2H 2 O (l) 2 H 2 (g) + O 2 (g)

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1 TERMOQUÍMICA PROF. Emanuel - INTENSIVO 1) Atualmente, uma opção também considerada para o problema dos combustíveis é o uso de gás hidrogênio. Esse gás apresenta diversas vantagens, entre as quais o fato de sua combustão não gerar substâncias poluentes. O calor latente de vaporização, a 100ºC, do produto obtido na combustão do gás hidrogênio é igual a 539 cal/g. Considerando essas informações, julgue os itens que se seguem. ( ) A quantidade de calor envolvida na vaporização de l mol do produto da combustão do H 2 é superior a 9 kcal. ( ) Independentemente da quantidade de H 2 (g) utilizada na queima, a variação de entalpia será a mesma. ( ) Se as medidas forem realizadas nas mesmas condições de temperatura e pressão, o valor da variação de entalpia por mol de produto obtido para a reação de combustão do H 2 (g) será diferente do valor da entalpia-padrão de formação desse produto. 2) Qualquer ácido reage com Mg(OH) 2 (aq) formando o sal correspondente e água. Sabendo-se que a entalpia de diluição do ácido sulfúrico é de 20,2 kcal/mol, e considerando a reação dele líquido e dele aquoso com o hidróxido de magnésio aquoso, julgue os itens. ( ) A reação do H 2 SO 4 (l) com o Mg(OH) 2 (aq) libera maior quantidade de calor ( H 1 ). ( ) A reação do H 2 SO 4 (aq) com o Mg(OH) 2 (aq) libera maior quantidade de calor ( H 2 ). ( ) As duas reações liberam a mesma quantidade de calor, pois são idênticas. ( ) A diferença entre as quantidades de calor liberadas pelas duas reações ( H 1 H 2 ) é de 20,2 kcal/mol. 3) O hidrogênio é uma matéria-prima gasosa importante nas indústrias químicas e de petróleo. Um dos processos utilizados industrialmente para a sua obtenção é a eletrólise de água alcalinizada, que fornece hidrogênio de elevada pureza, podendo ser representado pela decomposição da água líquida, conforme a equação abaixo, cuja variação de entalpia corresponde a + 571,6 kj, a 25ºC e 1 atm. 2H 2 O (l) 2 H 2 (g) + O 2 (g) Sabendo que o calor de vaporização para a água, H 2 O(l) H 2 O(g), é +44 kj/mol, a 25ºC e 1 atm, calcule, em kj/mol, o valor da variação de entalpia para a produção de gás hidrogênio a partir da decomposição de água no estado gasoso, à mesma temperatura e à mesma pressão. Dividida o valor calculado por 10 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista. 4) Considere as seguintes transformações: I. Degelo de um freezer. II. Sublimação da naftalina. III. Formação de uma nuvem de chuva a partir do vapor d água do ar. IV. Combustão do álcool comum. Dessas transformações, são exotérmicas somente: a) I e II b) II e III c) III e IV

2 d) I, II e IV e) II, III e IV 5) O metano (CH 4 ), conhecido como gás natural, pode ser substituído pelos combustíveis gasolina e/ou álcool (etanol). Dadas as entalpias padrão de formação das seguintes substâncias: O calor, em KJ, envolvido na combustão completa de 0,5 mol de metano, ocorre com: a) liberação de 802,3; b) absorção de 802,3; c) absorção de 475,9; d) liberação de 401,1; e) liberação de 951,9. 6) O gás metano, que pode ser obtido na fermentação do lixo orgânico, tem sido sugerido como combustível alternativo. Se o objetivo for substituir a gasolina por metano, que massa do mesmo seria necessária para produzir a mesma quantidade de energia que seria produzida por 22,8 kg de gasolina? a) 37,0 kg b) 27,5 kg c) 10,9 kg d) 18,4 kg DADOS: Composição média da gasolina: C 8 H 18 Entalpia de combustão da gasolina: kj/mol Entalpias de formação (kj/mol): gás carbônico = 393 água líquida = 286; metano = 75 Massas molares (g/mol): C = 12, H = 1 7) A BMW testa veículos movidos a hidrogênio e antecipa uma novidade que chegará ao mercado em A indústria (...) aposta no hidrogênio como um dos mais promissores substitutos da gasolina. Ele não depende de reservas estratégicas e é facilmente obtido com a quebra da molécula da água. (...) Em vez de dióxido de carbono, o escapamento expele água. O hidrogênio pode zerar a emissão de poluentes por veículos no futuro... Com base nos dados da tabela podemos afirmar que a variação de entalpia ( H) da reação H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(g), em kj/mol H 2 O(g), é: a) 484

