Termoquı mica. Exercı cios Objetivos. C O(CO) 10, 8x102 kj/mol C = O(CO2 ) 8, 0x102 kj/mol H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl(g),

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João Gabriel Figueiroa Amaro
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1 Exercı cios Objetivos 1. (2000)Com base nos dados da tabela, Considere as seguintes reac o es (I)2H2 + 2CO CH4 + CO2 (II)CH4 + CO2 2H2 + 2CO e as energias me dias de ligac a o: H H 4, 4x102 kj/mol pode-se estimar que o H da reac a o representada por C O(CO) 10, 8x102 kj/mol C = O(CO2 ) 8, 0x102 kj/mol H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl(g), C H 4, 2x102 kj/mol dado em kj por mol de HCl(g), e igual a: (a) - 92,5 (b) (c) A associac a o correta que ilustra tal processo e (d) (e) + 92,5 2. (2002) Considere as reac o es de oxidac a o dos elementos Al, M g e Si representadas pelas equac o es abaixo e o calor liberado por mol de O2 consumido. 4/3Al + O2 2/3Al2 O3 H = 1120kJ/moldeO2 2M g + O2 2M go H = 1200kJ/moldeO2 4. (2005) Os hidrocarbonetos iso meros antraceno e fenantreno diferem em suas entalpias (enersi + O2 SiO2 H = 910kJ/moldeO2 gias). Esta diferenc a de entalpia pode ser calculada, medindo-se o calor de combusta o toem reac o es iniciadas por aquecimento, dental desses compostos em ide nticas condic o es de tre esses elementos, aquele que reduz dois dos pressa o e temperatura. Para o antraceno, ha o xidos apresentados e aquele que reduz apenas liberac a o de 7060 kj/mol e para o fenantreno, um deles, em reac o es exote rmicas, sa o, respecha liberac a o de 7040 kj/mol. tivamente, Sendo assim, para 10 mols de cada composto, a (a) Mg e Si (d) Si e Mg diferenc a de entalpia e igual a (b) Mg e Al (a) 20 kj, sendo o antraceno o mais (c) Al e Si (e) Si e Al (b) 20 kj, sendo o fenantreno o mais 3. (2002) Buscando processos que permitam o desenvolvimento sustenta vel, cientistas imagina(c) 200 kj, sendo o antraceno o mais ram um procedimento no qual a energia solar seria utilizada para formar substa ncias que, ao (d) 200 kj, sendo o fenantreno o mais reagirem, liberariam energia: (e) 2000 kj, sendo o antraceno o mais 5. (2006) As reac o es, em fase gasosa, representadas pelas equac o es I, II e III, liberam, respectivamente, as quantidades de calor Q1 J, Q2 J e Q3 J, sendo Q3 > Q2 > Q1. (I)2N H3 + 5/2O2 2N O + 3H2 O H1 = Q1 J (II)2N H3 + 7/2O2 2N O2 + 3H2 O H2 = Q2 J (III)2N H3 + 4O2 N2 O5 + 3H2 O H3 = Q3 J

reac a o representada por C O(CO) 10, 8x102 kj/mol C = O(CO2 ) 8, 0x102 kj/mol H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl(g), C H 4, 2x102 kj/mol dado em kj por mol de HCl(g), e igual a: (a) - 92,5 (b) - 185 (c) - 247 A

