EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES

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1 EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES Professor: ALEX ALUNO(A): DATA: 04/04/2017 Físico-Química Termoquímica (Lista 05) Questão 01 - (UECE) O conceito de entropia está intimamente associado à definição de espontaneidade de uma reação química, através da segunda lei da termodinâmica, embora não seja suficiente para caracterizá-la. Considerando os sistemas apresentados a seguir, assinale aquele em que há aumento de entropia. a) Liquefação da água. b) Síntese da amônia. c) Reação do hidrogênio gasoso com oxigênio gasoso para formar água líquida. d) Dissolução do nitrato de potássio em água. Questão 02 - (PUC GO) Rápido, rápido Sofro sofri de progéria, uma doença na qual o organismo corre doidamente para a velhice e a morte. Doidamente talvez não seja a palavra, mas não me ocorre outra e não tenho tempo de procurar no dicionário nós, os da progéria, somos pessoas de um desmesurado senso de urgência. Estabelecer prioridades é, para nós, um processo tão vital como respirar. Para nós, dez minutos equivalem a um ano. Façam a conta, vocês que têm tempo, vocês que pensam que têm tempo. Enquanto isso, e u vou escrevendo aqui e só espero poder terminar. Cada letra minha equivale a páginas inteiras de vocês. Façam a conta, vocês. Enquanto isso, e resumindo: 8h15min Estou nascendo. Sou o primeiro filho que azar! e o parto é longo, difícil. Respiro, e já vou dizendo as primeiras palavras (coisas muito simples, naturalmente: mamã, papá) para grande surpresa de todos! Maior surpresa eles têm quando me colocam no berço desço meia hora depois, rindo e pedindo comida! Rindo! Àquela hora, 8h45min eu ainda podia rir. 9h20min Já fui amamentado, já passei da fase oral meus pais (ele, dono de um pequeno armazém; ela, de prendas domésticas) já aceitaram, ao menos em parte, a realidade, depois que o pediatra (está aí uma especialidade que não me serve) lhes explicou o diagnóstico e o prognóstico. E já estou com dentes! Em poucos minutos (de acordo com o relógio de meu pai, bem entendido) tenho sarampo, varicela, essas coisas todas. Meus pais me matriculam na escola, não se dando conta que às 10h40min, quando a sineta bater para o recreio, já terei idade para concluir o primeiro grau. Vou para a escola de patinete; já na esquina, porém, abandono o brinquedo que parece-me então muito infantil. Voltome, e lá estão os meus pais chorando, pobre gente. 10h20min Não posso esperar o recreio; peço licença à professora e saio. Vou ao banheiro; a seiva da vida circula impaciente em minhas veias. Manipulo- me. Meu desejo tem nome: Mara, da oitava série. Por enquanto é mais velha do que eu. Lá pelas onze horas poderia namorá-la mas então, já não estarei no colégio. Ali, me foge o doce pássaro da juventude. [...] (SCLIAR, Moacyr. Melhores contos. 6. ed. São Paulo: Global, p ) Em uma passagem do texto, o narrador refere-se ao choro de seus pais, o que remete a lágrimas que têm, entre seus componentes, a água. A água pode ser encontrada na natureza nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Ao se considerar a curva de resfriamento da água pura, têm-se as seguintes proposições: I. À medida que a temperatura diminui, a energia potencial também diminui concomitantemente com II. a remoção de calor ( Δ H valor positivo). Na liquefação, a diminuição da temperatura favorece o sentido direto desta transformação física. III. Na solidificação, o aumento da pressão favorece a formação da fase mais compacta. IV. Tanto na liquefação quanto na solidificação, o estado de agregação da matéria muda de mais para menos organizado. Em relação às proposições analisadas, assinale a única alternativa cujos itens estão todos corretos: a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) II