriais. No ar, esse poluente é oxidado pelo oxigênio molecular formando ácido metanoico, um poluente secundário. Na tabela abaixo, são apresentadas as energias das ligações envolvidas nesse processo de oxidação. Ligação OO C-H C-O CO O-H Energia de ligação (kJ.mol -1 ) 498 413 357 744 462 Em relação ao metanal, determine a variação de entalpia correspondente à sua oxidação, em kJ.mol–1, e nomeie sua geometria molecular. 12 - (UFAL/2011) Reação química é um processo que geralmente envolve quebra de ligações nos reagentes e formação de ligações 2 nos produtos. A energia média de ligação carbonohidrogênio no metano pode ser obtida determinando-se o valor: a) da energia da reação CH4 (g) C(g) + 2H2 (g) b) da energia da reação CH4 (g) C(g) + 4H(g) c) da energia da reação CH2 (g) C(s) + 4H(g) d) de 1/4 da energia da reação CH4 (g) C(g) + 2H2 (g) e) de 1/4 da energia da reação CH4 (g) C(g) + 4H(g) 13 - (ITA SP/2011) Considere a energia liberada em I. combustão completa (estequiométrica) do octano e em II. célula de combustível de hidrogênio e oxigênio. Assinale a opção que apresenta a razão CORRETA entre a quantidade de energia liberada por átomo de hidrogênio na combustão do octano e na célula de combustível. Dados: Energias de ligação, em kJ mol–1: C – C 347 C – H 413 C = O 803 H – H 436 H – O 464 O = O 498 a) 0,280 b) 1,18 c) 2,35 d) 10,5 e) 21,0 GABARITO: 1) Gab: B 2) Gab: D 3) Gab: D 4) Gab: D 5) Gab: A 6) Gab: B 7) Gab: D 8) Gab: A 9) Gab: D 10) Gab: A 11) Gab:H = 2 x 413 + 744 + 498 – 413 – 744 – 357 – 462 2 = –157kJ.mol–1Trigonal plana 12) Gab: E 13) Gab: C 14) Gab: Número de oxidação do carbono = +4 H = –50 kJmol–1 15) Gab: E 14 - (UERJ/2009) No metabolismo das proteínas dos mamíferos, a uréia, representada pela fórmula (NH2)2CO, é o principal produto nitrogenado excretado pela urina. O teor de uréia na urina pode ser determinado por um método baseado na hidrólise da uréia, que forma amônia e dióxido de carbono. Na tabela abaixo são apresentadas as energias das ligações envolvidas nessa reação de hidrólise. A partir da fórmula estrutural da uréia, determine o número de oxidação do seu átomo de carbono e a variação de entalpia correspondente a sua hidrólise, em kJ.mol–1. 3