RECIFE. Colégio Salesiano Sagrado Coração. Aluna(o): Nº: Turma: 2º ano Recife, de de Energia liberada

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1 RECIFE Colégio Salesiano Sagrado Coração ] Aluna(o): Nº: Turma: 2º ano Recife, de de 2013 Disciplina: Química Professor: Eber Barbosa 01 Introdução Verifica-se, experimentalmente, que nas reações químicas ocorrem variações de temperatura, ou seja, as reações químicas são acompanhadas de variações de energia. A termoquímica estuda essas variações de energia que acompanham as reações químicas. Uma transformação química representa o rearranjo de elétrons e núcleos de uma estrutura para formar uma nova estrutura. Essas modificações estruturais são acompanhadas de absorção ou desprendimento de energia sob várias formas. KI NaOH Após a mistura NaOH Energia liberada Após a mistura KI Energia absorvida (consumida) H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O O tubo de ensaio se aquece. Ocorre aumento de temperatura. É um fenômeno exotérmico. O tubo de ensaio fica gelado. Ocorre diminuição de temperatura. É um fenômeno endotérmico. Para compreender o motivo pelo qual ocorrem esses fenômenos, faz-se necessário conhecer alguns conceitos fundamentais: 02 Conceitos Fundamentais 2.A Energia Calor e Temperatura Energia de um sistema é a capacidade do sistema em realizar trabalho. A energia pode se manifestar de várias formas: na forma de luz, calor, etc... Nesse capítulo iremos trabalhar com a energia na forma de calor, forma de energia que pode ser medida em cal, Kcal, joule, Kjoule, etc... Porém para entender o significado da expressão calor e evitar distorções conceituais, é fundamental a assimilação da definição de temperatura. A temperatura é a grandeza física que nos possibilita entender as sensações de quente e frio. A Temperatura está associada ao estado de agitação média das moléculas de um corpo. A temperatura pode ser entendida como sendo um valor numérico que expressa o estado de agitação térmica de um corpo ou substância. Logo, quanto maior a energia cinética média das partículas de um corpo, maior será sua temperatura. 1

2 Quando dois corpos possuem temperaturas diferentes, surge uma transferência desta energia térmica, ou seja, o corpo que está mais quente cede energia espontaneamente para o que está com menor temperatura até que seja atingido o equilíbrio térmico (sem necessidade de realização de trabalho). Essa energia em trânsito é chamada de calor. É importante observar a diferença entre temperatura e calor. O calor é a energia térmica em movimento e temperatura é uma consequência da agitação das partículas. Um exemplo clássico desse fato é observado quando se coloca sobre as bocas do fogão, com chamas de mesma intensidade, recipientes iguais, sendo um com pouca água e outro com enorme quantidade de água. Durante o mesmo intervalo de tempo, a mesma quantidade de calor é fornecida, porém o recipiente com pouca água sofre uma elevação de temperatura bem maior que a variação de temperatura percebida no recipiente com muita água. A quantidade de calor envolvida foi à mesma, mas a temperatura atingida foi diferente: calor temperatura. Duas piscinas de mesma profundidade e de tamanho diferentes podem ter o mesmo nível de água. Porém, obrigatoriamente, terão volumes diferentes de água. Tocando-se com as mãos na água das duas piscinas poderemos perceber que ambas apresentam a mesma temperatura, o que não significa dizer que ambas receberam durante o dia a mesma quantidade de calor, pois a piscina de maior massa pode ter absorvido maior quantidade de calor. Podemos concluir que dois objetos com a mesma temperatura podem possuir quantidades diferentes de calor. No dia a dia estamos constantemente entrando em contato com objetos ou ambientes onde podemos ter a sensação de quente ou frio, percebendo diferentes temperaturas. E é comum usarmos as palavras calor e temperatura sem deixar clara a diferença existente entre as duas. Algumas expressões podem até apresentar as palavras com seus conceitos trocados, como no caso da expressão "como está calor hoje!" onde se usa a palavra calor para expressar a temperatura do ambiente. Para evitar esses equívocos é fundamental lembrar que as sensações de quente e frio que temos também não são sensações de calor e sim de temperatura. 2.B Calor Específico Calor específico é uma grandeza que caracteriza a facilidade ou dificuldade de um determinado material variar sua temperatura quando troca energia na forma de calor. É importante ressaltar que esta característica depende apenas do material de que é feito o corpo. A unidade do calor específico é cal/g. o C. Isto significa que o calor específico informa a quantidade de energia, em calorias, que deve ser fornecida a cada 1 grama dessa substância para que a sua temperatura se eleve em 1 o C. Na tabela abaixo são apresentados os calores específicos de alguns materiais: Substância Calor específico Significado físico Água 1,00 cal/g. o C É necessário fornecer 1,00 cal a 1 grama de água para sua temperatura aumentar 1 o C. Gelo 0,55 cal/g. o C É necessário fornecer 0,55 cal a 1 grama de gelo para sua temperatura aumentar 1 o C. Alumínio 0,22 cal/g. o C É necessário fornecer 0,22 cal a 1 grama de alumínio para sua temperatura subir 1 o C. ferro 011 cal/g. o C É necessário fornecer 0,11 cal a 1 grama de ferro para sua temperatura subir em 1 o C. Comentário cotidiano 1 : Colocando-se uma panela de alumínio e outra de ferro sobre uma mesa, a mesma quantidade de calor absorvida pelas panelas provocará um aumento de temperatura bem maior na panela de ferro indicando que as partículas que a compõem necessitam de menos calor para sofrer intensas variações de agitação. Isso explica porque ao tocarmos nas duas panelas temos a sensação de que a de alumínio está mais fria. Comentário cotidiano 2 : Observa-se que a água apresenta um elevado calor específico. Isso significa que a água, mesmo recebendo grandes quantidades de calor, sofre pequenas variações de temperatura. Dessa forma entendemos como a água é importante para estabilidade da temperatura do planeta Terra e também do corpo humano. A baixa umidade relativa no ar em regiões desérticas explica as grandes oscilações de temperatura entre o dia e a noite. 2.C Primeiro Princípio da Termodinâmica No percurso de uma série de transformações energéticas, não há ganho nem perda de energia, mas apenas transformação de energia em outra forma de energia, ou seja, a energia não pode ser criada nem destruída A ENERGIA DO UNIVERSO É CONSTANTE. 2