e IV. TEXTO: 1 - Comum à questão: 3 A vida em grandes metrópoles apresenta atributos que consideramos sinônimos de progresso, como facilidades de acesso aos bens de consumo, oportunidades de trabalho, lazer, serviços, educação, saúde etc. Por outro lado, em algumas delas, devido à grandiosidade dessas cidades e aos milhões de cidadãos que ali moram, existem muito mais problemas do que benefícios. Seus habitantes sabem como são complicados o trânsito, a segurança pública, a poluição, os problemas ambientais, a habitação etc. Sem dúvida, são desafios que exigem muito esforço não só dos governantes, mas também de todas as pessoas que vivem nesses lugares. Essas cidades convivem ao mesmo tempo com a ordem e o caos, com a pobreza e a riqueza, com a beleza e a feiura. A tendência das coisas de se desordenarem espontaneamente é uma característica fundamental da natureza. Para que ocorra a 1

2 organização, é necessária alguma ação que restabeleça a ordem. É o que acontece nas grandes cidades: despoluir um rio, melhorar a condição de vida dos seus habitantes e diminuir a violência, por exemplo, são tarefas que exigem muito trabalho e não acontecem espontaneamente. Se não houver qualquer ação nesse sentido, a tendência é que prevaleça a desorganização. Em nosso cotidiano, percebemos que é mais fácil deixarmos as coisas desorganizadas do que em ordem. A ordem tem seu preço. Portanto, percebemos que há um embate constante na manutenção da vida e do universo contra a desordem. A luta contra a desorganização é travada a cada momento por nós. Por exemplo, desde o momento da nossa concepção, a partir da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, nosso organismo vai se desenvolvendo e ficando mais complexo. Partimos de uma única célula e chegamos à fase adulta com trilhões delas, especializadas para determinadas funções. Entretanto, com o passar dos anos, envelhecemos e nosso corpo não consegue mais funcionar adequadamente, ocorre uma falha fatal e morremos. O que se observa na natureza é que a manutenção da ordem é fruto da ação das forças fundamentais, que, ao interagirem com a matéria, permitem que esta se organize. Desde a formação do nosso planeta, há cerca de 5 bilhões de anos, a vida somente conseguiu se desenvolver às custas de transformar a energia recebida pelo Sol em uma forma útil, ou seja, capaz de manter a organização. Para tal, pagamos um preço alto: grande parte dessa energia é perdida, principalmente na forma de calor. Dessa forma, para que existamos, pagamos o preço de aumentar a desorganização do nosso planeta. Quando o Sol não puder mais fornecer essa energia, dentro de mais 5 bilhões de anos, não existirá mais vida na Terra. Com certeza a espécie humana já terá sido extinta muito antes disso. (Adaptado de: OLIVEIRA, A. O Caos e a Ordem. Ciência Hoje. Disponível em: < Acesso em: 10 abr ) Questão 03 - (UEL PR) Com base no texto e nos conhecimentos sobre termoquímica, assinale a alternativa correta. a) Com o decorrer dos anos, há o envelhecimento e a desorganização biológica do corpo humano, o que resulta em uma diminuição da entropia. b) De acordo com o 2 princípio da termodinâmica, a entropia total de um processo espontâneo ou uma reação espontânea diminui independentemente da temperatura. c) As reações químicas, por ocorrerem espontaneamente, processam-se com elevadas velocidades. d) A vida se desenvolve às custas de transformar a energia recebida do Sol em uma forma útil, ou seja, a capacidade de manter a auto-organização, o que resulta em diminuição da entropia. e) A tendência de processos ou de reações aumentar a desordem do sistema ocorre de forma não Questão 04 - (IME RJ) Um sistema A transfere, naturalmente, uma determinada quantidade de energia, na forma de calor, para um sistema B, que envolve totalmente