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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 1 Aula 19 - Termoquímica Nesta aula será apresentado a relação da emergia e as transformações químicas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 4 1. CARACTERIZAÇÃO TERMOQUÍMICA DAS REAÇÕES 4 2. ENTALPIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS 8 Entalpia Padrão de Formação 9 Entalpia de Combustão 11 3. ENTALPIA DE LIGAÇÃO 14 4. LEI DE HESS 16 5. ESTEQUIOMETRIA E TERMOQUÍMICA 19 6. ENTROPIA E ENERGIA LIVRE DE GIBBS 21 Entropia (S) 21 Energia Livre de Gibbs (G) 22 Calorimetria 23 7. QUESTÕES FUNDAMENTAIS 24 8. JÁ CAIU NOS PRINCIPAIS VESTIBULARES 26 Caracterização Termoquímica das Reações 26 Entalpia das Reações Químicas 30 Estequiometria e Termoquímica 33 Entalpia das Ligações Químicas 36 Lei de Hess 39 Entropia e Energia Livre de Gibbs 42 Calorimetria 44 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 3 9. GABARITO SEM COMENTÁRIOS 46 10. RESOLUÇÃO DAS QUESTÕES FUNDAMENTAIS 47 11. QUESTÕES RESOLVIDAS E COMENTADAS 51 12. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS 84 13. REFERÊNCIAS 84 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 4 Introdução A termoquímica é área da Físico-Química que relaciona as reações químicas ou mudanças de estados físicos e as suas energias. Dentro dessa aula aprenderemos a classificar e calcular essas energias. A atenção e a organização nos estudos são fundamentais. Are you ready? Work, work, work...work. 1. Caracterização Termoquímica das Reações A termoquímica é a área da Química que estuda as energias absorvidas ou liberadas das reações químicas. As reações químicas que absorvem energia são chamadas de reações endotérmicas, enquanto as reações químicas que liberam energia são chamadas de reações exotérmicas. Mundialmente, utiliza-se duas espécies de plantas para a produção de papel: o pinheiro e o eucalipto. O pinheiro necessita de 17 a 25 anos para atingir o seu máximo crescimento vertical, enquanto o eucalipto atinge o seu máximo em 7 anos. O pinheiro é mais resistente à baixas temperaturas e é plantado pelo uso de sementes, por sua vez, o eucalipto é plantado por galhos de outros eucaliptos. Tanto o eucalipto, quanto o pinheiro realizam fotossíntese para a manutenção e crescimento de suas matérias orgânicas, pois, é assim que conseguem o seu alimento. Uma das formas químicas que eles utilizam para armazenar energia é a síntese da celulose, que é o componente principal das folhas de papel. Além da celulose, os principais componentes de um papel são: lignina e hemicelulose. Quanto maior a resistência do papel, maior a quantidade de lignina presente, por exemplo, papelão e papel pardo. O eucalipto e o pinheiro realizam a reação de fotossíntese abaixo para a produção de celulose identificada por fotossíntese: Água + gás carbônico + energia solar → celulose + gás oxigênio t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 5 Ao queimar uma folha de papel, percebe-se que ocorre liberação de energia. Considerando que um papel seja formado apenas por celulose, a reação de combustão do papel é representada por: Celulose + oxigênio → gás carbônico + água + energia Caso não tenha percebido as reações de fotossíntese e da queima, ambos da celulose, são igualmente contrárias (tandaam!). Observe que as reações acima envolvem as mesmas substâncias e as mesmas energias. Uma das reações absorve energia, enquanto a outra libera a energia. Porém, essas reações não são reversíveis, porque o mecanismo de reação delas não é pelo contato entre, somente, essas substâncias. O simples contato da água e gás carbônico não consegue produzir uma árvore, mas as energias das reações globais são numericamente equivalentes. Representação das energias das reações As energias das reações podem ser representadas por: Reações Endotérmicas Reações Exotérmicas t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 6 A + energia → C C → A + energia A → C - energia C - energia → A A → C ∆H > 0 C → A ∆H < 0 Entalpia – H A entalpia (H) pode ser entendida pelo conteúdo calorífico de um material, sendo o estado físico e suas energias das ligações os parâmetros mais importantes analisados pela Química. Portanto, ao sofrer uma transformação física ou química, esses processos podem aumentar ou diminuir a entalpia. Exemplos de transformações que alteraram as quantidades de suas entalpias: Fervendo água Queimando carvão Portanto, a entalpia é uma medida comparativa (relativa), apenas conseguimos determinar o aumento ou diminuição da entalpia. A entalpia é uma propriedade extensiva da matéria, ou seja, depende de alguns fatores: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 7 Como sabemos as calorias dos alimentos? Usualmente, o termo caloria é utilizado para determinar a quantidade de energia presente em um alimento. Porém, como medir a energia de um alimento? Uma técnica interessante é o calorímetro. Por exemplo, quantas calorias existem em uma maravilhosa fatia de banoffee. Você sabe o que é um banoffee? Então para tudo. Vou explicar. Figure 1Figura 1 - Uma fatia de banoffee [fonte: tudogostoso.com.br] Banoffee = banana + toffee (caramelo, em inglês) – definição: uma torta inglesa banana, chantilly, caramelo e uma camada de massa de biscoito. Descobri essa MA-RA-VI-LHO-SA sobremesa acidentalmente quando a professora de língua portuguesa Maria Celina me enviou uma fatia de presente. Meu mundo mudou. É, simplesmente, fantástico. Para facilitar o entendimento, vou usar, como exemplo, o açúcar. Ao colocar 1 grama de açúcar dentro de um recipiente com oxigênio, mergulhado em 1000 g de água (1 litro), ela é aquecida em 4 °C. Traduzindo: 1 litro de água, a 25 °C, é aquecido a 29 °C, ao absorver a energia da combustão completa de 1 grama de açúcar. Portanto, diz-se que a caloria desse açúcar é de 4 kcal por grama de açúcar. Essa fatia de banoffee apresenta 530 kcal. (ops!). Isso quer dizer que 1 litro de água iria aquecer 530 °C? Não faz sentido pensar nisso, porque a água entra em ebulição a 100 °C. Quantidade da Substância •↑ quantidade em massa ou mol da substância •↑ Entalpia Entalpia por Estado físico de uma Substância •Gasoso > Líquido > Sólido Formas Alotrópicas •O alótropo mais estável apresenta menor energia •Ex: entalpia do Carbono grafite é menor que a entalpia do carbono diamante t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 8 Porém, ao aumentar a quantidade de água, pode-se afirmar que essa fatia aqueceria 5 °C em 100 litros de água. Essas 530 kcal presentes no banoffee, quando queimadas no calorímetro (um crime!), libera essa quantidade de energia de maneira intensa e rápida. No corpo humano, a fatia de banoffee participa de muitas reações que liberam pequenas quantidades de energia até somar a 530 kcal. Parece simples, mas isso equivale a 1 hora correndo ou nadando. Porém, essa quantidade de caloria gasta em um exercício físico depende da intensidade e da massa corporal do indivíduo. 