H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(g) 6 NH 3 (g) + 9 O 2 (g) 2 HNO 3 (g) + 4 NO(g) + 8 H 2 O(g).

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1 Química Frente IV Físico-Química Prof. Thiago Costa (Tchê) Lista de Exercícios Lei de Hess 1. (FGV) Em um conversor catalítico, usado em veículos automotores em seu cano de escape, para reduzir a poluição atmosférica, ocorrem várias reações químicas, sendo que uma das mais importantes é: 4. (Fatec) As transformações representadas a seguir referem-se à formação da água. H (g) + ½ O (g) H O(l) H = - 86 kj/mol de H O(l) CO(g) + ½ O (g) CO (g) H (g) + ½ O (g) H O(g) H = - 4 kj/mol de H O(g) Sabendo-se que as entalpias das reações citadas a seguir são: C(grafite) + ½ O (g) CO(g) C(grafite) + O (g) CO (g) pode-se afirmar que a reação inicial é: a) exotérmica e absorve 67,7 kcal/mol. b) exotérmica e libera 1,5 kcal/mol. c) exotérmica e libera 67,7 kcal/mol. d) endotérmica e absorve 1,5 kcal/mol. e) endotérmica e absorve 67,7 kcal/mol. H = - 6,4 kcal H = - 94,1 kcal. (Unesp) A entalpia da reação (I) não pode ser medida diretamente em um calorímetro porque a reação de carbono com excesso de oxigênio produz uma mistura de monóxido de carbono e dióxido de carbono gasosos. As entalpias das reações (II) e (III), a C e 1 atmosfera, estão indicadas nas equações termoquímicas a seguir: (I) C(s) + O (g) CO(g) (II) C(s) + O (g) CO (g) H = kj.mol -1 (III) CO(g) + O (g) CO (g) H = - 83 kj.mol -1 a) Calcular a entalpia da reação (I) nas mesmas condições. b) Considerando o calor envolvido, classificar as reações (I), (II) e (III). 3. (Unesp) O peróxido de hidrogênio, H O, é um líquido incolor cujas soluções são alvejantes e antissépticas. Esta "água oxigenada" é preparada num processo cuja equação global é: H (g) + O (g) H O (l) Dadas as equações das reações: H O (l) H O(l) + ½ O (g) H = - 98, kj/mol H (g) + O (g) H O(l) H = -57, kj/mol Pergunta-se: a) Qual o H da reação do processo global? b) Esta reação é exotérmica ou endotérmica? Justifique sua resposta. Para vaporizar 18g de água são necessários: Dados: massa molar H O = 18g/mol a) 79 kj b) 58 kj c) 44 kj d) 58 kj e) 44 kj 5. (UnB - Adaptada) Cerca de 9% do ácido nítrico, principal matéria-prima dos adubos à base de nitratos, são obtidos pela reação de oxidação da amônia pelo O, em presença de catalisador-platina com 5% a 1% de paládio ou de ródio (ou de ambos) - a uma temperatura de 95 C. A reação é representada pela equação: 6 NH 3 (g) + 9 O (g) HNO 3 (g) + 4 NO(g) + 8 H O(g). Essa reação ocorre nas seguintes etapas: I 6 NH 3 (g) + 15/ O (g) 6 NO(g) + 9 H O(g) H = kj II 3 NO(g) + 3/ O (g) 3 NO (g) H = - 17 kj III 3 NO (g) + H O(g) HNO 3 (g) + NO(g) H = kj Com base nas informações relativas às três etapas envolvidas na produção de ácido nítrico, calcule, em KJ, a variação de entalpia correspondente à síntese de um mol desse ácido. 6. (Fuvest) Benzeno pode ser obtido a partir de hexano por reforma catalítica. Considere as reações da combustão: H (g) + ½ O (g) H O(l) Calor liberado = 86 kj/mol de combustível C 6 H 6 (l) + 15/ O (g) 6 CO (g) + 3 H O(l) Calor liberado = 368 kj/mol de combustível C 6 H 14 (l) + 19/ O (g) 6 CO (g) + 7 H O(l) Calor liberado = 4163 kj/mol de combustível Pode-se então afirmar que na formação de 1 mol de benzeno, a partir do hexano, há: a) liberação de 49 kj. b) absorção de 49 kj. c) liberação de 69 kj. d) absorção de 69 kj. e) liberação de 895 kj. CASD Vestibulares Química Termoquímica 1

