CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(l) H = kj/mol

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1 Química Frente IV Físico-Química Pro. Thiago Costa (Tchê) Lista de Exercícios Introdução à Termoquímica e Entalpia de Formação INTRODUÇÃO À TERMOQUÍMICA 1. (Unitau) Observe as seguintes equações termoquímicas: I C(s) + H 2 O(g) CO(g) + H 2 (g), H = 31,4 kcal II CO(g) + 1/2 O 2 (g) CO 2 (g), III H 2 (g) +1/2 O 2 (g) H 2 O(g), H = - 67,6 kcal H= - 57,8 kcal De acordo com a variação de entalpia, podemos airmar: a) I é endotérmica, II e III exotérmicas. b) I e III são endotérmicas, II exotérmica. c) II e III são endotérmicas, I exotérmica. d) I e II são endotérmicas, III exotérmica. e) II é endotérmica e I e III exotérmicas. 2. (UECE) Observe o esquema: De acordo com o esquema apresentado, podemos dizer que esse processo deverá ser: a) endotérmico, com H = kj. b) endotérmico e absorve 13 kj. c) exotérmico e liberar 13 kj. d) exotérmico, com H = kj. 3. (FAAP) Veriica-se em laboratório que a preparação de uma solução aquosa de H 2 SO 4 por adição deste à água, causa um aumento na temperatura da solução quando comparada com a temperatura original do solvente. Trata-se, portanto, de um processo: a) endotérmico b) exotérmico c) isotérmico d) sem variação de energia livre e) sem variação de entalpia 4. (UFSM) Com relação aos processos de mudança de estado ísico de uma substância, pode-se airmar que são endotérmicos: a) vaporização - solidiicação - liqueação. b) liqueação - usão - vaporização. c) solidiicação - usão - sublimação. d) solidiicação - liqueação - sublimação. e) sublimação - usão - vaporização. 5. (UFRGS) Em nosso cotidiano ocorrem processos que podem ser endotérmicos (absorvem energia) ou exotérmicos (liberam energia). Assinale a alternativa que contém apenas enômenos exotérmicos ou apenas enômenos endotérmicos. a) explosão de ogos de artiício - combustão em motores de automóveis - ormação de geada b) secagem de roupas - ormação de nuvens queima de carvão c) combustão em motores de automóveis - ormação de geada - evaporação dos lagos d) evaporação de água dos lagos - secagem de roupas - explosão de ogos de artiício e) queima de carvão - ormação de geada - derretimento de gelo 6. (UFSM) Cerca de 8% da energia consumida no mundo deriva da queima de petróleo, carvão ou gás natural, que são ontes energéticas não renováveis e irão se esgotar a médio ou longo prazo. Uma das alternativas, para resolver o problema, é o uso da biomassa, matéria orgânica que, quando ermenta, produz o biogás, cujo principal componente é o metano. A queima do metano se dá pela equação CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(l) H = kj/mol Em relação a essa equação, analise as airmativas a seguir e assinale verdadeira (V) ou alsa (F) em cada uma delas. ( ) A reação de combustão do metano é exotérmica. ( ) A entalpia dos reagentes é menor que a entalpia dos produtos. ( ) A variação de entalpia, nesse caso, indica que a quantidade de calor absorvida é de 888 kj/mol. A sequência correta é a) V - F F b) V - F V c) F - V - F d) F - V V e) V - V F 7. (UFMG) Ao se sair molhado em local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma sensação de rio. Esse enômeno está relacionado com a evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano. Essa sensação de rio explica-se CORRETAMENTE pelo ato de que a evaporação da água a) é um processo endotérmico e cede calor ao corpo. b) é um processo endotérmico e retira calor do corpo. c) é um processo exotérmico e cede calor ao corpo. d) é um processo exotérmico e retira calor do corpo. 8. (Unesp) Em uma cozinha, estão ocorrendo os seguintes processos: I. gás queimando em uma das "bocas" do ogão e II. água ervendo em uma panela que se encontra sobre esta "boca" do ogão. Com relação a esses processos, pode-se airmar que: a) I e II são exotérmicos. b) I é exotérmico e II é endotérmico. c) I é endotérmico e II é exotérmico. d) I é isotérmico e II é exotérmico. e) I é endotérmico e II é isotérmico. 9. (UFPel-RS) Ao preparar argamassa, o pedreiro mistura água na cal viva ou cal virgem (CaO). Essa reação provoca grande liberação de calor e produz a cal extinta Ca(OH) 2 (aq). A cal viva usada é obtida a partir do carbonato de cálcio (CaCO 3 ), através de sua decomposição térmica. As equações termoquímicas que envolvem os processos citados acima são: CASD Vestibulares Química Termoquímica 1