2. Entalpia das Reações Químicas Existem três maneiras de determinar a entalpia de uma reação química: Até o momento de nossa evolução tecnológica como sociedade, desconhece-se uma maneira de medir ou calcular a energia de uma substância. Todos os procedimentos energéticos são calculados a partir de valores de referência, ou seja, adotamos alguns materiais como valor zero de energia e, a partir disso, medimos e calculamos a energia envolvidana transformação. As energias liberadas ou absorvidas por uma reação química são chamadas de variação de entalpia (∆H) ou calor da reação. ∆H = H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 A seguir serão apresentados dois tipos de reações importantes para o estudo das energias: reação padrão de formação e reação de combustão. Cálculo da entalpia de uma reação química Entalpia das Substâncias ou Entalpia das Reações Padrão de Formação Entalpia das Ligações Entalpia de Reações Sucessivas t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 9 Entalpia Padrão de Formação Sabe-se que é necessário adotar parâmetros para comparar energias e adotar valores, logo, inicialmente, adota-se a condição padrão para comparar substâncias e elementos: Uma substância é encontrada no estado padrão quando se apresenta em seu estado mais estável a 25 °C e a 1 atm. O termo estado padrão deve ser entendido por estado padronizado, ou seja, todos os materiais a serem comparados se encontram nas mesmas condições ambientes e em suas respectivas formas mais estáveis. A partir dessa condição padrão determinada, adota-se um critério para inferir acerca dos valores das entalpias: As substâncias simples, no estado padrão, apresentam entalpia igual a zero. Assim, as seguintes substâncias simples abaixo apresentam entalpias iguais a zero: Entalpia = zero a 25 °C e 1 atm H2 (g) N2 (g) O2 (g) C (graf) Fe (s) Até então definimos dois critérios: 1) Condição padrão: 25 °C e 1 atm. 2) Entalpia zero: substâncias simples nas condições padrão. A partir desses dois critérios estabelecidos, verifica-se, experimentalmente, as energias das transformações químicas a partir das substâncias simples, nos seus estados padrão, ou seja, uma reação de formação. Observe o cálculo das variações de entalpia das reações de formação abaixo: ∆𝐻𝑓→ 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎 𝑞𝑢𝑒 é 𝑢𝑚𝑎 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎çã𝑜 0 → 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çã𝑜 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜 Reações Químicas de Formação no Estado Padrão t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 10 C (s) + O2 (g) → CO2 (g) H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O () N2 (g) + O2 (g) → NO2 (g) ∆H = H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆H = H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆H = H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝐶𝑂2 − [𝐻𝐶(𝑠) + 𝐻𝑂2] ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝐻2𝑂 − [𝐻𝐻2 + 1 2 𝐻𝑂2] ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝑁𝑂2 − [ 1 2 𝐻𝑁2 + 𝐻𝑂2] Hsubstância simples = zero Hsubstância simples = zero Hsubstância simples = zero ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝐶𝑂2 − [0 + 0] ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝐻2𝑂 − [0 + 1 2 0] ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝑁𝑂2 − [ 1 2 0 + 0] ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝐶𝑂2 ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝐻2𝑂 ∆𝐻𝑓 0 = 𝐻𝑁𝑂2 Portanto, chegamos a brilhante conclusão que o ∆H da equação de formação nas condições padrão é igual a entalpia da substância. Assim, estabelece-se a definição da variação de entalpia de uma reação padrão de formação. Entalpia (ou calor) padrão de uma reação de formação (∆𝑯𝒇 𝟎) de uma substância é a energia absorvida ou liberada durante o processo de síntese de 1 mol dela, a partir de substâncias simples no estado padrão. Ao se deparar com o ∆𝐻𝑓 0 , leia-se: “entalpia da substância”. Substância ∆𝐻𝑓 0 CO2 (g) - 393,5 kJ/mol H2O () - 286,0 kJ/mol NO2 (g) + 90,4 kJ/mol t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 11 Portanto, a entalpia da água no estado líquido é de -286,0 kJ/mol. Isso não significa que a substância água apresente energia negativa, mas sim, que a água apresenta energia menor que as substâncias simples em seus estados padrão. Lembre-se que adotamos, arbitrariamente, um valor zero para essas substâncias simples. É comum, alguns vestibulares chamarem os valores de ∆𝐻𝑓 0 por entalpia das substâncias. Entalpia de Combustão As reações de combustão são reações que liberam energia pelo consumo de combustível e comburente. Entalpia (ou calor) padrão de uma reação de combustão (∆𝑯𝒄𝒐𝒎𝒃 𝟎 ) de uma substância é a energia liberada durante o processo de combustão de 1 mol dela no estado padrão. As reações de combustão são divididas em reações de combustão completa ou incompleta. As reações de combustão completa ocorrem oxidação total dos elementos presentes no combustível, enquanto, a combustão incompleta não ocorre total oxidação desses. Exemplos de reações de combustão: Combustão completa Combustão Incompleta C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O C2H4 + 2 O2 → 2 CO + 2 H2O 2 H2 + O2 → 2 H2O N2 + O2 → 2 NO Exemplos de algumas energias de combustão: Combustível Entalpia de combustão (∆𝑯𝒄𝒐𝒎𝒃 𝟎 ) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 12 Etanol - 1368 kJ/mol Glicose - 2808 kJ/mol Gasolina - 5400 kJ/mol Metano - 890 kJ/mol Hidrogênio - 286 Kj/mol (UFGD MS/2019) Atualmente, a grande produção de lixo tornou-se um problema mundial, pois o tratamento inadequado pode acarretar sérios problemas na área da saúde pública, em virtude de facilitar o ressurgimento de diferentes epidemias a partir do contato humano com materiais contaminados. Visando a diminuir esse contato com o lixo, um dos métodos de tratamento pode ser o aterro sanitário. Os gases produzidos em um aterro sanitário podem ser reutilizados como fonte de energia (biogás), diminuindo assim o consumo de fontes de energias não renováveis. Sabendo que o metano é o principal componente do biogás e que sua reação de combustão é dada pela equação: CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O () na qual as entalpias de formação padrão para: CH4 (g) = –17,9 kcal/mol, CO2 (g) = –94,1 kcal/mol e H2O () = –68,3 kcal/mol. Assinale a alternativa que corresponde à variação da entalpia (∆H) para a combustão completa de 1 mol de metano. a) –144,5 kcal b) –180,3 kcal c) +318,4 kcal d) –212,8 kcal e) –348,6 kcal t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 13 Comentários: Sabendo que foi informado as entalpias padrão de formação, logo, entende-se, simplificadamente, por entalpia das substâncias. Gabarito: D (UEFS BA/2017) Um motociclista foi de Salvador-BA para Feira de Santana-BA, percorrendo no total 110,0 km. Para percorrer o trajeto, sua motocicleta flex consumiu 5 litros de etanol (C2H5OH, d = 0,8 g·cm–3), tendo um consumo médio de 22,0 km/L. Com base nos dados de entalpia de formação de algumas substâncias, o calor envolvido na combustão completa por litro de etanol foi, em kJ, aproximadamente, 01. –1367 02. +1367 03. –18200 04. +10936 05. –23780 Comentários: São necessários realizar dois cálculos: - Determinar a quantidade de energia liberada pela combustão do etanol. - Calcular a quantidade de etanol, em gramas, consumida em 1 litro de combustível. ∆H = H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆H = H𝐶𝑂2 + 2 𝐻𝐻2𝑂 − H𝐶𝐻4 + 2 𝐻𝑂2 Sabe-se que a entalpia de substâncias simples é igual a zero, logo: ∆H = H𝐶𝑂2 + 2 𝐻𝐻2𝑂 − H𝐶𝐻4 + 2 · 0 Substituindo os valores, tem-se: ∆H = [−94,1 + 2 · −68,3] − [−17,9] ∆H = −212,8 kcal t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 14 A densidade do