2 7. (Fatec) O processo de obtenção industrial de H SO 4 é representado pelas equações: S(s) + O (g) SO (g) SO (g) + ½ O (g) SO 3 (g) SO 3 (g) + H O H SO 4 (l) Dados: massa molar do H SO 4 = 98 g/mol 1 tonelada = 1, x 1 6 g H = - 97kJ H = - 99kJ H = - 13kJ A quantidade de calor liberada na produção de 7 toneladas de H SO 4 é aproximadamente: a) 3,8 kj b) 536 kj c) 45 kj d) 5,4x1 8 kj e) 3,8x1 9 kj 8. (UFRN) É possível sintetizar o metano (CH 4 ) gasoso a partir da reação do carbono (C) sólido com hidrogênio (H ) gasoso. Considere os valores de variação de entalpia, nas condições normais de temperatura e pressão expressos nas seguintes equações: C (s) + O (g) CO (g) H = - 393,5 kj/mol H (g) + ½ O (g) H O (l) H = - 85,8 kj/mol CH 4 (g) + O (g) CO (g) + H O (l) H = - 89,3 kj/mol A partir dos dados acima, o tipo de reação e a variação de entalpia para a síntese do metano podem ser representados pelo gráfico: C (grafita) + H (g) CH 4 (g) a) 11,1 kj.mol -1 b) 74,8 kj.mol -1 c) 74,8 kj.mol -1 d) 136,3 kj.mol -1 e) 11,1 kj.mol (PUC-MG) Na estratosfera, os CFCs (provenientes dos propelentes de aerossol) e o gás oxigênio (O ) absorvem radiação alfa de altas energias e produzem, respectivamente, os átomos de cloro (que têm efeito catalítico para remover o ozônio) e átomos de oxigênio. Sejam dadas as seguintes equações termoquímicas (5 C, 1atm) O (g) + Cl(g) ClO(g) + O(g) O 3 (g) + Cl(g) ClO(g) + O (g) H = + 64 kcal H = - 3 kcal O valor da variação de entalpia ( H), em kcal, para a reação de remoção do ozônio, representado pela equação a seguir, é igual a: O 3 (g) + O(g) O (g) a) 94 b) 34 c) 64 d) + 34 e) (Mackenzie) Dadas as equações termoquímicas, a 1 atm e 5 C. I) C 6 H 6 (l) + 15 O (g) 1 CO (g) + 6 H O (l) H = - 8 kcal II) 4 CO (g) + H O (l) C H (g) + 5 O (g) H = + 31 kcal O calor da trimerização do acetileno, em kcal/mol, na formação de benzeno é: a) - 65 kcal / mol. b) - 45 kcal/mol. c) - 49 kcal/mol. d) +111 kcal/mol. e) - 13 kcal/mol. 1. (UFRGS) O carbeto de tungstênio, WC, é uma substância muito dura e, por essa razão, é utilizada na fabricação de vários tipos de ferramentas. A variação de entalpia da reação de formação do carbeto de tungstênio a partir dos elementos C(grafite) e W(s) é difícil de ser medida diretamente, pois a reação ocorre a 14 C. No entanto, podem-se medir com facilidade os calores de combustão dos elementos C(grafite), W(s) e do carbeto de tungstênio, WC (s): 9. (ITA) Sabe-se que a 5 C as entalpias de combustão (em kj.mol -1 ) de grafita, gás hidrogênio e gás metano são, respectivamente: 393,5; 85,9 e 89,5. Assinale a alternativa que apresenta o valor CORRETO da entalpia da seguinte reação: CASD Vestibulares Química Termoquímica

