Estudos de Calor Nas Reações Químicas

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1 studos de Calor Nas Reações s 1. Leia as informações a seguir: Uma árvore, em um ambiente natural a 0 C, apresentando 10 5 folhas com área média de 0,5 dm por folha, está perdendo água para a atmosfera através dos estômatos, em uma média de 5 g/dm /h, durante o dia. Dado: Calor latente de vaporização da HO 600 cal Com base nas informações e considerando-se que esse processo está ocorrendo das 13 às 15 horas, conclui-se que a sua importância e a quantidade de calor absorvido, em cal, são, respectivamente: 8 a) Síntese de carboidrato e fornecimento de alimento; 1, b) Regulação da temperatura e resfriamento do microambiente; 1, c) Regulação da temperatura e resfriamento do microambiente; 3, d) Consumo de ATP e disponibilização de energia para o metabolismo; 3, e) Consumo de ATP e disponibilização de energia para o metabolismo; 1,5 10. Diariamente podemos observar que reações químicas e fenômenos físicos implicam em variações de energia. Analise cada um dos seguintes processos, sob pressão atmosférica. I. A combustão completa do metano CH4 produzindo CO e HO II. O derretimento de um iceberg. III. O impacto de um tijolo no solo ao cair de uma altura h. m relação aos processos analisados, pode-se afirmar que: a) I é exotérmico, II e III são endotérmicos. b) I e III são exotérmicos e II é endotérmico. c) I e II são exotérmicos e III é endotérmico. d) I, II e III são exotérmicos. e) I, II e III são endotérmicos. 3. A variação de entalpia ( Δ H) é uma grandeza relacionada à variação de energia que depende apenas dos estados inicial e final de uma reação. Analise as seguintes equações químicas: i) C H (g) 5 O (g) 3 CO (g) 4 H O( ).0 kj 3 8 ii) C(grafite) O (g) CO (g) 394 kj iii) H 1 (g) O (g) HO( ) 96 kj Ante o exposto, determine a equação global de formação do gás propano e calcule o valor da variação de entalpia do processo. 4. A indústria siderúrgica utiliza-se da redução de minério de ferro para obter o ferro fundido, que

2 é empregado na obtenção de aço. A reação de obtenção do ferro fundido é representada pela reação: Dados: ntalpia de formação A entalpia de reação a) 4,8 kj / mol b) 4,8 kj / mol c) 541, kj / mol d) 541, kj / mol e) 138, kj / mol ( r ) a 5 C é: FeO3 3 CO Fe 3 CO ( f ) a 5 C, kj/mol. Fe f, kj / mol. O 3 Fe CO CO 84, 0 110,5 393,5 Leia o texto para responder às questões a seguir: Insumo essencial na indústria de tintas, o dióxido de titânio sólido puro (TiO) pode ser obtido a partir de minérios com teor aproximado de 70% em TiO que, após moagem, é submetido à seguinte sequência de etapas: I. aquecimento com carvão sólido TiO (s) C(s) Ti(s) CO (g) reação 550kJ mol II. reação do titânio metálico com cloro molecular gasoso Ti(s) C (s) TiC 4( ) reação 804 kj mol III. reação do cloreto de titânio líquido com oxigênio molecular gasoso TiC 4( ) O (g) TiO (s) C (g) reação 40 kj mol 5. Considerando as etapas I e II do processo, é correto afirmar que a reação para produção de 1 mol de TiC 4 ( ) a partir de TiO (s) é a) xotérmica, ocorrendo liberação de kj. b) xotérmica, ocorrendo liberação de 54 kj. c) ndotérmica, ocorrendo absorção de 54 kj. d) ndotérmica, ocorrendo absorção de kj. e) xotérmica, ocorrendo liberação de 804 kj.