etanol é de 0,8 g/cm3, logo, 1 L apresenta 800 g de etanol. Calcula-se a quantidade de energia liberada por 800 g: Sabendo que a massa molar do etanol é igual a 46 g/mol, tem-se: Gabarito: 05 3. Entalpia de Ligação Conforme já dito, existem três principais maneiras de calcular a energia de uma reação química: pelas substâncias, pelas ligações e pelas reações. Neste tópico será abordado sobre o cálculo da energia de uma reação química pelas ligações químicas. As ligações químicas armazenam energia potencialmente. Cada ligação química apresenta uma energia armazenada, logo, é necessárioter uma tabela com os valores das ligações químicas para poder calcular a energia total de uma reação química. Em uma reação química, algumas ligações são rompidas e outras são formadas, isso quer dizer, que é necessário absorver energia para romper a ligação existente e, posteriormente, é necessário liberar energia para formar a nova ligação. Todas as reações químicas apresentam a etapa de absorção e a de liberação de energia, porém, uma dessas etapas são majoritárias. ∆HCombustão do etanol C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O ∆H = H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆H = 2 · 𝐻𝐶𝑂2 + 3 · 𝐻𝐻2𝑂 − 𝐻𝐶2𝐻6𝑂 + 3 · 𝐻𝑂2 ∆H = 2 · 𝐻𝐶𝑂2 + 3 · 𝐻𝐻2𝑂 − 𝐻𝐶2𝐻6𝑂 ∆H = [2 · −393,5 + 3 · −286,0] − [−277,8] ∆H = −1367,2 kJ/mol −1367,2 𝑘𝐽 − − − − 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑥 𝑘𝐽 − − − − 800 𝑔 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 −1367,2 𝑘𝐽 − − − − 1 · 46 𝑔 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑥 𝑘𝐽 − − − − 800 𝑔 x = -23777,4 kJ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 15 Perceba que no exemplo da reação acima, a energia liberada é maior do que a energia liberada, por isso a reação é classificada por reação exotérmica. Logo, a partir das energias das ligações, calcula-se a entalpia da reação por: ∆H = ∑𝐻𝐿𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐻𝐿𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 Exemplo A seguir, calcula-se o ∆H de uma reação de hidrogenação catalítica do propeno: C C C H H H H H H + H H C C CH H H H H H H H propeno propano Ni Energia de ligação (kJ/mol) H – H 436,0 C – H 413,4 C = C 614,2 C – C 346,8 ∆H = ∑𝐻𝐿𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐻𝐿𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 ∆H = [𝐻𝐶=𝐶 + 𝐻𝐻−𝐻] − [2 · 𝐻𝐶−𝐻 + 𝐻𝐶−𝐶] ∆H = [614,2 + 436,0] − [2 · 413,4 + 346,8] ∆H = −122,6 kJ/mol Portanto, a energia da reação é -122,6 kJ/mol, ou seja, essa reação é exotérmica. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 16 (UFRGS RS/2016) Com base no seguinte quadro de entalpias de ligação, assinale a alternativa que apresenta o valor da entalpia de formação da água gasosa. a) – 243 kJ · mol–1 b) – 134 kJ · mol–1 c) + 243kJ · mol–1 d) + 258 kJ · mol–1 e) + 1532 kJ · mol–1 Comentários: A reação de formação da água é representada por: H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g) Gabarito: A 4. Lei de Hess A terceira maneira de calcular a entalpia de reações químicas é a partir da entalpia de reações sucessivas que apresentam a reação global. Por exemplo: Observe um caso representado por substâncias hipotéticas A, B, X e Z que reagem em etapas a seguir: A → B ∆H = + 20 kJ H H + O O O HH1/2 ∆H = ∑𝐻𝐿𝑖𝑔𝑎 çõ𝑒𝑠𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐻𝐿𝑖𝑔𝑎 çõ𝑒𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 ∆H = [ 1 2 𝐻𝑂=𝑂 + 𝐻𝐻−𝐻] − [2 · 𝐻𝑂−𝐻] ∆H = [ 1 2 498 + 436] − [2 · 464] ∆H = −243 kJ · 𝑚𝑜𝑙−1 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 17 B → X ∆H = - 45 kJ X → Z ∆H = + 15 kJ Logo, a reação global: X → Z apresenta ∆H = - 10 kJ e é graficamente explicada por: Lei de Hess: ∆H = ∑∆H𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎𝑠 Cuidados na determinação do ∆H pela Lei de Hess: Isole a equação que deseja calcular a energia liberada ou absorvida Compare uma substância da etapa sucessiva que seja comum com a reação global Adeque o sentido (direto ou inverso) e a quantidade da etapa sucessiva. Ao inverter o sentido da reação, deve-se trocar o sinal do ∆H. Ao multiplicar a equação para adequar o coeficiente estequiométrico, deve-se multiplicar o valor do ∆H. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 18 (FPS PE/2017) O monóxido de carbono (CO) é um gás incolor, inodoro, insípido que é ligeiramente menos denso do que o ar. Ele é tóxico para os animais hemoglóbicos (incluindo seres humanos), quando encontrado em concentrações acima de 35 ppm (partes por milhão). Este gás pode ser produzido pela combustão de combustíveis fósseis, principalmente nos grandes centros urbanos. Determine a entalpia de formação do CO (reação (1)), a partir das entalpias das reações (2) e (3), a 20 °C e 1 atm, que estão indicadas nas equações termoquímicas a seguir: 1. 2 C(s) + O2(g) → 2 CO(g) ∆H0 = ? 2. C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆H0 = -394 kJ·mol-1 3. 2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g) ∆H0 = -283 kJ·mol-1 a) –505 kJ·mol–1 b) –172 kJ·mol–1 c) –111 kJ·mol–1 d) +172 kJ·mol–1 e) +505 kJ·mol–1 Comentários: Primeiramente, isola-se a equação desejada que é a entalpia de formação do CO: 2 C (s) + 1 O2 (g) → 2 CO (g) ∆H0 = ? A partir das reações informadas, calcula-se a energia necessária: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 19 Gabarito: A 5. Estequiometria e Termoquímica Nos processos industriais é necessário saber exatamente e precisamente quanto de energia envolve o gasto dos reagentes ou a absorção da formação dos produtos. Para fazer uma análise entre a quantidade de um reagente ou produto com a energia da reação, basta realizar um cálculo estequiométrico relacionando o reagente/produto com a energia envolvida: 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑎 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 − − − − 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑣𝑜𝑙𝑣𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑎𝑑𝑜 𝑜𝑢 𝑖𝑛𝑐ó𝑔𝑛𝑖𝑡𝑎 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 − − − − 𝑑𝑎𝑑𝑜 𝑜𝑢 𝑖𝑛𝑐ó𝑔𝑛𝑖𝑡𝑎 𝑑𝑎 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 O álcool combustível e a gasolina são utilizados em automóveis e apresentam entalpia de combustão igual a 1357 kJ/mol e 5472 kJ/mol, respectivamente. Supondo a composição de 100% de etanol para o álcool combustível e 100% isooctano para a gasolina, qual a razão entre as quantidades de CO2 emitidos por esses combustíveis quando liberam a mesma quantidade de energia? Inicialmente, adota-se a mesma quantidade de energia e calcula-se a quantidade, em mols, liberada por cada combustível: Álcool Combustível Gasolina t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 20 C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O ∆H = -1357 kJ/mol C8H18 + 12,5 O2 → 8 CO2 + 9 H2O ∆H = -5472 kJ/mol Arbitrariamente, calcula-se a quantidade, em mol, liberada para cada 5472 kJ em cada reação. 