3 W (s) + 3 O (g) WO 3 (s), H 1 = - 168,6 kj C (grafite) + O (g) CO (g), H = - 393,5 kj WC (s) + 5 O (g) CO (g) + WO 3 (s), H 3 = - 391,6 kj Pode-se, então, calcular o valor da entalpia da reação abaixo e concluir se ela é endotérmica ou exotérmica: W(s) + C(grafite) WC (s), H =? A qual alternativa correspondem o valor de H (em kj) e o tipo de reação, respectivamente? a) - 878,3, exotérmica b) - 317,5, exotérmica c) - 38,, exotérmica d) 38,, endotérmica e) 317,5, endotérmica 13. (Unicamp) As variações de entalpia ( H) do oxigênio, do estanho e dos seus óxidos, a 98K e 1 bar, estão representadas no diagrama: Dados: H (g) + 1/ O (g) H O (l), H = - 9 kj C (graf) + O (g) CO (g) H = - 39 kj C 8 H 8 (g) + 1 O (g) 8 CO (g) + 4 H O(l), H = - 44 kj A partir das reações de combustão do estireno (C 8 H 8 ), do hidrogênio e do carbono nas condições padrão acima, conclui-se que a entalpia de formação do estireno (ΔH f C 8 H 8 ) é igual a a) 3.7 kj/mol b) 1 kj/mol c) kj/mol d) 5.8 kj/mol e) 8.68 kj/mol 16. (Fuvest) Pode-se calcular a entalpia molar de vaporização do etanol a partir das entalpias das reações de combustão representadas por 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. 17. (Fuvest) As reações, em fase gasosa, representadas pelas equações I, II e III, liberam, respectivamente, as quantidades de calor Q 1, Q e Q 3 (medidas em J), sendo Q 3 > Q > Q 1. Assim, a formação do SnO(s), a partir dos elementos, corresponde a uma variação de entalpia de 86 kj/mol. a) Calcule a variação de entalpia ( H) correspondente à decomposição do SnO (s) nos respectivos elementos, a 98K e 1 bar. b) Escreva a equação química e calcule a respectiva variação de entalpia ( H) da reação entre o óxido de estanho II (SnO) e o oxigênio, produzindo o óxido de estanho IV (SnO ), a 98K e 1 bar: 14. (FEI) Considerando as reações abaixo: C H (g) + 5/ O (g) CO (g) + H O(l) + 199,5 kj I. NH 3 + 5/ O NO + 3 H O, ΔH 1 = - Q 1 II. NH 3 + 7/ O NO + 3 H O, ΔH = - Q III. NH O N O H O, ΔH 3 = - Q 3 Assim sendo, a reação representada por IV. N O 5 NO + ½ O, ΔH 4 será a) exotérmica, com ΔH 4 = Q 3 Q 1. b) endotérmica, com ΔH 4 = Q Q 1. c) exotérmica, com ΔH 4 = Q Q 3. d) endotérmica, com ΔH 4 = Q 3 Q e) exotérmica, com ΔH 4 = Q 1 Q 18. (UEM) Observe o diagrama abaixo, a 5 C e 1 atm, e assinale a(s) alternativa(s) correta(s). C(graf) + O (g) CO (g) + 393,5 kj H (g) + 1/ O (g) H O(l) + 85,8 kj A entalpia molar de formação de C H (g) é: a) + 6,7 kj b) + 6, kj c) + 798,3 kj d) ,8 kj e) - 37,3 kj 15. (PUC-SP) Para determinar a entalpia de formação de algumas substâncias que não podem ser sintetizadas diretamente a partir dos seus elementos constituintes, utiliza-se, muitas vezes, o calor de combustão. 1) A entalpia de formação de 1/ mol de água líquida é 143 kj, a 5 C e 1 atm. ) A reação de formação da água é um processo endotérmico. CASD Vestibulares Química Termoquímica 3

