CAP EXERCICIOS TERMOQUIMICA

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TEMA 3 – TERMOQUÍMICA
1. Usando os valores das entalpias de formação padrão dos reagentes e produtos determine a variação standard da entalpia da reacção de combustão do metano.
2. Usando os valores das entalpias de formação padrão dos reagentes e produtos determine a variação standard da entalpia da reacção de combustão do etanol.
3. Usando os valores das entalpias de formação padrão dos reagentes e produtos determine a variação standard da entalpia da reacção de combustão da glicose.
4. Calcule o valor da Entalpia da reacção para as seguintes reacções que têm lugar no organismo:
C6H12O6(cr) 2C2H5OH (l) + 2CO2(g)
C6H12O6(cr) + 6O2(g) 6H2O (l) + 6CO2(g)
Qual destas reacções fornece maior energia ao organismo?
5. Calcule as variações de entalpia relacionadas com os seguintes processos: a) Reacção dos 2 moles de Li com água. b) Reacção de 2 moles de Na com água. c) As entalpias standard de formação de Li+ (aq), Na+ (aq) e OH- (aq) são -278,5; -239,7 e -228,9 kJ/mol respectivamente.
6. Será que as seguintes reacções podem decorrer espontaneamente no sentido directo em condições standard? 
Cl2(g) + 2HI(g) I2(s) + 2HCl(g)
I2(s) + H2S(g) 2HI(g) + S(s)
Cl2(g) + H2(g) 2HCl(g)
I2(s) + NaCl(s) NaI(s) + Cl2(g)
7. Com base nos dados tabelados determine a possibilidade de reduzir o dióxido de titânio TiO2(s) pela grafite as temperaturas de 298 K e 2500 K com obtenção de Ti(s) e CO(g).
8. 112 Litros de uma mistura de iguais volumes de hidrogénio e monóxido de carbono em condições normais é queimada. Calcule a quantidade de calor libertada durante o processo.
9. Queimam-se iguais volumes de hidrogénio e acetileno em condições iguais com formação de água no estado gasoso. Em qual dos casos o efeito térmico e maior? Qual das reacções é ambientalmente mais saudável e porquê?
10. Calcule a variação de entalpia padrão da reacção entre o Sódio e a água, sabendo que as entalpias de formação de Na+ e OH- são -239,7 e -228,9 kJ/mol. Sem fazer cálculos diga justificando como varia a entropia nesta reacção.
11. Explique porque é que os processos de dissolução das substâncias na água podem ocorrer espontaneamente não só no caso das transformações exotérmicas, mas também no caso das endotérmicas.
12. Por que razão a temperaturas baixas o critério que determina a direcção a reacção espontânea é o sinal da variação da entalpia e a temperaturas suficientemente altas é o sinal da variação da entropia.
13. Calcule os valores da variação da energia de Gibbs das seguintes reacções e determine em que direcção elas decorrem espontaneamente em condições standard:
NiO(s) + Pb(s) Ni(s) + PbO(s)
CuO(s) + Pb(s) Cu(s) + PbO(s)
3Fe2O3 (s) + 2Al(s) Fe(s) + Al2O3(s)
14. A partir do sinal da variação da energia de Gibbs das seguintes reacções tire conclusões sobre quais são os números de oxidação mais característicos para o Pb e para o Sn:
PbO2(s) + Pb(s) 2PbO(s) (energia de Gibbs negativa)
SnO2(s) + Sn(s) 2SnO(s) (energia de Gibbs positiva)
15. Quais dos óxidos seguintes podem ser reduzidos pelo alumínio a 298K: CaO, FeO, ZnO, NiO, CuO, PbO, Fe2O3, Cr2O3?
16. Se a reacção A + B → C tiver uma constante de equilíbrio maior do que 1, qual das seguintes indicações está correcta? a) A reacção não é espontânea. b) A velocidade da reacção direta é rápida. c) A velocidade da reacção inversa é lenta. d) A reacção é produto-favorecida. e) Todas as indicações acima estão corretas.
17. Se uma reacção química tiver uma variação positiva na entropia, ΔS, então a) Aumenta a desordem do sistema. b) A reacção é exotérmica. c) O calor vai do sistema para a vizinhança. d) A energia livre de Gibbs é negativa. e) A reação é espontânea. 