2 I. decomposição do CaCO 3 CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g), ΔH = , kj/mol II. ormação da cal extinta CaO (s) + H 2 O (l) Ca(OH) 2 (aq), ΔH = kj/mol Com relação aos processos I e II, o que se pode airmar? a) O processo II apresenta entalpia dos produtos menor que a dos reagentes, sendo, por isso, exotérmico. b) Os processos I e II são exotérmicos. c) O processo I apresenta entalpia dos produtos maior que a dos reagentes, sendo, por isso, exotérmico. d) O processo I poderia ser representado da seguinte maneira: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) , kj/mol e) Os processos I e II absorvem calor, sendo endotérmicos 1. (Unesp) Ozonizador é um aparelho vendido no comércio para ser utilizado no tratamento da água. Nesse aparelho é produzido ozônio (O 3 ) a partir do oxigênio do ar (O 2 ), que mata os micro-organismos presentes na água. A reação de obtenção do ozônio a partir do oxigênio pode ser representada pela equação: e) os valores de ΔH são negativos para as duas reações e CO 2 é produto da combustão. 13. (Mackenzie - Adaptada) C (graite) + O 2 (g) CO 2 (g), H = - 94, kcal C (diamante) + O 2 (g) CO 2 (g), H = - 94,5 kcal Relativamente às equações anteriores, azem-se as seguintes airmações: I - C (graite) é a orma alotrópica menos energética. II - As duas reações são endotérmicas. III - Se ocorrer a transormação de C (diamante) em C (graite) haverá liberação de calor. IV - C (diamante) é a orma alotrópica mais estável. São corretas: a) I e II, somente. b) I e III, somente. c) I, II e III, somente. d) II e IV, somente. e) I, III e IV, somente. 14. (UFMG) Considere o diagrama de entalpia, ao lado, envolvendo o dióxido de carbono e as substâncias elementares diamante, graite e oxigênio. 3 O 2 (g) 2 O 3 (g) H = +284 kj Com base nessa equação, e considerando a transormação de 1 g de O 2 (g) em O 3 (g), a quantidade de calor envolvida na reação é a) 2958,33 kj e a reação é endotérmica. b) 1479,16 kj e a reação é exotérmica. c) 739,58 kj e a reação é exotérmica. d) 369,79 kj e a reação é endotérmica. e) 184,9 kj e a reação é endotérmica. 11. (Unesp) Considere a equação a seguir: 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(l) H = kj É correto airmar 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. 12. (UNESP) Sódio metálico reage com água liberando grande quantidade de calor, o qual pode desencadear uma segunda reação, de combustão. Sobre essas reações, é correto airmar que a) os valores de ΔH são positivos para as duas reações e H 2 O é produto da combustão. b) o valor de ΔH é positivo apenas para a ormação de NaOH(aq) e CO 2 é um produto da combustão. c) o valor de ΔH é positivo para a ormação de NaOH (aq) e negativo para a combustão de H2. d) os valores de ΔH são negativos para as duas reações e H 2 O é produto da combustão. Considerando esse diagrama, identiique a airmativa alsa. a) A transormação do diamante em graite é exotérmica. b) A variação de entalpia na combustão de 1 mol de diamante é igual a 392 kj/mol. c) A variação de entalpia na obtenção de 1 mol de CO 2 (g), a partir da graita, é igual a 394 kj/mol. d) A variação de entalpia na obtenção de 1 mol de diamante, a partir da graita, é igual a 2 kj/mol. 15. (Cesgranrio) Considere o diagrama de entalpia a seguir: AssinaIe a opção que contém a equação termoquímica correta: a) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O (g), H = +242 kj/mol b) H 2 O (l) H 2 O (g), H = -41 kj/mol c) H 2 O (l) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g), H = +283 kj/mol d) H 2 O (g) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g), H = kj/mol e) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) H 2 O (l), H = +41 kj/mol CASD Vestibulares Química Termoquímica 2