3 6. Considere a tabela abaixo, em que Hc representa a entalpia de combustão para os compostos listados, a 5 C: Nome IUPAC Nome usual stado físico (5 C) kj/mol c tanol Álcool etílico Líquido 1366,8 tano tano Gás 1560,7 teno tileno Gás 1411, tino Acetileno Gás 1301,1,,4-trimetilpentano Isoctano Líquido 546,6 Com base nos dados acima, é CORRTO afirmar que: 01) As reações de combustão para os compostos listados na tabela são exotérmicas, ou seja, ocorrem com liberação de calor para o meio, e representam transformações químicas. 0) As quantidades de energia liberadas por mol a partir da combustão do acetileno e do etileno são menores que a quantidade de energia liberada por mol na combustão do etano devido à presença de ligações π no acetileno e no etileno. 04) A combustão completa de um mol de isoctano, um hidrocarboneto que é um dos principais componentes da gasolina, requer o fornecimento de 546,6 kj de energia e a presença de 5 mol de oxigênio molecular. 08) A combustão completa do acetileno pode ser representada pela equação química CH 5O 4CO HO. 16) A 5 C, o isoctano é encontrado na forma líquida em função da atuação de forças intermoleculares dipolo-dipolo, mais intensas que as forças de van der Waals presentes, por exemplo, na molécula de acetileno, que é um gás na mesma temperatura. 3) Para produzir a mesma quantidade de energia proveniente da combustão de 57 g de isoctano, são necessários aproximadamente 9 g de etanol. 7. A explosão da nitroglicerina, C3H5(NO3)3, explosivo presente na dinamite, ocorre segundo a reação: 4C H NO CO g 0H Og 6N g O g São fornecidas as seguintes informações: ntalpia de formação de CO gasoso 400 kj.mol 1 ntalpia de formação de HO gasoso 40 kj.mol 1 ntalpia de formação de C3H5(NO3)3 líquido 365 kj.mol 1 Volume molar de gás ideal a 0 C e 1 atm de pressão,4 L Considerando que ocorra a explosão de 1 mol de nitroglicerina e que a reação da explosão seja completa, calcule: a) O volume de gases, medido nas condições normais de pressão e temperatura. b) A entalpia da reação, expressa em kj.mol A variação de entalpia de uma reação química, que ocorre à pressão constante, é representada pelo gráfico:

4 Admitindo que R corresponde aos reagentes, I ao intermediário e P aos produtos, é correto afirmar que a) A energia de ativação da segunda etapa da reação é maior que a energia de ativação da primeira etapa. b) A variação de entalpia da reação é maior que zero. Desta forma, o processo global é endotérmico. c) A adição de um catalisador aumenta a velocidade da reação, promovendo, também, aumento na variação de entalpia. d) O calor de reação independe do estado de agregação dos reagentes e produtos. e) A velocidade da reação depende apenas da concentração do intermediário I. 9. O diagrama a seguir representa algumas transformações relacionadas à formação do metano a partir de gás hidrogênio e grafite: Os valores das energias de ligação H H e C H obtidas a partir do diagrama são, respectivamente, a) 17 kcal/mol e 08 kcal/mol. b) 104 kcal/mol e 99,5 kcal/mol. c) 08 kcal/mol e 90,5 kcal/mol. d) 104 kcal/mol e 398 kcal/mol. e) 5 kcal/mol e 380 kcal/mol.

5 Gabarito 1. C [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] A importância da transpiração foliar, em um ambiente natural a 0 C, consiste em produzir a subida da seiva inorgânica (bruta), absorvida pelas raízes e transportada até a copa das árvores pelos vasos lenhosos (xilema). [Resposta do ponto de vista da disciplina de ] Calor latente ou calor de transformação equivale à quantidade de calor (por unidade de massa) que uma substância dever receber para mudar de estado físico. Neste caso árvore perde água para a atmosfera através dos estômatos para regular a temperatura e resfriar o microambiente. A partir dos dados, teremos: L 600 cal / g HO calor latente folhas 0,5 dm 5,0 0 dm (área total) m uma hora : 5g m 4 m 5 0 g 1 dm dm 4 4 m duas horas (das 13h às 15h) : 5 0 g 50 0 g 1g g 600 cal ,0 0 cal. B I. Combustão completa do metano: CH4 O H O CO calor, processo exotérmico. II. O derretimento de um iceberg: H O(s) calor H O ( ), processo endotérmico. III. Parte da energia cinética é transformada em calor, portanto, processo exotérmico. 3. Teremos, de acordo com a Lei de Hess: i) C3H 8(g) 5 O (g) 3 CO (g) 4 HO( ).0 kj (inverter) ii) C(grafite) O (g) CO (g) 394 kj ( 3) iii) H 1 (g) O (g) HO( ) 96 kj ( 4)

