The present tenses
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EXERCÍCIOS (RECUPERAÇÃO) Professor: ALEX ALUNO(A):______________________________________________________________________ DATA: 29/07/2015 Físico-Química Termoquímica 4. Para diminuir o efeito estufa causado pelo CO2, emitido pela queima de combustíveis automotivos, emprega-se um combustível que produza menor quantidade de CO2 por kg de combustível queimado, considerando-se a quantidade de energia liberada. No Brasil, utilizasse principalmente a gasolina (octano) e o etanol, cujas entalpias de combustão encontram-se relacionadas na tabela seguinte. 1. Em uma aula de Química Geral, o professor falava sobre termoquímica – energia produzida por materiais orgânicos – e, para esclarecer seus alunos, ele falou: “Sabe-se que materiais orgânicos como fezes de animais, se armazenadas dentro de câmaras e colocadas sobre determinadas condições de pressão e temperatura, podem produzir biogás, composto, principalmente, de metano” e concluiu: “o calor de combustão do metano à pressão constante é 880kJ / mol ”. Com base nestas informações, Composto etanol 1370 gasolina 5464 A análise dessas informações permite concluir que a(o) __________ libera mais energia por mol de gás carbônico produzido, sendo assinale a alternativa correta. a) O metano é um líquido inflamável à pressão atmosférica. b) Na molécula de metano, cada átomo de hidrogênio é ligado ao átomo de carbono por ligações covalentes e possui estrutura piramidal. c) A combustão do gás metano é um processo endotérmico. d) A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. e) A queima de 5,0Kg de gás metano libera uma energia de que o valor encontrado é de___________ kJ mo1. Os termos que completam, corretamente, as lacunas são a) etanol, 685. b) etanol, 1370. c) gasolina, 683. d) gasolina, 685. e) gasolina, 5464. 2,75 108 J. 2. A reação de termita, esquematizada, é uma importante reação fortemente exotérmica, explorada nas mais diversas aplicações, desde experimentos didáticos à utilização como solda em grandes peças metálicas. Fe2O3 (s) 2A(s) A 2O3 (s) Fe(s) a) Ao misturar os reagentes dessa reação, qual a massa necessária de alumínio para reagir 16 g de Fe2O3 ? b) Calcule a variação de energia livre da reação de termita a 5. Um artigo científico recente relata um processo de produção de gás hidrogênio e dióxido de carbono a partir de metanol e água. Uma vantagem dessa descoberta é que o hidrogênio poderia assim ser gerado em um carro e ali consumido na queima com oxigênio. Dois possíveis processos de uso do metanol como combustível num carro – combustão direta ou geração e queima do hidrogênio – podem ser equacionados conforme o esquema abaixo: combustão CH3OH(g) 3 O2 (g) CO2 (g) 2 H2O(g) 2 direta geração e CH3OH(g) H2O(g) CO2 (g) 3H2 (g) queima de H2 (g) 1 O2 (g) H2O(g) hidrogênio 2 De acordo com essas equações, o processo de geração e queima de hidrogênio apresentaria uma variação de energia a) diferente do que ocorre na combustão direta do metanol, já que as equações globais desses dois processos são diferentes. b) igual à da combustão direta do metanol, apesar de as equações químicas globais desses dois processos serem diferentes. c) diferente do que ocorre na combustão direta do metanol, mesmo considerando que as equações químicas globais desses dois processos sejam iguais. d) igual à da combustão direta do metanol, já que as equações químicas globais desses dois processos são iguais. 