Lista de Exercícios Termoquímica

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1 Ensino Médio Professor (a): Márcio Disciplina: Química 3 Aluno(a): N1 Nota Série: Turma: No. Data: / /18 Lista de Exercícios Termoquímica 1 - (UNICAMP SP) O nadador Michael Phelps surgiu na Olimpíada de Beijing como um verdadeiro fenômeno, tanto pelo seu desempenho quanto pelo seu consumo alimentar. Divulgou-se que ele ingere uma quantidade diária de alimentos capaz de lhe oferecer uma energia de 5 MJ. Quanto disto é assimilado, ou não, é uma incógnita. Só no almoço, ele ingere um pacote de macarrão de 5 gramas, além de acompanhamentos. a) Suponha que o macarrão seja constituído essencialmente de glicose (C 6 H 1 O 6 ), e que, no metabolismo, toda essa glicose seja transformada em dióxido de carbono e água. Considerando-se apenas o metabolismo do macarrão diário, qual é a contribuição do nadador para o efeito estufa, em gramas de dióxido de carbono b) Qual é a quantidade de energia, em kj, associada à combustão completa e total do macarrão (glicose) ingerido diariamente pelo nadador Dados de entalpia de formação em kj -1 : glicose= -1.74, água= -4, dióxido de carbono = MM(CO ) = 44 g/ - (Unicamp-SP) Os alimentos, além de nos fornecerem as substâncias constituintes do organismo, são também fontes de energia necessária para nossas atividades. Podemos comparar o balanço energético de um indivíduo após um dia de atividades da mesma forma que comparamos os estados inicial e final de qualquer processo químico. O gasto total de energia (em KJ) por um indivíduo pode ser considerado como a soma de três usos corporais de energia: 1. gasto metabólico de repouso (4, KJ/kg por hora);. gasto energético para digestão e absorção dos alimentos, correspondente a 1% da energia dos alimentos ingeridos; 3. atividade física, que para uma atividade moderada representa 4% do gasto metabólico de repouso. a) Qual seria o gasto energético total de um indivíduo com massa corporal de 6 Kg, com atividade moderada e que ingere o equivalente a 76 KJ por dia b) Considerando-se que 45 g de massa corporal correspondem a aproximadamente 15 KJ, qual é

2 o ganho (ou perda) desse indivíduo por dia, em gramas 3 - (UERJ) A queima de glicose (C 6 H 1 O 6 ), na respiração celular, fornece energia, que é absorvida por éculas de ATP (trifosfato de adenosina). O ATP, sendo solúvel em água se difunde pelo hialoplasma, podendo atingir qualquer ponto de célula. O ATP é a fonte imediata de energia para a célula efetuar trabalho em qualquer ser vivo. violenta reação de combustão. Considerando que os produtos da reação são basicamente nitrogênio gasoso e água na fase vapor, conforme a equação química balanceada: N H 4 (g) + N O 4 (g) 3 N (g) + 4 H O (g) H = Calcule a quantidade de energia ( H) produzida na reação a partir das energias de ligação envolvidas. Dadas as energias de ligação em Kcal -1 : H N 86 N = O 97 H O 111 N O 55 N N 38 6 Informações termoquímicas: - Entalpias de formação: C H 5 OH (l) - 76 KJ -1 CO (g) KJ -1 C 6 H 1 O 6 (s) - 13 KJ -1 - Entalpia absorvida pelo ATP = 33 KJ -1 - Entalpia de combustão do C 6 H 1 O 6 (s) = - 84 KJ -1 a) No balanço energético da respiração, 1 \de glicose produz um total líquido de 38 de ATP. Considerando a energia liberada pela queima de 1 de glicose, determine o percentual dessa energia que é absorvido pelas éculas de ATP. b) A fermentação alcoólica da glicose, que pode ser feita por bactérias, é, representada, de forma simplificada, pela equação C 6 H 1 O 6 (s) C H 5 OH (l) + CO (g) Considerando que o organismo humano seja capaz de metabolizar,5 de C H 5 OH (3 ml) por hora, determine a variação de entalpia ( H) na fermentação da glicose para produzir essa quantidade de álcool. 5 - (UEG GO/6) Nos processos industriais, a termoquímica tem sido muito empregada para o aproveitamento do calor do sistema em trocas térmicas, as quais geram benefícios econômicos para as indústrias. Muitas reações químicas liberam calor, e esse calor pode ser estimado a partir da variação de entalpia de outras reações químicas. Considerando este assunto e a reação de formação do benzeno (C 6 H 6 ), responda ao que se pede: 6C( grafite) 3H(g) C6H6( ) 1 C( grafite) O(g) CO (g) H 94,1kcal 1 H(g) 1/ O(g) HO( ) H 68,4kcal C H 6 6( ) 6CO 15/ O (g) 3H (g) O ( ) H 781,kcal (UFU-MG) Dois compostos de nitrogênio, hidrazina, N H 4, e tetróxido de dinitrogênio, N O 4, têm larga aplicação na propulsão de naves espaciais. Ao serem misturados, produzem uma a) Calcule a variação de entalpia para a reação de formação do benzeno (C 6 H 6 ), a partir das demais reações, cuja variação de entalpia é conhecida.

