PROF: Alex LISTA 2 DATA: 07/ 03/ 2011

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1 NOME: PROF: Alex LISTA DATA: 07/ 03/ 011 Teroquíica ( a Fase) 1. (Pucrj 006) Dadas as reações teroquíicas de foração NO(g) NO(g) + O(g) H 0 = 114 kj/ol de CO (reações 1a e 1b): 6 NO(g) + HO(l) 4 HNO3(aq) + NO(g) C (s) + O (g) CO (g) H 0 = kj H 0 = - 76 kj/ol reação 1a CO (g) + O (g) CO (g) H 0 = kj a) ESCREVA a equação reação quíica 1b balanceada da reação copleta de produção de ácido nítrico aquoso, HNO3(aq), e água a partir de NH3(g) e O(g). a) calcule a variação de entalpia para a foração de 1 ol de CO a partir da reação do carbono co o gás oxigênio, dada a seguir: C (s) + O (g) CO (g) b) calcule quantos ols de onóxido de carbono serão produzidos pela cobustão copleta de 400 kg de carbono?. (Uerj 007) As reações de oxirredução I, II, III, descritas a seguir, copõe o processo de produção do gás etano a partir do carvão, que te coo subproduto o dióxido de carbono. Nessas reações, o carvão está representado por C(s) e sua fora alotrópica ais estável. I. C(s) + HO(g) CO(g) + H(g) II. CO(g) + HO(g) CO(g) + H(g) III. C(s) + H(g) CH4(g) Entre as vantagens da utilização do etano coo cobustível estão a aior facilidade de distribuição, a queia co ausência de resíduos e o alto rendiento térico. O alto rendiento térico pode ser observado na seguinte equação teroquíica. CH4(g) + O(g) CO(g) + HO(g) H = - 80 kj Considere as entalpias de foração das substâncias a seguir: b) CALCULE o H 0 da reação descrita no ite "a". (Deixe seus cálculos registrados, explicitando, assi, seu raciocínio.) c) CALCULE a assa, EM GRAMAS, de ácido nítrico produzido a partir de 3,40 g de aônia. (Deixe seus cálculos registrados, explicitando, assi, seu raciocínio.) Dados: N = 14; H = 1; O = (Ufpr 007) U estudante ergulhou ua barra de zinco de 300,00 g e ua solução de nitrato de prata e observou a foração de u depósito na barra. Seu peso, após a ocorrência da reação, foi de 31,6 g. Pergunta-se: Dados:Massas atôicas: Zn = 65; Ag = 108; N = 14; O = 16. Zn + + e - Zn Ag + + e - Ag E 0 = - 0,76 V E 0 = + 0,80 V Zn + + Ag(s) Ag + + Zn(s) H = kj a) Que aterial foi depositado? b) O processo absorveu ou liberou energia? Deonstre a quantidade? c) Identifique o agente oxidante, o agente redutor, o eleento que sofreu oxidação e o eleento que sofreu redução. Identifique os agentes redutores nas equações II e III e escreva a equação teroquíica que representa a produção do etano a partir do carvão. 3. (Ufc 008) Considere u recipiente hereticaente fechado co capacidade de 1000 L e a ua teperatura de 7 C, onde é adicionado 1 L de água. Despreze os efeitos da teperatura sobre a densidade da água. Dados: densidade da água = 1g. L -1 ; pressão de vapor da água a 7 C = 0,035 at e R = 0,08 at. L. ol -1. K -1 a) Nessas condições, haverá a evaporação copleta desta assa de água? Justifique nuericaente a sua resposta, considerando gás co coportaento ideal. b) Sabendo que o calor de vaporização da água a 100 C é 40,7 kj. ol -1, qual deverá ser a quantidade de calor necessária para vaporizar 1 L de água? 4. (Ufg 007) A produção de ácido nítrico é iportante para a fabricação de fertilizantes e explosivos. As reações envolvidas no processo de oxidação da aônia para forar ácido nítrico estão representadas nestas três equações: 4 NH3(g) + 5 O(g) 4 NO(g) + 6 HO(l) H 0 = kj/ol 6. (Ufg 008) O etano, CH4, principal constituinte do gás natural, é u cobustível conhecido. U segundo coposto tabé epregado coo cobustível é o nitroetano, CH3NO, que é utilizado e certos carros de corrida e e aeroodelos. Analise a equação balanceada que representa a cobustão copleta de cada u desses cobustíveis: CH4(g) + O(g) CO(g) + HO(g) CH3NO(g) + 3/4 O(g) CO(g) + 3/ HO(g) + 1/ N(g) a) Ua característica iportante de u cobustível está relacionada à capacidade de os produtos de sua queia exercere pressão sobre o pistão de u cilindro do otor. Isso pode ser avaliado por eio de u quociente Q, que se obté aplicando-se esta fórula: Q = Quantidade e ols de produtos gasosos/quantidade e ols de reagentes gasosos Considerando-se as equações acia representadas, CALCULE o valor de Q para a cobustão do etano e do nitroetano. (Deixe seus cálculos indicados, evidenciando, assi, seu raciocínio.) b) Outra característica de u cobustível, tabé iportante, é a sua entalpia de cobustão, H 0. No quadro da Figura 1, estão indicados os valores de H 0 de foração de alguns copostos na esa teperatura. Considerando esses valores de H 0 de foração, CALCULE o H 0 de cobustão de 1 ol de nitroetano gasoso. (Deixe seus cálculos indicados, evidenciando, assi, seu raciocínio.) c) No funcionaento de u otor, ua istura de cobustível e ar entra no cilindro e é copriida pelo pistão. Ao ser queiada, essa istura provoca o deslocaento do pistão dentro do cilindro, coo ostrado na Figura.