2 Termoquímica Assim sendo, a reação representada por será (IV )N 2 O 5 2NO 2 + 1/2O 2 H 4 (a) exotérmica, com H 4 = (Q 3 Q 1 )J (b) endotérmica, com H 4 = (Q 2 Q 1 )J (c) exotérmica, com H 4 = (Q 2 Q 3 )J (d) endotérmica, com H 4 = (Q 3 Q 2 )J (e) exotérmica, com H 4 = (Q 1 Q 2 )J 6. (2006) Com a chegada dos carros com motor Flex, que funcionam tanto com álcool quanto com gasolina, é importante comparar o preço do litro de cada um desses combustíveis. Supondose que a gasolina seja octano puro e o álcool, etanol anidro, as transformações que produzem energia podem ser representadas por C 8 H 18 (l) + 25/2O 2 (g) 8CO 2 (g) + 9H 2 O(g) +5100kJ C 2 H 5 OH(l) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 3H 2 O(g) +1200kJ Considere que, para o mesmo percurso, idêntica quantidade de energia seja gerada no motor Flex, quer se use gasolina, quer se use álcool. Nesse contexto, será indiferente, em termos econômicos, usar álcool ou gasolina se o quociente entre o preço do litro de álcool e do litro de gasolina for igual a (a) 1/2 (b) 2/3 (c) 3/4 (d) 4/5 (e) 5/6 Dados: Octano: Massa molar = 114 g/mol, Densidade = 0,70 g/ml Etanol: Massa molar = 46 g/mol, Densidade = 0,80 g/ml 7. (2007) A dissolução de um sal em água pode ocorrer com liberação de calor, absorção de calor ou sem efeito térmico. Conhecidos os calores envolvidos nas transformações, 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). Com os dados fornecidos, pode-se afirmar que a dissolução de 1 mol desse sal (a) é acentuadamente exotérmica, envolvendo cerca de 10 3 kj. (b) é acentuadamente endotérmica, envolvendo cerca de 10 3 kj. (c) ocorre sem troca de calor. (d) é pouco exotérmica, envolvendo menos de 10 kj. (e) é pouco endotérmica, envolvendo menos de 10 kj. 8. (2008) Pode-se calcular a entalpia molar de vaporização do etanol a partir das entalpias das reações de combustão representadas por C 2 H 5 OH(l) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 3H 2 O(l) H 1 C 2 H 5 OH(g) + 3O 2 (g) 2CO 2 (g) + 3H 2 O(g) H 2 Para isso, basta que se conheça, também, a entalpia molar de (a) vaporização da água. (b) sublimação do dióxido de carbono. (c) formação da água líquida. (d) formação do etanol líquido. (e) formação do dióxido de carbono gasoso. 9. (2010) O besouro bombardeiro espanta seus predadores, expelindo uma solução quente. Quando ameaçado, em seu organismo ocorre a mistura de soluções aquosas de hidroquinona, peróxido de hidrogênio e enzimas, que promovem uma reação exotérmica, representada por: C 6 H 4 (OH) 2 (aq) + H 2 O 2 (aq) enzimas C 6 H 4 O 2 (aq) + 2H 2 O(l) O calor envolvido nessa transformação pode ser

(2006) Com a chegada dos carros com motor Flex, que funcionam tanto com álcool quanto com gasolina, é importante comparar o preço do litro de cada um desses combustíveis.