3 16. (UFF-RJ) O diagrama mostra os valores de entalpia para a interconversão do vapor d'água, da água líquida e de seus elementos. Com base nesse diagrama, pode-se airmar que: a) A ormação de H 2 O(g), a partir de seus elementos, constitui um processo endotérmico. b) A decomposição da H 2 O(g) constitui um processo exotérmico. c) A transormação da H 2 O(l) em H 2 O(g) constitui um processo endotérmico. d) A ormação da H 2 O(l), a partir de seus elementos, constitui um processo endotérmico. e) A decomposição da H 2 O(l) constitui um processo exotérmico. 17. (ITA Adaptada) A igura abaixo mostra como a entalpia dos reagentes e dos produtos de uma reação química do tipo A(g) + B(g) C(g) varia com a temperatura. Com os dados ornecidos, pode-se airmar que a dissolução de 1 mol desse sal a) é acentuadamente exotérmica, envolvendo cerca de 13 kj. b) é acentuadamente endotérmica, envolvendo cerca de 13 kj. c) ocorre sem troca de calor. d) é pouco exotérmica, envolvendo menos de 1 kj. e) é pouco endotérmica, envolvendo menos de 1 kj. ENTALPIA DE FORMAÇÃO 19. Calcule o valor da entalpia padrão de ormação do carbonato de cálcio (CaCO 3 ), sabendo-se que um calorímetro aponta que a sua decomposição em óxido de cálcio (CaO) e gás carbônico (CO 2 ) absorve do ambiente 177,5 kj/mol. Dados: H ( CaO ) 635,5 kj mol ( s) H ( CO ) 394 kj mol 2( g) CaCO CaO CO H 177,5 kj mol 3( s) ( s) 2( g) 2. Calcule o calor padrão de combustão do propano, em kcal/mol, dados: H ( C H ) 24,8 kcal mol 3 8( g) H ( H O ) 57,8kcal mol 2 ( g) H ( CO ) 94, kcal mol 2( g) 21. (UFRGS) Observe as quatro equações termoquímicas abaixo. Analisando a igura, assinale a alternativa incorreta: a) na temperatura T 1, a reação é exotérmica. b) na temperatura T 1, a entalpia dos reagentes é maior que a dos produtos. c) no intervalo de temperatura compreendido entre T 1 e T 2, a reação ocorre com absorção de calor. d) o H da reação, em módulo, aumenta com o aumento de temperatura. e) tanto a entalpia dos reagentes como a dos produtos aumentam com o aumento da temperatura. 18. (FUVEST) A dissolução de um sal em água pode ocorrer com liberação de calor, absorção de calor ou sem eeito térmico. Conhecidos os calores envolvidos nas transormações, mostradas no diagrama que segue, é possível calcular o calor da dissolução de cloreto de sódio sólido em água, produzindo Na + (aq) e Cl - (aq). CaO ( s) H2O ( l ) Ca( OH ) 2 ( s) H I S (rômb.) O3 ( g) SO3 ( g) HII C (gra.) O2 ( g) CO2 ( g) HIII 6 C (gra.) 3 H2 ( g) C6H6 ( l ) H IV Com base nessas inormações, assinale a alternativa correta. a) Os calores envolvidos nas reações correspondem todos a entalpias de ormação. b) H I corresponde a um calor de neutralização. c) H III e H IV são calores de ormação. d) H II e H III são calores de combustão. e) H I corresponde a um calor de solubilização. CASD Vestibulares Química Termoquímica 3

4 22. (UNICAMP) As inormações contidas na tabela abaixo oram extraídas de rótulos de bebidas chamadas energéticas, muito comuns atualmente. Substâncias / H de ormação (kj/mol) CO 2 (g) / H = - 393,3 H 2 O(g) / H = - 285,8 CH 3 OH(l) / H = - 238,5 Reação de combustão: CH 3 OH(l) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O(g) A unidade Cal utilizada para expressar o valor energético, como especiicado no rótulo, signiica 1 calorias. Essa unidade é obsoleta, e sua relação com a unidade recomendada de energia, o joule (J), é: 1 caloria = 4,184 J. Portanto, o valor energético escrito no rótulo equivale a 586 kj (quilojoule). Dados: C H O ( s) 12 O ( g) 12 CO ( g) 11 H O( l) a) Calcule, com base nos dados da tabela, o valor da variação de entalpia ( H), em kj/mol, para a combustão da sacarose sólida ormando dióxido de carbono gasoso e água líquida. b) Considerando que a reação de combustão da sacarose anteriormente representada possa ser utilizada no cálculo do valor energético, qual a contribuição da sacarose (carboidratos) para o valor energético da bebida (dar em porcentagem)? 