3 Testes de Vestibulares 01 (ENEM 1ª aplicação/2010) Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras calor e temperatura de forma diferente de como elas são usadas no meio científico. Na liguagem corrente, calor é identificado como algo quente e temperatura mede a quantidade de calor de um corpo. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas situações vividas na prática. Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura? a) A temperatura da água pode ficar constante durante o tempo em que estiver fervendo. b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a temperatura da água. c) A chama do fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da água em uma panela. d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a fim de diminuir sua temperatura. e) Um forno pode fornecer calor para uma vazilha de água que está em seu interior com menor temperatura que a dele. 02 (Enem MEC) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro (moringas ou potes de cerâmica não-esmaltada) para conservar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre por que: a) o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor. b) o barro tem poder de gelar a água pela sua composição química. Na reação, a água perde calor. c) o barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são assim resfriadas. d) o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro. e) a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas que diminuem naturalmente a temperatura da água. 03 (UFPE Vitória e Caruaru/2009.2) O Brasil será a sede da Copa do Mundo de Nela, com esforço e muito suor, atletas de diversos países irão competir arduamente pelo título de Campeão do Mundo. Quando suamos, o nosso organismo, além de eliminar algumas toxinas: a) aumenta a temperatura corpórea, por meio da liberação de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. b) diminui a temperatura corpórea, por meio da liberação de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. c) aumenta a temperatura corpórea, por meio da absorção de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. d) diminui a temperatura corpórea, por meio da absorção de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. e) aumenta a temperatura corpórea, por meio da liberação de calor durante o processo de condensação de líquidos do organismo. 04 (ENEM 1ª aplicação/2010) Com o objetivo de testar a eficiência de fornos de micro-ondas, planejou-se o aqueciemento em 10 o C de amostras de diferentes substâncias, cada uma com determinada massa, em cinco fornos de marcas distintas. Nesse teste cada forno operou a potência máxima. O forno mais eficiente foi aquele que a) forneceu a maior quantidade de energia as amostras. b) cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo. c) forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo. d) cedeu energia à amostra de menor calor específico mais lentamente. e) Forneceu a menor quantidade de energia às amostras em menos tempo. 3

4 2.D Entalpia de uma substância Conteúdo calorífico de uma substância. Considerações Importantes: 1 a ) Quantidades diferentes de uma mesma substância apresentam diferentes conteúdos de caloríficos. 2 a ) Em função disso a entalpia de uma substância é melhor definida como sendo o conteúdo calorífico associado a 1 mol da substância. 3 a ) Unidade de entalpia da substância: cal/mol; Kcal/Mol; Kj/Mol... 4 a ) Entalpia Padrão (H o ) = conteúdo de calor de 1,0 mol de substância nas condições padrão (T = 25 o C e P = 1atm). 2.C Variação de Entalpia de uma reação ( H) Diferença entre o conteúdo energético dos produtos, H P, e o conteúdo energético dos reagentes, H R, quando a reação ocorre à pressão constante. Demonstração: Reagentes H R Produtos H P H = H P H R a A + b B c C + d D Essa expressão significa que a variação de calor de uma reação depende apenas do estado final dos produtos e do estado inicial dos reagentes, não importando as fases intermediárias do processo. H R = a.h A + b.h B H P = c.h C + d.h D ΔH = (c.h C + d.h D ) (a.h A + b.h B ) Significado do sinal do H H < 0... Reação libera energia, ou seja, a reação é exotérmica H > 0... Reação absorve energia, ou seja, a reação é endotérmica H = 0... Reação que não absorve nem libera energia: Reação isotérmica 2.D Reação Exotérmica Reação que libera energia porque a entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes. Reagentes Produtos + Energia liberada H H R H P Ocorrência da Reação Meio Externo Considerações Importantes: 1 a ) Nos processos exotérmicos o H corresponde à própria energia liberada pela reação, à pressão constante. 2 a ) Durante a ocorrência de um processo exotérmico todo sistema tende a tornar-se aquecido (aumento de temperatura). Até mesmo as massas das substâncias que ainda estão reagindo sofrem um aquecimento, assim como os primeiros gramas de produtos que se formam são aquecidos pela energia que sobra durante a ocorrência da reação. 3 a ) A variação de entalpia é negativa ( H = ). 4

5 Exemplo 1 : Equação Termoquímica de uma reação exotérmica A + B C + Calor ou A + B C H = calor H 2 + ½ O 2 H 2 O + 68,3 Kcal ou H 2 + ½ O 2 H 2 O H = 68,3 Kcal Exemplo 2 : A reação entre nitrogênio e hidrogênio gasosos, produz amônia e libera 22 Kj por mol de N 2(g). Escreva este texto na forma de equação termoquímica. N 2(g) + H 2(g) NH 3(g) + 22 Kj ou N 2(g) + H 2(g) NH 3(g) H = 22 Kcal Importante: Uma equação química passa a se chamar equação termoquímica quando além de apresentar as substâncias reagentes e produtos, também expressa o calor envolvido no processo (ΔH) ou qualquer outro dado termoquímico (ΔS ou ΔG, que serão posteriormente estudados). Gráfico de energia do fenômeno exotérmico H H R H P Reagentes Produtos Energia liberada H < 0 2.E Reação Endotérmica H R Reação Reação que absorve energia porque a entalpia dos produtos é maior que a entalpia dos reagentes. Energia absorvida + Reagentes Produtos H H R H P Meio Externo Ocorrência da Reação Considerações Importantes: 1 a ) Nos processos endotérmico o H corresponde a própria energia absorvida pela reação, à pressão constante. 2 a ) Durante a ocorrência de um processo endotérmico todo sistema tende a tornar-se resfriado (diminuição de temperatura). 3 a ) A variação de entalpia é positiva ( H = +). Equação de uma reação endotérmica A + Calor B + C ou A + Calor B + C H = + calor Exemplo 1 : 1 mol de carbonato de cálcio absorve energia produzindo 1 mol de óxido de cálcio e 1 mol de gás carbônico. CaCO Kcal CaO + CO 2 ou CaCO 3 CaO + CO 2 H = + 42 Kcal Exemplo 2 : um mol de água liquida absorve 10,5 Kcal produzindo 1 mol de vapor de água. Escreva esse texto na forma de equação. H 2 O ( ) + 10,5 Kcal H 2(g) + ½ O 2(g) ou H 2 O ( ) + 10,5 Kcal H 2(g) + ½ O 2(g) H = + 10,5 Kcal 5

