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F R E N T E 3 367 Fórmula estrutural do fosfogênio: C O C� C� A +522 kJ –78 kJ C –300 kJ +100 kJ E –141 kJ 60 UFG A tabela a seguir apresenta os valores de energia de ligação para determinadas ligações químicas. Ligação Energia (kcal/mol) C — C 83 C — H 100 C — O 85 O — H 110 Para as moléculas de etanol e butanol, os valores totais da energia de ligação (em kcal/mol) destas mo- léculas são, respectivamente, iguais a: A 861 e 1 454. 668 e 1 344. C 668 e 1 134. 778 e 1 344. E 778 e 1 134. 61 UFSM 2014 Uma alimentação saudável, com muitas frutas, traz incontáveis benefícios à saúde e ao bem- -estar. Contudo, a ingestão de fruta verde deixa um sabor adstringente na boca. Por isso, o gás eteno é utilizado para acelerar o amadurecimento das frutas, como a banana. Industrialmente, o eteno é obtido pela desidrogena- ção do etano, em altas temperaturas (500 °C) e na presença de um catalisador (óxido de vanádio), con- forme mostrado na reação a seguir. ∆H = + 124 kJ mol–1 H C C H H H H H H H H C C + H H H Energia de ligação (kJ · mol –1 ) Ligação Energia C — H 412 C — C 348 C = C 612 O valor absoluto da energia de ligação H – H em kJ ∙ mol–1 é, aproximadamente, A 124. 436. C 684. 872. E 1 368. 62 UFRGS 2015 A reação de cloração do metano, em pre- sença de luz, é mostrada a seguir. CH4 + Cl2→CH3Cl + HCl ∆H = –25 kcal ∙ mol –1 Considere os dados de energia das ligações a seguir. C – H = 105 kcal ∙ mol–1 Cl – Cl = 58 kcal ∙ mol–1 H – Cl = 103 kcal ∙ mol–1 A energia da ligação C – Cl no composto CH3Cl é A 33 kcal ∙ mol–1 56 kcal ∙ mol–1 C 60 kcal ∙ mol–1 80 kcal ∙ mol–1 E 85 kcal ∙ mol–1 63 Mackenzie O gás propano é um dos integrantes do GLP (gás liquefeito de petróleo) e, desta forma, é um gás altamente inflamável. A seguir está representada a equação química não balanceada de combustão completa do gás propano. C3H8(g) + O2(g)→ CO2(g) + H2O(v) Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão. Ligação Energia de Ligação (kJ · mol –1 ) C — H 413 O = O 498 C = O 744 C — C 348 O — H 462 Assim, a variação de entalpia da reação de combus- tão de um mol de gás propano será igual a A –1 670 kJ. –6 490 kJ. C +1 670 kJ. –4 160 kJ. E +4 160 kJ. 64 UFRGS Observe a seguinte tabela. Ligação ∆H (kJ⋅mol–1) C — H 412 C — C 348 C = C 612 H — H 436 De acordo com as entalpias de ligação relacionadas na tabela, qual será a variação de entalpia de reação de hidrogenação do trans-2-buteno? A –124 kJ⋅mol–1. –80 kJ⋅mol–1. C +44 kJ⋅mol–1. +80 kJ⋅mol–1. E +124 kJ⋅mol–1. 65 UCS 2016 O 1,2-dicloroetano ocupa posição de des- taque na indústria química americana. Trata-se de um líquido oleoso e incolor, de odor forte, inflamável e al- tamente tóxico. É empregado na produção do cloreto de vinila que, por sua vez, é utilizado na produção do PVC, matéria-prima para a fabricação de dutos e tu- bos rígidos para água e esgoto. QUÍMICA Capítulo 3 Termoquímica368 A equação química que descreve, simplicadamente, o processo de obtenção industrial do 1,2-dicloroetano a partir da reação de adição de gás cloro ao eteno, encontra-se representada a seguir. C2H4(g) + Cl2(g)→ C2H4Cl2(l) Disponível em: <http://laboratorios.cetesb.sp.gov.br/wp-content/uploads/ sites/47/2013/11/dicloroetano.pdf>. Acesso em: 3 set. 15. (Adaptado.) Dados: Ligação Energia de ligação (kJ/mol) C — H 413,4 C — Cl 327,2 C — C 346,8 C = C 614,2 Cl — Cl 242,6 A variação de entalpia da reação anterior é igual a A –144,4 kJ/mol –230,6 kJ/mol C –363,8 kJ/mol +428,2 kJ/mol E +445,0 kJ/mol 66 EsPCEx 2016 Quantidades enormes de energia podem ser armazenadas em ligações químicas e a quanti- dade empírica estimada de energia produzida numa reação pode ser calculada a partir das energias de ligação das espécies envolvidas. Talvez a ilustração mais próxima deste conceito no cotidiano seja a utili- zação de combustíveis em veículos automotivos. No Brasil alguns veículos utilizam como combustível o Álcool Etílico Hidratado Combustível, conhecido pela sigla AEHC (atualmente denominado comercialmente apenas por ETANOL). Considerando um veículo movido a AEHC com um tanque de capacidade de 40 L completamente cheio, além dos dados de energia de ligação química for- necidos e admitindo-se rendimento energético da reação de 100% densidade do AEHC de 0,80 g/cm3 e que o AEHC é composto, em massa, por 96% da substância etanol e 4% de água, a quantidade aproxi- mada de calor liberada pela combustão completa