1600 C. Dados: M(g mol1) : A 27; Fe 56; O 16. Reação ΔGT 1600C (kJ mol1) 4 2 A O2 A 2O3 3 3 800 2Fe O2 2FeO 325 6FeO O2 2Fe3O4 168 4Fe3O4 O2 6Fe2O3 90 3. O metanol é um álcool utilizado como combustível em alguns tipos de competição automotiva, por exemplo, na Fórmula Indy. A queima completa (ver reação termoquímica abaixo) de 1 L de metanol (densidade 0,80 g mL1) produz energia na forma de 6. O isoctano líquido (C8H18 ) e o gás hidrogênio são importantes combustíveis. O primeiro está presente na gasolina; o segundo, na propulsão de foguetes. As entalpias aproximadas de formação do gás carbônico, do vapor de água e do isoctano líquido (C8H18 ) são, calor (em kJ) e CO2 (em gramas) nas seguintes quantidades respectivamente: 2 CH3 OH( ) 3 O2(g) 4 H2O( ) 2 CO2(g) ; ΔH 1453 kJ Considere: M(CH3OH) 32 g mol1 M(CO2 ) 44 g mol1 3 3 a) 18,2 10 e 1,1 10 3 3 b) 21,3 10 e 0,8 10 3 3 c) 21,3 10 3 3 e 1,1 10 e) 36,4 10 e 1,8 10 d) 18,2 10 e 0,8 10 Hoc (kJ mo1) respectivamente, 393, 242 e 259 kJ / mol. A partir desses dados, o calor liberado na combustão de 1 kg de hidrogênio gasoso é, aproximadamente, ________ vezes maior do que o calor liberado na combustão de 1kg de isoctano líquido. 3 3 a) 0,4 1 http://www1.folha.uol.com.br/folha/educacao/ult305u10268.sh tml. Acesso em 3/7/2014 A reação e a energia envolvidas estão descritas na equação abaixo: b) 0,9 c) 2,7 d) 33,0 e) 53,2 7. A queima de combustíveis sempre leva à liberação de quantidades consideráveis de energia. Um exemplo é a combustão do etanol, que pode ser representada por: C2H3OH( ) 2CO2(g) 3H2O( ) 1 H 1368 KJ mol Nesse sentido, é correto afirmar que: a) 3 mols de C2H5OH absorvem 4104 KJ de energia. b) 3 mols de O2 quando são consumidos na reação liberam 456 KJ de energia. c) 23 g de C2H5OH liberam 68,4 KJ de energia. d) Quando a reação libera 1368 KJ de energia são formados 56 g de CO2. e) Para se liberar 6840 KJ de energia é necessário se queimar 5 mols de C2H5OH. 8. Um dos maiores problemas do homem, desde os tempos préhistóricos, é encontrar uma maneira de obter energia para aquecê-lo nos rigores do inverno, acionar e desenvolver seus artefatos, transportá-lo de um canto a outro e para a manutenção de sua vida e lazer. A reação de combustão é uma maneira simples de se obter energia na forma de calor. Sobre a obtenção de calor, considere as equações a seguir. C(grafite) O2 (g) CO2 (g) ΔH 94,1 kcal 1 H2 O( ) H2 (g) O2 (g) 2 C(grafite) 2H2 (g) CH4 (g) ΔH 68,3 kcal ΔH 17,9 kcal Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o valor do calor de combustão (ΔH) do metano (CH4 ) na equação a seguir. CH4 (g) 2O2 (g) CO2 (g) 2H2O( ) a) 212,8 kcal b) 144,5 kcal c) 43,7 kcal d) 144,5 kcal e) 212,8 kcal CaO(s) H2O() Ca(OH)2 (aq) H 20, 4kcal / mol Considere que são necessários 0,3kcal de energia para se elevar em 1C a temperatura de 300mL de água contida numa latinha de café “hot when you want” e que toda energia liberada seja utilizada para aquecer a bebida. Qual a massa aproximada de óxido de cálcio (CaO) que será utilizada na reação para que a temperatura da bebida passe de 20C para 60C ? a) 33 g b) 0,014 g c) 12 g d) 0,82 g 