6 Gráfico de energia de reação endotérmica H H P H R Reagentes Produtos H > 0 Energia absorvida Reação 2.F Reação Isotérmica Reação que não libera nem absorve energia porque a entalpia dos produtos é igual a entalpia dos reagentes. H R H H R = H P Reagentes Produtos H = 0 Testes de Vestibulares Reação 05 (UFPE 1 a fase/96) Na alta atmosfera e na presença de radiação ultravioleta (hv) ocorrem as seguintes reações, conhecidas como ciclo do ozônio: (I) O 2 + hv O + O (II) O + O 2 O 3 (III) O 3 + hv O 2 + O + calor Assinale a alternativa incorreta: a) O ozônio está constantemente sendo produzido e consumido. b) O ozônio ao interagir com a radiação ultravioleta absorve calor. c) O ciclo do ozônio se completa com o aumento da temperatura da alta atmosfera. d) A absorção da luz ultravioleta produz oxigênio atômico. e) Estas reações filtram parte da radiação ultravioleta que incide sobre a terra. 06 (UFPE 2 a fase/90) Os diagramas abaixo representam três reações químicas, sendo R os reagentes e P os produtos. A Energia Energia Energia B C R P A R P P R Reação Reação Observando os diagramas, assinale os itens verdadeiros na coluna I e os itens falsos na coluna II. Reação I II 0 0 O diagrama A representa uma reação endotérmica 1 1 O diagrama B representa uma reação na qual a energia dos reagentes é menor que a energia dos produtos. 2 2 O diagrama C representa uma reação endotérmica. 3 3 O diagrama A representa uma reação na qual a energia dos reagentes é igual à energia dos produtos. 4 4 O diagrama B representa uma reação exotérmica. 6

7 07 (UFPE 2 a fase/2009) Quando NH 4 Cl é dissolvido em um béquer contendo água, e dissocia-se de acordo com a equação: podemos concluir que: NH 4 Cl (s) + H 2 O (l) NH 4 +(aq) + Cl 1 (aq) ΔH = + 14,8 kj/mol I II 0 0 o processo de dissolução é endotérmico. 1 1 os íons aquosos contêm mais energia que o NH 4 Cl (s) e H 2 O (l) isolados ,8 kj serão liberados na dissolução de 1 mol de NH 4 Cl (s). 3 3 a dissolução do NH 4 Cl (s) em H 2 O (l) provoca o esfriamento do líquido. 4 4 a temperatura do béquer permanecerá constante. 08 (UFPE 1 a fase/91) O butano componente do gás de cozinha queima segundo a equação abaixo: A grande importância desta reação deve-se: C 4 H /2 O 2 4 CO H 2 O Kcal a) à formação de água. d) ao desprendimento de 688 Kcal. b) à formação de gás carbônico. e) ao fato de tratar-se de uma reação endotérmica c) à formação de gás carbônico e água 09 (UFPE 1 a fase/97) Algumas reações químicas na natureza só ocorrem na presença de luz. Considere a seguinte reação e assinale a alternativa correta A + luz A* A* + B AB + calor A + B + luz AB + calor a) A energia sob forma de luz absorvida pelo reagente A é transformada em energia de ligação química e calor. b) A luz entra na reação induzindo a formação de calor e sai da reação sem sofrer nenhuma alteração. c) A reação é endotérmica. d) Os reagentes A e B são respectivamente um ácido e uma base. e) A reação não é uma reação fotoquímica. 10 (UFPE 1 a fase/90) Em um calorímetro improvisado, conforme figura, formado por um tubo de ensaio imerso em um béquer contendo água, verifica-se inicialmente que o sistema encontra-se em equilíbrio térmico. Após a ocorrência de uma reação química, no tubo de ensaio, verifica-se uma diminuição de temperatura registrada pelo termômetro. Assinale a alternativa falsa. Transformação química Termômetro Béquer com água a) A reação é endotérmica. b) A reação ocorre com absorção de calor. c) A temperatura da mistura reagente, contida no tubo de ensaio, é maior que a temperatura da água. d) Os produtos desta reação química têm maior energia que os reagentes. e) O calorímetro é um aparelho utilizado para determinar o calor envolvido numa reação química. 7

8 11 (UFPE 1 a fase/92) Mediante o processo denominado fotossíntese, as plantas verdes utilizam a energia solar para transformar o gás carbônico e a água do meio ambiente em carboidratos e oxigênio. Essa reação é conhecida como: a) Endotérmica b) De decomposição c) Exotérmica d) De dupla-troca e) Pirólise 12 (ENEM 2ª aplicação/2010) No nosso dia a dia deparamonos com muitas tarefas pequenas e problemas que demandam pouca energia para serem resolvidos e, por isso, não consideramos a eficiência energética de nossas ações. No global, isso significa desperdiçar muito calor que poderia ainda ser usado como fonte de energia para outros processos. Em ambientes industriais, esse reaproveitamento é feito por um processo chamado cogeração. A figura a seguir ilustra um exemplo de cogeração na produção de energia elétrica. Cogeração de Energia Elétrica HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Leaming, 2003 (adaptado). Em relação ao processo secundário de aproveitamento de energia ilustrado na figura, a perda global de energia é reduzida por meio da transformação de energia a) térmica em mecânica. c) química em térmica. e) elétrica em luminosa. b) mecânica em térmica. d) química em mecânica. 13 (Enem 1ª Aplicação/2009) A eficiência de um processo de conversão de energia, definida como sendo a razão entre a quantidade de energia ou trabalho útil e a quantidade de energia que entra no processo, é sempre menor que 100% devido a limitações impostas por leis físicas. A tabela a seguir, mostra a eficiência global de vários processos de conversão. Sistema Eficiência Geradores elétricos 70 99% Motor elétrico 50 95% Fornalhas a gás 70 95% Termelétrica a carvão 30 40% Usina nuclear 30 35% Lâmpada fluorescente 20% Lâmpada incandescente 5% Célula solar 5 28% HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Leaming, 2003 (adaptado). Se essas limitações não existissem, os sistemas mostrados na tabela, que mais se beneficiariam de investimentos em pesquisa para terem suas eficiências aumentadas, seriam aqueles que envolvem as transformações de energia a) mecânica energia elétrica. c) química energia elétrica. e) radiante energia elétrica b) Nuclear energia elétrica. d) química energia elétrica 8