do combustível deste veículo será de Dados: massas atômicas: C = 12 u; O = 16 u; H = 1 u Energia de ligação (kJ⋅mol–1) Tipo de ligação Energia (kJ ⋅ mol–1) Tipo de ligação Energia (kJ ⋅ mol–1) C — C 348 H — O 463 C — H 413 O = O 495 C = O 799 C — O 358 A 2,11 ∙ 105 kJ 3,45 ∙ 103 kJ C 8,38 ∙ 105 kJ 4,11 ∙ 104 kJ E 0,99 ∙ 104 kJ 67 PUC-SP O estudo da energia reticular de um retículo cristalino iônico envolve a análise do ciclo de Born- -Haber. O diagrama de entalpia a seguir exemplifica o ciclo de Born-Haber do cloreto de potássio (KCl). H (kJ) K +(g) + e– + C�(g) K+(g) + C�–(g)∆H = 418 kJ ∆H = 89 kJ ∆H = –349 kJ ∆H = 122 kJ ∆H = –437 kJ K(g) + C�(g) K(g) + C� 2 (g) 1 2 K(s) + C� 2 (g) 1 2 KC�(s) A partir da análise do diagrama é INCORRETO armar que A A entalpia de sublimação do potássio é de 89 kJ/mol. A entalpia de ligação Cl–Cl é de 244 kJ/mol. C A entalpia de formação do KCl(s) é de –717 kJ/mol. O potencial de ionização do K(g) é de 418 kJ/mol. E A reação entre o metal potássio e o gás cloro é exotérmica. 68 PUC-SP 2016 Dados: Entalpia de formação padrão do O3: 143 kJ ∙ mol 1 Entalpia de ligação O = O: 498 kJ ∙ mol–1 NO(g) + O3(g)→ NO2(g) + O2(g) ∆H° = –200 kJ Diversas reações ocorrem na atmosfera devido à ação da luz solar e à presença de poluentes. Uma das reações relevantes é a decomposição do dióxido de nitrogênio em óxido nítrico e oxigênio atômico. NO2(g)→ NO(g) + O(g) A partir dos dados é possível concluir que essa reação é A endotérmica, absorvendo 306 kJ a cada mol de NO2 decomposto. endotérmica, absorvendo 441 kJ a cada mol de NO2 decomposto. C exotérmica, absorvendo 306 kJ a cada mol de NO2 decomposto. exotérmica, liberando 441 kJ a cada mol de NO2 decomposto. 69 ITA Considere a energia liberada em I. combustão completa (estequiométrica) do octano e em II. célula de combustível de hidrogênio e oxigênio. F R E N T E 3 369 Assinale a opção que apresenta a razão correta entre a quantidade de energia liberada por átomo de hidrogênio na combustão do octano e na célula de combustível. Dados: Energias de ligação, em kJ⋅mol–1: C — C 347 H — H 436 C — H 413 H — O 464 C = O 803 O = O 498 A 0,280 1,18 C 2,35 10,5 E 21,0 70 UFTM Considere os dados da tabela nas condições padrão, em kJ/mol de produto. valor de entalpia combustão do hidrogênio molecular gasoso produzindo água líquida –286 atomização do hidrogênio molecular gasoso +218 atomização do oxigênio molecular diatômico +248 A partir desses dados, calcule, em kJ/mol, a) o ∆H de formação de água líquida a partir de átomos H e O isolados. b) a energia de ligação O = O. 71 Uece 2017 O conceito de entropia está intimamente associado à definição de espontaneidade de uma reação quí- mica, através da segunda lei da termodinâmica, embora não seja suficiente para caracterizá-la. Considerando os sistemas apresentados a seguir, assinale aquele em que há aumento de entropia. A Liquefação da água. Síntese da amônia. C Reação do hidrogênio gasoso com oxigênio gasoso para formar água líquida. Dissolução do nitrato de potássio em água. 72 ITA 2018 Um recipiente de paredes adiabáticas e de volume constante contém duas amostras de água pura sepa- radas por uma parede também adiabática e de volume desprezível. Uma das amostras consiste em 54 g de água a 25 °C e, a outra, em 126 g a 75 °C. Considere que a parede que separa as amostras é retirada e que as amostras de águase misturam até atingir o equilíbrio. Sobre esse processo são feitas as seguintes afirmações: I. A temperatura da mistura no equilíbrio é de 323 K. II. A variação de entalpia no processo é nula. III. A variação de energia interna no processo é nula. IV. A variação de entropia no processo é nula. Assinale a opção que apresenta a(s) armação(ões) CORRETA(S) sobre a mistura das amostras de água. A Apenas I Apenas I e II C Apenas II e III Apenas III e IV E Apenas IV 73 IME 2018 Considere as seguintes afirmativas: I. Uma reação química a temperatura e pressão constantes será espontânea se a variação da energia livre de Gibbs (∆G) for menor que zero. II. Em um sistema reacional onde a única forma de trabalho observável é o trabalho de expansão, a variação da entalpia (∆H) é igual à quantidade de calor liberada ou absorvida pela reação, a pressão constante. III. Para uma substância simples que admite mais de uma forma alotrópica, não há variação de entalpia na conversão de uma forma em outra. São corretas: A Somente I. Somente II. C Somente III. I e II. E I e III.