11. Hot pack e cold pack são dispositivos que permitem, respectivamente, aquecer ou resfriar objetos rapidamente e nas mais diversas situações. Esses dispositivos geralmente contêm substâncias que sofrem algum processo quando eles são acionados. Dois processos bastante utilizados nesses dispositivos e suas respectivas energias estão esquematizados nas equações 1 e 2 apresentadas a seguir. De acordo com a notação química, pode-se afirmar que as equações 1 e 2 representam processos de a) dissolução, sendo a equação 1 para um hot pack e a equação 2 para um cold pack. NH4NO3 (s) H2O() NH4 (aq) NO3 (aq) CaC 2 (s) H2O() Ca2 (aq) 2C (aq) ΔH 26 kJ mol1 ΔH 82 kJ mol1 1 2 b) dissolução, sendo a equação 1 para um cold pack e a equação 2 para um hot pack. c) diluição, sendo a equação 1 para um cold pack e a equação 2 para um hot pack. d) diluição, sendo a equação 1 para um hot pack e a equação 2 para um cold pack. 12. A reação de cloração do metano, em presença de luz, é mostrada abaixo. CH4 C 2 CH3C HC H 25kcal mol1 Considere os dados de energia das ligações abaixo. 9. O nitrato de amônio pode ser utilizado na fabricação de fertilizantes, herbicidas e explosivos. Sua reação de decomposição está representada abaixo: NH4NO3(s) N2O(g) 2H2O(g) H 37 kJ A energia liberada (em módulo) quando 90 g de água é formada por essa reação é: Dados: H : 1g / mo; O : 16 g / mo; N : 14 g / mo. a) 74 kJ. b) 92,5 kJ. c) 185 kJ. d) 41,6 kJ. 10. “Está chegando ao Brasil, o café “hot when you want” (em português, “quente quando você quiser”), da Nescafé, desenvolvido na Universidade de Southampton, Inglaterra. Basta apertar um botão no fundo da lata, esperar três minutos e pronto! Café quentinho (a 60C ) durante 20 minutos! Mas, afinal, qual será a tecnologia de ponta do “hot when you want”? Apenas um compartimento no fundo da lata que contém, separadamente, a cal viva (a mesma do fogo grego!) e a água. Ao apertar o botão no fundo da lata, a placa que separa essas duas substâncias se rompe e a reação começa. O calor desprendido na reação é então aproveitado para aquecer o café na parte superior da lata. Simples, mas genial!” C H 105kcal mol1 C C 58kcal mol1 H C 103kcal mol1 A energia da ligação C C, no composto CH3 C, é a) 33kcal mol1. b) 56kcal mol1. c) 60kcal mol1. d) 80kcal mol1. e) 85kcal mol1. 13. O hidróxido de magnésio, base do medicamento vendido comercialmente como Leite de Magnésia, pode ser usado como antiácido e laxante. Dadas as reações abaixo: I. 2Mg(s) O2(g) 2MgO(s) H 1.203,6 kJ II. Mg(OH)2(s) MgO(s) H2O( ) III. 2H2(g) O2(g) 2H2O( ) H 37,1kJ H 571,7 kJ Então, o valor da entalpia de formação do hidróxido de magnésio, de acordo com a reação Mg(s) H2(g) O2(g) Mg(OH)2(s) , é: 2 III. Uma das desvantagens do uso do isobutanol adicionado à gasolina reside no fato de ele ser mais miscível com a água, quando comparado ao etanol, aumentando o risco de adulteração. Está CORRETO, apenas, o que se afirma em a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. a) 1.849,5 kJ b) 1.849,5 kJ c) 1.738,2 kJ d) 924,75 kJ e) 924,75 kJ TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O fosgênio é um gás extremamente venenoso, tendo sido usado em combates durante a Primeira Guerra Mundial como agente químico de guerra. É assim chamado porque foi primeiro preparado pela ação da luz do sol em uma mistura dos gases monóxido de carbono (CO) e cloro (C 2 ), conforme a equação balanceada da reação descrita a seguir: CO(g) C 2(g) COC 2(g) . 