3 b) Classifique a reação de formação do benzeno em exotérmica ou endotérmica. 6 (FUVEST) Calcule a variação de entalpia ( H) na oxidação de um de glicose que ocorre no corpo humano de acordo com a equação nãobalanceada: C 6 H 1 O 6 (aq) + O (aq) CO (aq) + H O (l) Com base nos dados fornecidos, é correto afirmar que a reação entre o dióxido de enxofre e o dióxido de nitrogênio: SO (g) + NO (g) NO(g) + SO 3(g) é: a) Exotérmica, liberando 41,7 kj. b) Exotérmica, liberando 133,69 kj. c) Endotérmica, absorvendo 41,7 kj. d) Endotérmica, absorvendo 67,53 kj. e) Endotérmica, absorvendo 133,69 kj. Considere as seguintes transformações: C 6H 1O 6 (s) C 6H 1O 6 (aq) H = + 5 KJ -1 6 C (s) + 6 H (g) + 3 O (g) C 6H 1O 6 (s) H = KJ -1 O (g) O (aq) H = -4 KJ -1 C (s) + O (g) CO (g) H = KJ -1 CO (g) CO (aq) H = + 63 KJ (UFSC/1995) A termodinâmica propõe para o cálculo de G a equação G = H - TS, válida para pressão e temperatura constantes. Em relação ao processo: H O(l) H O(v) temos H = 9713 cal/ (1 atm) e S = 6,4 cal/k. (1 atm). Determine a temperatura, em graus Celsius, a partir da qual, a vaporização da água é espontânea nas condições ambientes (K = ºC + 73).Para assinalar no cartão-resposta, divida seu resultado por dois (). H (g) + ½ O (g) H O (l) H = - 85 KJ (UEL PR/5) Leia o texto a seguir. Os raios que ocorrem na atmosfera e a queima de combustíveis derivados do petróleo contendo hidrocarbonetos e compostos de enxofre (mercaptanas) contribuem para a produção de várias substâncias, dentre as quais pode-se destacar: CO, CO, H O, NO, SO e até mesmo, em pequenas quantidades, NO e SO 3. Algumas destas emissões são, em parte, responsáveis pelo aumento do efeito estufa e pela formação da chuva ácida. Considere as reações a seguir e suas respectivas variações de entalpias, a 5ºC e 1 atm. 9 - (UDESC SC/5) Sabendo-se que na reação C (grafite) + H (g) CH 4(g) ΔH < e ΔS < podemos afirmar que essa reação: a) é espontânea, no caso de ΔH < T ΔS. b) é espontânea a qualquer temperatura. c) é espontânea, no caso de ΔH > T ΔS. d) é não-espontânea em qualquer temperatura. e) está em equilíbrio em qualquer temperatura. 1 - (PUC MG/6) Qual dos seguintes estados é o mais desordenado? a) gás próximo à temperatura de condensação. b) líquido próximo ao ponto de ebulição. c) sólido próximo ao ponto de fusão. d) líquido próximo ao ponto de congelação.

