LISTA DE EXERCÍCIOS - ENERGIA DE LIGAÇÃO E COMBUSTÍVEIS (TERMOQUÍMICA III)

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Lista 12: Energia de ligação e combustíveis (Termoquímica III)
Giovanna Ciutti – Química I
1.) (Mackenzie-SP) O gás propano é um dos integrantes do GLP (gás liquefeito de petróleo) e, dessa forma, é um gás altamente inflamável. Abaixo está representada a equação química de combustão completa do gás propano.
Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão.
Assim, a variação de entalpia da reação de combustão de um mol de gás propano é igual a
a) – 1670 kJ.
b) – 6490 kJ.
c) + 1670 kJ.
d) – 4160 kJ.
e) + 4160 kJ.
2.) (UFRGS) A reação de cloração do metano, em presença de luz, é mostrada abaixo.
Considere os dados de energia das ligações abaixo?
A energia da ligação C-Cl, no composto CH3Cl, é:
a) 33 kcal.mol–1.
b) 56 kcal.mol–1.
c) 60 kcal.mol–1.
d) 80 kcal.mol–1.
e) 85 kcal.mol–1.
3.) A amônia (NH3) é uma substância muito utilizada na fabricação de fertilizantes e produtos de limpeza. Uma forma de produzi-la é por meio da síntese de Haber-Bosch, que ocorre em alta temperatura e pressão. Abaixo temos a equação que representa essa síntese:
Veja o valor das energias de ligação entre os átomos:
Determine a entalpia de formação de 1 mol de amônia.
a) –78 kJ/mol.
b) –44 kJ/mol.
c) +54 kJ/mol.
d) +98 kJ/mol.
e) +60 kJ/mol.
4.) O óxido nítrico é produzido por células endoteliais, como as que formam a camada mais interna dos vasos sanguíneos. Ele promove o relaxamento do músculo liso da parede do vaso, fazendo com que este se dilate, aumentando o fluxo sanguíneo e diminuindo a pressão arterial. Laboratorialmente, uma forma de produzir o óxido nítrico é por meio da reação (cujo ΔH = + 90 kJ.mol–1) entre os gases nitrogênio e oxigênio, representada abaixo:
Se as energias de ligação entre os átomos N≡N e O=O valem, respectivamente, 950 kJ.mol–1 e 500 kJ.mol–1, qual é o valor da energia de ligação entre os átomos de nitrogênio e oxigênio no óxido nítrico?
a) 735 kJ.mol–1.
b) 680 kJ.mol–1.
c) 536 kJ.mol–1.
d) 537 kJ.mol–1.
e) 356 kJ.mol–1.
5.) (MACK-SP) Na reação representada pela equação a seguir, sabe-se que a energia da ligação C ─ H é igual a 98,8 kcal/mol. O valor da energia de ligação C ═ C, em kcal/mol, é:
C2H4(g) → 2 C(g) + 4 H(g)           ∆H = 542 kcal/mol
a) 443,2.
b) 146,8.
c) 3444.4.
d) 73,4.
e) 293,6.
Gabarito e resolução dos exercícios
1.) Alternativa A.
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hreagentes = 2.(C-C) + 8. (C-H) + 5. (O=O)
Hreagentes = 2.(348) + 8.(413) + 5.(498)
Hreagentes = 696 + 3304 +2490
Hreagentes = 6490 KJ.mol-1
Nos reagentes, a energia é sempre absorvida, logo, o valor dela nos reagentes é sempre positivo.
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hprodutos = 6.(C=O) + 8. (O-H)
Hprodutos = 6.(744) + 8.(462)
Hprodutos = 4464 + 3696
Hprodutos = 8160 KJ.mol-1
Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, o valor dela nos produtos é sempre negativo:
Hprodutos = - 8160 KJ.mol-1
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos na seguinte fórmula:
ΔH= Hprodutos + Hreagentes
ΔH= - 8160 + 6490
ΔH= - 1670 KJ.mol-1
2.) Alternativa E.
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hreagentes = 4.(C-H) + 1. (Cl-Cl)
Hreagentes = 4.(105) + 1.(58)
Hreagentes = 420 + 58
Hreagentes = 478 Kcal.mol-1
Nos reagentes, a energia é sempre absorvida, logo, o valor dela nos reagentes é sempre positivo.
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hprodutos = 3.(C-H) + 1.(C-Cl) + 1.(H-Cl)
Hprodutos = 3.(105) + 1.(C-Cl) + 1.(103)
Hprodutos = 315 + (C-Cl) + 103
Hprodutos = [418 + C-Cl)] Kcal.mol-1
Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, o valor dela nos produtos é sempre negativo:
Hprodutos = - [418 + C-Cl)] Kcal.mol-1
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos, bem como o valor fornecido para o ΔH, na seguinte fórmula:
ΔH= Hprodutos + Hreagentes
- 25= - [418 + C-Cl)] + 478
- 25 = - 418 - (C-Cl) + 478
(C-Cl) = - 418 + 478 + 25
ΔH= + 85 Kcal.mol-1
3.) Alternativa B.
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hreagentes = 1.(N≡N) + 3. (H-H)
Hreagentes = 1.(944) + 3.(436)
Hreagentes = 944 + 1308
Hreagentes = 2252 KJ.mol-1
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hprodutos = 6.(N-H)
Hprodutos = 6.(390)
Hprodutos = 2340 KJ.mol-1
Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, Hprodutos = - 2340 KJ.mol-1.
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos na seguinte fórmula:
ΔH = Hprodutos + Hreagentes
ΔH = - 2340 + 2252
ΔH = - 88 KJ.mol-1
5º Passo: Como o exercício pede a entalpia de formação de 1 mol de NH3 e, na equação, temos 2 mol, devemos dividir o valor encontrado por dois:
ΔH = - 88
          2
ΔH = - 44 KJ.mol-1
4.) Alternativa B.
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes:
Hreagentes = 1.(N≡N) + 1. (O=O)
Hreagentes = 1.(950) + 1.(500)
Hreagentes = 950 + 500
Hreagentes = 1450 KJ.mol-1
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos:
Hprodutos = 2.(N=O)
Hprodutos = 2.(N=O) KJ.mol-1
Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, o seu valor é negativo:
Hprodutos = - 2.(N=O) KJ.mol-1
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos, bem como o valor fornecido para o ΔH, na seguinte fórmula:
ΔH= Hprodutos + Hreagentes
90 = - [2.(N=O)] + 1450
90 = - 2.(N=O) + 1450
2.(N=O) = 1450 – 90
2.(N=O) = 1360
(N=O) = 1360
             2
(N=O) = + 680 KJ.mol-1
5.) Alternativa B.
A estrutura da substância C2H4(g) é: 
            H    H
                                                                 │    │
                                                          H ─ C ═ C ─ H
Para formar o carbono e o hidrogênio atômicos é necessário romper 4 ligações C ─ H  e uma C ═ C.
Como nenhuma ligação é formada na reação fornecida, a entalpia da reação é igual à energia absorvida no rompimento das ligações da molécula de C2H4:
∆H = energia de ligação em C2H4 = 542 kcal/mol
4 mol de ligações H ─ C =  4 . 98,8 kcal/mol
1 mol de ligações C ═ C: x
∆H = 4 . 98,8 + x
542 = 395,2 + x
x = 542 – 395,2
x = 146,8 kcal/mol