4 4) A vaporização de mols de água, a 5 C e 1 atm, absorve 88 kj. 8) Apenas H 1 pode ser chamado de entalpia de formação. 16) Através da lei de Hess, tem-se: H = H 1 - H vaporização 3) Entalpia de vaporização é sempre positiva 19. (Unicamp) Uma das grandes novidades em comunicação é a fibra óptica. Nesta, a luz é transmitida por grandes distâncias sem sofrer distorção ou grande atenuação. Para fabricar fibra óptica de quartzo, é necessário usar sílica de alta pureza, que é preparada industrialmente usando uma sequência de reações cujas equações (não balanceadas) estão representadas a seguir: I. SiO (s) + C (s) Si (s) + CO (g) II. Si (s) + Cl (g) SiCl 4 (g) III. SiCl 4 (g) + O (g) SiO (s) + Cl (g) a) Na obtenção de um tarugo de 3 g de sílica pura, qual a quantidade de energia (em kj) envolvida? Considere a condição padrão. b) Com a sílica produzida (densidade =, g cm -3 ), foi feito um tarugo que, esticado, formou uma fibra de,6 mm de diâmetro. Calcule o comprimento da fibra esticada, em metros. Dados de entalpia padrão de formação em kj mol -1 : SiO (s) = -91; CO (g) = -394; SiCl 4 (g) = Massas molares (em g/mol): C = 1, O = 16, Cl = 35,5, Si = 8. (FUVEST 1) 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: O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos: Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é a) -558 kj.mol -1 b) -4 kj.mol -1 c) +177 kj.mol -1 d) +558 kj.mol -1 e) +585 kj.mol (UFRGS) Considere as seguintes equações termoquímicas. (I) N (g) + 3 H (g) NH 3(g H = - 9, kj (II) g (g) H = + 5 kj (III) NO (g) + 1/ O (g) N (g) H = - 57, kj Com base nas informações acima, é possível determinar os valores de H para as reações representadas pelas equações termoquímicas IV, V e VI abaixo. (IV) NH 3(g) 1/ N (g) + 3/ H (g) (V) (g) 1/ O (g) (VI) NO (g) + O (g) NO (g) Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, esses valores, em kj. a) + 9, , b) + 46, c) + 184, d) - 46, , e) - 9, ,5. (FATEC) Considere as afirmações a seguir, segundo a Lei de Hess: I. O calor de reação ( H) depende apenas dos estados inicial e final do processo. II. As equações termoquímicas podem ser somadas como se fossem equações matemáticas. III. Podemos inverter uma equação termoquímica IV. desde que se inverta o sinal de H. Se o estado final do processo for alcançado por vários caminhos, o valor de H dependerá dos estados intermediários através dos quais o sistema pode passar. Conclui-se que: a) I e II são verdadeiras. b) II e III são verdadeiras. c) I, II e III verdadeiras. d) Todas verdadeiras. e) Todas falsas. 3. (UFMG) No processo de respiração um animal queima, completamente, durante determinado tempo, 3g de carbono. Conhecendo-se os calores das reações H CO C H O 31,4 kcal mol de CO ( g) ( g) ( s) ( g) (g) CO 1 O CO 67,6 kcal mol de CO H 1 O H O 57,8 kcal mol de H ( g ) ( g) ( g) (g) ( g) ( g) ( g) (g) Determine a quantidade de calor liberada no referido processo de combustão, admitindo que 6% do carbono sofra combustão completa e o restante incompleta. 4. (ITA) Considere as informações contidas nas seguintes equações termoquímicas, todas referentes à temperatura de 5 C e pressão de uma atmosfera: I. H O (l) H O (g) ; H 1 = 44, kj/mol II.CH 3 CH OH (l) CH 3 CH OH (g) ; H = 4,6 kj/mol III. CH 3 CH OH ( l ) + 7/ O ( g ) 3H O ( l ) + CO (g) ; H 3 = ,8 kj/mol IV. CH 3 CH OH (l) + 7/ O (g) CO (g) + 3H O ( g ) ; H 4 =? V. CH 3 CH OH (g) + 7/ O (g) CO ( g ) + 3H O (l) ; H 5 =? CASD Vestibulares Química Termoquímica 4