4 Está(ão) correta(s): 11 - (Unimontes MG/7) Quando um sistema está em equilíbrio, como em mudança de fase, praticamente não se cria entropia. A variação de entropia, Sº, é resultado exclusivo da absorção de calor. Assim, a variação de entropia pode ser calculada pela razão entre a quantidade de calor (q) absorvida e a temperatura absoluta (T) de mudança ou transição de fase, Sº q / T. O calor de vaporização Hº ) do tetracloreto ( vap de carbono, CCl 4, a 5ºC, é 43, x 1 3 J/: 4 4 H vap 43, CCl (l) CCl (g) 1 3 J / Se um de tetracloreto de carbono líquido, a 5ºC, tem a entropia 14 J/K, CALCULE: a) a variação de entropia, Sº, no equilíbrio. b) a entropia de 1 de vapor em equilíbrio com o líquido, a 5ºC. 1 - (Unimontes MG/8) Dadas as equações: a) 1 apenas b) apenas c) 1 e apenas d) 1 e 3 apenas e) 1, e (UEPA) Uma reação química apresentou, a 7 O C, uma variação de entalpia igual a 4,5 Kcal e uma variação de entropia igual a 1,5 cal/k. Calcule a variação de energia livre de Gibbs para esta reação em Kcal (UNIFOR CE/1) Três dos combustíveis líquidos que podem ser utilizados em motores de combustão interna são a gasolina, derivada da destilação do petróleo, o etanol, obtido por processos fermentativos da cana de açúcar ou do milho e o metanol obtido a partir do carvão mineral ou do gás natural. I - LiOH(aq) CO (g) LiCO 3(aq) HO(l) II- (NH4 ) CrO7 (s) N (g) 4HO(g) CrO3(s) III- NO5(g) 4NO (g) O (g) IV- O (g) F (g) OF (g) As reações que ocorrem com aumento de entropia ( Sº ) são a) II e III, apenas. b) I, II e III, apenas. c) II e IV, apenas. d) II, III e IV, apenas (UFPE/9) A entalpia e a energia livre de Gibbs de combustão completa da grafite a 5ºC são, respectivamente: 393,51 kj/ e 394,36 kj/, enquanto que, para o diamante, os valores são, respectivamente: 395,41 kj/ e 397,6 kj/. Assim, pode-se afirmar que a 5ºC: 1. a entalpia de formação do CO (g) é 393,51 kj/. o diamante é uma substância mais estável que a grafite 3. a energia livre de Gibbs da conversão grafite diamante é de +,9 kj/. Com base nas informações apresentadas é correto afirmar que a) A gasolina apresenta o menor impacto ambiental e o maior rendimento energético b) O metanol é o que apresenta o menor impacto ambiental e o menor rendimento energético c) O etanol apresenta a melhor combinação de impacto ambiental e rendimento energético d) O metanol apresenta baixo rendimento energético porém, não causa impacto ambiental e) O etanol apresenta melhor rendimento energético que o metanol, porém causa maior impacto ambiental.