2 Analise o quadro da Figura 3, e que se apresenta o H 0 de cobustão e as quantidades estequioétricas de dois cobustíveis e do oxigênio e u cilindro, que opera ora co u, ora co outro desses cobustíveis. Co base no valor de H 0 de cobustão do nitroetano obtido no ite b desta questão, CALCULE o calor liberado na cobustão de 1,7 ol de nitroetano. d) Considerando a resposta dada no ite a - ou seja, o valor calculado de Q - e no ite c, abos desta questão, EXPLIQUE por que o nitroetano, e coparação co o etano, é u cobustível que iprie aior potência a u otor. plásticos. Na indústria, a aônia pode ser obtida a partir de seus eleentos constituintes, por u processo denoinado Processo de Haber (reação a seguir), e hoenage ao quíico aleão Fritz Haber que desenvolveu esse étodo de síntese e altas pressões. N(g) + 3H(g) NH3(g) H = - 9, KJ ol -1 a 5 C a) A decoposição da aônia é u processo endotérico? Justifique. b) Calcule o valor de H, a 5 C, quando são produzidos 0,340 g de aônia. c) O que ocorre ao equilíbrio quando se retira NH3 durante a sua produção no Processo Haber? 10. (Ufrj 009) O biodiesel te sido considerado ua iportante alternativa bioenergética ao diesel produzido a partir do petróleo. O biodiesel é constituído por ua istura de ésteres derivados de óleos vegetais. Quando o biodiesel é obtido a partir da reação de óleo de soja co etanol, u de seus principais coponentes é o oleato de etila, cuja fórula estrutural está representada a seguir: 7. (Ufrrj 008) O eteno (etileno) é utilizado na fabricação do polietileno, u tipo de plástico uitíssio iportante na atualidade, pois serve para a confecção de sacos para ebalage, toalhas de esa, cortinas de banheiro, etc. Calcule o calor de cobustão do eteno, co base nos dados da tabela a seguir: 8. (Ueg 008) Manter ua teperatura constante é ua das funções fisiológicas priárias do corpo huano, essencial ao correto funcionaento uscular e ao controle cinético das reações bioquíicas. Aproxiadaente, 40% da energia produzida pela queia da glicose é epregada nas contrações usculares e nervosas. O restante se anifesta coo calor, que é utilizado para anter a teperatura corporal. Quando o organiso produz intenso calor, o excesso deve ser dissipado para as vizinhanças, o que pode ocorrer por radiação, convecção e evaporação (suor). Para responder a esta questão, considere que a evaporação é o único sistea de dissipação do calor. As equações quíicas a seguir representa os dois processos especificados no texto. Dados: capacidade calorífica édia do corpo: J C -1 kg -1 densidade da água: 1 g L -1 aceleração da gravidade: 10 s - C6H1O6(s) + O(g) CO(g) + HO(l) H = kj ol -1 HO(l) HO(g) H = + 40 kj ol -1 Tendo e vista as inforações apresentadas, responda ao que se pede. a) Calcule o volue de água líquida que u atleta deve transpirar ao oxidar 45 g de glicose. b) Aditindo não ocorrer transpiração ao subir ua escada de 10 etros de altura, calcule a variação na teperatura corpórea que u hoe de 100 kg sofreria. 