18. Qual dos seguintes processos envolve uma diminuição da entropia? a) A sublimação do dióxido de carbono. b) A dissolução do NaCl na água. c) A decomposição de N2O4 (g) a NO2 (g). d) A evaporação do etanol. e) Congelamento da água líquida a gelo. 
19. Todos os seguintes processos conduzem a um aumento na entropia excepto a) aumentar a temperatura de um gás. b) Congelar um líquido. c) Evaporar um líquido. d) Formar misturas a partir de substâncias puras. e) Reacções químicas que aumentam o número de moles de gás. 
20. Qual reacção deve ter uma variação negativa na entropia?
21. Calcule a variação molar padrão da entropia para a combustão do metano. 
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g)
22. Calcule a variação de entropia padrão para a seguinte reacção, 
2Ag2O (s) → 4 Ag(s) + O2 (g) 
23. O peróxido de hidrogênio (H2O2) é um composto de uso comum devido a suas propriedades alvejantes e antissépticas. Esse composto, cuja solução aquosa é conhecida no comércio como “água oxigenada”, e preparado por um processo cuja equação global é: 
Considere os valores de entalpias fornecidos para as seguintes reacções:
Qual é o valor da entalpia padrão de formação do peróxido de hidrogênio líquido?
24. O carbeto de tungstênio, WC, é uma substância muito dura e, por esta razão, é utilizada na fabricação de vários tipos de ferramentas. A variação de entalpia da reacção de formação do carbeto de tungstênio a partir dos elementos Cgrafite e W (s) é difícil de ser medida diretamente, pois a reacção ocorre a 1400ºC. No entanto, pode-se medir com facilidade os calores de combustão dos elementos Cgrafite, W(s) e do carbeto de tungstênio, WC(s):
Pode-se, então, calcular o valor da entalpia da reacção abaixo e concluir se a mesma é endotérmica ou exotérmica: ∆H = ?
25. O processo de aquecimento baseado em energia solar consiste na utilização de um produto denominado sal de Glauber, representado por Na2SO4.10H2O, que se transforma segundo as equações abaixo:
Considere, na equação relativa à noite, que o calor liberado seja de 20 kcal/mol de Na2SO4.10H2O, para um rendimento hipotético de 100% da reacção. Qual é a massa de sal de Glauber que deverá ser utilizada, em kg, para aquecer uma casa cujo consumo é de 10 000 kcal durante uma noite? 
26. A equação química a seguir representa a formação de enxofre a partir de gases vulcânicos. 
a) Escreva a equação química balanceada que representa a reacção entre o SO2 e a água bem como o nome da substância formada.
b) Sabendo-se que o ΔHformação das espécies envolvidas nessa reacção são 
-296,8 kJ/mol para o SO2 (g), -20,60 kJ/mol para o H2S (g), -285,8 kJ/mol para H2O (l) e 0,00 kJ/mol para o S(s), calcule o valor da ΔH da reacção de formação do enxofre a 25°C. 
c) Com o valor de ΔH obtido anteriormente, classifique a reacção como endotérmica ou exotérmica. Justifique. 
27. Considere uma gasolina constituída apenas de etanol e de n-octano, com frações molares iguais. As entalpias de combustão do etanol e do n-octano são 
– 1368 e – 5471 kJ/mol, respectivamente. A densidade dessa gasolina é 0,72 g/cm3 e a sua massa molar aparente é 80,1 g/mol. a) Escreva a equação química que representa a combustão de um dos componentes dessa gasolina. b) Qual a energia liberada na combustão de 1,0 mol dessa gasolina? c) Qual a energia liberada na combustão de 1,0 litro dessa gasolina? 
28. Os soldados em campanha aquecem suas refeições pronta, contidas dentro de uma bolsa plástica com água. Dentro dessa bolsa existe o metal magnésio, que se combina com a água e forma hidróxido de magnésio. A equação não-balanceada é: . Qual é a variação da entalpia?
29. O monóxido de nitrogênio (NO) pode ser produzido directamente a partir de dois gases que são os principais constituintes do ar atmosférico, por meio da reacção representada por,
O NO pode ser oxidado, formando o dióxido de nitrogênio (NO2), um poluente atmosférico produzido nos motores a explosão:
Tal poluente pode ser decomposto nos gases N2 e O2:
Qual é a quantidade de entalpia para esta última reacção? 
