Lista curso- entropia- Prof Saulo Godoy

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1 Lista curso- entropia- Prof Saulo Godoy 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 (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 espontânea. 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 (FCM PB) O metabolismo dos alimentos é um processo indispensável para a manutenção dos sistemas biológicos. Por exemplo, a oxidação completa do açúcar glicose (C6H12O6) em CO2 (g) e H2O ( ). A partir de dados termodinâmicos, indicados abaixo, é possível conhecer propriedades necessárias para a compreensão sobre a espontaneidade deste processo. Com base na reação de oxidação completa da glicose, analise as afirmativas abaixo. I. A variação de entalpia padrão da reação é igual a 2809 kj. II. A oxidação de 90,0 g de glicose libera para o ambiente 702,25 kj. III. A variação de entropia padrão da reação é igual a J.K 1. IV. A oxidação da glicose é espontânea nas condições padrão. Está (ão) correta (s) a(s) afirmativa(s): a) apenas I e IV. b) apenas II e III. c) apenas I, II e IV. d) apenas II, III e IV. e) apenas I, III e IV (IME RJ)

2 Uma certa reação química a pressão e temperatura constantes apresenta uma pequena variação da Energia Livre ( G), de valor próximo de zero, uma variação positiva da entropia ( S) e uma variação negativa da entalpia ( H). Considerando-se apenas estes dados, pode-se afirmar que a reação a) é espontânea, a temperatura é aproximadamente igual G / H e ela nunca atinge o equilíbrio. b) não é espontânea, a temperatura é aproximadamente igual H / S e não há variação na composição do meio reacional. c) não é espontânea, a temperatura é aproximadamente igual G / H e há uma pequena variação na composição do meio reacional. d) é espontânea, a temperatura é aproximadamente igual H / S e há variação na composição do meio reacional. e) é espontânea, a temperatura é aproximadamente igual G / H e o equilíbrio é atingido (ITA SP) Considere que 1 mol de uma substância sólida está em equilíbrio com seu respectivo líquido na temperatura de fusão de 183 C e a 1 atm. Sabendo que a variação de entalpia de fusão dessa substância é 6,0 kj mol 1, assinale a opção que apresenta a variação de entropia, em J K 1 mol 1. a) 20 b) 33 c) + 50 d) + 67 e) (UEA AM) A espontaneidade de uma transformação química está relacionada às variações de entropia e de entalpia que ocorrem quando se comparam reagentes e produtos. São sempre espontâneas, em qualquer temperatura e independentemente de sua velocidade, as transformações que ocorrem com liberação de energia e aumento de entropia, como a a) fotossíntese dos vegetais. b) combustão do carvão. c) evaporação do álcool. d) solidificação da água. e) sublimação do iodo (ITA SP) Considere as reações representadas pelas seguintes equações químicas: I. C(s) + 2H2(g) CH4(g) II. N2O(g) N2(g) + 1/2O2(g) III. 2NI3(s) N2(g) + 3I2(g) IV. 2O3(g) 3O2(g) 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 08 - (UFPE) A espontaneidade de uma reação química é importante para avaliar sua viabilidade comercial, biológica ou ambiental. Sobre a termodinâmica de processos químicos, podemos afirmar que: 00. reações espontâneas são sempre exotérmicas. 01. reações espontâneas, ocorrendo dentro de sistemas fechados e isolados, causam um aumento da entropia do sistema.

3 02. para reações em sistemas fechados, as variações da entalpia e da entropia não podem ser utilizadas para determinar a sua espontaneidade. 03. reações que apresentam variação positiva da entropia são sempre espontâneas. 04. para reações ocorrendo em temperatura e pressão constantes, a energia livre de Gibbs é a função termodinâmica que determina a sua espontaneidade (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 espontânea. 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 (UEPG PR) Durante as tempestades, em consequência dos raios, ocorre reação entre as moléculas dos gases mais abundantes na atmosfera: N2 e O2. Considerando esse processo e a formação de óxido de nitrogênio conforme a equação abaixo, assinale o que for correto. faísca elétrica N2 (g) + O2 (g) 2NO(g) 01. Na reação, o nitrogênio é o agente redutor. 02. O nox no nitrogênio aumenta, passando de 0 (zero) para A reação entre os gases nitrogênio e oxigênio não é espontânea, necessitando de grande quantidade de energia. 08. O óxido formado é classificado como ácido (UFPE) Dados termodinâmicos de alguns combustíveis são apresentados abaixo nas condições padrão e a 25 ºC: Substância C2H5OH C2H4 C2H6 Energia livre de formação (kj/mol) 74,78 + 8,15 32,82 Entalpia de formação (kj/mol) 277, ,26 84,68 Entalpia de Combustão (kj/mol) Podemos afirmar que nas condições padrão e a 25 ºC: 00. a combustão das três substâncias é endotérmica 01. a formação do etanol (C2H5OH), a partir de seus elementos nas formas mais estáveis, é espontânea. 02. a combustão de 1 mol de etano (C2H6) libera menos calor que a combustão de 1 mol de eteno (C2H4). 03. a combustão de 100 g de etanol libera menos calor que a combustão de 100 g de eteno. (C, 12 g/mol e H, 1 g/mol). 04. a formação de eteno, a partir de seus elementos nas formas mais estáveis, ocorre com liberação de calor (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 H e o S não variam com a temperatura)

