LISTA DE EXERCÍCIOS - LEI DE HESS (TERMOQUÍMICA II)

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Lista 11: Lei de Hess (Termoquímica II)
Giovanna Ciutti – Química I
1.) Com respeito à lei de Hess, julgue os itens a seguir como verdadeiros ou falsos:
a) A lei de Hess permite calcular as entalpias de reações que, experimentalmente, seriam difíceis de determinar.
b) Pela lei de Hess, podemos usar quaisquer reações intermediárias cujos valores sejam conhecidos e cujo somatório algébrico resulte na reação desejada.
c) A lei de Hess permite determinar a variação de entalpia até mesmo de reações que, na prática, nem chegariam a ocorrer pelo caminho direto.
d) As equações usadas podem ser multiplicadas, divididas e invertidas para originar os coeficientes estequiométricos necessários nos membros adequados.
e) Quando se inverte uma equação, o valor da entalpia permanece o mesmo.
f) No somatório das equações, se duas substâncias iguais aparecem em reações diferentes e em lados contrários, elas podem ser somadas, mas se estão do mesmo lado, podemos cancelá-las ou simplificar seus coeficientes (caso eles sejam diferentes).
2.) (MACK-SP) Relativamente às equações a seguir, fazem-se as seguintes afirmações:
C(grafite)(s) + O2(g) → CO2(g)           ΔH = - 94,0 kcal
C(diamante)(s) + O2(g) → CO2(g)           ΔH = - 94,5 kcal
I - C(grafite) é a forma alotrópica menos energética.
II - As duas reações são endotérmicas.
III - Se ocorrer a transformação de C(diamante) em C(grafite), haverá liberação de energia.
IV - C(diamante) é a forma alotrópica mais estável.
São corretas:
a) I e II, somente.
b) I e III, somente.
c) I, II e III, somente.
d) II e IV, somente.
e) I, III e IV, somente.
3.) Um passo do processo de produção de ferro metálico, Fe(s), é a redução do óxido ferroso (FeO) com monóxido de carbono (CO).
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ∆H = x
Utilizando as equações termoquímicas abaixo e baseando-se na Lei de Hess, assinale a alternativa que indique o valor mais próximo de “x”:
Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g) ∆H = -25 kJ
3 FeO(s) + CO2(g) → Fe3O4(s) + CO(g) ∆H = -36 kJ
2 Fe3O4(s) + CO2(g) → 3 Fe2O3(s) + CO(g) ∆H = +47 kJ
a) -17 kJ.
b) +14 kJ.
c) -100 kJ.
d) -36 kJ.
e) +50 kJ.
4.) Dadas as seguintes equações termoquímicas:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(ℓ) ∆H = -571,5 kJ
N2O5(g) + H2O(ℓ) → 2 HNO3(ℓ) ∆H = -76,6 kJ
½ N2(g) + 3/2 O2(g) + ½ H2(g) → HNO3(ℓ) ∆H = -174,1 kJ
Baseado nessas equações, determine a alternativa correta a respeito da formação de 2 mols de N2O5(g) a partir de 2 mols de N2(g) e 5 mols de O2(g):
a) libera 28,3 kJ
b) absorve 28,3 kJ.
c) libera 822,2 kJ.
d) absorve 822,2 kJ.
e) absorve 474 ,0 kJ.
5.) (Cesgranrio-RJ) O elemento químico tungstênio, W, é muito utilizado em filamentos de lâmpadas incandescentes comuns. Quando ligado a elementos como carbono ou boro, forma substâncias quimicamente inertes e muito duras. O carbeto de tungstênio, WC(s), muito utilizado em esmeris, lixas para metais etc., pode ser obtido pela reação:
1 C(grafite) + 1 W(s) → 1 WC(s)
A partir das reações a seguir, calcule o ∆H de formação para o WC(s). Dados:
1 W(s) + 3/2 O2(g) → 1 WO3(s) ∆HCOMBUSTÃO = -840 kJ/mol
1 C(grafite) + 1 O2(g) → 1 CO2(g) ∆HCOMBUSTÃO = -394 kJ/mol
1 WC(s) + 5/2 O2(g) → 1WO3(s) + 1 CO2(g) ∆HCOMBUSTÃO =-1196 kJ/mol
a) - 19 kJ/mol
b) + 38 kJ/mol
c) - 38 kJ/mol
d) + 2 430 kJ/mol
e) - 2 430 kJ/mol
6.) (Fuvest-SP) 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: 
C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq) → C6H4O2(aq) + 2 H2O(l)
O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos: 
C6H4(OH)2(aq) → C6H4O2(aq) + H2(g)           ΔH = +177 kJ . mol-1
H2O(l) + ½ O2(g) → H2O2(aq)           ΔH = +95 kJ . mol-1
H2O(l) → ½ O2(g) + H2(g)           ΔH = +286 kJ . mol-1
Assim sendo, o calor envolvido na reação que ocorre no organismo do besouro é:
a) -558 kJ . mol-1
b) -204 kJ . mol-1
c) -177 kJ . mol-1
d) +558 kJ . mol-1
e) +585 kJ . mol-1
7.) Dadas as equações:
Fe2O3(s) + 3 C(grafite) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g)      ΔH0 = +489 kJ
FeO(s) + C(grafite) → Fe(s) + CO(g)      ΔH0 = +155,9 kJ
C(grafite) + O2(g) → CO2(g)      ΔH0 = -393 kJ
CO(g) + ½ O2(g)→ CO2(g)      ΔH0 = -282,69 kJ
Calcule o valor de ΔH0 para a reação:
Fe(s) + ½ O2(g)→ FeO(s)
a) -266,21 kJ.
b) +266,21 kJ.
c) -30,79 kJ.
d) +222,79 kJ.
e) -222,79 kJ.