9. (Puc-rio 009) A aônia (NH3) é usada na produção de fertilizantes nitrogenados, na fabricação de explosivos e de a) Escreva a fórula estrutural do isôero geoétrico do oleato de etila. b) Calcule a soa das energias de ligação do oleato de etila, sabendo que a soa das energias de ligação presentes no ácido oleico é de kj/ol. Utilize, para o cálculo, as energias de ligação apresentada a seguir. Energias de Ligação (kj/ol) C-H C-C C=C C=O C-O O=O O-H (Ufc 010) A reação de fotossíntese é 6CO(g) + 6HO(l) C6H1O6(s) + 6O(g). Estia-se que, e ua floresta tropical, cerca de kj - de energia solar são arazenados pelas plantas para realização da fotossíntese durante o período de u ano. A partir dos valores de entalpia padrão de foração fornecidos abaixo, calcule: Substância Entalpia padrão de foração (kj ol -1) CO(g) -394 HO(l) -86 C6H1O6(s) O(g) 0 a) a assa de CO que será retirada da atosfera por de floresta tropical durante o período de u ano. b) a assa de O que será adicionada à atosfera por de floresta tropical durante o período de u ano. 1. (Ufes 010) A equação abaixo representa u grande problea causado pela poluição atosférica: a desintegração lenta e gradual que ocorre nas estátuas e onuentos de árore (CaCO3), exercida pelo ácido sulfúrico forado pela interação entre SO, o oxigênio do ar e a uidade.

3 CaCO3(s) + HSO4(aq) CaSO4(s) + HO(l) + CO(g) Calor de CaCO 3 H SO 4 CaSO 4 H O CO CaO Foração ,8 - (kj/ol,5 1434, ,5 635,5 ºC e 1 at) De acordo co os dados acia, a) deterine a variação de entalpia da reação entre o ácido e o calcário (CaCO3); b) escreva a equação da reação de decoposição do carbonato de cálcio (CaCO3); c) deterine a entalpia de decoposição do carbonato de cálcio (CaCO3); d) calcule a quantidade áxia de gesso (CaSO4) que pode ser forada pela reação de 44,8 litros de SO(g) lançado na atosfera, nas CNTP. 13. (Ufop 010) Considere o gráfico a seguir, que ostra a variação de energia da reação para a obtenção do etanol a partir do cloroetano. seja transforada e dióxido de carbono e água. Considerando-se apenas o etaboliso do acarrão diário, qual é a contribuição do nadador para o efeito estufa, e graas de dióxido de carbono? b) Qual é a quantidade de energia, e kj, associada à cobustão copleta e total do acarrão (glicose) ingerido diariaente pelo nadador? Dados de entalpia de foração e kj ol -1 : glicose= , água= - 4, dióxido de carbono = TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: A atividade huana te sido responsável pelo lançaento inadequado de diversos poluentes na natureza. Dentre eles, destaca-se: aônia: proveniente de processos industriais; dióxido de enxofre: originado da queia de cobustíveis fósseis; cádio: presente e pilhas e baterias descartadas. 15. (Uerj 008) O trióxido de enxofre é u poluente secundário, forado a partir da oxidação do dióxido de enxofre, poluente priário, e presença do oxigênio atosférico. Considere as seguintes entalpias-padrão de foração a 5 C e 1 at: SO = - 96,8 kj ol -1 SO3 = - 394,6 kj ol -1 Deterine a variação de entalpia da reação de oxidação do dióxido de enxofre e apresente a fórula estrutural plana do trióxido de enxofre. a) Classifique esta reação. b) E quantas etapas esta reação se processa? Justifique. c) Esta reação é exotérica ou endotérica? Justifique. d) Qual é o valor da energia de ativação? TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: A cada quatro anos, durante os Jogos Olípicos, bilhões de pessoas assiste à tentativa do Hoe e da Ciência de superar liites. Podeos pensar no entreteniento, na geração de epregos, nos avanços da Ciência do Desporto e da tecnologia e geral. Coo esses jogos pode ser analisados do ponto de vista da Quíica? As questões a seguir são exeplos de coo o conheciento quíico é ou pode ser usado nesse contexto. 14. (Unicap 009) O nadador Michael Phelps surgiu na Olipíada de Beijing coo u verdadeiro fenôeno, tanto pelo seu desepenho quanto pelo seu consuo alientar. Divulgouse que ele ingere ua quantidade diária de alientos capaz de lhe oferecer ua energia de 50 MJ. Quanto disto é assiilado, ou não, é ua incógnita. Só no aloço, ele ingere u pacote de acarrão de 500 graas, alé de acopanhaentos. a) Suponha que o acarrão seja constituído essencialente de glicose (C6H1O6), e que, no etaboliso, toda essa glicose 3