6 i) 3 CO (g) 4 HO( ) C3H 8(g) ii) 3C(grafite) iii) 4H (g) 5O (g).0 kj 3O (g) 3CO (g) H O (g) 4HO( ) 3 Δ 3( 394) kj 3C(grafite) 4H (g) 1C H (g) kj 3( 394) kj 4( 86) kj 06 kj 4( 86) kj 4. B FeO3 3 CO Fe 3 CO 84, kj 3 ( 110,5 kj) 0 3 ( 393,5 kj) [3 ( 393,5 kj) 0] [ 84, kj 3( 10,5 kj)] 4,8 kj / mol 5. C A (s) FeO 3 (s) Fe (s) A O 3(s) calor 0 84, kj 0 675,7kJ Hreagentes Hprodutos Hprodutos Hreagentes [0 ( 675,7)] [0 ( 84,)] 851,5 kj 6. B Aplicando a Lei de Hess, vem: TiO (s) C(s) Ti(s) CO (g) 550kJ mol I Ti(s) C (s) TiC ( ) 804 kjmol 4 II TiO (s) C(s) C (s) CO (g) TiC ( ) 4 I II kj = 43. [01] Verdadeira. Toda combustão é uma transformação exotérmica. Isto se verifica pelo sinal negativo do Δ HC. [0] Verdadeira. A presença de ligações pi aumenta a energia que deve ser absorvida para a quebra das moléculas. Isso faz com que, ao final do processo, uma menor quantidade de energia seja liberada para a vizinhança. [04] Falsa. A reação ocorre com liberação de energia, e não com absorção. [08] Verdadeira. A equação está corretamente montada e balanceada.

7 [16] Falsa. As forças intermoleculares no isoctano não são do tipo dipolo-dipolo, pois a molécula apresenta dipolos induzidos, e não permanentes. Portanto, são forças de dipolo temporário. [3] Verdadeira. Isoctano (C8H18): MM = 114g/mol Assim: 114g de isoctano 546,6 kj liberados 57g = 713,3 kj m Para o etanol (CH6O): MM = 46g/mol 46g de etanol 1366,8 kj liberados m 713,3 kj 91,3g. 8. a) Teremos: 4C H (NO ) ( ) CO (g) 0H O(g) 6N (g) O (g) mols 4 mols 9,4 L 1mol V 9,4 L V 6,4 L 4 b) Teremos: 4C H (NO ) ( ) CO (g) 0H O(g) 6N (g) O (g) ( 365 kj) 1( 400 kj) 10( 40 kj) [1( 400 kj) 0( 40 kj) 6 0 0] [4( 365 kj)] 5750 kj / 4 mol de nitroglicerina 435 kj / mol 9. B A variação de entalpia é maior do que zero, pois a entalpia dos produtos é maior do que a entalpia dos reagentes.

8 10. B De acordo com o diagrama, para a quebra de mols de ligações H H são necessários 08 kcal, então: mol H H 1mol H H HH 104 kcal 08 kcal HH De acordo com o diagrama, para a quebra de quatro mols de ligações C H são necessários 36 kcal 08 kcal 17 kcal 8 kcal, então: 4 mol C H 1mol C H CH 90,5 kcal 36 kcal CH