3 b) 242 c) d) e) ) As sensações causadas pelos equipamentos radicais dos parques de diversão são pura química. Tudo começa quando as glândulas suprarrenais liberam glicocorticoides que estimulam a conversão de glicogênio ((C 6 H 10 O 5 )n) em glicose (C 6 H 12 O 6 ), cujo metabolismo produz energia imediata para o corpo. Do núcleo das suprarrenais é secretada adrenalina, um hormônio que vai para a corrente sanguínea e aumenta a frequência cardíaca e a respiratória, além de dilatar as artérias que nutrem os músculos. A sensação de perigo iminente promove a liberação de dopamina e noradrenalina, que alertam as várias regiões cerebrais. Enfim, é a ação sinérgica dessas substâncias que, em algumas pessoas, causa o grande prazer de ir a um parque de diversões. A seguir, são apresentadas as equações químicas simplificadas da conversão de glicogênio em glicose (reação I) e da oxidação da glicose (reação II). reação I: (C 6 H 10 O 5 )n(s) + nh 2 O(l) nc 6 H 12 O 6 (s) reação II: C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) 6CO 2 (g) + 6H 2 O(l) Com base nas informações, julgue os itens. ( ) A variação de entalpia da reação II é ilustrada corretamente no esquema abaixo. ( ) A reação II se trata de uma reação de combustão completa. Considerando os valores de entalpias padrão de formação (ΔH f), a 25 ºC, apresentados na tabela e sabendo que a entalpia padrão de combustão da glicose a 25 ºC é kj/mol, assinale a opção que apresenta o valor, em kj/mol, da entalpia padrão de formação da glicose, a 25 ºC. a) b) c) d)

4 9) Sob condição ambiente de temperatura e pressão, o hidrogênio e um gás incolor, inodoro, insípido, com densidade igual a 0,089 g/ml, a 0 C e 1 atm, e muito mais leve que o ar. No estado líquido, quando armazenado a -253 C, o hidrogênio ocupa volume 700 vezes menor que em forma de gas. Acima dessa temperatura, o hidrogênio pode ser armazenado, como gás comprimido, em cilindros de alta pressão. A seguir, são apresentados a equação que representa a reação de combustão do hidrogênio e o respectivo valor de entalpia de combustão padrão (ΔH comb). ( ) O calor necessário para a vaporização de 1,0 mol de hidrogênio líquido equivale a energia necessária para serem rompidas as ligações covalentes nas moléculas de hidrogênio. ( ) Assumindo-se que a entalpia de vaporização da água a seja +44 kj/mol, conclui-se que a equação H 2 O(g) H 2 O(l) + 44 kj representa a energia necessária no processo de condensação da água a 298 K. ( ) A energia liberada na queima de 1,0 L de H 2 (g) nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) e menor que kj. 10) Nas salinas, observa-se a vaporização da água como uma etapa do processo de obtenção do sal. As reações de formação da água líquida e da água gasosa, a 25ºC e 1,0 atm de pressão, são representadas por: H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O(l) H 0 = 285,8 kj/mol H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O(g) H 0 = 241,8 kj/mol Nessas condições de temperatura e pressão, a variação de entalpia, para a transformação de 1,0 mol de água líquida em 1,0 mol de água gasosa, é: a) 44,0 kj b) + 44,0 kj c) 527,6 kj d) + 527,6 kj 11) O carbeto de tungstênio, WC, é uma substância muito dura e, por esta razão, é utilizada na fabricação de vários tipos de ferramentas. A variação de entalpia da reação de formação do carbeto de tungstênio a partir dos elementos Cgrafite e W(s) é difícil de ser medida diretamente, pois a reação ocorre a 1.400ºC. No entanto, pode-se medir com facilidade os calores de combustão dos elementos Cgrafite, W(s) e do carbeto de tungstênio, WC(s): 2W(s) + 3O 2 (g) 2WO 3 (s) H = 1.680,6 kj Cgrafite + O 2 (g) CO 2 (g) H = 393,5 kj 2WC(s)+5O 2 (g) 2CO 2 (g)+2wo 3 (s) H = 2.391,6 kj