9 14 (ENEM 1ª aplicação/2010) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental? a) Termelétrica, pois é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração. b) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia. c) Nuclear, pois o modo de refriamento de seus sistemas não afetaria a população. d) Fotovoltáica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega a superfície do local. e) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída. 15 (UFPE Vitória e Caruarú/2009.2) O Brasil será a sede da Copa do Mundo de Nela, com esforço e muito suor, atletas de diversos países irão competir arduamente pelo título de Campeão do Mundo. Quando suamos, o nosso organismo, além de eliminar algumas toxinas: a) aumenta a temperatura corpórea, por meio da liberação de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. b) diminui a temperatura corpórea, por meio da liberação de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. c) aumenta a temperatura corpórea, por meio da absorção de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. d) diminui a temperatura corpórea, por meio da absorção de calor durante o processo de evaporação de líquidos do organismo. e) aumenta a temperatura corpórea, por meio da liberação de calor durante o processo de condensação de líquidos do organismo. 16 (ENEM 2012) Suponha que você seja um consultor e foi contratado para assessorar a implantação de uma matriz energética em um pequeno país com as seguintes características: região plana, chuvosa e com ventos constantes, dispondo de poucos recursos hídricos e sem reservatórios de combustíveis fósseis. De acordo com as características desse país, a matriz energética de menor impacto e riscos ambientais é a baseada na energia a) dos biocombustíveis, pois tem menos impacto ambiental e maior disponibilidade. b) solar, pelo seu baixo custo e pelas características do país favoráveis à sua implantação. c) nuclear, por ter menos risco ambiental a ser adequadeada a locais com menor extensão territorial, d) hidráulica, devido ao relevo, à extensão territorial do país e aos recursos naturais disponíveis. e) eólica, pelas características do país e por não gerar gases do efeito estufa nem resíduos de operação. 17 (ENEM 2012) Os carrinhos de brinquedos podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial. O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito também é verificado em a) um dínamo. c) um motor a combustão. e) uma atiradeira (estilingue). b) um freio de automóvel. d) uma usina hidroelétrica. Resoluções de Testes Comentários Adicionais 9

10 03 Calores de Reação A variação de entalpia, H, de uma reação pode receber denominações específicas de acordo com o tipo de reação a que se refere esse H. Os principais calores de reação são: calor de formação, calor de combustão e calor de mudança de estado físico. 3.A Calor de formação Também chamado de entalpia de formação, é a quantidade de calor liberada ou absorvida na síntese de 1 mol da substância a partir de seus elementos (substâncias simples) no estado padrão (forma alotrópica mais estável, a 25 o C e 1 atm). Exemplos: Escreva a equação química que se refere aos calores de... a)...formação do ácido sulfúrico líquido. H 2(g) + S (Rômbico) + 2 O 2(g) H 2 SO 4( ) ΔH = 193,9 Kcal/mol b)...formação da água líquida H 2(g) + ½O 2(g) H 2 O ( ) c)...formação do etanol líquido. 2 C (Grafite) + 3 H 2(g) + ½ O 2(g) C 2 H 6 O ( ) Esse ΔH é chamado de calor de formação do ácido sulfúrico. Importante: Baseando-se em convenções, o calor de formação ( ΔH f ) de uma substância pode ser considerado como a própria entalpia da substância ( H substância ). ΔH f = H substância Justificativa: Experimentalmente, não podemos medir a entalpia H de um sistema, mas somente diferenças de entalpia ao longo de um processo, ΔH. Como somente essas diferenças são envolvidas no Primeiro Princípio da termodinâmica, estamos livres para adotar um estado de referência arbitrariamente definido, em relação ao qual mediremos as diferenças ΔH. Como convenção tomaremos as entalpias dos elementos químicos, na sua forma alotrópica mais estável, a 25 o C e 1 atm de pressão, como sendo zero (estado padrão). Entendemos então que H 2(g), O 2(g), N 2(g), Br 2(l), I 2(s), entre outras tantas substâncias simples convencionalmente apresentam entalpia zero ( H o = 0 ). Concluímos então que ao determinar a variação de entalpia da reação de formação de 1 mol de uma substância a partir de substâncias simples, esse ΔH f é considerado como a própria H substância. Demonstração: Cálculo do calor de formação do gás etano, C 2 H 6. 2 C + 3 H 2 C 2 H 6 ΔH f =? H R = 2.H C + 3.H H2 H P = H C2H6 3.B Cálculo do H através das entalpias de formação A + B C + D H =? H = H f 0 Produtos H f 0 Reagentes... ou seja... ΔH f = H P H R H = [ H C + H D ] [ H A + H B ] ΔH f = (H C2H6 ) (2.H C + 3.H H2 ) ΔH f = H C2H6 0 ΔH f = H C2H6... ou seja, o calor de formação do etano pode ser considerado como sua entalpia molar. entalpia de 1 mol da substância 10

11 Testes de Vestibulares 01 (UFPE 1 a fase/2004) Uma antiga lâmpada usada em minas queimava acetileno, C 2 H 2, que era preparado na própria lâmpada, gotejando-se água sobre carbeto de cálcio, CaC 2, de acordo com a reação: Com as entalias-padrão listadas na tabela 1 Pode-se afirmar que à temperatura de 298 K: CaC 2(s) + 2 H 2 O ( ) Ca(OH) 2(s) + C 2 H 2(g) Tabela 1 Entalpias-padrâo de formação, H O F, 298 K Substância H O F, (Kj/mol) CaC 2(s) 59 H 2 O ( ) 286 Ca(OH) 2(s) 986 C 2 H 2(g) a) A reação é exotérmica, e a variação de entalpia padrão da reação é 128 Kj/mol. b) A reação é exotérmica e a variação de entalpia padrão da reação é 759 Kj/mol. c) A entalpia de ativação da reação é 759 Kj/mol. d) A reação é endotérmica, e a variação de entalpia padrão da reação é 128 Kj/mol. e) A reação é endotérmica, e a variação de entalpia padrão da reação é 759 Kj/mol. 02 (UFRPE Garanhuns e Serra Talhada/2008.2) O alumínio é utilizado como redutor de óxidos no processo denominado aluminotermia, conforme a reação química representada a seguir: 8 Al(s) + 3 Mn 3 O 4(s) 4 Al 2 O 3(s) + 9 Mn (s) Utilizando os valores das entalpias-padrão de formação a 25 C, fornecidos na tabela a seguir, determine a entalpiapadrão da reação acima a 298 K. Substância Al 2 O 3(s) Mn 3 O 4(s) Entalpias-padrão de formação a 25 C, kj mol , ,3 a) 583,9 kj b) 648,5 kj c) 1.937,2 kj d) 2.515,3 kj e) 3.478,5 kj 03 (UFPE CTG/2012.2) Qual o valor do calor liberado (em kj), na reação de hidrogenação do benzeno líquido ao cicloexano líquido, na pressão padrão constante e temperatura ambiente por mol de H 2(g) consumido? Considere as seguintes entalpias de formação padrão em 298 K: ΔH f(benzeno líquido) = +49 kj mol 1 e ΔH f(cicloexano líquido) = 155 kj mol 1. Resoluções de Testes Comentários Adicionais 11