4 Gabarito: Resposta da questão 1: a) A reação pode ser obtida pela soa da reação 1a e a inversa da reação 1b, ostrado a seguir: (1a) C(s) + O(g) CO(g) H 0 = kj (1b) CO(g) CO(g) + O(g) H 0 = kj C(s) + O(g) CO(g) H 0 = - 1 kj para a foração de 1 ol de CO(g) a variação de entalpia seria então a etade do valor: - 110,5 kj. b) A reação e copleta e a estequioetria da reação é 1 ol C para 1 ol CO. Assi, se 400 kg de C equivale a ols de C, te-se a foração de ols de CO. Resposta da questão : Equação II: CO(g). Equação III: H(g). C(s) + HO(g) CH4(g) + CO(g) H = +16 kj Resposta da questão 3: a) Pela equação de gases ideais te-se n = (0,035 at L)/(0,08 at. L. ol 1. K K). Assi n = 1,4 ol. A partir dessa quantidade e ol, pode-se calcular a assa de água (assa olar = 18,0 g.ol 1 ) coo sendo aproxiadaente 6,0 g. Coo a densidade da água é 1 g.l 1, te-se que 6,0 L deverão ser evaporados. Assi, pode-se afirar que não haverá a evaporação copleta de 1 L de água. b) Para ua quantidade de 1 L ou 1000 L co densidade de 1 g. L 1, te-se 1000 g de água. Esta assa equivale a aproxiadaente 55,6 ol de água. Coo o calor de vaporização é 40,7 kj por ol de água, te-se que a quantidade de calor necessária para vaporizar 55,6 ol é aproxiadaente 63 kj. Resposta da questão 4: a) Soando a prieira equação co a segunda, ultiplicada por três, ais a terceira, tereos: 4NH3 + 8O 4HO + 4HNO3. b) Soando o H da prieira equação co o da segunda, ultiplicado por três, ais o H da terceira equação, tereos: H(total) = (- 114) - 76 = kj. c) 4NH3 + 8O 4HO + 4HNO g g 3,40 g = 1,6 g Resposta da questão 5: a) A prata foi o aterial depositado, pois apresenta o aior potencial de redução. b) Massa de prata depositada = 31,6-300 = 1,6 g. 1 ol (Ag) g n (Ag) ,6 g n (Ag) = 0, ol. Ag + + Zn(s) Zn + + Ag(s) H = kj De acordo co a equação anterior: ols (Ag) kj 0, ol (Ag) Q Q = 36,5 kj. O processo liberou 36,5 kj. c) Ag + + Zn(s) Zn + + Ag(s) Ag + para Ag 0 : o eleento prata sofreu redução. Zn 0 para Zn + : o eleento zinco sofreu oxidação. O nitrato de prata é o agente oxidante e o zinco etálico é o agente redutor. Resposta da questão 6: a) CH4(g) + O(g) CO(g) + HO(g) Produtos gasosos = 3 ols Reagentes gasosos = 3 ols Q = 3 ols/3 ols = 1 CH3NO(g) + 3/4 O(g) CO(g) + 3/ HO(g) + 1/ N(g) Produtos gasosos = 3 ols Reagentes gasosos = 1,75 ols Q = 3 ols/1,75 ols = 1,71 b) CH3NO + 0,75O CO + 1,5HO + 0,5N ,5(-4) 0 H 0 (cob) = H(produtos) - H(reagentes) H 0 (cob) = [ ] - [- 75] = - 68 kj c) A partir da equação de cobustão, teos: 1 ol (CH3NO) kj (calor liberado) 1,7 ol (CH3NO) E E = 1159,4 kj d) O nitroetano iprie aior potência a u otor, pois a energia liberada na queia de u ol desse cobustível é aior do que a liberada por u ol de etano e, alé disso, de acordo co o valor de Q, percebeos que o nitroetano apresenta u quociente aior e utiliza enor quantidade de gás oxigênio na cobustão. Resposta da questão 7: H = 337, kcal. Resposta da questão 8: a) 189 L. b) t 3,75 10 C. Resposta da questão 9: Resolução: a) Si. A reação de foração de aônia é exotérica, pois a variação de entalpia é negativa (DH < 0), isto significa que a reação inversa (decoposição da aônia), é endotérica (DH > 0). b) MM (NH3) = 17,0 g ol -1 4

