Termoquímica Pilhas Estequiometria

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1 Disciplina: QUÍMICA Segmento: EM Ano/Série: 2ª Turma: Assunto: Roteiro de Estudos Para Recuperação da I Etapa /2019 Aluno (a): Nº: Nota: Valor: 5,0 Pontos Professor (a): Magno Costa Querido (a) aluno(a), Você está recebendo um Roteiro de Estudo, que acreditamos ser de grande valia para sua efetiva recuperação, de aprendizagem e de nota. Desenvolva-o com muita atenção e esforço, para que seus resultados sejam melhores. Que Deus o ilumine. Um abraço fraterno. Prof. Magno Costa PROGRAMA DA PROVA DE RECUPERAÇÃO: Termoquímica Pilhas Estequiometria ENTREGAR ESSE ROTEIRO JUNTO DIRETAMENTE AO PROFESSOR DA DISCIPLINA. DIA DA ENTREGA: 28/05 /2019 Obs.: Todas as questões deverão vir com cálculos. Questões sem os devidos cálculos não serão consideradas. 1. (VUNESP) Considere a equação a seguir: 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2O (l) ΔH = 572 kj É correto afirmar que a reação é: a) exotérmica, liberando 286 kj por mol de oxigênio consumido. b) exotérmica, liberando 572 kj para dois mols de água produzida. c) endotérmica, consumindo 572 kj para dois mols de água produzida. d) endotérmica, liberando 572 kj para dois mols de oxigênio consumido. e) endotérmica, consumindo 286 kj por mol de água produzida. 2. (FUVEST) Os hidrocarbonetos isômeros antraceno e fenantreno diferem em suas entalpias (energias). Esta diferença de entalpia pode ser calculada, medindo-se o calor de combustão total desses compostos em idênticas condições de pressão e temperatura. Para o antraceno, há liberação de 7060 kj/mol e para o fenantreno, há liberação de 7040 kj/mol. Sendo assim, para 10 mols de cada composto, a diferença de entalpia é igual a a) 20 kj, sendo o antraceno o mais energético. b) 20 kj, sendo o fenantreno o mais energético. c) 200 kj, sendo o antraceno o mais energético. d) 200 kj, sendo o fenantreno o mais energético. e) 2000 kj, sendo o antraceno o mais energético.

2 3. (VUNESP) Sob certas circunstâncias, como em locais sem acesso a outras técnicas de soldagem, pode-se utilizar a reação entre alumínio (Al) pulverizado e óxido de ferro (Fe 2O 3) para soldar trilhos de aço. A equação química para a reação entre alumínio pulverizado e óxido de ferro (III) é: 2 Al (s) + Fe 2O 3 (s) Al 2O 3 (s) + 2 Fe (s) O calor liberado nessa reação é tão intenso que o ferro produzido é fundido, podendo ser utilizado para soldar as peças desejadas. Conhecendo-se os valores de entalpia de formação para o Al 2O 3 (s) = 1676 kj/mol e para o Fe 2O 3 (s) = 824 kj/mol, nas condições padrão (25 ºC e 1 atmosfera de pressão), calcule a entalpia dessa reação nessas condições. Apresente seus cálculos. 4. (FUVEST) 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: O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos: Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é a) kj.mol -1 b) kj.mol -1 c) kj.mol -1 d) kj.mol -1 e) kj.mol (VUNESP) Com base nos valores aproximados de ΔH para as reações de combustão do metano (gás natural) e do hidrogênio, CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2O (l) ΔH = 900 kj/mol 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2O (l) ΔH = 600 kj/mol e das massas molares: carbono = 12 g/mol, hidrogênio = 1 g/mol e oxigênio = 16 g/mol, calcule a massa de hidrogênio que fornece, na combustão, energia correspondente a 16 kg de metano. 6) (VUNESP) 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. 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. 7. (PUC-SP) Utilizando uma bomba calorimétrica é possível determinar o calor de combustão do benzeno, do hidrogênio e do carbono grafite, como ilustram os diagramas a seguir.

3 A partir desses dados, a entalpia de formação do benzeno (ΔHf) é: A) 3945 kj. mol 1. B) 1239 kj. mol 1. C) 808 kj. mol 1. D) 50 kj. mol 1. E) 2587 kj.mol 1 8. VUNESP O ácido nítrico é muito utilizado na indústria química como insumo na produção de diversos produtos, dentre os quais os fertilizantes. É obtido a partir da oxidação catalítica da amônia, através das reações: Calcule as entalpias de reação e responda se é necessário aquecer ou resfriar o sistema reacional nas etapas II e III, para aumentar a produção do ácido nítrico. Considere as reações dos óxidos de nitrogênio em condições padrões (p = 1 atm e t = 25 ºC), e as entalpias de formação (ΔHf) em kj.mol 1, apresentadas na tabela. 9. (MACKENZIE 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. C 3H 8 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2O (v) Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão. 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) kj. D) 4160 kj. E) kj.