A. Assinale a única alternativa correta. a) A entropia do Universo decrescerá. b) A entropia do sistema A crescerá. c) O aumento da entropia do sistema B será maior do que o decréscimo da entropia do sistema A. d) O aumento da entropia do sistema B será menor do que o decréscimo da entropia do sistema A. e) O aumento da entropia do sistema B será necessariamente igual ao decréscimo da entropia do sistema A. Questão 05 - (FCM PB) O ácido nítrico, HNO 3, é uma substância bastante utilizada na indústria para produção de fertilizantes e de explosivos. Pode ser obtido de acordo equação termoquímica abaixo: NH 3 (g) + 2 O 2 (g) HNO 3 (aq) + H 2 O(l) Δ Hº = + 450,0 kj e Δ Gº = + 80,0 kj De acordo com as informações, analise as afirmativas e marque (V) nas verdadeiras e (F) nas falsas. ( ) A entalpia de formação do NH 3 (g) é maior que a soma das entalpias de formação do HNO 3 (aq) e da H 2 O(l), nas condições padrão. ( ) Nas condições padrão, a reação de obtenção do ácido nítrico é espontânea e endotérmica. ( ) Se na reação, ocorrendo nas condições padrão, fosse usado como reagente NH 3 (l), o valor da variação de entalpia seria maior que + 450,0 kj. ( ) Nas condições padrão, o valor da variação de entropia para a reação de obtenção do ácido nítrico é aproximadamente + 1,24 kj/k. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo: a) V, F, F, V. b) F, V, F, F. c) V, F, V, F. d) V, V, F, V. e) F, F, V, V. Questão 06 - (UEPG PR) A partir das reações químicas abaixo, com os respectivos valores de variação de entalpia (Δ H), assinale o que for correto. NaCl(s) + 1/2 H 2 (g) Na(s) + HCl(g) Δ H = +318,8 kj/mol (equação 1) 1/2 Cl 2 (g) + 1/2 H 2 (g) HCl(g) Δ H = 92,3 kj/mol (equação 2) 01. A reação de formação de NaCl sólido, a partir de Na sólido e gás cloro, não é uma reação 02. A equação 2 é uma reação exotérmica. 04. A variação de entalpia da reação Na(s) + 1/2 Cl 2 (g) NaCl(s) é 411,1 kj/mol. 08. Observa-se, na equação 1, que a formação de 1 mol de HCl gasoso libera 318,8 kj. 16. Através da equação 2 pode-se obter 184,6 kj se ocorrer a reação de 2 mols de Cl 2 (g) e 2 mols de H 2 (g). 2

3 Questão 07 - (UECE) Josiah Willard Gibbs ( ) foi um pesquisador norte-americano que contribuiu para a determinação da energia livre de um sistema termodinâmico através de uma lei que é associada ao seu nome. Em se tratando de energia livre e de entropia, analise as seguintes proposições: I. A energia livre pode ser positiva ou negativa, mas nunca pode ser nula. II. A energia livre é a totalidade de energia de um sistema termodinâmico, que pode ser usada para a realização de trabalho útil. III. Toda a reação exotérmica é IV. A variação de entropia de uma reação espontânea pode ser negativa. V. Em certas reações químicas a variação de entalpia coincide com a variação da energia interna. É correto o que se afirma somente em a) I e II. b) III e IV. c) I, III e V. d) II, IV e V. Questão 08 - (UFPR) A análise dos dados termodinâmicos de reações permite a previsão da espontaneidade. Na tabela a seguir estão apresentados os dados termodinâmicos de duas reações químicas. A partir dos dados apresentados, identifique as seguintes afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) A diminuição da temperatura desfavorece a espontaneidade da reação (i). ( ) O aumento da temperatura favorece a espontaneidade da reação (ii). ( ) Na temperatura de 400 K, a reação (i) será ( ) Na temperatura de 4000 K, a reação (ii) será Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) V V V F. b) V F V F. c) F V F V. d) F V V F. e) V F F V. Questão 09 - (UESB BA) 1 1 I(g) 2 + C l 2(g) ICl(g) 2 2 A tendência à espontaneidade está relacionada ao aumento de desordem de um sistema, entretanto para aumentar a organização ou a ordem desse sistema, é preciso consumir uma certa quantidade de