2 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 − − − − −1357 𝑘𝐽 𝑥 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 − − − − −5472 𝑘𝐽 x = 8,064 mols de CO2 8 mols CO2 → -5472 kJ A razão das quantidades, em mol, de CO2 é de: 𝑟𝑎𝑧ã𝑜 = 8,064 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 𝑑𝑜 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 8 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 𝑑𝑎 𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎 = 1,008 Durante o plantio de cana-de-açúcar, por exemplo, lembre-se que o etanol é um biocombustível renovável, ou seja, a quantidade liberada de CO2 pode ser incorporada novamente a matéria orgânica da planta. Enquanto, a quantidade de CO2 emitida pela gasolina não repõe a quantidade de gasolina consumida. (UNITAU SP/2018) O gás acetileno é muito utilizado em operações de soldagem de metais, devido a sua natureza inflamável. A combustão completa do gás acetileno com oxigênio libera 650 kJ de calor para 1,0 mol de CO2 formado. A equação de combustão é C2H2 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g) + calor A quantidade de calor liberada pela combustão de 104 g de acetileno é de a) 4550 kJ b) 3900 kJ c) 3250 kJ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 21 d) 5200 kJ e) 2600 kJ Comentários: A reação balanceada é: 1 C2H2 + 1,5 O2 → 2 CO2 + 1 H2O Sabendo que o texto forneceu a quantidade de energia proporcional à quantidade de 1 mol de CO2, afirma-se: ½ C2H2 + ¾ O2 → CO2 + ½ H2O ∆H = -650 kJ por mol de CO2 Segundo o texto, tem-se: Sabendo que a massa molar do acetileno é igual a 26 g/mol, tem-se: Gabarito: D 6. Entropia e Energia Livre de Gibbs Entropia (S) O grau de desordem de um sistema é determinado pela propriedadechamada entropia (S). Quanto maior a desorganização de um sistema, maior o seu caráter entrópico. Por exemplo, a entropia da água no estado gasoso é maior do que da água no estado sólido, ou seja, as partículas gasosas se movimentam livremente e, por isso, o estado entrópico (a desordem) é maior. Em uma transformação química ou física, a entropia pode aumentar ou diminuir. Transformação Química Transformação Física 0,5 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶2𝐻2 − − − − 650 𝑘𝐽 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 104 𝑔 𝑑𝑒 𝐶2𝐻2 − − − − 𝑥 𝑘𝐽 0,5 · 26 𝑔 𝑑𝑒 𝐶2𝐻2 − − − − 650 𝑘𝐽 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 104 𝑔 𝑑𝑒 𝐶2𝐻2 − − − − 𝑥 𝑘𝐽 x = 5200 kJ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 22 A reação de decomposição do peróxido de hidrogênio é caracterizada pelo aumento de entropia. 2 H2O2 () → 2 H2O () + O2 (g) Perceba que a reação transforma um material líquido em substâncias líquidas e gasosas, logo, ocorre aumento no grau de desordem. A dissolução do cloreto de sódio também caracteriza uma transformação que ocorre aumento de entropia, pois os íons são retirados de uma estrutura cristalina reticular iônica e são solvatados por moléculas de água em movimento. NaC (s) → Na+ (aq) + C- (aq) Assim, dizemos que tanto a dissolução do cloreto de sódio em água, quanto a decomposição do peróxido de hidrogênio são fenômenos com ∆S > 0, porque ocorreu aumento de desordem. Por sua vez, os fenômenos que ocorrem diminuição da desordem são indicados por ∆S < 0. Energia Livre de Gibbs (G) A energia livre de Gibbs é utilizada na Química para prever a ocorrência de reações. Quando a variação da energia livre de Gibbs é menor que zero, diz que essa reação é possível de ser realizada, porém, quando a energia livre de Gibbs é maior que zero, diz-se que é impossível. Por exemplo, a reação de combustão da madeira é uma reação com ∆G < 0 (possível). Porém, o contato entre o gás carbônico e a água, encontrados no ar, não formam a madeira, porque ∆G > 0. Portanto, a variação da energia livre de Gibbs pode ser interpretado pela ocorrência ou não de um processo químico. ∆S > 0 (↑ desordem) • Aumento da desorganização do sistema. • Ex: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O ∆S < 0 (↓ desordem) • Diminuição da desorganização do sistema. • Ex: C2H2 (g) + 2 H2 (g) → C2H6 (g) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 23 ΔG = ΔH – T·ΔS Análise da espontaneidade de uma reação química a partir dos valores positivos ou negativos de ΔH e ΔS. Processo espontâneo (ΔG < 0) Processo não espontâneo (ΔG > 0) ΔH T·ΔS ΔH T·ΔS - + + - + + (se ΔH for menor que |T·ΔS|) + + (se ΔH for maior que |T·ΔS|) - - (se ΔH for maior que |T·ΔS|) - - (se ΔH for maior que |T·ΔS|) Uma reação será espontânea (ou possível) quando a reação for exotérmica e aumento de desorganização. Uma reação química será impossível quando for endotérmica e tiver aumento de organização. Em todas as outras opções, é necessário identificar a quantidade de energia da reação e a variação da entropia. Calorimetria A partir dos fundamentos da Física, é possível calcular a energia envolvida durante o aquecimento de um material com ou sem mudança de estado físico: Sem mudança de estado físico Com mudança de estado físico Q = m · c · ΔT Q = m · L t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 24 Sendo, Q: quantidade de energia, c: calor específico, ΔT: variação de temperatura e L: calor latente. 7. Questões Fundamentais Questão Fundamental 1 A partir das entalpias de formação das substâncias na tabela abaixo, calcule a entalpia das seguintes reações químicas (não se esqueça de balancear as reações): Substância ∆Hf (kJ/mol) Substância ∆Hf (kJ/mol) CO (g) - 110,3 NH3 (g) - 45,9 CO2 (g) - 393,3 HNO3 () - 173,1 CH4 (g) - 74,8 C2H4(g) + 52,31 CH3OH () - 238,7 C2H6 (g) - 84,72 H2O (g) - 241,98 H2O () -286,03 CHC3 () - 131,8 NH4NO3 (s) - 365,1 HC () - 92,3 a) CO (g) + O2 (g) → CO2 (g) b) CH4 (g) + O2(g) → CO2 + H2O (g) c) C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g) d) CH3OH () + O2 (g) → CO2 (g) + H2O () e) H2 (g) + N2 (g) → NH3 (g) f) CH4 (g) + C2 (g) → CHC3 () + HC () g) NH3 (g) + HNO3 () → NH4NO3 (aq) Questão Fundamental 2 A partir das entalpias das ligações químicas na tabela abaixo, calcule a entalpia das seguintes reações químicas: Ligação kJ/mol Ligação kJ/mol H – H 436,0 C = O 716 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 25 H – F 563 H – O 463 C – H 413 F – F 153 C – O 353 N ≡ N 946 C – C 347 C ≡ C 833 O=O 498 N-H 391 C = C 614 C-F 434 a) H2 (g) + N2 (g) → NH3 (g) b) CH3OH () + O2 (g) → CO2 (g) + H2O () c) C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g) d) CH4 (g) + F2 (g) → CHF3 (g) + HF () Questão Fundamental 3 A partir das entalpias das reações abaixo, faça o que se pede: C (graf) + O2 (g) → CO2 (g) ∆H = - 94 kJ/mol 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O () ∆H = - 68 kJ/mol CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O () ∆H = - 213 kJ/mol Determine o ∆H da reação global: C(graf) + 2 H2 (g) → CH4 (g) Questão Fundamental 4 A partir das entalpias das reações químicas abaixo, calcule a entalpia das seguintes reações químicas: C2H2 (g) + 5/2 O2 (g) → 2 CO2 (g) + H2O () ∆H = - 310 kcal/mol C6H6 () + 15/2 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 3 H2O () ∆H = - 780 kcal/mol Determine a variação de entalpia da reação: 3 C2H2 () → C6H6 () t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 26 8. Já Caiu nos Principais Vestibulares Caracterização Termoquímica das Reações 1. (UFSC/2022) Em 4 de agosto de 2020, a cidade de Beirute, capital do Líbano, presenciou uma das maiores tragédias envolvendo um acidente com produtos químicos, causado pela explosão de 2.750 toneladas de nitrato de amônio (NH4NO3). Esse composto químico, utilizado como fertilizante agrícola e presente em formulações de explosivos, estava estocado no porto da cidade. O acidente matou mais de 220 pessoas, deixando aproximadamente 5 mil feridos e mais de 300 mil desabrigados.1 Infelizmente, explosões causadas por NH4NO3 (80,05 g/mol) já causaram acidentes em países como Estados Unidos, França, China e até mesmo no Brasil. O NH4NO3, quando exposto a altas temperaturas, sofre decomposição térmica, gerando produtos gasosos, o que resulta em risco de explosão.2 A decomposição do NH4NO3 é representada por 3: NH4NO3 (s) → N2O (g) + 2H2O(g) ; (ΔH = – 36,0 kJ mol−1) 1. Disponível em: https://www.nature.com/articles/d41586-020-02361-x. Acesso em: 22 out. 2021. 