3 calculado, considerando-se os processos: Essa u ltima transformac a o C6 H4 (OH)2 (aq) C6 H4 O2 (aq) + H2 (g) (a) libera quantidade de energia maior do que 114 kj. H o = +177kJ/mol H2 O(l) + 1/2O2 (g) H2 O2 (aq) (b) libera quantidade de energia menor do que 114 kj. H o = +95kJ/mol H2 O(l) 1/2O2 (g) + H2 (g) (c) absorve quantidade de energia maior do que 114 kj. H o = +286kJ/mol Assim sendo, o calor envolvido na reac a o que ocorre no organismo do besouro e (a) -558 kj/mol (b) -204 kj/mol (c) +177 kj/mol (d) absorve quantidade de energia menor do que 114 kj. (d) +558 kj/mol (e) ocorre sem que haja liberac a o ou absorc a o de energia. (e) +585 kj/mol 10. (2012) Em cadeias carbo nicas, dois a tomos de carbono podem formar ligac a o simples (C C), dupla (C = C) ou tripla (C C). Considere que, para uma ligac a o simples, a dista ncia me dia de ligac a o entre os dois a tomos de carbono e de 0,154 nm, e a energia me dia de ligac a o e de 348 kj/mol. Assim sendo, a dista ncia me dia de ligac a o (d) e a energia me dia de ligac a o (E), associadas a ligac a o dupla (C = C), devem ser, respectivamente, (a) (b) (c) (d) (e) 12. (2013)A partir de considerac o es teo ricas, foi feita uma estimativa do poder calorı fico (isto e, da quantidade de calor liberada na combusta o completa de 1 kg de combustı vel) de grande nu mero de hidrocarbonetos.dessa maneira, foi obtido o seguinte gra fico de valores teo ricos: d < 0,154 nm e E > 348 kj/mol. d < 0,154 nm e E < 348 kj/mol. d = 0,154 nm e E = 348 kj/mol. d > 0,154 nm e E < 348 kj/mol. d > 0,154 nm e E > 348 kj/mol. 11. (2012) O mono xido de nitroge nio (N O) pode ser produzido diretamente a partir de dois gases que sa o os principais constituintes do ar atmosfe rico, por meio da reac a o representada por N2 (g) + O2 (g) 2N O(g) H = +180kJ O NO pode ser oxidado, formando o dio xido de nitroge nio (N O2 ), um poluente atmosfe rico produzido nos motores a explosa o: 2N O(g) + O2 (g) 2N O2 (g) H = 114kJ Tal poluente pode ser decomposto nos gases N2 e O2 : 2N O2 (g) N2 (g) + 2O2 (g) Com base no gra fico, um hidrocarboneto que libera kcal/kg em sua combusta o completa pode ser representado pela fo rmula (a) CH4 (b) C2 H4 (c) C4 H10 (d) C5 H8 (e) C6 H6 Dados: Massas molares (g/mol): C = 12,0 e H = 1,00 Gabarito

H o = +286kJ/mol Assim sendo, o calor envolvido na reac a o que ocorre no organismo do besouro e (a) -558 kj/mol (b) -204 kj/mol (c) +177 kj/mol (d) absorve quantidade de energia menor do que 114 kj.

4 Termoquímica (1) A (3) B (5) D (7) E (9) B (11) B (2) B (4) C (6) B (8) A (10) A (12) B

5 Soluc a o de exercı cios selecionados Somando as equac o es equac o es II e III: (II)2N H3 + 7/2O2 2N O2 + 3H2 O H2 = Q2 J11. (III)N2 O5 + 3H2 O 2N H3 + 4O2 H3 = +Q3 J 12. Para encontrar qual o hidrocarboneto que libera kcal/kg na combusta o devemos enencontramos: contrar no gra fico qual a relac a o de massa de N2 O5 2N O2 + 1/2O2 H4 = (Q3 Q2 )J carbono e massa de hidroge nio, assim: Portanto, a alternativa correta e D. 6. Dadas equac o es: C8 H18 (l) + 25/2O2 (g) 8CO2 (g) + 9H2 O(g) +5100kJ C2 H5 OH(l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2 O(g) +1200kJ 1 mol de gasolina cuja massa molecular e 114g/mol equivale a um volume de: 0,70 g... 1 ml 114 g... V1 V1 = 162,9 ml Assim, 1 mol de gasolina libera 5100kJ Vamos agora encontrar quanto em volume de alcool equivale a energia da gasolina. 46 g kj m kj m = 1173/6 g 0,80 g... 1 ml 1173/6 g... V2 V2 = 244,4 ml Assim, o quociente entre o prec o do litro de a lcool e do litro de gasolina e : V1 / V2 = 162,9/244,4 ' 0,666 = 2/3 Portanto, a resposta correta e B. Assim, (a) CH4 = 12/(4.1) = 3 (b) C2 H4 = (2.12)/(4.1) = 6 (c) C4 H10 = (4.12)/(10.1) = 4,8 (d) C5 H8 = (5.12)/(8.1)= 7,5 (e) C6 H6 = (6.12)/(6.1)= 12 Portanto, a resposta correta e B.

700 kcal/kg na combusta o devemos enencontramos: contrar no gra fico qual a relac a o de massa de N2 O5 2N O2 + 1/2O2 H4 = (Q3 Q2 )J carbono e massa de hidroge nio, assim: Portanto, a alternativa

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