5 Pode-se, então, calcular o valor da entalpia da reação abaixo e concluir se a mesma é endotérmica ou exotérmica: W(s) + Cgrafite WC(s) H =? A qual alternativa correspondem o valor de H e o tipo de reação? a) 878,3 KJ; endotérmica b) 317,5 KJ; endotérmica c) 38,0 KJ; endotérmica d) +38,0 KJ; exotérmica e) +317,5 KJ; exotérmica 12) Os valores de energia de ligação entre alguns átomos são fornecidos no quadro abaixo. Considerando a reação representada por CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O(v) O valor aproximado de H em kj é de: a) 820 b) 360 c) d) ) A ureia é uma substância que resulta do metabolismo de proteínas, sendo utilizada como um importante aditivo em rações animais e em adubos nitrogenados. Industrialmente, a ureia pode ser sintetizada a partir da reação da amônia com o gás carbônico: Considere as equações a seguir: 2 NH 3 (g) + CO 2 (g) CO(NH 2 )2(s) + H 2 O(l) Baseado nas informações fornecidas é correto afirmar que a síntese industrial da ureia é a) exotérmica e libera 134 kj por mol da substância. b) endotérmica e libera kj de energia por mol da substância. c) endotérmica e absorve kj de energia por mol da substância.

6 d) exotérmica e absorve 134 kj por mol da substância. e) exotérmica e libera kj por mol da substância. 14) Julgue os itens. ( ) A Lei de Hess postula que se uma reação química pode ser expressa como a soma de outras reações, seu ΔH corresponde à soma dos ΔH das reações que constituem as várias etapas. ( ) A reação C 2 H 5 OH(l) + 3O 2 (g) 3H 2 O(l) + 2CO 2 (g) (ΔH < 0) pode ser usada como fonte de energia térmica. ( ) A fotossíntese é um exemplo de processo exotérmico. ( ) A energia da reação CO(g) + ½O 2 (g) CO 2 (g) é denominada calor de formação do CO 2 (g). ( ) Conhecendo-se o calor de formação da água nas fases líquida e gasosa, é possível calcular o ΔH para o processo H 2 O(l) H 2 O(g). ( ) A ruptura de ligações químicas é um processo endotérmico e a formação das mesmas é um processo exotérmico. ( ) A energia de uma ligação simples carbono - carbono(c-c) é menor do que uma ligação dupla carbono -carbono (C = C). 15) O calor liberado na queima de um mol de uma substância combustível, em condições estabelecidas, é chamado de calor molar de combustão e a quantidade de calor liberada por unidade de massa da substância combustível é chamada de poder calorífico. Analise os dados da tabela abaixo e julgue os itens a seguir. ( ) Na combustão de 1 kg de butano, é obtida um quantidade de calor menor do que na combustão de 1kg de gás hidrogênio (H 2 ). ( ) O gás hidrogênio (H 2 ) não é considerado um bom combustível em função do seu poder calorífico. ( ) Na combustão dessas substancias, a energia liberada na formação das ligações dos produtos é menor que a energia absorvida na ruptura das ligações dos reagentes. ( ) A soma das energias de ligação do butano é maior do que a do hidrogênio. 16) O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela destilação do petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno cataliasda por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química: A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais: A variação de entalpia do processo de trimerização, em kcal, para a formação de um mol de benzeno é mais próxima de a)