2. Disponível em: https://noticias.uol.com.br/amp-stories/como-nitrato-de-amonio-causou-tragedias-pelo-mundo/index.htm. Acesso em: 22 out. 2021. 3. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.12.003. Acesso em: 22 out. 2021. Considerando as características do nitrato de amônio e as informações sobre sua decomposição, é correto afirmar que: 01. a decomposição do NH4NO3 representa uma reação exotérmica. 02. conforme a reação de decomposição, para produzir 180 g de água seriam necessários 90,0 g de NH4NO3. 04. a porcentagem em massa de nitrogênio no NH4NO3 é de 17,5%. 08. a decomposição de 16,1 g de NH4NO3 resulta na formação de 0,201 mol de N2O e 0,402 mol de H2O. 16. o poder destrutivo da explosão resulta da rápida compressão dos gases que são produzidos por decomposição do NH4NO3 em alta temperatura. 2. (ENEM - PPL/2021) Grande parte da atual frota brasileira de veículos de passeio tem tecnologia capaz de identificar e processar tanto o etanol quanto a gasolina. Quando queimados, no interior do motor, esses combustíveis são transformados em produtos gasoso, num processo com variação de entalpia menor que zero (∆H < 0). Esse processo necessitade uma energia de ativação, a qual é fornecida por uma centelha elétrica. O gráfico que esboça a variação da energia potencial no progresso da reação é representado por: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 27 a) d) b) e) c) 3. (UDESC SC/2018) O uso de hidrogênio, como combustível para automóveis, é uma das apostas da indústria automobilística para o futuro, já que a queima do gás hidrogênio libera apenas água como produto da reação e uma grande quantidade de calor. A reação de combustão do gás hidrogênio é apresentada abaixo. 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ΔH= - 483,6 kJ A reação acima é uma reação: a) endotérmica, com absorção de 241,8 kJ por mol de gás hidrogênio. b) exotérmica, com liberação de 483,6 kJ por mol de gás hidrogênio. c) endotérmica, com absorção de 483,6 kJ por mol de gás hidrogênio. d) endotérmica, com liberação de 483,6 kJ por mol de gás hidrogênio. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 28 e) exotérmica, com liberação de 241,8 kJ por mol de gás hidrogênio. 4. (UniCESUMAR PR/2018) A garrafa, que se chama Fontus e foi criada por um designer austríaco, usa um mecanismo inteligente para extrair a umidade do ar. Ela deve ser presa ao quadro de uma bicicleta. Quando você sai pedalando, e a bicicleta se desloca, uma grande quantidade de ar passa por dentro da garrafa – que, ao mesmo tempo, capta eletricidade por um painel solar. A energia é usada para alimentar uma placa que resfria o ar dentro da garrafinha. Isso faz com que a umidade condense, formando gotículas de água. Segundo o criador do produto, ele coleta até 500 mL por hora. A garrafa tem um filtro que retém poeira e alguns poluentes do ar. (Adaptado de: Superinteressante. Março de 2016, p. 18) O texto descreve a mudança de estado físico denominada ...I..., ...II..., e o fracionamento de mistura ...III..., pelo processo de ...IV.... As lacunas I, II, III e IV são, correta e respectivamente, preenchidas por a) liquefação – endotérmica – homogênea – sedimentação. b) liquefação – exotérmica – heterogênea – filtração. c) sublimação – exotérmica – heterogênea – sedimentação. d) fusão – endotérmica – heterogênea – sedimentação. e) fusão – exotérmica – homogênea – filtração. 5. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública/2017) O "polietileno verde", obtido na reação de polimerização de eteno e representado de maneira simplificada por ―(CH2―CH2)n—, é usado na confecção de recipientes para líquidos, de sacos plásticos para embalagens e acondicionamento de lixo, entre outras aplicações. A produção desse polímero utiliza o eteno, obtido na desidratação intramolecular do etanol ‒ derivado da cana-de-açúcar ‒, de acordo com a reação química representada de maneira simplificada pela equação CH3CH2OH () H2C = CH2(g) + H2O () Considerando-se que a obtenção de etanol a partir da cana-de-açúcar envolve os processos de hidrólise da sacarose, representado de maneira simplificada em I, e da fermentação alcoólica, em II, é correto afirmar: (aq)SOH C170º 42 ⎯⎯ →⎯ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 29 a) A fermentação alcoólica com produção de etanol e dióxido de carbono é um processo químico exotérmico. b) O etanol obtido no processo II é separado completamente da água e do dióxido de carbono por destilação simples. c) A glicose e a frutose obtidas em I são substâncias isômeras porque apresentam as mesmas propriedades químicas. d) O processo representado em II é possível devido à utilização da enzima que reduz a variação de entalpia da reação química. e) A hidrólise da sacarose envolve a liberação de energia na ruptura de ligações químicas para a formação dos monossacarídeos. 6. (UFRR/2016) Biodigestor é uma espécie de câmara isolada, que possibilita a transformação e o aproveitamento de certos detritos orgânicos para a geração de gás e adubo, conhecidos como biogás e biofertilizante. Do ponto de vista ambiental, o biogás constitui uma importante fonte de energia alternativa para produção de combustível para fogões, motores e geração de energia elétrica. O processo de combustão do principal componente do biogás, o metano, corresponde a: a) uma reação não espontânea; b) uma reação endotérmica; c) uma reação exotérmica; d) uma transformação física; e) uma reação que ocorre sem troca de calor. 7. (Fac. de Ciências da Saúde de Barretos SP/2013) Oxigênio, nitrogênio e hélio são gases utilizados em ambientes hospitalares com diversas aplicações em sistemas de manutenção da vida. Em geral, são fornecidos em cilindros, sob pressão. Considere a reação. 1/2 N2 (g) + 1/2 O2 (g) → NO (g) H = +90 kJ/mol NO A equação que descreve corretamente a reação, incluindo os aspectos termoquímicos nela envolvidos, é a) N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g) + 90 kJ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 30 b) 1/2N2 (g) +1/2O2 (g) → NO (g) + 180 kJ c) N2 (g) + O2 (g) + 90 kJ → 2NO (g) d) N2 (g) + O2 (g) + 180 kJ → 2NO (g) e) N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g) + 180 kJ Entalpia das Reações Químicas 8. (FM Petrópolis RJ/2019) Dióxido de Nitrogênio (NO2) é um gás poluente com ação altamente oxidante, e sua presença na atmosfera é fator chave na formação do ozônio troposférico. Além de efeitos sobre a saúde humana, ele apresenta, também, efeitos sobre as mudanças climáticas globais. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/cidades-sustentaveis/ qualidade-do-ar/poluentes-atmosf%C3%A9ricos>. Acesso em: 10 jul. 2018. Adaptado. A reação do NO2 com a água presente no ar atmosférico é representada pela equação 2 NO2 (g) + O3 (g) + H2O (g) → 2 HNO3 (aq) + O2 (g) Com base na Tabela acima, e sabendo que a reação libera 383,0 kJ, a entalpia de formação do dióxido de nitrogênio, em kJ/mol, é a) +34 b) +68 c) –75 d) +75 e) –25 9. (Mackenzie SP/2019) Considere a combustão completa do gás acetileno, utilizado em maçaricos para soldas em serralherias e na fabricação de estruturas metálicas na construção civil, sendo realizada sob temperatura de 25 ºC e 1 atm de pressão. A partir dos dados abaixo, é correto que o valor da entalpia-padrão de combustão para o gás acetileno é de t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 31 a) –451,9 kJ·mol–1. b) –679,3 kJ·mol–1. c) –845,4 kJ·mol–1. d) –906,7 kJ·mol–1. e) –1300,2 kJ·mol–1. 