5 16 - (PUC RJ/11) Combustível é todo produto utilizado com a finalidade de produzir energia a partir de sua queima ou combustão. O etanol (C H 5 OH) é um combustível que, quando injetado nas câmaras de combustão dos veículos, reage com oxigênio e libera energia. A quantidade de calor liberada pela combustão completa de 1 de etanol é 95 kcal. a) Escreva a reação balanceada de combustão completa do etanol (reação do etanol com o O ). b) Calcule a energia produzida, na forma de calor, pela combustão de 1 kg de etanol. c) Calcule a massa de CO produzida pela combustão completa de 46 g de etanol. a) Em uma viagem de Belo Horizonte a Ouro Preto, um motorista abasteceu seu veículo com uma mistura contendo 4% de etanol e gastou 8,5 L no percurso. Calcule a energia produzida pelo combustível no trajeto. b) Escreva as equações balanceadas para as reações de combustão do etanol e do octano. c) Calcule o volume de CO, nas CNTP, que é consumido a partir de R$ 4, do octano. d) Identifique qual dos dois combustíveis contribui menos para o aumento do efeito estufa. Justifique. TEXTO: 1 - Comum à questão: (UFT TO/9) Etanol é um dos mais importantes combustíveis renováveis do país. Com o progresso da tecnologia dos automóveis flex-fuel houve um impulso na comercialização e utilização deste combustível. A entalpia padrão de combustão do etanol líquido é kj/ e sua densidade é,8 g/ml. Na combustão de 1L de etanol, é CORRETO afirmar que ocorre: Dois amigos, Carlos e Eduardo, viajam de carro da cidade de Urubici, localizada na serra catarinense a 97 metros de altitude em relação ao nível do mar, para a cidade de Florianópolis. Os rapazes estão se preparando para o vestibular e várias situações ocorrem durante a viagem, nas quais seus conhecimentos de Química são testados por eles mesmos, conforme se pode verificar na questão 19. a) liberação de 3,77 kj de energia. b) liberação de 1367 kj de energia. c) liberação de,38 x 1 4 kj de energia. d) liberação de 38 kj de energia 19 - (UFSC/1) Durante a última parte da viagem, Eduardo pega um pacote contendo 4g de biscoito e lê o rótulo. A tabela que Eduardo vê foi adaptada e está representada a seguir: INFORMAÇÃO NUTRICIONAL PORÇÃO DE 5 GRAMAS (1 1 XÍCARAS) 18 - (UFOP MG/8) Desde sua introdução no mercado automobilístico, a produção dos carros do tipo bicombustível tem crescido de forma significativa. Esses automóveis podem ser abastecidos com álcool, com gasolina ou com uma mistura desses dois combustíveis em qualquer proporção. A tabela abaixo fornece o preço (R$/L), a densidade (g/ml) e o calor de combustão (kcal/g) para cada um desses combustíveis. * % Valores Diários de referência com base em uma dieta de. kcal ou 8.4 kj. Seus valores diários podem ser maiores ou menores, dependendo de suas necessidades energéticas. ** Valores Diários não estabelecidos. Combustíve l Álcool(etanol) Gasolina (octano) Preço(R$/L) 1,5,5 d (g/ml),7774,715 Hc (kcal/) 4,5 11,5 Considere que o total de gordura refere-se apenas a triglicerídeos. Com base nas informações acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

6 1. Uma porção de 5 gramas contém 5,7 gramas de gordura cis.. As gorduras insaturadas contêm pelo menos uma dupla ligação entre dois carbonos. 4. Segundo o rótulo do produto, seriam necessários mais de 3 pacotes de biscoito para suprir a necessidade energética. 8. Considerando que todo o sódio indicado no rótulo está na forma de cloreto de sódio, pode-se afirmar que há 14 mg de cloreto na porção indicada. 16. A porção contém 11 gramas de carboidratos e grama de açúcares, o que demonstra que açúcares não são carboidratos. 3. O rótulo apresenta um erro na massa da porção.

7 ABARITO: 1) Gab: a) m = 733 g de CO b) E = 7.61 kj ) Gab: a) 97, kj b) 48,8 g de massa corporal perdida por dia. 3) Gab: a) 44,1% b) libera 53kJ 4) Gab: H = - 46 kcal 5) Gab: a) H = + 11,3 Kcal/ b) endotérmica, uma vez que a variação de entalpia é positiva. 6) Gab: KJ 7) Gab: A 8) Gab: 5 o C 9) Gab: C 1) Gab: A 11) Gab: a) 144,9 J/K b) 358,9 J/K 1) Gab: A 13) Gab: D 14) Gab: G = - 4,97 kcal 15) Gab: C 16) Gab: a) C H 5 OH + 3 O CO + 3 H O b) calor liberado igual a 64 kj ou calor igual a 64 kj. c) 88 g de CO. 17) Gab: C 18) Gab: a),65 kcal b) 1C H OH 3O 5 CO 3H O H 4,5kcal/ 1C H CO 5 O 9H O H 11,5kcal/ c) 17,9 L d) O etanol, pois para produzir 11,5 kcal/ são produzidos 5,1 de CO, enquanto que o octano produz 8 de CO. 19) Gab: 35 Um outro fato que deve ser considerado é que o etanol é um combustível renovável, enquanto que o octano não. Página 7