4 10. (UNICAMP) Quando se utiliza um biossistema integrado numa propriedade agrícola, a biodigestão é um dos processos essenciais desse conjunto. O biodigestor consiste de um tanque, protegido do contato com o ar atmosférico, onde a matéria orgânica de efluentes, principalmente fezes animais e humanas, é metabolizada por bactérias. Um dos subprodutos obtidos nesse processo é o gás metano, que pode ser utilizado na obtenção de energia em queimadores. A parte sólida e líquida que sobra é transformada em fertilizante. Dessa forma, faz-se o devido tratamento dos efluentes e ainda se obtêm subprodutos com valor agregado. a) Sabe-se que a entalpia molar de combustão do metano é de 803 kj/mol; que a entalpia molar de formação desse mesmo gás é de 75 kj/mol; que a entalpia molar de formação do CO2 é de 394 kj/mol. A partir dessas informações, calcule a entalpia molar de formação da água nessas mesmas condições. No aparelho digestório de um ruminante ocorre um processo de fermentação de hexoses, semelhante ao que ocorre nos biodigestores. A equação abaixo tem sido utilizada para representar essa fermentação: 58C 6H 12O 6 59CH 3COOH + 24CH 3CH 2COOH + 15CH 3CH 2CH 2COOH + 62,5 CO ,5 CH H 2O b) Considere a seguinte afirmação: o processo de fermentação digestiva de ruminantes contribui para o aquecimento global, você concorda? Responda SIM ou NÃO e explique sua resposta. c) Qual seria o número de moles de gás metano produzido na fermentação de 5,8 quilogramas de hexose ingeridos por um ruminante? (Dada a massa molar de C6H12O6 = 180 g/mol). 11. (UEA AM) Em quatro tubos de ensaio contendo diferentes soluções aquosas, todas de concentração 1,0 mol/l e a 25 ºC, foram introduzidos fios de diferentes metais, retorcidos, formando espirais, conforme mostra a figura. É correto afirmar que houve depósito metálico e formação de bolhas de gás na superfície dos fios, respectivamente, nos tubos A) 1 e 3. B) 1 e 4. C) 2 e 3. D) 2 e 4. E) 3 e (UFRGS RS) O quadro abaixo relaciona algumas semirreações e seus respectivos potenciais padrão de redução, em solução aquosa. A partir desses dados, é correto afirmar que A) uma solução aquosa de hipoclorito poderá oxidar os íons Mn 2+. B) uma solução aquosa de H 2O 2 é um forte agente redutor.

5 C) o ozônio tem uma forte tendência a ceder elétrons em solução aquosa. D) a adição de H 2O 2 a uma solução aquosa, contendo oxigênio dissolvido, promove a formação de ozônio gasoso. E) o permanganato, entre as substâncias relacionadas no quadro, é o mais poderoso agente oxidante. 13. (UECE) Uma pilha é formada com eletrodos de alumínio e ouro que apresentam os potenciais de redução, respectivamente, 1,66 volts e 1,50 volts. Após analisar as características dessa pilha, podese afirmar corretamente que A) a reação do cátodo é Al Al e. B) a ddp da pilha é + 3,16 V. C) a reação global é Al 3+ + Au Au 3+ + Al. D) a equação global da pilha é Au 3+ (aq)/au // Al 3+ (aq)/al. 14. Considere as informações abaixo e assinale o que for correto. 01. Quando se mergulha uma lâmina de níquel metálico em uma solução contendo íons Cu 2+ (aq), ocorre deposição de cobre metálico sobre o níquel. 02. Quando se mergulha um fio de cobre metálico em uma solução contendo íons Ag +( aq), ocorre deposição de prata metálica sobre o fio de cobre. 04. Quando se mergulha um fio de cobre metálico em uma solução contendo íons Ni 2+ (aq), ocorre deposição de níquel metálico sobre o fio de cobre. 08. Se for montada uma pilha com os pares Ni 2+ (aq)/ni(s) e Cu 2+ (aq)/cu(s) nas condições padrão, o eletrodo de níquel metálico será o polo positivo da pilha. 16. É possível armazenar uma solução aquosa de Cu 2+ em um recipiente de níquel sem que haja deposição de cobre metálico. 15. (IFSC) A figura a seguir representa uma pilha com os respectivos potenciais de redução. Sobre as pilhas, leia e analise as seguintes proposições e determine a soma da(s) CORRETA(S). 01. Uma pilha é o emprego controlado de reações espontâneas de óxido-redução, gerando corrente elétrica Em uma pilha os elétrons são transferidos do cátodo para o ânodo. 04. Na pilha apresentada, o cobre atua como agente oxidante. 08. A pilha acima gera uma voltagem de 90 milivolts. 16. Em todas as pilhas o ânodo corresponde ao polo positivo, ou seja, polo onde ocorre a reação de oxidação. 32. O níquel sofre redução na pilha apresentada. 16. (PUC SP)