745 kJ / mol 328 kJ / mol 243 kJ / mol a) 522 kJ b) 78 kJ c) 300 kJ d) 100 kJ e) 141kJ 15. Um grupo de pesquisa da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, usou um tipo de fungo e de bactéria para produzir isobutanol. Segundo os pesquisadores, esse biocombustível teria maior compatibilidade com a gasolina que o etanol. (Disponível em: http://noticias.uol.com.br/meioambiente/ultimas-noticias/redacao/2013/08/28/fungo-ebacteria-gerambiocombustivel-mais-proximo-da-gasolina-que-oetanol.htm. Adaptado.) 0 A tabela a seguir apresenta o calor-padrão de formação ΔH f dos combustíveis citados, do gás carbônico e da água. Considere que os combustíveis apresentam a mesma densidade. Água líquida H2 O –286 Etanol C2H6 O Gás carbônico Gasolina C8H18 ΔH ? Para tanto, dispõem-se das seguintes entalpias-padrão de combustão: I. C2H4(g) 3 O2(g) 2CO2(g) 2H2O( ) II. H2(g) 1 2O2(g) H2O( ) ΔHc 285,8 kJ / mol III. C2H6 7 2O2(g) 2CO2(g) 3H2O( ) ΔHc 1.560,7 kJ / mol Assim, utilizando a Lei de Hess para calcular o valor de ΔH desejado, assinale o que for correto. 01) Deve-se multiplicar a reação I por 2. 02) Deve-se inverter a reação III. 04) O valor do ΔH desejado é –136,3 kJ. 08) A reação de hidrogenação do eteno é endotérmica. 1080 kJ / mol ΔH0f kJ / mol C2H4(g) H2(g) C2H6(g) ΔHc 1.411,2 kJ / mol 14. Considerando os dados termoquímicos empíricos de energia de ligação das espécies, a entalpia da reação de síntese do fosgênio é Dados: Energia de Ligação Substância 16. Deseja-se determinar o valor de ΔH da reação de hidrogenação do eteno, representada abaixo. –1368 –394 –5471 Isobutanol C4H10 O –335 Dados: Massas atômicas (em u): H = 1; C = 12; O = 16 São feitas três afirmativas sobre a utilização desses biocombustíveis. Analise-as. I. Na queima completa de massas iguais, o isobutanol libera mais energia que o etanol. II. A maior compatibilidade do isobutanol com a gasolina se deve a sua menor polaridade comparada ao etanol. 17. O craqueamento (craking) é a denominação técnica de processos químicos na indústria por meio dos quais moléculas mais complexas são quebradas em moléculas mais simples. O princípio básico desse tipo de processo é o rompimento das ligações carbono-carbono pela adição de calor e/ou catalisador. Um exemplo da aplicação do craqueamento é a transformação do dodecano em dois compostos de menor massa molar, hexano e propeno (propileno), conforme exemplificado, simplificadamente, pela equação química a seguir: C12H26( ) C6H14( ) 2 C3H6(g) São dadas as equações termoquímicas de combustão completa, no estado-padrão para três hidrocarbonetos: 37 O2(g) 12 CO2(g) 13 H2O( ) 2 19 C6H14(g) O2(g) 6 CO2(g) 7H2O( ) 2 9 C3H6(g) O2(g) 3 CO2(g) 3 H2O( ) 2 C12H26( ) ΔHC 7513,0 kJ / mol ΔHC 4163,0 kJ / mol ΔHC 2220,0 kJ / mol Utilizando a Lei de Hess, pode-se afirmar que o valor da variação de entalpia-padrão para o craqueamento do dodecano em hexano e propeno, será a) ‒ 13896,0 kJ/mol. b) ‒ 1130,0 kJ/mol. c) + 1090,0 kJ/mol. d) + 1130,0 kJ/mol. e) + 13896,0 kJ/mol. 18. São dadas as equações termoquímicas para a formação da água a partir dos elementos: H2(g) 1 2O2(g) H2O(s) ; ΔH 70 kcal / mol. H2(g) 1 2O2(g) H2O( ) ; ΔH2 68,3 kcal / mol. H2(g) 1 2O2(g) H2O(v) ; ΔH 57,8 kcal / mol. A partir das afirmativas abaixo: I. O valor de ΔH maior que zero indica que as reações são exotérmicas. 