12 3.C Calor de combustão É a variação de entalpia, H, que ocorre na combustão de 1 mol da substância, a 25 o C e 1 atm de pressão. Não esqueça que combustões são reações com oxigênio, rápidas e exotérmicas, ou seja, nem toda reação com o oxigênio será chamada de combustão. Combustão de compostos orgânicos Composto + O 2 CO 2 + H 2 O a) Combustão do gás propano (C 3 H 8 ) b) Combustão do etanol (C 2 H 6 O) C 3 H O 2 3 CO H 2 O C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O c) O que significa dizer que o calor padrão de combustão do etanol é de aproximadamente 1350 Kj. mol 1? Significa dizer que cada 1 mol de etanol que sofre combustão libera 1350 Kj, ou seja... C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O ΔH = 1350 Kj. mol 1 C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O Kj Observação: Para os compostos orgânicos nitrogenados, além da produção de CO 2 e H 2 O, há formação de gás nitrogênio. Exemplo: Combustão do ácido cianídrico... HCN + 5/4 O 2 CO 2 + 1/2 H 2 O + 1/2 N 2 Combustão de compostos inorgânicos Por não apresentar uma regra fixa, os textos de química normalmente especificam quais os produtos da combustão de determinado reagente inorgânico, como por exemplo: a) Combustão do gás hidrogênio. b) Combustão do grafite. H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O (l) C (grafite) + O 2(g) CO 2(g) c) Combustão do magnésio. d) Combustão do monóxido de carbono. Mg (s) + ½ O 2(g) MgO (s) CO (g) + ½ O 2(g) CO 2(g) e) Combustão do grafite formando monóxido de carbono. f) Combustão do enxofre formando o anidrido sulfuroso. C (grafite) + ½ O 2(g) CO (g) S (s) + O 2(g) SO 2(g) g) Combustão do dióxido de enxofre. h) Combustão do enxofre formando o anidrido sulfúrico. SO 2(g) + ½ O 2(g) SO 3(g) S (s) + 3/2 O 2(g) SO 2(g) 3.D Calor de mudança de estado físico É a variação de entalpia da mudança de estado físico de 1 mol de uma substância no estado padrão. Entalpia Gasoso Fusão Vaporização O sistema absorve energia processo endotérmico Líquido Sólido Líquido Gasoso Sólido Solidificação Liquefação O sistema libera energia processo exotérmico Exemplos: a) Fusão do gelo b) Vaporização da água e) Sublimação da naftalina (C 10 H 8 ) H 2 O (s) H 2 O ( ) H > 0 H 2 O ( ) H 2 O (g) H > 0 C 10 H 8(s) C 10 H 8(g) H > 0 c) Condensação de vapores de etanol d) Formação do gelo C 2 H 5 OH (g) C 2 H 5 OH (l) H < 0 H 2 O ( ) H 2 O (s) H < 0 12

13 3.E Cálculo do H e suas implicações estequiométricas Quando estudamos as leis ponderais verificamos que, segundo a Lei de Proust, as reações químicas ocorrem obedecendo a proporções fixas e bem definidas, ou seja, se a quantidade de um reagente é modificada, as quantidades de todos os outros componentes da reação também são modificadas na mesma proporção. Considerando que a quantidade de energia envolvida em uma reação está diretamente relacionada com as quantidades de substâncias que reagem ou são produzidas durante o fenômeno, entendemos que a lei de Proust também se aplica aos cálculos termoquímicos. Exemplo 1 : Sabendo que a combustão completa da glicose com ar libera cerca de 1 x 10 2 kca/mol de oxigênio (O 2 ), a energia liberada na queima de 900 gramas de glicose, será, em Kcal. (Dado: C 6 H 12 O 6 = 180 g/mol) a) 1,0 x 10 3 b) 2,0 x 10 3 c) 3,0 x 10 3 d) 4,0 x 10 3 e) 5,0 x Kcal 1 mol de O 2 X 6 mol de O 2 Inicialmente vamos determinar o calor para 6 mol de O 2 porque a combustão de 1 mol de glicose consome 6 mols de CO 2 : C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O X = Kcal C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Kcal massa energia 900g Q 180g Kcal Q = Q = Kcal Exemplo 2 : Considerando-se os calores de formação, a 25 o C, de H 2 O ( ), CO 2(g) e do acetileno gasoso são, respectivamente, 68,3 Kcal/mol, 94 Kcal/mol e +54,2 Kcal/mol, o calor liberado na combustão de 5,2g de acetileno, em Kcal/mol, segundo a reação (Dado: C 2 H 2 = 26 g/mol) C 2 H 2(g) + 5/2 O 2(g) 2 CO 2(g) + H 2 O ( ) a) 62,1 b) 202,1 c) 216,5 d) 62,1 e) 202,1 Resolução: ΔH = H p H r ΔH = * 2. H CO2 + H H2O ] [ H C2H2 + 5/2. H O2 ] ΔH = [ 2. ( 94 ) + ( 68,3) ] [ (+54,2) + 0 ] ΔH = 310,5 Kcal...a combustão de 1 mol de C 2 H 2 libera 310,5 Kcal. 26g de C 2 H 2 liberam 310,5 Kcal durante a combustão. 26 g de C 2 H 2 310,5 Kcal 5,2 g X X = 310,5. 5,2 X = 62,1 Kcal 26 Testes de Vestibulares 01 (UFPE 2 a fase/94) Qual a quantidade de calor, em Kcal, necessária para produzir 0,8 mol de Fe metálico, de acordo com a reação: Fe 2 O 3(s) + 3 C (g) 2 Fe (s) + 3 CO (g) Dados: H o F[Fe2O3(s)] = 196,7 Kcal/mol H o F[CO(g)] = 26,4 Kcal/mol 13