7 b) c) -50. d) e) ) Com a chegada dos carros com motor Flex, que funcionam tanto com álcool quanto com gasolina, é importante comparar o preço do litro de cada um desses combustíveis. Supondo-se que a gasolina seja octano puro e o álcool, etanol anidro, as transformações que produzem energia podem ser representadas por: Considere que, para o mesmo percurso, idêntica quantidade de energia seja gerada no motor Flex, quer se use gasolina, quer se use álcool. Nesse contexto, será indiferente, em termos econômicos, usar álcool ou gasolina se o quociente entre o preço do litro de álcool e do litro de gasolina for igual a: a) b) c) d) e) ) O besouro bombardeiro espanta seus predadores, expelindo uma solução quente. Quando ameaçado, em seu organismo ocorre a mistura de soluções aquosas de hidroquinona, peróxido de hidrogênio e enzimas, que promovem uma reação exotérmica, representada por: C 6 H 4 (OH) 2 (aq) + H 2 O 2 (aq) enzimas C 6 H 4 O 2 (aq) + 2H 2 O(l) O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos: C 6 H 4 (OH) 2 (aq) C 6 H 4 O 2 (aq) + H 2 (g) H 0 = KJ mol -1 H 2 O(l) O 2 (g) H 2 O 2 (aq) H 0 = + 95 KJ mol -1 H 2 O(l) 1 2 O 2 (g) + H 2 (g) H 0 = KJ mol -1 Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é a) -558 kj.mol -1 b) -204 kj.mol -1

8 c) +177 kj.mol -1 d) +558 kj.mol -1 e) +585 kj.mol -1 19) O biogás pode substituir a gasolina na geração de energia. Sabe-se que 60%, em volume, do biogás são constituídos de metano, cuja combustão completa libera cerca de 900 kj/mol. Uma usina produtora gera litros de biogás por dia. Para produzir a mesma quantidade de energia liberada pela queima de todo o metano contido nesse volume de biogás, será necessária a seguinte quantidade aproximada (em litros) de gasolina: a) 0,7 b) 1,0 c) 1,7 d) 3,3 e) 4,5 20) Células a combustível são opções viáveis para gerar energia elétrica para motores e outros dispositivos. O esquema representa uma dessas células e as transformações que nela ocorrem. Considerando que a constante de Faraday, F, seja igual a C/mol, a corrente elétrica (i), em ampère (coulomb por segundo), gerada por uma célula a combustível que opera por 10 minutos e libera 4,80 kj de energia durante esse período de tempo, é a) 3,32. b) 6,43. c) 12,9. d) 386. e) 772.

9 21) A energia liberada na combustão do etanol de cana de açúcar pode ser considerada advinda da energia solar, uma vez que a primeira etapa para a produção do etanol é a fotossíntese. As transformações envolvidas na produção e no uso do etanol combustível são representadas pelas seguintes equações químicas: Com base nessas informações, podemos afirmar que o valor de ΔH para a reação de fotossíntese é a) kj/mol. b) kj/mol. c) kj/mol. d) kj/mol. e) kj/mol. 22) 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. 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. 23) As transformações representadas a seguir referem-se à formação da água em fases diferentes a partir da combustão do gás hidrogênio. Assim sendo, o calor necessário para vaporizar 180 g de água é mais próximo de: Dados: Massa molar H 2 O = 18 g/mol. a) 44 kj b) 79 kj c) 440 kj d) 528 kj e) 5280 kj

10 24) O Benzeno pode ser obtido a partir de hexano por reforma catalítica. Considere as reações de combustão: Pode-se então afirmar que na formação de 1 mol de benzeno, a partir do hexano, há: a) liberação de 249 kj. b) absorção de 249 kj. c) liberação de 609 kj. d) absorção de 609 kj. e) liberação de 895 kj. 25) A respiração celular é um processo vital e ocorre por meio de reações químicas. Um exemplo pode ser a conversão da glicose em ácido pirúvico por meio da reação: Considere as reações a 25 C e 1 atm: Pode-se então afirmar que, na formação do ácido pirúvico a partir de 1 mol de glicose, há: a) liberação de 492 kj de energia. b) absorção de 492 kj de energia. c) liberação de 1650 kj de energia. d) absorção de 1650 kj de energia. e) liberação de 5124 kj de energia. GABARITO 1. C E E 2. C E E C C 5. A 6. D 7. B 8. C CC 9. E C E 10. B 11. C 12. A 13. A 14. C C E E C CC 15. C E E C 16. B 17. B 18. B 19. B 20. B 21. E 22. B 23. A 24. B 25. A