5 VI. CH 3 CH OH (g) + 7/ O (g) CO (g) + 3H O (g) ; H 6 =? Em relação ao exposto acima, é errado afirmar que: a) As reações representadas pelas equações 1 e são endotérmicas. b) As reações representadas pelas equações 3, 4, 5 e 6 são exotérmicas. c) H 4 = - 134,8 kj/mol d) H 5 = -134, kj/mol e) H 6 = - 177,4 kj/mol 5. (UNESP) Silício elementar, na forma sólida, pode ser obtido pela reação entre dióxido de silício pulverizado e magnésio metálico. a) Escreva a equação balanceada da reação, indicando os estados de agregação de reagentes e produtos. Utilizando as equações acima, pode-se deduzir o valor de H para a reação de formação de radicais hidroxila, segundo a reação representada pela equação abaixo. H O ( l ) O ( g) OH ( g) 3 O ( g) 3 O valor de H assim obtido é de a) +65,8 kj. b) -111,9 kj. c) +14,8 kj. d) -15,9 kj. e) +67,9 kj. 9. (UFRJ) O H SO 4 é uma substância tão importante, devido ao seu extenso uso em processos industriais, que a quantidade de ácido sulfúrico produzido anualmente por um país é um dos indicadores de seu nível de desenvolvimento. As reações que descrevem um dos processos de obtenção desse ácido e suas respectivas entalpias a 5 C são: b) Calcule a variação de entalpia deste processo químico a partir das entalpias de reação dadas a seguir: Si O SiO 91,9 kj mol ( s) ( g) ( s) 1 Mg 1 ( s) O( ) ( ) 61,8 g MgO s kj mol 6. (UFRGS) O metano, principal componente do gás natural, pode sofrer combustão incompleta segundo a reação descrita pela equação abaixo. Sabendo-se também que CH 4(g) + 3 O (g) CO (g) + 4 H O (l) Considere as seguintes equações termoquímicas. CH 4(g) + O (g) CO (g) + H O (l) ΔHº = 89, kj CO (g) + O (g) CO (g) ΔHº = 566, kj Dadas essas equações termoquímicas, é possível obter o valor de ΔHº da equação acima. Esse valor é, em kj, a) 34,. b) 67,. c) 114. d) e) Considere as seguintes reações, na temperatura de 5 C. 1 H( g) O ( g) HO( l ) H 1 1 H( g) O ( g) HO( s) H A diferença entre os efeitos térmicos, ( H) 1 -( H), é igual a) a zero. b) ao calor de vaporização da água. c) ao calor de fusão do gelo. d) ao calor de condensação do vapor de água. e) ao calor de solidificação da água. e que a entalpia de formação ( H f ) do H SO 4 a 5 C é igual a -814 kj/mol, calcule o valor de x. GABARITO 1.C.a) ΔH = 55 kj/mol; b) Todas as reações são exotérmicas (ΔH < ) 3. a) ΔH = 188 kj/mol; b) Exotérmica, pois seu ΔH é menor do que zero, o que indica que a reação libera calor. 4.E 5. ΔH = 83 kj 6. B 7.E 8. A 9. B 1. A 11.A 1.C 13. a) ΔH = 581kJ/mol; b) SnO (s) + ½ O SnO (s) c) ΔH = -95kJ/mol; 14.A 15.B 16. A 17. D 18. 1, 4 e a) H = 197 kj. Logo, são liberados 197kJ; b) m.b 1.B.C 3.16,74kcal 4.D 5. 6.C 7.C 8.B 9. x= Considere as seguintes equações termoquímicas. H ( g) O ( g) H O ( l ) H 136,3kJ 3 ( ) 3( ) 163,1 O g O g H kj 1 1 H( g) O( g) OH ( g) H 39,kJ CASD Vestibulares Química Termoquímica 5