5 17 g ¾ 1 ol 0,340 g ¾ n n = 0,00 ol De acordo co a equação: N(g) + 3H(g) NH3(g) H = - 9, KJ ol -1 a 5 C ols NH libera 9, kj 0,00 ol NH libera E E = 0,9 kj O valor do H o, a 5 ºC, quando são produzidos 0,340 g de aônia é de 0,9 kj. c) De acordo co o princípio de Le Chatelier, a reação desloca no sentido de forar ais NH3. Resposta da questão 10: Para 1 : 6 ol CO.805 kj 6 x 44 g CO CO 300 g b) Tereos: 6 ol O 6 x 3 g O O O.805 kj kj 805 kj kj. 37 g. 805 kj Resposta da questão 1: a) CaCO3(s) + HSO4(aq) CaSO4(s) + HO(l) + CO(g) [ (- 813,8)] [- 1434,5 + (- 86) + (-393,5)] DH = HPRODUTOS - HREAGENTES DH = [- 1434,5 + (- 86) + (-393,5)] - [ (- 813,8)] = - 93, kj a) b) das energias de ligação do ácido oleico = kj/ol. Cálculo da soa das energias de ligação do oleato de etila a partir da soa das energias de ligação do ácido oleico: - Retirar ua ligação O-H = - 46 kj/ol. - Acrescentar ua ligação C-O = kj/ol. - Acrescentar 3 ligações C-H = 3 (+ 414 kj/ol). Soa das energias de ligação de oleato de etila:.86 kj/ol. Resposta da questão 11: a) A partir da equação quíica (6CO(g) + 6HO(l) C6H1O6(s) + 6O(g)) podeos calcular a variação de entalpia reação f,c6h1o6 f,co f,ho H H 6H 6H 0 reação 0 reação 0 reação H = 805 kj. H H 805kJ. b) CaCO3(s) CaO(s) + CO(g) c) CaCO3(s) CaO(s) + CO(g) [-107] [-635,5 + (-393,50] DH = HPRODUTOS - HREAGENTES DH = [-635,5 + (-393,50] - [-107] = kj d) Tereos: SO + ½ O SO3 SO3 + HO HSO4 CaCO3 + HSO4 CaSO4 + HO + CO SO + ½ O + CaCO3 CaSO4 + CO (global),4 L g 44,8 L (CaSO4) (CaSO4) 7 g ou ols de CaSO4. Resposta da questão 13: a) Reação de deslocaento. b) A reação se processa e ua etapa, pois encontraos u estado de transição (coplexo ativado). c) Coo a entalpia dos produtos é enor do que a entalpia dos reagentes, concluíos que a reação é exotérica (DH < 0; DH = - 4 kcal.ol -1 ). d) De acordo co o gráfico; Eat = 4,5 kcal.ol -1. Resposta da questão 14: a) A equação da transforação da glicose no etaboliso é dada por: 1C6H1O6 + 6O 6CO + 6HO Tereos: C6H1O6 ¾ 6 CO 180 g ¾ 6 44 g 500 g ¾ 5

6 = 733,33 g de CO b) A partir da cobustão da glicose, ve: C6H1O6 + 6O 6CO + 6HO ( 174 kj) kj 6.(-4 kj) H r H = Hp Hr H = [6 394) + 6( 4)] [( 174) + 0] H = 54 kj.ol 1 de C6H1O6 H p 1 ol de C6H1O6 libera 54 kj 180 g 54 kj 500 g E E = 7061kJ A quantidade de energia, e kj, associada à cobustão copleta e total do acarrão (glicose) ingerido diariaente pelo nadador é igual a 7061 kj. Resposta da questão 15: H = - 97,8 kj ol -1 Observe a figura a seguir: 6

7 Resuo das questões selecionadas nesta atividade Data de elaboração: 08/03/011 às 01:0 Noe do arquivo: lista-ed Orige/Doc: Server INTERBITS Legenda: Q/Prova = núero da questão na prova Q/DB = núero da questão no banco de dados do SuperPro Q/prova Q/DB Matéria Fonte Tipo Quíica Pucrj/006 Analítica Quíica Uerj/007 Analítica Quíica Ufc/008 Analítica Quíica Ufg/007 Analítica Quíica Ufpr/007 Analítica Quíica Ufg/008 Analítica Quíica Ufrrj/008 Analítica Quíica Ueg/008 Analítica Quíica Pucrio/009 Analítica Quíica Ufrj/009 Analítica Quíica Ufc/010 Analítica Quíica Ufes/010 Analítica Quíica Ufop/010 Analítica Quíica Unicap/009 Analítica Quíica Uerj/008 Analítica 7