10. (UEL PR/2019) A hipoglicemia é caracterizada por uma concentração de glicose abaixo de 0,70 g·L–1 no sangue. O quadro de hipoglicemia em situações extremas pode levar a crises convulsivas, perda de consciência e morte do indivíduo, se não for revertido a tempo. Entretanto, na maioria das vezes, o indivíduo, percebendo os sinais de hipoglicemia, consegue reverter este déficit, consumindo de 15 a 20 gramas de carboidratos, preferencialmente simples, como a glicose. A metabolização da glicose, C6H12O6, durante a respiração, pode ser representada pela equação química de combustão: C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O () No quadro a seguir, são informadas reações químicas e seus respectivos calores de formação a 25 ºC e 1 atm: Sabendo que a Massa Molar (MM) da glicose é igual a 180,0 g mol–1, determine a quantidade aproximada de energia liberada em kJ mol–1 no estado padrão, ΔHr0, na combustão da glicose, consumida em 350 mL de refrigerante do tipo Cola, o qual possui, em sua composição, 35 g de glicose. a) –315 b) –113 c) –471 d) –257 e) –548 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 32 11. (UERJ/2019) Na produção industrial dos comercialmentechamados leites “sem lactose”, o leite integral é aquecido a altas temperaturas. Após o resfriamento, adiciona-se ao leite a enzima lactase. Com esse processo, o produto gera menos desconforto aos intolerantes à lactose, que é o carboidrato presente no leite integral. A lactose é hidrolisada no leite “sem lactose”, formando dois carboidratos, conforme a equação química: lactose + água → glicose + galactose Se apenas os carboidratos forem considerados, o valor calórico de 1 litro tanto do leite integral quanto do leite “sem lactose” é igual a –90 kcal, que corresponde à entalpia-padrão de combustão de 1 mol de lactose. Assumindo que as entalpias-padrão de combustão da glicose e da galactose são iguais, a entalpia de combustão da glicose, em kcal/mol, é igual a: a) –45 b) –60 c) –120 d) –180 12. (UDESC SC/2018) A nitroglicerina - C3H5(NO3)3 – é um nitrato de alquila, descoberta em 1847 por Ascanio Sobrero (químico italiano, 1812-1888), que a obteve misturando glicerina, ácido nítrico e ácido sulfúrico. No estado puro e à temperatura ambiente, a nitroglicerina é um líquido muito explosivo e perigoso. Em 1867, Alfred Nobel (químico sueco, 1833-1896) realizou testes no sentido de melhorar a manipulação da nitroglicerina, misturando-a com materiais inertes, como sílica, pós cerâmicos, argila, gesso, carvão e terras diatomáceas. Esses materiais, agora moldáveis, viriam a se tornar um explosivo muito importante, conhecido como dinamite. A equação abaixo (não balanceada) representa a reação de decomposição da nitroglicerina: C3H5(NO3)3() → N2(g) + O2(g) + CO2(g) + H2O(g) (não balanceada) Dados: ΔHf C3H5(NO3)3() = –364 kJ/mol; ΔHf CO2(g) = –393 kJ/mol; ΔHf H2O(g) = –242 kJ/mol De posse das informações, assinale a alternativa que representa a variação de entalpia da reação acima, em kJ por mol de nitroglicerina. a) –4263 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 33 b) –3725 c) –1420 d) –2830 e) –5690 Estequiometria e Termoquímica 13. (FAMERP/2022) Quando ferro metálico é mergulhado em uma solução de ácido clorídrico, ocorre a seguinte reação: Fe + 2HCℓ → FeCℓ2 + H2 ΔH = -88 kJ/mol Considerando o volume molar dos gases igual a 25 L/mol e que em um experimento realizado à temperatura ambiente foram liberados 7,04 kJ de energia, o volume de gás hidrogênio produzido nesse experimento foi de (A) 0,16 L (B) 1,00 L (C) 2,50 L (D) 2,00 L (E) 0,08 L 14. (PUC RS/2019) A maior parte da energia de que o nosso corpo necessita vem da combustão de carboidratos por meio da respiração celular. O corpo utiliza a energia para contrair os músculos, construir e reparar os tecidos e manter a temperatura corporal. O excesso é armazenado como gordura, reserva de energia para o corpo. A composição de óleos e gorduras, de origem animal ou vegetal, comumente indicados nas embalagens dos alimentos, é expressa como “gorduras”. Um tipo de óleo vegetal geralmente usado pela população é o óleo de soja. Considere a fórmula do óleo de soja como sendo C56H100O6 (massa molar = 868 g/mol) e os dados da tabela a seguir: Adaptada de Costa, R.A.B. Estudo das eficiências de operação e consumo de energia em plantas de produção de biodiesel. Escola Politécnica da USP, São Paulo, 2009. A partir dos dados, conclui-se que a energia liberada na combustão completa de 1g do referido óleo de soja é de aproximadamente a) 34500 kJ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 34 b) 1129 kJ c) 39,74 kJ d) 1,30 kJ 15. (UERJ/2018) A capacidade poluidora de um hidrocarboneto usado como combustível é determinada pela razão entre a energia liberada e a quantidade de CO2 formada em sua combustão completa. Quanto maior a razão, menor a capacidade poluidora. A tabela abaixo apresenta a entalpia- padrão de combustão de quatro hidrocarbonetos. A partir da tabela, o hidrocarboneto com a menor capacidade poluidora é: a) octano b) hexano c) benzeno d) pentano 16. (UDESC SC/2017) Macarrão é um alimento rico em carboidratos e pode ser consumido por atletas antes de treinos exaustivos ou competições, para obtenção de energia. Considere o macarrão como sendo constituído apenas por glicose (C6H12O6). (Dados: entalpia de formação em kJ/mol: glicose: –1274; gás carbônico: –394; água: –242) Sobre a ingestão de carboidratos e a sua consequente transformação, analise as proposições. I. Um atleta que ingere 500 g de macarrão, sendo que no metabolismo ocorre toda oxidação da glicose em gás carbônico e água, gera, aproximadamente, 733g de gás carbônico. II. A quantidade de energia liberada devido à combustão completa de um mol de glicose ingerido pelo atleta é de 2542 kJ. III. Um atleta que ingere 500 g de macarrão irá consumir 200 g de oxigênio, exclusivamente, para sua completa metabolização. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 35 Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente a afirmativa I é verdadeira. e) Somente a afirmativa III é verdadeira. 17. (UFJF MG/2017) Os alimentos ao serem consumidos são digeridos e metabolizados liberando energia química. Uma barra de cereal light de avelã com chocolate, que contém 77% de carboidratos, 4% de proteínas e 7 % de lipídios, é um dos alimentos utilizados para adquirir energia, uma vez que a energia de combustão das proteínas e dos carboidratos é de 4 kcal·g–1 e, dos lipídios é de 9 kcal·g–1. Com base nisso, calcule a quantidade de energia fornecida a um indivíduo que consome uma unidade de 22 gramas dessa barra de cereal. a) 3,87 kcal. b) 7,37 kcal. c) 162,1 kcal. d) 85,1 kcal. e) 387,0 kcal. 18. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2016) Dados: Entalpia de combustão padrão (∆H0c): gás hidrogênio = –285 kJ·mol–1 gás acetileno = –1300 kJ·mol–1 gás etileno = –1410 kJ·mol–1 Massa molares (M): gás hidrogênio = 2 g·mol–1 gás acetileno = 26 g·mol–1 gás etileno = 28 g·mol–1 Uma das aplicações industriais do acetileno (etino) é a produção de etileno (eteno) a partir de uma reação de hidrogenação. Na produção de 560 kg de etileno são a) absorvidos aproximadamente 3,5·106 kJ. b) liberados aproximadamente 3,5·106 kJ. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 36 c) absorvidos aproximadamente 6,0·107 kJ. d) liberados aproximadamente 6,0·107 kJ. Entalpia das Ligações Químicas 19. (FCMMG/2021.2) Este diagrama de entalpia ilustra as mudanças de entalpia na formação do cloreto de sódio sólido, a partir de seus constituintes. Analisando o diagrama e utilizando seus conhecimentos de ligações químicas e termoquímica, assinale a alternativa CORRETA. a) A energia envolvida no rompimento da ligação covalente da espécie molecular é de apenas 2,9kcal a mais do que a envolvida na sublimação do metal, ambas em kcal/mol. b) As energias envolvidas nos processos de formação e rompimento das ligações químicas são sempre absorvidas, com valores positivos de ∆H. c) O valor da energia envolvida, em kcal/mol, na formação do cloreto de sódio sólido, independe do estado físico do metal envolvido d) O valor da energia na formação do cloreto de sódio sólido, a partir de seus átomos isolados, é de 153,1kcal/mol. 20. (PUC SP/2018) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 37 Dados os valores de energia de ligação em kJ/mol e a reação a seguir, calcule o ΔH desse processo. H2(g) + C2 (g) → 2 HC (g) a) – 184 kJ/mol. b) + 184 kJ/mol. c) + 247 kJ/mol. d) – 247 kJ/mol.21. (Unioeste PR/2019) Os organoclorados são poluentes considerados perigosos, mas, infelizmente, têm sido encontradas quantidades significativas destas substâncias em rios e lagos. Uma reação de cloração comumente estudada é a do etano com o gás cloro, como mostrada abaixo: C2H6 (g) + C2(g) → CH3CH2C (g) + HC (g) Sabendo os valores de ∆H de cada ligação (Tabela abaixo), determine o valor de ∆H da reação pelo método das energias de ligação. a) –102 kJ/mol b) +102 kJ/mol c) +367 kJ/mol d) –367 kJ/mol e) +17 kJ/mol 22. (FCM MG/2018) Este quadro ilustra as distâncias internucleares, as temperaturas de ebulição e as energias de ligação de quatro haletos de hidrogênio: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 38 Os haletos 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente: a) HC, HI, HF e HBr b) HF, HC, HBr e HI c) HI, HBr, HC e HF d) HBr, HF, HI e HC 23. (UFGD MS/2018) A amônia é produzida a partir de nitrogênio e hidrogênio usando-se o processo Harber. A equação que representa a reação química é: N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) Usando as energias de ligação dadas na tabela a seguir, marque a alternativa que apresenta a variação de energia (∆H) da reação de formação da amônia. a) ∆H = +2249 kJ b) ∆H = -2346 kJ c) ∆H = -97 kJ d) ∆H = +97 kJ e) ∆H = +2346 kJ 24. (ACAFE SC/2017) Considere a reação entre o eteno gasoso e cloro gasoso produzindo 1,2-dicloroetano no estado gasoso. Assinale a alternativa que contém o valor da energia liberada (em módulo) na produção de 297g de 1,2-dicloroetano gasoso. 391HN 436HH 941NN )mol/kJ(EnergiaLigação − − t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 39 Dados: energias de ligação C = C: 612 kJ/mol; C – C: 243 kJ/mol; C – C: 347 kJ/mol; C – C: 331 kJ/mol. C: 12g/mol; C: 35,5g/mol; H: 1,0 g/mol. a) 177 kJ b) 154 kJ c) 462 kJ d) 531 kJ Lei de Hess 25. (FUVEST/2022) Oxigênio (O2) e ozônio (O3) estão em constante processo de consumo e produção na estratosfera, como representado pelas equações químicas a seguir. As reações I e II ilustram etapas da produção de ozônio a partir de oxigênio, e a reação III mostra a restauração de oxigênio a partir de ozônio. Reação ∆H (kcal/mol de O2) I O2 → 2 O -118 II 2 O2 + 2 O → 2 O3 ∆HII III 2 O3 → 3 O2 +21 O ΔHII, relacionado à reação II, pode ser calculado a partir dos dados fornecidos para as reações I e III. O valor de ΔHII, em kcal/mol de O2 consumido, é igual a: A) -90,5 B) -55 C) +27,5 D) +48,5 E) +55 26. (FAMERP SP/2021) O etanol (C2H6O) pode ser produzido em laboratório por meio da hidratação do etileno (C2H4), conforme a equação: C2H4 + H2O →C2H6O A entalpia dessa reação pode ser calculada por meio da Lei de Hess, utilizando-se as equações: C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O ΔH = – 1 322 kJ/mol de C2H4 C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O ΔH = – 1 367 kJ/mol de C2H6O t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 40 Com base nas informações fornecidas, a produção de 10 mol de etanol a) absorve 2 689 kJ de energia. b) libera 45 kJ de energia. c) libera 450 kJ de energia. d) absorve 450 kJ de energia. e) libera 2 689 kJ de energia. 27. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2018) Observe a equação de formação de etanol a seguir: 2 Cgraf + 3 H2(g) + ½ O2(g) → C2H6O () Com base nas equações abaixo que resultam na reação de interesse, calcule o ∆H da reação de formação do etanol. I. Cgraf + O2 (g) → CO2 (g) ∆H = –394 kJ/mol II. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O () ∆H = –286 kJ/mol III. C2H6O () + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O () ∆H= –1368 kJ/mol a) –278 kJ/mol. b) –2048 kJ/mol. c) –688 kJ/mol. d) +294 kJ/mol. 28. (ACAFE SC/2018) Considere as reações químicas a seguir, nas condições padrão. (1) KC (s) → K+(g) + C–(g) ∆H= +718 kJ (2) KC (s) → K(s) + 1/2C2(g) ∆H= +436 kJ (3) K(s) + 1/2C2(g) → K(g) + C (g) ∆H= +211 kJ (4) K+(g) + C–(g) → K(g) + C (g) ∆H= ? kJ Analisando a reação 4, a massa de potássio formado (K(g)) quando é liberado 14,2 kJ de calor é: Dados: K = 39 u. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 41 a) 7,8 g b) 71 g c) 25,8 g d) 39 g 29. (IFBA/2018) Para transformar grafite em diamante, é preciso empregar pressão e temperatura muito elevadas, em torno de 105 atm e 2.000 ºC. O carbono precisa ser praticamente vaporizado e, por isso, apesar de o processo ser possível, é difícil. Consideremos, então, as entalpias de combustão do grafite e do diamante: I. C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ∆H= –394 kJ II. C(diamante) + O2(g) → CO2(g) ∆H= –396 kJ Quantos kJ são necessários para transformar grafite em diamante? a) +2 b) –790 c) +790 d) +10 e) –2 30. (UEFS BA/2018) Por mais de 600 anos, os naturalistas sabiam que os formigueiros exalavam um vapor ácido. Em 1961, o naturalista inglês John Ray descreveu o isolamento do composto ativo desse vapor. Para fazer isso, coletou e destilou um grande número de formigas mortas. O ácido descoberto ficou conhecido como ácido fórmico (CH2O2), cuja nomenclatura IUPAC é ácido metanoico. (http://qnint.sbq.org.br. Adaptado.) A reação da combustão completa do ácido metanoico é representada pela equação: CH2O2 () + ½ O2 (g) → CO2 (g) + H2O () Considere as equações a seguir para determinar a entalpia de combustão do ácido metanoico. C (g) + O2 (g) + H2 (g) → CH2O2 () ∆Hf0 = -255 kJ/mol C (g) + O2 (g) → CO2 (g) ∆Hf0 = -394 kJ/mol t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 42 H2 (g) + O2 (g) → H2O () ∆Hf0 = -286 kJ/mol A entalpia de combustão do ácido metanoico é igual a a) –312 kJ/mol. b) –425 kJ/mol. c) –363 kJ/mol. d) –147 kJ/mol. e) –935 kJ/mol. 31. (UNIFOR CE/2016) Na produção de ferro metálico, Fe(s), o óxido ferroso (FeO) é reduzido por ação do monóxido de carbono (CO) conforme a reação