23. (UNESP) 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 erro (Fe 2 O 3 ) para soldar trilhos de aço. A equação química para a reação entre alumínio pulverizado e óxido de erro (III) é: 2Al(s) + Fe 2 O 3 (s) Al 2 O 3 (s) + 2Fe(s) O calor liberado nessa reação é tão intenso que o erro produzido é undido, podendo ser utilizado para soldar as peças desejadas. Conhecendo-se os valores de entalpia de ormação para o Al 2 O 3 (s) = kj/mol e para o Fe 2 O 3 (s) = 824 kj/mol, nas condições padrão (25 ºC e 1 atmosera de pressão), calcule a entalpia dessa reação nessas condições. Apresente seus cálculos. 24. (Puccamp - Adaptada) São dadas as entalpias padrão de ormação das seguintes substâncias: Na combustão completa de,5 mol de metanol, a 25 C e 1 atm de pressão há a) liberação de 726,3 kj b) absorção de 726,3 kj c) liberação de 363,2 kj d) absorção de 363,2 kj e) liberação de 181,6 kj 25. (ITA - Adaptada) Qual das opções a seguir apresenta a equação química balanceada para a reação de ormação de óxido de erro (II) (FeO) sólido nas condições-padrão? a) Fe (s) + Fe 2 O 3 (s) 3 FeO(s) b) Fe (s) + 1/2 O 2 (g) FeO(s) c) Fe 2 O 3 (s) 2 FeO (s) + 1/2 O (g) d) Fe (s) + CO (g) FeO (s) + C (gra) e) Fe (s) + CO(g) FeO(s) + C (gra) + 1/2 O 2 (g) 26. (UFRRJ) Adicionando bicarbonato de sódio para auxiliar o cozimento dos alimentos, tem-se a seguinte reação: 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 (g) + H 2 O. Considerando os dados a seguir, H(NaHCO 3 ) = - 226,5 kcal / mol H(Na 2 CO 3 ) = - 27,3 kcal / mol H(CO 2 ) = - 94 kcal / mol H(H 2 O) = - 57,8 kcal / mol 27. (UNIRIO) Os soldados em campanha aquecem suas reeições prontas, contidas dentro de uma bolsa plástica com água. Dentro desta bolsa existe o metal magnésio, que se combina com a água e orma hidróxido de magnésio, conorme a reação: Mg (s) + 2 H 2 O (l) Mg(OH) 2 (s) + H 2 (g) A variação de entalpia desta reação, em kj/mol, é: (Dados: H H 2 O (l) = - 285,8 kj/mol H Mg(OH) 2 (s) = -924,5 kj/mol ) a) ,1 b) -638,7 c) -352,9 d) +352,9 e) ,1 28. (UERJ) O alumínio é utilizado como redutor de óxidos, no processo denominado aluminotermia, conorme mostra a equação química: 8 Al (s) + 3 Mn 3 O 4 (s) 4 Al 2 O 3 (s) + 9 Mn (s) Observe a tabela: CASD Vestibulares Química Termoquímica 4

5 Exercícios propostos GABARITO Segundo a equação acima, para a obtenção do Mn (s), a variação de entalpia, na temperatura de 298 K, em kj, é de: a) - 282,5 b) ,3 c) - 353,1 d) ,1 1.A 2.B 3.B 4.E 5.A 6.A 7.B 8.B 9.A 1.A 11.B 12.D 13.B 14.B 15.C 16.C 17.C 18.E kJ/mol ,4 kcal/mol 21.C 22.a) -5653kJ/mol; b) 98,76% kJ/mol 24.C 25.B 26. 3,9 kcal 27.B 28.B 29.A 3. a) -176kJ/mol; b) Exotérmica (ΔH<) 29. (Cesgranrio) A etapa otoquímica da otossíntese, conhecida como reações de claro, é assim chamada por ocorrer somente na presença de luz. Essas reações podem ser simpliicadas na seguinte equação: Com a entalpia padrão de ormação ( H o ) do gás carbônico, da água e da glicose, é possível quantiicar a energia liberada na queima da glicose, conorme o quadro anterior. Assim sendo, a quantidade máxima de energia liberada, na combustão completa de 36g de glicose, em condições-padrão, é igual a: a) 562,6 b) 843,9 c) 146,5 d) 1969 e) (Fuvest) Considere os dados da tabela abaixo, a 25 ºC e 1 atm. a) Calcule a variação de entalpia (em kj/mol) quando a base reage com o ácido para ormar o correspondente sal. b) Essa reação de saliicação é exotérmica ou endotérmica? Por quê? CASD Vestibulares Química Termoquímica 5