energia, isto é, energia de organização T ΔS. O saldo de energia é denominado energia livre, útil ou energia de Gibbs, representada pela equação Δ G = ΔH TΔS. Considerando-se a entalpia Δ H = 35,0 kj da reação representada pela equação química, e a variação de entalpia, Δ S= 155J.molK 1, é correto afirmar: 01. A reação não é espontânea porque Δ G < O. 02. O grau de desordem do sistema é representado por Δ H. 03. Acima de, aproximadamente, 47 ºC, a reação entre iodo e cloro é 04. A energia gasta para a organização do sistema é maior que zero. 05. A energia consumida para organizar o sistema é representada por T. Δ S < Δ H. Questão 10 - (UEG GO) A variação da energia livre de Gibbs (ΔG) é uma função de estado termodinâmica que pode ser utilizada para avaliar a espontaneidade de reações químicas. Ela é definida em função da variação da entalpia (ΔH) e da entropia (ΔS) do sistema a dada temperatura T: ΔG = ΔH T ΔS. Considerando, hipoteticamente, a degradação dos compostos X e Y, e que ΔH e ΔS são independentes da temperatura, constata-se que: Dados: Composto X: ΔH 0 298K = 100 kj e ΔS 0 298K = 150 J/K; Composto Y: ΔH 0 298K = 120 kj e ΔS 0 298K = 300 J/K. a) a decomposição de X é espontânea à temperatura de 298K. b) acima de 400K a decomposição de Y passa a ser c) acima de 373K a decomposição de X passa a ser d) a decomposição de Y é espontânea à temperatura de 298K. Questão 11 - (UEM PR) Assinale o que for correto. 01. Quanto mais exotérmica for uma reação e, ao mesmo tempo, quanto maior for o aumento de entropia do processo, mais espontânea será a reação. 02. A energia livre de Gibbs (G) é uma grandeza termodinâmica cuja variação ( Δ G ) corresponde à máxima energia útil que é possível retirar de um sistema (energia aproveitável). 04. Se Δ G for positivo, a reação é 08. Para uma reação com Δ H 0, quanto mais próxima estiver do equilíbrio, maior será a quantidade de trabalho disponível que pode ser utilizado. 16. Uma determinada reação que possui variação de entalpia ( Δ H ) de +8,399 kcal/mol e variação de entropia ( Δ S ) de 37 cal/k.mol será espontânea em temperaturas maiores do que 46 ºC. Dado: 0 K = 273 ºC. Questão 12 - (ITA SP) Considere as reações representadas pelas seguintes equações químicas: I. C(s) + 2H 2 (g) CH 4 (g) II. N 2 O(g) N 2 (g) + 1/2O 2 (g) III. 2NI 3 (s) N 2 (g) + 3I 2 (g) IV. 2O 3 (g) 3O 2 (g) 3

4 Assinale a opção que apresenta a(s) reação(ões) química(s) na(s) qual(is) há uma variação negativa de entropia. a) Apenas I b) Apenas II e IV c) Apenas II e III e IV d) Apenas III e) Apenas IV Questão 13 - (UFT TO) A origem da entropia de um sistema está relacionada com a existência de estados (situações) mais prováveis. Durante uma reação química é possível estimar a variação da entropia molar padrão analisando a diferença entre a entropia dos produtos e dos reagentes. Analise os processos a seguir: I. oxidação de nitrogênio: N 2 (g) + 2O 2 (g) 2NO 2 (g) II. fotossíntese da glicose: 6CO 2 (g) + 6H 2 O(g) C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) III. evaporação da água de roupas úmidas IV. dissolução do sal: KNO 3 (s) K + (aq) + NO 3 (aq) Ocorre aumento de entropia durante os processos a) III e IV apenas. b) III apenas. c) I e II apenas. d) II e III apenas. e) I, II, III e IV. Questão 14 - (UCS RS) Um recente filme que no Brasil recebeu o nome de O Curioso Caso de Benjamin Button, protagonizado pelo ator Brad Pitt, conta a história curiosa de um personagem que nasce velho e, à medida que o tempo passa, vai rejuvenescendo. Se pensarmos no envelhecimento humano como um processo energeticamente irreversível, qual título alternativo do filme ficaria coerente com as leis da Física? a) A Curiosa Obediência à Equação de Clapeyron b) O Extraordinário Caso da Violação da Segunda Lei de Newton c) O Estranho Caso de Violação da