Gabarito e resolução dos exercícios
1.) 
a) Verdadeiro.
b) Verdadeiro.
c)Verdadeiro.
d) Verdadeiro.
e) Falso. Quando se inverte uma equação, o valor da entalpia também deve ter seu sinal algébrico invertido. Por exemplo, se for igual a -12 kcal, ficará igual a +12 kcal.
f) Falso. É o contrário do que foi dito. No somatório das equações, se duas substâncias iguais aparecem em reações diferentes e em lados contrários, podemos cancelá-las ou simplificar seus coeficientes (caso eles sejam diferentes), mas se estão do mesmo lado, podemos somá-las.
2.) Alternativa B.
Pela lei de Hess, temos:
C(diamante)(s) + O2(g) → CO2(g) ΔH = - 94,5 kcal
CO2(g) → C(grafite)(s) + O2(g)      ΔH = + 94,0 kcal
C(diamante)(s) → C(grafite)(s)       ΔH = -0,5 kcal
I – Correta. C(grafite) é a forma alotrópica menos energética, pois ΔHC(grafite) < ΔHC(diamante).
II – Incorreta. As duas reações não são endotérmicas, mas sim exotérmicas, pois os valores de ΔH são negativos (ΔH<0).
III - Correta. Se ocorrer a transformação de C(diamante) em C(grafite), haverá liberação de energia. Concluímos isso pelo valor de ΔH, que deu negativo (ΔH = -0,5 kcal).
IV - Incorreta. C(grafite) é a forma alotrópica mais estável do carbono
3.) Alternativa A
O valor que queremos descobrir é o da variação da entalpia da reação:
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ∆H = x
Segundo a lei de Hess, a variação da entalpia de uma reação depende somente da entalpia do estado final e inicial, independentemente se a reação ocorreu em uma única etapa ou em mais. Por isso, podemos somar as três reações e descobrir o valor do “x”. Mas observe que é preciso multiplicar a primeira equação por 3 e a segunda por 2:
3 Fe2O3(s) + 9 CO(g) → 6 Fe(s) + 9 CO2(g) ∆H = -75 kJ
6 FeO(s) + 2 CO2(g) → 2 Fe3O4(s) + 2 CO(g) ∆H = -72 kJ
2 Fe3O4(s) + CO2(g) → 3 Fe2O3(s) + CO(g) ∆H = +47 kJ
6 FeO(s) + 6 CO(g) → 6 Fe(s) + 6 CO2(g) ∆H = -100 kJ
Dividindo a equação inteira por 6, inclusive o valor de ∆H, temos o seguinte valor aproximado:
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ∆H = -17 kJ
4.) Alternativa B.
Queremos descobrir o calor que foi liberado ou absorvido (variação de entalpia) na seguinte equação:
2 N2(g) + 5 O2(g) → 2 N2O5(g) ∆H = ?
Para resolver essa questão aplicando a Lei de Hess, temos que inverter a primeira e a segunda equação, multiplicar a segunda equação por 2 e multiplicar a terceira equação por 4:
2 H2O(ℓ) → 2 H2(g) + O2(g) ∆H = +571,5 kJ
4 HNO3(ℓ) → 2 N2O5(g) + 2 H2O(ℓ) ∆H = +153,2 kJ
2 N2(g) + 6 O2(g) + 2 H2(g) → 4 HNO3(ℓ) ∆H = -696,4 kJ
2 N2(g) + 5 O2(g) → 2 N2O5(g) ∆H = +28,3 kJ
O sinal positivo indica que houve absorção de energia na forma de calor.
5.) Alternativa C.
Para chegar à equação desejada, temos que inverter a terceira equação:
1 W(s) + 3/2 O2(g) → 1 WO3(s) ∆HCOMBUSTÃO = -840 kJ/mol
1 C(grafite) + 1 O2(g) → 1 CO2(g) ∆HCOMBUSTÃO = -394 kJ/mol
1WO3(s) + 1 CO2(g) →1 WC(s) + 5/2 O2(g) ∆HCOMBUSTÃO = +1196 kJ/mol
1 C(grafite) + 1 W(s) → 1 WC(s) ∆H = -38 kJ/mol
6.) Alternativa B.
Pela lei de Hess, encontramos o valor de ΔH da reação pela soma algébrica dos valores de ΔH do primeiro processo com os do segundo e do terceiro invertidos:
C6H4(OH)2(aq) → C6H4O2(aq) + H2(g)                              ΔH = +177 kJ . mol-1
H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g)                                  ΔH = -95 kJ . mol-1
½ O2(g) + H2(g)→ H2O(l)                                        ΔH = -286 kJ . mol-1
C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq) → C6H4O2(aq) + 2 H2O(l) ΔH = -204 kJ . mol-1
7.) Alternativa A.
Pela lei de Hess, encontramos o valor de ΔH da reação pela soma algébrica do valor invertido de ΔH do segundo processo com o valor de ΔH do terceiro processo e o valor invertidodo quarto processo:
Fe(s) + CO(g) → FeO(s) + C(grafite )           ΔH0 = -155,9 kJ
C(grafite) + O2(g) → CO2(g)            ΔH0 = -393 kJ
CO2(g) → CO(g) + ½ O2(g)            ΔH0 = + 282,69 kJ
Fe(s) + ½ O2(g)→ FeO(s)            ΔH0 = -266,21 kJ