30. 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 reacção exotérmica, representada por:
O calor envolvido nessa transformação pode ser calculado, considerando-se os processos:
Sendo assim, qual é o calor envolvido na reacção que ocorre no organismo do besouro?
31. A hidrazina, cuja fórmula química é N2H4, é um composto químico com propriedades similares à amônia, usado entre outras aplicações como combustível para foguetes e propelente para satélites artificiais. Em determinadas condições de temperatura e pressão, são dadas as equações termoquímicas abaixo.
Qual é a variação da entalpia e a classificação para o processo de combustão da hidrazina, nas condições de temperatura e pressão, de acordo com a equação N2H4(g) + O2(g) → N2(g) + 2H2O(g)?
32. Considere as equações termoquímicas referentes à queima de carbono:
Para obter a mesma quantidade de energia liberada na queima de 1 mol de carbono na equação I, deve-se queimar, conforme a reacção II, qual é a massa de carbono correspondente?
33. Sob certas circunstâncias, como em locais sem acesso a outras técnicas de soldagem, pode-se utilizar a reação entre alumínio (Al) pulverizado e óxido de ferro (Fe2O3) para soldar trilhos de aço. A equação química para a reacção entre alumínio pulverizado e óxido de ferro (III) é 2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)
O calor liberado nessa reacção é tão intenso que o ferro produzido é fundido, podendo ser utilizado para soldar as peças desejadas. Calcule a entalpia dessa reacção nessas condições. 
34. No processo de obtenção de hidrogênio molecular a partir da reforma a vapor do etanol, estão envolvidas duas etapas, representadas pelas equações químicas parciais que se seguem.
Considerando 100% de eficiência no processo, escreva a equação global e calcule a variação de entalpia total envolvida na reforma de um mol de etanol, usando a Lei de Hess. Mostre os cálculos necessários.
35. Utilizando uma bomba calorimétrica é possível determinar o calor de combustão do benzeno, do hidrogênio e do carbono grafite, como ilustram os diagramas a seguir.
A partir desses dados, qual é a entalpia de formação do benzeno (ΔHf)?
36. O ácido nítrico é muito utilizado na indústria química como insumo na produção de diversos produtos, dentre os quais os fertilizantes. É obtido a partir da oxidação catalítica da amônia, através das reacções:
Calcule as entalpias de reacção e responda se é necessário aquecer ou resfriar o sistema reacional nas etapas II e III, para aumentar a produção do ácido nítrico. 
37. A tabela apresenta informações sobre as composições químicas e as entalpias de combustão para três diferentes combustíveis que podem ser utilizados em motores de combustão interna, como o dos automóveis.
Com base nas informações apresentadas e comparando esses três combustíveis é correto afirmar que,
a) A gasolina é o que apresenta menores impacto ambiental e vantagem energética.
b) O álcool é o que apresenta maiores impactos ambiental e vantagem energética.
c) O hidrogênio é o que apresenta menor impacto ambiental e maior vantagem energética.
d) A gasolina é o que apresenta menor impacto ambiental e maior vantagem energética.
e) O álcool é o que apresenta menor impacto ambiental e maior vantagem energética.
38. Quando se utiliza um biossistema integrado numa propriedade agrícola, a biodigestão é um dos processos essenciais desse conjunto. O biodigestor consiste de um tanque, protegido do contato com o ar atmosférico, onde a matéria orgânica de efluentes, principalmente fezes animais e humanas, é metabolizada por bactérias. Um dos subprodutos obtidos nesse processo é o gás metano, que pode ser utilizado na obtenção de energia em queimadores. A parte sólida e líquida que sobra é transformada em fertilizante. Dessa forma, faz-se o devido tratamento dos efluentes e ainda se obtêm subprodutos com valor agregado. Sabe-se que a entalpia molar de combustão do metano é de – 803 kJ/mol; que a entalpia molar de formação desse mesmo gás é de – 75 kJ/mol; que a entalpia molar de formação do CO2 é de – 394 kJ/mol. A partir dessas informações, calcule a entalpia molar de formação da água nessas mesmas condições.