Segunda Lei da Termodinâmica d) O Incomum Caso de Confirmação da Primeira Lei da Termodinâmica e) O Intrigante Caso de Violação da Terceira Lei de Newton Questão 15 - (UECE) As reações químicas espontâneas são de grande interesse comercial e, em alguns casos, podem minimizar gastos de energia. Considere a reação indicada abaixo e os respectivos valores de entalpia e entropia a 1 atm de pressão. Sobre essa reação, marque a afirmativa verdadeira. a) Em qualquer temperatura, nunca será b) Será espontânea em temperaturas acima de 350 ºC. c) Será espontânea em temperaturas abaixo de 300 ºC. d) Será espontânea em temperaturas entre 320 ºC e 340 ºC. Questão 16 - (IME RJ) Considere as supostas variações de entropia (ΔS) nos processos abaixo: I. cristalização do sal comum (ΔS > 0) II. sublimação da naftalina (naftaleno) (ΔS > 0) III. mistura de água e álcool (ΔS < 0) IV. ferro (s) fusão ferro (l) (ΔS > 0) V. ar compressão ar comprimido (ΔS < 0) As variações de entropia indicadas nos processos que estão corretas são: a) I, III e IV. b) III, IV e V. c) II, III e V. d) I, II e IV. e) II, IV e V. Questão 17 - (UFPE) A entalpia e a energia livre de Gibbs de combustão completa da grafite a 25ºC são, respectivamente: 393,51 kj/mol e 394,36 kj/mol, enquanto que, para o diamante, os valores são, respectivamente: 395,41 kj/mol e 397,26 kj/mol. Assim, pode-se afirmar que a 25ºC: 1. a entalpia de formação do CO 2 (g) é 393,51 kj/mol 2. o diamante é uma substância mais estável que a grafite 3. a energia livre de Gibbs da conversão grafite diamante é de +2,9 kj/mol. Está(ão) correta(s): a) 1 apenas b) 2 apenas c) 1 e 2 apenas d) 1 e 3 apenas e) 1, 2 e 3 Questão 18 - (UPE PE) A equação química abaixo representa a formação do carbeto de cálcio em fornos elétricos: Ca0 (s) + 3C (s) CaC2 (s) + CO (g) Utilizando-se os dados abaixo, é possível afirmar que a reação de obtenção do carbeto de cálcio ocorre a uma temperatura (admita que o Δ H e o Δ S não variam com a temperatura) Substância CaO(s) C(s) CaC2(s) CO (g) Entalpia (kcal/mol) Entropia(cal/mol) + 9,5 a) abaixo de 1.500ºC. b) entre 500ºC e 1.700ºC. c) acima de 1.947ºC. d) abaixo de 2.220ºC. e) exclusivamente a 3.200ºC. Questão 19 - (CEFET PR) + 1,4 + 16, O benzeno (C 6 H 6 ) é um produto altamente tóxico, cancerígeno, produzido industrialmente por ser matéria 4

5 prima para uma série de compostos. Uma das reações de obtenção do benzeno é: 6 C(s) + 3 H 2 (g) C 6 H 6 (l). A 25 C esta reação possui os seguintes dados termodinâmicos: ΔHº = + 12 kcal mol 1 ; ΔSº = 61 cal K 1 mol 1. Com base nestas informações pode-se afirmar que: a) quando o equilíbrio é atingido, este é favorável ao produto. b) a reação não é espontânea nesta temperatura. c) a reação é exotérmica. d) a variação de energia Gibbs padrão para esta reação é de +18,2 kcal mol 1. e) A variação de energia Gibbs padrão para esta reação é de 30,2 kcal mol 1. Questão 20 - (UFCG PB) O estudo das reações químicas que ocorrem com absorção da radiação solar de alta energia e dos processos químicos industriais que causam dano ao meio ambiente faz parte da química ambiental. Alguns exemplos destes tipos de reações são mostrados a seguir. Assinale dentre as alternativas abaixo aquela na qual não se observa um aumento da entropia. a) Calcinação de calcário: CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) b) Fotodissociação de oxigênio: O 2 (g) 2 O (g) c) Fotodissociação de Freon-12: CF2 Cl2 (g) CF2Cl (g) + Cl (g) d) Obtenção de Ferro a partir de seu minério: 2 Fe2 O3 (s) 4 Fe (s) + 3 O2 (g) e) Formação de ozônio na atmosfera: (g) + O (g) O (g) GABARITO: 1) Gab: D 2) Gab: C 3) Gab: D 4) Gab: C 5) Gab: E 6) Gab: 06 7) Gab: D 8) Gab: D 9) Gab: 03 10) Gab: B 11) Gab: 19 12) Gab: E 13) Gab: A 14) Gab: C 15) Gab: B 16) Gab: E 17) Gab: D 18) Gab: C 19) Gab: B 20) Gab: E O2 3 5