6 A formação da ferrugem é um processo natural e que ocasiona um grande prejuízo. Estima-se que cerca de 25% da produção anual de aço é utilizada para repor peças ou estruturas oxidadas. Um estudante resolveu testar métodos para evitar a corrosão em um tipo de prego. Ele utilizou três pregos de ferro, um em cada tubo de ensaio. No tubo I, ele deixou o prego envolto por uma atmosfera contendo somente gás nitrogênio e fechou o tubo. No tubo II, ele enrolou um fio de cobre sobre o prego, cobrindo metade de sua superfície. No tubo III, ele cobriu todo o prego com uma tinta aderente. Após um mês o estudante verificou formação de ferrugem A) em nenhum dos pregos. B) apenas no prego I. C) apenas no prego II. D) apenas no prego III. E) apenas nos pregos I e II. 17. (UECE) Segundo o INMETRO, a pilha alcalina produz voltagem de 1,5 V, não é recarregável, mantém a voltagem constante por mais tempo e, embora custe mais caro, dura cerca de cinco vezes mais. Seu nome decorre do fato de ela substituir a pasta de cloreto de amônio e cloreto de zinco por hidróxido de potássio ou hidróxido de sódio. Considerando a reação que ocorre na pilha alcalina, Zn + 2MnO 2 + H 2O Zn 2+ + Mn 2O 3 +2OH, pode-se afirmar corretamente que sua duração é maior porque A) o cátodo é feito de zinco metálico poroso. B) o manganês presente na pilha sofre oxidação. C) possui uma resistência interna muito menor que a pilha comum. D) é um aperfeiçoamento da pilha de Daniell. 18. (UEL PR) A pilha de Daniell é constituída basicamente de uma placa metálica de cobre mergulhada em uma solução de sulfato de cobre, constituindo o cátodo, e por uma placa metálica de zinco mergulhada em solução de sulfato de zinco, constituindo o ânodo. Ambos os metais são interligados por um circuito elétrico, e uma ponte salina faz a união das duas células, permitindo a migração de íons entre elas. A reação global que ocorre nessa pilha é representada por Cu 2+ + Zn Cu + Zn 2+, cuja diferença de potencial (ΔEº) da pilha formada é de 1,10 V. Um estudante resolveu testar uma nova configuração de pilha, substituindo o cobre por uma placa metálica de alumínio mergulhada em uma solução de Al 2(SO 4) 3 e o zinco por uma placa metálica de ferro mergulhada em uma solução de FeSO 4. As semirreações de redução envolvidas para a nova pilha construída são dadas a seguir. Fe e Fe Eº = 0,44 V Al e Al Eº = 1,67 V Com base nessas informações, a) escreva a equação química balanceada que representa esse processo e a diferença de potencial da nova pilha construída; b) indique o fluxo de elétrons, o agente oxidante e o agente redutor nessa nova pilha construída. 19. (UEPG PR) - Considerando uma pilha constituída pelas seguintes semicélulas: Mg/MgSO4 e Cu/CuSO4 e uma ponte salina de KCl. Sabendo-se que o potencial de redução do magnésio é E 0 = 2,37 V e do cobre E 0 = 0,34 V, assinale o que for correto sobre essa pilha. 01. O polo positivo da pilha é o magnésio. 02. A pilha pode ser representada por: Mg/Mg 2+ // Cu 2+ /Cu. 04. O sentido do movimento dos íons positivos na ponte salina ocorre da semicélula Cu/CuSO 4 para a Mg/MgSO O catodo da pilha é o magnésio. 16. O sentido do movimento dos elétrons na parte externa do circuito ocorre da placa de magnésio para a placa de cobre.