14 02 (UFPE Vitória e Caruaru/2009.2) Em relação ao processo de combustão completa do etanol e considerando os dados indicados abaixo, é correto afirmar que: Dados: ΔH f o CO 2(g) = 393,3 kj/mol ΔH f o H 2 O (l) = 285,8 kj/mol ΔH f o C 2 H 5 OH (l) = 277,8 kj/mol a) a variação de entalpia da reação não pode ser calculada. d) há formação de CO. b) são liberados na reação 277,8 kcal/mol. e) são produzidas substâncias polares, apenas. c) é uma reação exotérmica. 03 (UFPE 2 a fase/92) Calcule o número que, multiplicado por 10 3, corresponde aproximadamente em números inteiros ao calor liberado na combustão completa de 10 mols de benzeno (C 6 H 6 ) nas condições padrões. Dados: H o F[C6H6(L)] = + 49 Kj/mol H o F[CO2(g)] = 390 Kj/mol H o F[H2O(L)] = 280 Kj/mol 04 (UFPE 1 a fase/94) O que tem maior conteúdo de calor a 100 o C e 1 atm? a) 1 Kg de vapor de água. c) 1 litro de vapor de água. e) 1 litro de ar seco. b) 1 Kg de água líquida. d) 1 litro de água líquida. 05 (Enem 2ª Prova/2009) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO 2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a 25 o C ( ) do metano, do butano e do octano. Composto e fórmula molecular Massa molar ( g / mol) Kj / mol metano CH butano C 4 H octano C 8 H À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando-se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO 2 gerado, a ordem crescente desses três combustíveis é a) gasolina, GLP e gás natural. c) gasolina, gás natural e GLP. e) GLP, gás natural e gasolina. b) gás natural, gasolina e GLP. d) gás natural, GLP e gasolina. 06 (UPE Quí. I/2010) Há muito que se conhece que o metanol e o etanol podem ser usados como combustíveis de veículos automotores, pois queimam facilmente, no ar, liberando energia. Há previsões de que os álcoois vão crescer em importância como combustíveis automotivos, já que, na atualidade, têm nichos de mercado, em escala internacional, muito promissores. Utilize a tabela como subsídio à sua resposta. Combustíveis Densidade ( g/ml ) ΔHcombustão ( kj/g ) Metanol 0,80 23 Etanol 0,80 30 Gasolina 0,75 43 Dados: ma ( c ) = 12u, ma ( H ) = 1u, ma ( O ) = 16u Em relação aos combustíveis metanol, etanol e gasolina, é CORRETO afirmar que a) o metanol libera mais energia por ml do que o etanol e a gasolina pura. b) 1,0 ml de etanol libera mais energia que 1,0 ml de gasolina pura. c) a diferença entre a energia liberada na combustão de 1,0 ml de gasolina pura e 1,0 ml de metanol é 13,85 kj. d) 1,0 ml de etanol, quando queimado, libera aproximadamente 50% a mais de energia que 1,0 ml de metanol. e) a energia liberada, quando se queima 1,0 ml de gasolina, é maior de que quando se queima 1,0 ml de etanol + 1,0 ml de metanol juntos. 14

15 07 (ENEM 2003) Nos últimos anos, o gás natural (GNV: gás natural veicular) vem sendo utilizado pela frota de veículos nacional, por ser viável economicamente e menos agressivo do ponto de vista ambiental. O quadro compara algumas características do gás natural e da gasolina em condições ambiente. Densidade (kg /m 3 ) Poder Calorífico (kj /kg) GNV 0, Gasolina Apesar das vantagens no uso de GNV, sua utilização implica algumas adaptações técnicas, pois, em condições ambiente, o volume de combustível necessário, em relação ao de gasolina, para produzir a mesma energia, seria a) muito maior, o que requer um motor muito mais potente. b) muito maior, o que requer que ele seja armazenado a alta pressão. c) igual, mas sua potência será muito menor. d) muito menor, o que o torna o veículo menos eficiente. e) muito menor, o que facilita sua dispersão para a atmosfera. 08 (ENEM 1ª prova/2009) Vários combustíveis alternativos estão sendo procurados para reduzir a demanda por combustíveis fósseis, cuja queima prejudica o meio ambiente devido à produção de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol 1 ). Três dos mais promissores combustíveis alternativos são o hidrogênio, o etanol e o metano. A queima de 1 mol de cada um desses combustíveis libera uma determinada quantidade de calor, que estão apresentadas na tabela a seguir. Combustível Massa molar ( g mol 1 ) Calor liberado na queima Kj mol 1 H CH C 2 H 5 OH Considere que foram queimadas massas, independentemente, desses três combustíveis, de forma tal que em cada queima foram liberados 5400 Kj. O combustível mais econômico, ou seja, o que teve a menor massa consumida e o combustível mais poluente, que é aquele que produziu a maior massa de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol 1 ), foram, respectivamente, a) o etanol, que teve apenas 46 g de massa consumida, e o metano, que produziu 900 g de CO 2. b) o hidrogênio, que teve apenas 40 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 352 g de CO 2. c) o hidrogênio, que teve apenas 20 g de massa consumida, e o metano, que produziu 264 g de CO 2. d) o etanol, que teve apenas 9 g de massa consumida, e o metano, que produziu 176 g de CO 2. e) o hidrogênio, que teve apenas 2 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 1350 g de CO (Enem 2ª prova/2009) O álcool hidratado utilizado como combustível veicular é obtido por meio da destilação fracionada de soluções aquosas geradas a partir da fermentação de biomassa. Durante a destilação, o teor de etanol da mistura é aumentado, até o limite de 96% em massa. Considere que, em uma usina de produção de etanol, 800 kg de uma mistura etanol/água com concentração 20% em massa de etanol foram destilados, sendo obtidos 100 kg de álcool hidratado 96% em massa de etanol. A partir desses dados, é correto concluir que a destilação em questão gerou um resíduo com uma concentração de etanol em massa a) de 0%. b) de 8,0%. c) entre 8,4% e 8,6%. d) entre 9,0% e 9,2%. e) entre 13% e 14%. 10 (ENEM 2005) O gás natural veicular (GNV) pode substituir a gasolina ou álcool nos veículos automotores. Nas grandes cidades, essa possibilidade tem sido explorada, principalmente, pelos táxis, que recuperam em um tempo relativamente curto o investimento feito com a conversão por meio da economia proporcionada pelo uso do gás natural. Atualmente, a conversão para gás natural do motor de um automóvel que utiliza a gasolina custa R$ 3.000,00. Um litro de gasolina permite percorrer cerca de 10 km e custa R$ 2,20, enquanto um metro cúbico de GNV permite percorrer cerca de 12 km e custa R$ 1,10. Desse modo, um taxista que percorra km por mês recupera o investimento da conversão em aproximadamente a) 2 meses. b) 4 meses. c) 6 meses. d) 8 meses. d) 10 meses. 15