4 Substância CaO(s) C(s) CaC2(s) CO(g) Entalpia (kcal/mol) Entropia(cal/mol) + 9,5 + 1,4 + 16, 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. TEXTO: 1 - Comum à questão: 13 Uma das principais descobertas que impulsionou a produção de alimentos foi o processo industrial de Haber-Bosch da produção de amônia, que ocorreu há cerca de 100 anos, de acordo com a reação (1): N2(g) + 3H 2(g) 2NH3(g) (1) Hº = 92kJ / mol, Gº = 16kJ / mol e 8 2 Kc = 5,0 10 (L / mol) (UFRN) Em relação à síntese da amônia, nessas condições, pode-se afirmar: a) É uma reação espontânea, que, no estado de equilíbrio, apresenta maior concentração de reagentes em relação às concentrações de produto. b) É uma reação não espontânea, que, no estado de equilíbrio, apresenta maior concentração de produto em relação às concentrações de reagentes. c) É uma reação espontânea, que, no estado de equilíbrio, apresenta maior concentração de produto em relação às concentrações de reagentes. d) É uma reação não espontânea, que, no estado de equilíbrio, apresenta maior concentração de reagentes em relação às concentrações de produtos. TEXTO: 2 - Comum à questão: 14 A Organização das Nações Unidas (ONU) instituiu 2011 como o Ano Internacional da Química, para conscientizar o público sobre as contribuições dessa ciência ao bem-estar da humanidade, coincidindo com o centenário do recebimento do Prêmio Nobel de Química por Marie Curie. O prêmio recebido pela pesquisadora polaca teve como finalidade homenageá-la pela descoberta dos elementos químicos Polônio (Po) e Rádio (Ra). Na verdade, este foi o segundo prêmio Nobel recebido, sendo o primeiro em Física, em 1903, pelas descobertas no campo da radioatividade. Marie Curie, assim, se tornou a primeira pessoa a receber dois prêmios Nobel. Como outra homenagem, desta vez post mortem, os restos mortais de Marie Curie foram transladados em 1995 para o Panteão de Paris, local onde estão as maiores personalidades da França, em todos os tempos. Além disso, o elemento de número atômico 96 recebeu o nome Cúrio (Cm) em homenagem ao casal Curie, Marie e seu marido Pierre (UEPB) Nas condições de 25 ºC de temperatura e de 100 kpa de pressão, em solução aquosa, a Energia Livre de Gibbs de formação para os íons de Polônio são: 71 kj.mol 1 e 293 kj.mol 1, respectivamente para os íons Po 2+ e Po 4+. Que conclusões podem ser retiradas das informações prestadas no corpo desta pergunta? a) As condições energéticas para formação dos íons de Polônio favorece mais ao Po 4+. b) A formação dos referidos íons de Polônio ocorre espontaneamente, mas demasiadamente lenta. c) A formação dos referidos íons de Polônio ocorre espontaneamente, mas demasiadamente rápida. d) A formação dos referidos íons de Polônio ocorre espontaneamente. e) A formação dos referidos íons de Polônio não ocorre espontaneamente. TEXTO: 3 - Comum à questão: 15 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

5 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 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 ) 15 - (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 espontânea. GABARITO: 1) Gab: D 2) Gab: D 3) Gab: E 4) Gab: D 5) Gab: D 6) Gab: B 7) Gab: E 8) Gab: FVFFV 9) Gab: B 10) Gab: 15

6 11) Gab: FVFVF 12) Gab: C 13) Gab: C 14) Gab: E 15) Gab: D