7 20. (UEMG) Pilhas são dispositivos que produzem corrente elétrica, explorando as diferentes capacidades das espécies de perderem ou de ganharem elétrons. A figura abaixo mostra a montagem de uma dessas pilhas: A seguir, estão representadas algumas semirreações e seus respectivos potenciais de redução, a 25º C: A pilha de maior diferença de potencial (ddp) pode ser constituída no anodo e no catodo, respectivamente, pelos eletrodos de A) alumínio e magnésio. B) magnésio e níquel. C) alumínio e ferro. D) ferro e níquel. 21. (FMTM-MG) No motor de um carro a álcool, o vapor do combustível é misturado com o ar e se queima à custa de faísca elétrica produzida pela vela no interior do cilindro. A quantidade, em mols, de água formada na combustão completa de 138 gramas de etanol é igual a: (Dado massa molar em g/mol: H=1, C=12, O=16) A) 1 B) 3 C) 6 D) 9 E) (UFSCar-SP) A massa de dióxido de carbono liberada na queima de 80 g de metano (CH 4), quando utilizado como combustível, é: (Dado: massas molares, em g/mol: H = 1, C = 12, O = 16) A) 22 g B) 44 g C) 80 g D) 120 g E) 220 g 23. (UFPE-PE) Um pedaço de ferro pesando 5,60 gramas sofreu corrosão quando exposto ao ar úmido por um período prolongado. A camada de ferrugem formada foi removida e pesada, tendo sido encontrado o valor de 1,60 gramas. Sabendo-se que a ferrugem tem a composição Fe 2O 3, quantos gramas de ferro não corroído ainda restaram? (Considere Fe = 56,0 g/mol e Fe2O3 = 160,0 g/mol) A) 2,40 g B) 4,48 g C) 5,32 g D) 5,04 g E) 4,00 g

8 24. (ESAL-MG) A cal viva tem duas funções importantes na agricultura: diminuição da acidez do solo (ajuste de ph) e fonte de íons cálcio para o metabolismo das plantas. (Dados: Ca = 40; O = 16; H = 1.) 1 CaO + 1 H 2O 1 Ca(OH) 2 Calcule a massa de água necessária para reagir com 560 kg de cal viva. 25. (UFAL-AL) O óxido de cálcio é obtido segundo a equação representada a seguir e gera durante sua produção grande quantidade de dióxido de carbono. CaCO 3(s) CaO(s) + CO 2(g) A massa de dióxido de carbono formada partindo-se de 200,0 g de carbonato de cálcio com 90 % de pureza é Dados: Massas molares (g.mol-1 ): Ca=40; C=12; O=16 A) 7,9 g. B) 8,8 g. C) 79,2 g. D) 88,0 g. E) 96,8 g Um produto comercial empregado na limpeza de esgotos contém pequenos pedaços de alumínio, que reagem com NaOH para produzir bolhas de hidrogênio. A reação que ocorre é expressa pela equação: 2Al + 2NaOH + 2H 2O 3H 2 + 2NaAlO 3. Calcular o volume de H 2, medido a 0 C e 1 atmosfera de pressão, que será liberado quando 0,162g de alumínio reagirem totalmente. Massas atômicas: Al=27; H=1 Volume ocupado por 1 mol do gás a 0 C e 1 atmosfera=22,4 litros 27. São colocadas para reagir entre si, as massas de 1,00 g de sódio metálico e 1,00 g de cloro gasoso. Considere que o rendimento da reação é 100%. São dadas as massas molares, em g/mol: Na = 23,0 e Cl = 35,5. A afirmação correta é, há excesso de: a) 0,153 g de sódio metálico. b) 0,352 g de sódio metálico. c) 0,282 g de cloro gasoso. d) 0,153 g de cloro gasoso. 28. A reação de queima do gás metano é representada a seguir: CH 4(g)+ 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2O(g) Qual o volume de metano - CH4 necessário para reagir completamente com 128g de oxigênio? 29. Para se obter manganês metálico, muito utilizado em diversos tipos de aços resistentes, o dióxido de manganês reage com o alumínio metálico, segundo a equação: 3 MnO Al > 2 Al 2O Mn Supondo rendimento de 100% para essa reação, a massa de dióxido de manganês necessária para se obter 5 toneladas de manganês metálico é aproximadamente: a) 2 toneladas b) 3 toneladas c) 4 toneladas d) 8 toneladas e) 9 toneladas 30..(Cesgranrio) Tem-se 200 litros de um gás natural composto por 95% de Metano e 5% de Etano. Considerando o teor de Oxigênio no ar igual a 20%, o volume de ar necessário para queimar completamente a mistura gasosa será de: a) 83 litros b) 380 litros c) 415 litros d) 1660 litros e) 2075 litros