16 11 (UFPE 1 a fase/2000) A combustão do etanol hidratado libera 6,0 Kcal/Kg e sua densidade é 0,80 Kg/L. A combustão da gasolina libera 11,5 Kcal/Kg, sendo a densidade 0,70 Kg/L. O litro de etanol hidratado está sendo comercializado nos postos a R$ 0,60. Admitindo que os rendimentos dos motores a álcool e gasolina sejam os mesmos, qual seria o preço da gasolina para as despesas dos usuários dos dois combustíveis serem idênticas. a) R$ 1,40 b) R$ 1,35 c) R$ 1,30 d) R$ 1,15 e) R$ 1,00 12 (Unicap Qui. I/95) I II 0 0 A reação de combustão do metanol é um processo exotérmico. 1 1 Na reação 2 H 2(g) + O 2(g) 2 H 2 O (g) ; H = 136,6 Kcal, o H representa calor de formação. 2 2 A reação A (g) + B (g) AB (g) + 23 Kcal é exotérmica. 3 3 Numa reação endotérmica, a energia dos reagentes é maior que a dos produtos. 4 4 A reação H + (aq) + OH (aq) H 2 O (g) corresponde a calor de formação. 13 (FESP UPE/98) Analise o diagrama da entalpia abaixo, estabelecido nas condições normais: C 2 H 2(g) + 5/2 O 2(g) 2 C (graf) + H 2(g) + 5/2 O 2(g) 2 CO 2(g) + H 2(g) + 1/2 O 2(g) Entalpias normais (25 o C, 1 atm) 2 CO 2(g) + H 2 O (L) C 2 H 2(g)... H o = + 54,2 Kcal/mol CO 2(g)... H o = 94,1 Kcal/mol H 2 O (L)... H o = 68,3 Kcal/mol A variação de entalpia da reação de combustão do etino (25 o C, 1 atm) é igual a: a) + 54,2 Kcal; b) 54,2 Kcal c) + 31,07 Kcal; d) 310,7 Kcal; e) 188,2 Kcal. 14 (Enem 1ª Aplicação/2010) No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis a muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos da gasolina em veículos. Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte. Álcool Densidade a 25 o C (g/ml) Calor de combustão KJ/mol Metanol (CH 3 OH) 0,79 726,0 Etanol (CH 3 CH 2 OH) 0, ,0 BAIRD, C. Quimica Ambiental. São Paulo: Artmede, 1995 (adaptado). Dados: Massas molares em g/mol: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0. Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar a) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 KJ de energia por litro de combustível queimado. b) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 KJ de energia por litro de combustível queimado. c) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado. d) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado. e) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado. 16

17 15 (UPE Vestibular Seriado 2º Ano/2010) Analise a tabela abaixo que explicita algumas propriedades de dois líquidos combustíveis, A e B. Combustíveis Massa Molar Densidade Calor de combustão A 50 g/mol 0,80 g/ml 300 kcal/mol B 150 g/mol 0,90 g/ml kcal/mol Após a análise da tabela, é CORRETO afirmar que a) a combustão total de 1L do combustível A libera a mesma quantidade de energia que é liberada na combustão total de 1L do combustível B. b) a combustão total de 2L do combustível A libera a mesma quantidade de energia que é liberada na combustão total de 1L do combustível B. c) como a massa molar do combustível B é três vezes maior que a do combustível A, a quantidade de energia liberada por 1L do combustível B é três vezes maior que a liberada por 1L do combustível A. d) 1L do combustível B libera a mesma quantidade de energia que 1,5L do combustível A, quando submetidos à combustão total. e) é impossível estabelecer comparações entre os dois combustíveis, pois desconhecemos a estequiometria das reações de combustão envolvidas no processo. 16 (Vestibular Seriado 2º ano UPE/2009) Um tanque de cm 3 contém gás metano, CH 4, submetido a 27 o C. Constatou-se que ocorreu um vazamento de gás em uma das válvulas do tanque, ocasionando uma variação de 4 atm. Em relação ao gás metano que escapou do tanque, é CORRETO afirmar que Dados: ma( C ) = 12u, ma( H ) = 1u, R = 0,082 L.atm/mol.k ΔH(combustão do CH 4 ) = 212 kcal/mol a) a massa do gás liberada para a atmosfera corresponde a 32,0g do gás. b) a combustão total de toda a massa de gás que escapou para a atmosfera libera 848,0kcal. c) foram liberadas para a atmosfera 1,806 x moléculas de metano. d) foram liberados para a atmosfera três mols de moléculas de metano. e) o gás liberado para a atmosfera, se confinado em um recipiente de 100,0L, a 27 o C, exercerá uma pressão de 6,0atm. 17 (UPE Quí. II/2007) A variação de pressão interna constatada em um botijão de gás de cozinha, a 27 o C, por ocasião da preparação de uma dobradinha por uma dona de casa, é igual a 2,46 atm. (Admita que a temperatura e a capacidade do botijão permanecem constantes e que todo calor produzido pela combustão do butano foi utilizado na preparação da dobradinha). Dados: ma(c) = 12u, ma (H) = 1u, R = 0,082L.atm/mol.K Calor de combustão do butano = 693 kcal/mol Sabendo-se que a capacidade do botijão é 20,0L e que o gás nele contido é o butano, é correto afirmar que a) a preparação da dobradinha consumiu 174,0g de gás butano. b) a quantidade de calor necessária para a preparação da dobradinha é igual a 2.079kcal. c) a massa do butano utilizada na combustão para a preparação da dobradinha é igual a 116,0g. d) foram queimadas 1,806 x moléculas de butano para a preparação da dobradinha. e) apenas 0,25 mol de butano foi necessário para a preparação da dobradinha. 18 (FESP UPE/96) Considere os dados abaixo: Calor de formação do CO 2 = 94,0 Kcal/mol Calor de formação da H 2 O = 68,3 Kcal/mol Calor de combustão do HCN = 159,8 Kcal/mol O calor de formação do ácido cianídrico na mesma temperatura será: a) 31,6 Kcal/mol b) 99,8 Kcal/mol c) 288,0 Kcal/mol d) 28,80 Kcal/mol e) 9.98 Kcal/mol 17