3 II. A transformação H2O(v) H2O( ) libera 10,5 kcal / mol. Fe2O3 160; A 27 g Fe2O3 (s) 2A(s) A 2O3 (s) Fe(s) III. O calor de solidificação da água vale 12,2 kcal / mol. 16 g energia que 1mol de H2O( ) . V. A formação de água a partir do hidrogênio libera calor. É VERDADEIRO apenas o que se afirma em: a) I, II e III. b) III, IV e V. c) II, IV e V. d) I, III e IV e) II, III e V. 19. Uma alimentação saudável, com muitas frutas, traz incontáveis benefícios à saúde e ao bem-estar. Contudo, a ingestão de fruta verde deixa um sabor adstringente na boca. Por isso, o gás eteno é utilizado para acelerar o amadurecimento das frutas, como a banana. Industrialmente, o eteno é obtido pela desidrogenação do etano, em altas temperaturas 500 C e na presença de um catalisador (óxido de vanádio), conforme mostrado na reação a seguir 1 Energia de ligação kJ mol Ligação Energia CH CC CC 412 348 612 O valor absoluto da energia de ligação H H em kJ mol1, é, aproximadamente, a) 124. b) 436. c) 684. d) 872. e) 1368. 20. A equação química abaixo representa a reação da produção industrial de gás hidrogênio. 2 27 g 160 g IV. A energia de 1mol de H2O no estado vapor é maior que a m A m A 5,4 g b) A partir da tabela fornecida deve-se acertar as etapas intermediárias para chegar-se à global. Somando as etapas, teremos: 2A 1,5O2 1A 2O3 ΔG1 1200 kJ / mol 2FeO 2Fe O2 ΔG2 325 kJ / mol 2 1 Fe O 2FeO O2 3 3 4 3 1 Fe2O3 2 1 Fe O O2 3 3 4 6 ΔG3 56 kJ / mol ΔG4 15 kJ / mol Global 2A 1 Fe2O3 1A 2O3 2Fe ΔG ( 1200 325 56 15) kJ / mol ΔG 1600 oC 804 kJ / mol Resposta da questão 3: [A] Resposta da questão 4: [A] Resposta da questão 5: [D] Resposta da questão 6: [C] Resposta da questão 7: [E] Resposta da questão 8:[A] Resposta da questão 9:[B] Resposta da questão 10: [A] Resposta da questão 11:[B] Resposta da questão 12:[E] Resposta da questão 13:[D] Resposta da questão 14: [B] Resposta da questão 15:[D] Resposta da questão 16: 02 + 04 = 06. Resposta da questão 17: [C] Resposta da questão 18: [C] Resposta da questão 19: [B] Resposta da questão 20: H2O g C s CO g H2 g Equação global. Para obtermos a equação global, devemos aplicar a Lei de Hess com as equações fornecidas. Assim: 1 O ΔH0 242,0 kJ 2 2 g Equação I inverter H2O g H2 g Equação II manter C s O 2 g CO 2 g Na determinação da variação de entalpia dessa reação química, são consideradas as seguintes equações termoquímicas, a 25 C Equação III inverter e dividir por 2 CO 2(g) CO(g) e 1atm : H2O g C s CO g H2 g com valor de ΔH 87 kJ por mol de hidrogênio produzido. H2O g C s CO g H2 g 1 H2 g O2 g H2O g 2 ΔH 242,0 kJ C s O2 g CO2 g ΔH0 393,5 kJ O2 g 2CO g 2CO2 g ΔH0 477,0 kJ 0 Calcule a energia, em quilojoules, necessária para a produção de 1kg de gás hidrogênio e nomeie o agente redutor desse processo industrial. Gabarito: Resposta da questão 1: [E] Resposta da questão 2: a) Teremos: ΔH0 393,5 kJ 1 O2(g) ΔH0 238,5,0 kJ 2 Assim: 2 g de H2 produzido 87 kJ 1000 g E E 43.500 kJ/kg de hidrogênio produzido. O agente redutor da reação é o carbono, pois este sofre oxidação, conforme mostra o esquema abaixo: H2O(g) C(s) CO(g) H2(g) 4 Nox 0 Nox 2