18 19 (Vestibular Seriado 2º ano UPE/2009) Os calores de formação do CO 2(g), H 2 O (l) e HCN (g) são respectivamente, 94,0kcal/mol, 68,4kcal/mol e +31,6kcal/mol. O calor de combustão do HCN (g), nas mesmas condições de temperatura e pressão é, em kcal/mol, igual a a) + 319,60 b) + 32,96 c) 159,80 d) + 15,98 e) 6 20 (FESP UPE/97) Um recipiente de 24,60 L de capacidade contém uma mistura de propano e metano a 27 o C e 2 atm de pressão. Essa mistura foi submetida à combustão com excesso de oxigênio, liberando 792,80 Kcal. Qual a composição volumétrica da mistura? Dados: R = 0,082 L.atm/mol.K Calor de combustão do propano = 520 Kcal/mol Calor de combustão do metano = 211 Kcal/mol a) 30% de propano e 70% de metano. c) 50% de metano e 50% de propano. e) 25% de propano e 75% de metano. b) 40% de metano e 60% de propano. d) 80% de propano e 20% de metano. 21 (UPE Quí. I/2010) Uma mistura gasosa de massa total 132,0g é formada por igual número de mols de etano (C 2 H 6 ) e butano (C 4 H 10 ). A combustão total dos gases constituintes dessa mistura libera para o ambiente Dados: Os calores de combustão dos gases etano e butano são, respectivamente, 1.428kJ/mol e 2.658kJ/mol ma( C ) = 12u, ma( H ) = 1u a) 4.897kJ. b) 8.172kJ. c) 3.372kJ. d) 4.086kJ. e) 6.129kJ. 22 (UPE Quí. I/2008) O ácido nítrico é um ácido inorgânico industrialmente muito importante. Admita que, em uma das etapas do processo de obtenção desse ácido, ocorra a reação de combustão do NH 3(g) com liberação de 432,8 kcal e com a formação de 12 mols de H 2 O (g). Sabendo-se que as entalpias normais do NH 3(g), NO (g) e H 2 O (g) são, respectivamente, 11,0 kcal/mol, + 21,6 kcal/mol e 57,8 kcal/mol, é correto afirmar em relação a essa reação que Dados: ma( O ) = 16u, ma( N ) = 14u, ma( H ) = 1u a) a quantidade exata de oxigênio utilizada nessa reação foi 280,0g. b) foram consumidos nessa reação, apenas, 2,0 mols de amônia. c) o calor de combustão da amônia gasosa é 216,4 kcal. d) quando se formam 4,0 mols de NO (g), também se formam 4,0 mols de H 2 O (g). e) 432,8 kcal/mol correspondem a 8 vezes o calor de combustão do NH 3(g) a 25 o C. 23 (IFPE CURSOS TÉCNICOS SUBSEQUENTES/2011) O Brasil é o país mais avançado, do ponto de vista tecnológico, na produção e no uso do etanol como combustível. O benefício ambiental associado ao uso do etanol é enorme, pois cerca de 2,3 toneladas de CO 2 deixam de ser emitidos para cada tonelada de etanol utilizado. Do ponto de vista energético, a combustão do etanol libera 326 kcal/mol. Assinale a alternativa que indica o calor de formação do etanol. Dados: calor de formação do CO 2 = 94 kcal/mol e do H 2 O = 68 kcal/mol. a) 164 kcal/mol b) 162 kcal/mol c) 66 kcal/mol d) +164 kcal/mol e) +66 kcal/mol 24 (FESP UPE/89) 600 gramas de alumínio impuro reagiram com ácido clorídrico suficiente para o término da reação, resultando um gás, que depois de recolhido, foi submetido a uma combustão, a qual liberou 2040,0 Kcal. O calor liberado na formação de um mol de água líquida é 68 Kcal/mol. A pureza do metal analisado é: Dado: A = 27 g/mol a) 20% b) 85% c) 90% d) 100% e) 65% 25 (UFPE 1 a fase/89) Qual o calor de combustão molar do carbono grafite, em Kcal, sabendo-se que na combustão de 0,5 g do mesmo, o calor liberado é de 3,92 Kcal? (Dados: C = 12 u) a) 30 b) 35 c) 94 d) 47 e) 70 18

19 26 (UFPE 2 a fase/98) Os calores de combustão do etanol (massa molecular 46) e do octano (massa molecular 114) são 1368 Kj/mol e 5471 Kj/mol, respectivamente. A respeito de suas combustões, podemos afirmar. I II 0 0 O etanol libera maior quantidade de calor por grama que o octano. 1 1 O etanol libera maior quantidade de calor por mol que o octano. 2 2 O etanol produz maior quantidade de CO 2 por grama do que o octano. 3 3 Os mesmos produtos são obtidos em ambas as reações. 4 4 O octano consome mais oxigênio por grama do que o etanol. 27 (Unicap Qui. I/93) São processos endotérmico e exotérmico, simultaneamente: I II 0 0 Vaporização e solidificação; 1 1 Condensação e evaporação; 2 2 Solidificação e fusão; 3 3 Vaporização e condensação; 4 4 Fusão e vaporização. 28 (Unicap Qui. II/2000) Considere o gráfico abaixo para responder a esta questão I II 0 0 A formação do acetileno absorve 54 Kcal. 1 1 A combustão do acetileno é um processo endotérmico. 2 2 H 3 corresponde ao calor de formação da água. 3 3 O calor de combustão do acetileno é representado pelo H O calor de formação do acetileno pode ser calculado pela soma algébrica dos H. Energia C 2 H 2(g) + 5/2 O 2(g) 2 C (S) + H 2(g) + 5/2 O 2(g) 2 C (S) + H 2 O (g) + 2 O 2(g) H 3 = 68,3 Kcal/Mol H 1 = 310 Kcal/Mol H 2 = 188 Kcal/Mol 2 CO 2(g) + H 2 O (g) 29 (Unicap Qui. II/93) Dado o esquema: 1/2 N 2(g) + 2 H 2(g) + 1/2 C 2(g) NH 3(g) + 1/2 H 2(g) + 1/2 C 2(g) NH 3(g) + HC (g) H = 11 Kcal H = 22 Kcal H = 75 Kcal NH 4 C (s) Quantos quilocalorias são consumidos na decomposição de 1 mol de cloreto de amônio sólido em amônia e gás clorídrico? 19

20 30 (Unicap Qui. II/2002) Observe o gráfico ao lado: H H 2(g) + ½ O 2(g) ΔH 1 H 2 O (a) ΔH 2 H 2 O (b) I II ΔH (a) corresponde ao estado sólido H 2 O (c) 1 1 ΔH 1 corresponde a calor de formação. 2 2 (c) corresponde ao estado gasoso. 3 3 O estado mais energético é (a). 4 4 Os processos (a), (b) e (c) correspondem, respectivamente, aos estados sólido, líquido e gasoso. 31 (Enem MEC) Em usinas hidrelétricas, a queda da água move turbinas que acionam geradores. Em usinas eólicas, os geradores são acionados por hélices movidas pelo vento. Na conversão direta solar-elétrica são células fotovoltaicas que produzem tensão elétrica. Além de todos produzirem eletricidade, esses processos têm em comum o fato de: a) não provocarem impacto ambiental. d) utilizarem fontes de energia renováveis. b) independerem de condições climáticas. e) dependerem das reservas de combustíveis fósseis. c) a energia gerada poder ser armazenada. 32 (Enem MEC) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece: a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor. b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo. c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho. d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás. e) na carburação, com a difusão do combustível no ar. Resoluções de Testes Comentários Adicionais 20

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