abaixo FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) sendo desconhecida a variação total da entalpia neste processo. Utilizando as equações termoquímicas abaixo e baseando-se na Lei de Hess, pode-se determinar que o valor de ∆ H desconhecido será aproximadamente igual a: 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. Entropia e Energia Livre de Gibbs 32. (UEG GO/2019) A fluorexetina é um fármaco largamente utilizado para distúrbios de ansiedade e depressão. O processo de cristalização desse fármaco impacta diretamente na biodisponibilidade no organismo humano. No processo de cristalização do oxalato de fluorexetina, estima-se uma t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 43 variação da energia livre de Gibbs e da entalpia, a 25 °C de aproximadamente –180 kJ·mol–1 e –259 kJ·mol–1, respectivamente. Com base nesses parâmetros termodinâmicos, verifica-se que esse processo de cristalização é, a 25 °C, a) não espontâneo e em equilíbrio químico em solução b) não espontâneo e endotérmico c) não espontâneo e exotérmico d) espontâneo e endotérmico e) espontâneo e exotérmico 33. (UEG GO/2019) As chalconas são uma classe de moléculas que possuem vários tipos de atividades farmacológicas. No processo de cristalização de um dos derivados de chalcona, mediu-se uma variação da energia livre de Gibbs e da entalpia a 27 ºC de –64 kcal·mol–1 e –164 kcal·mol–1, respectivamente. Nesse caso, a temperatura, em Kelvin, a partirda qual a cristalização sofrerá uma transição de um processo espontâneo para não-espontâneo, será de aproximadamente a) 492 b) 605 c) 164 d) 228 e) 300 34. (UFT TO/2019) Transições de fase são mudanças físicas que envolvem mudanças na entalpia e na entropia do sistema. Qual das transições abaixo envolve a maior VARIAÇÃO DE ENTROPIA para o sistema? a) A conversão de diamante em grafite. b) O derretimento do gelo. c) A sublimação do iodo. d) A evaporação da água. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 44 Calorimetria 35. (UEG/2022) Um lanche típico de shopping é formado por um sanduíche, contendo um hambúrguer de 100 g e um pão francês de 50 g, acompanhado de um copo de 200 g de um refrigerante sabor cola. O quadro 1 apresenta alguns dos principais nutrientes presentes no lanche. Quadro 1. Composição dos alimentos contidos no lanche Nutrientes Hambúrguer (100 g) Pão francês (50 g) Refrigerante sabor cola (200 g) Água 59,20 g 12,35 g 182,6 g Carboidrato total 11,30 g 30,80 g 17,32 g Lipídios 12,40 g 1,06 g - O valor energético por grama de nutriente é apresentado no quadro 2. Quadro 2. Valor energético por grama de nutriente Água 0,00 kJ Carboidrato 17,00 kJ Lipídios 38,00 kJ Com base nas informações contidas nos quadros 1 e 2 e sabendo que uma pessoa com massa corporal de 70 kg, caminhando com velocidade moderada, consome 1100 kJ por hora, infere-se que o tempo, em minutos, que essa pessoa deveria caminhar, para consumir a mesma quantidade de energia presente no lanche supracitado seria de: a) 13,65 minutos. b) 9,72 minutos. c) 125 minutos. d) 83 minutos. e) 55 minutos. 36. (FCMMG/2022) Em reações em recipientes abertos, com a pressão constante e com a variação de calor, o sistema sofre mudanças com a absorção ou a liberação de calor, que pode ser medido em calorias, sendo 1,0 caloria a quantidade de calor necessária para aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água (Calor específico da água = 1,0 cal/g.cºC; ∆H combustão do Etanol = 1367 kJ/mol; Volume molar 25L) Baseando-se nessas informações e em seus conhecimentos de termoquímica, é CORRETO considerar que: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 45 a) em uma ligação carbono – carbono simples (C – C), sendo seu valor de 350,0 kj/mol, a ligação carbono – carbono dupla (C = C) terá um valor igual a 700,0 kj/mol, ao passo que, se na queima completa de 460,0 g de etanol ocorrer liberação de 13.670 kJ, haverá consumo de 75 Litros de O2 (g) e formação de 88,0 g de gás carbônico. b) em um porão ou mesmo em uma caverna, o ar úmido parece estar mais frio do que o ar mais seco do lado de fora pelo fato de as moléculas de água gasosa realizarem mais colisões e absorver mais energia do que as moléculas do ar. c) no aquecimento de 1,0 kg de água, de 30ºC a 60ºC, necessita-se de um fornecimento de 30.000 cal, valor diferente se 1,0 x103 g de água fossem aquecidos apenas de 10ºC até 40ºC. d) na atomização de 6,02 x 1023 moléculas de amônia absorvendo 1.170 kj.mol-1, a energia da ligação N – H na amônia será de 390 j.mol-1. 37. (UERJ/2018) Para explicar o princípio das trocas de calor, um professor realiza uma experiência, misturando em um recipiente térmico 300 g de água a 80 °C com 200 g de água a 10 °C. Desprezadas as perdas de calor para o recipiente e para o meio externo, a temperatura de equilíbrio térmico da mistura, em °C, é igual a: a) 52 b) 45 c) 35 d) 28 38. (UERJ/2017) O gráfico abaixo indica o comportamento térmico de 10 g de uma substância que, ao receber calor de uma fonte, passa integralmente da fase sólida para a fase líquida. O calor latente de fusão dessa substância, em cal/g, é igual a: a) 70 b) 80 c) 90 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 46 d) 100 39. (UFGD MS/2017) Uma barra de parafina, inicialmente sólida à temperatura ambiente, com massa de 0,5 kg, passa pela transformação de fase mostrada no gráfico abaixo. O calor latente de fusão e o calor específico na fase líquida desta substância são, respectivamente: a) 25 cal/g e 1,0 cal/g·°C b) 35 cal/g e 0,8 cal/ g·°C c) 25 cal/g e 0,5 cal/ g·°C d) 15 cal/g e 0,5 cal/ g·°C e) 15 cal/g e 0,8 cal/ g·°C 9. Gabarito Sem Comentários 1. 09 2. E 3. E 4. B 5. A 6. C 7. D 8. A 22. C 23. E 24. C 25. C 26. D 27. A 28. A 29. A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 47 9. E 10. E 11. A 12. C 13. D 14. D 15. B 16. D 17. B 18. A 19. D 20. A 21. A 30. B 31. A 32. E 33. A 34. C 35. D 36. B 37. A 38. A 39. B 10. Resolução das Questões Fundamentais Questão Fundamental 1 A partir das entalpias de formação das substâncias na tabela abaixo, calcule a entalpia das seguintes reações químicas (não se esqueça de balancear as reações): Substância ∆Hf (kJ/mol) Substância ∆Hf (kJ/mol) CO (g) - 110,3 NH3 (g) - 45,9 CO2 (g) - 393,3 HNO3 () - 173,1 CH4 (g) - 74,8 C2H4(g) + 52,31 CH3OH () - 238,7 C2H6 (g) - 84,72 H2O (g) - 241,98 H2O () -286,03 CHC3 () - 131,8 NH4NO3 (s) - 365,1 HC () - 92,3 a) CO (g) + O2 (g) → CO2 (g) CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻 = 𝐻𝐶𝑂2 − [𝐻𝐶𝑂 + 1 2 𝐻𝑂2] t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 48 ∆𝐻 = −393,3 − [−110,3 + 1 2 · 0] = −283 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 b) CH4 (g) + O2(g) → CO2 + H2O (g) CH4 (g) + 2 O2(g) → CO2 + 2 H2O (g) ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻 = 𝐻𝐶𝑂2 + 2𝐻𝐻2𝑂 − 𝐻𝐶𝐻4 + 2 𝐻𝑂2 ∆𝐻 = [−393,3 + 2 · −241,98] − [−74,8 + 2 · 0] ∆𝐻 = −802,46 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 c) C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g) C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g) ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻 = 𝐻𝐶2𝐻6 − 𝐻𝐶2𝐻4 + 𝐻𝐻2 ∆𝐻 = −84,72 − [+52,31 + 0] = −137,03 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 d) CH3OH () + O2 (g) → CO2 (g) + H2O () CH3OH () + 3/2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O () ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻 = 𝐻𝐶𝑂2 + 2 𝐻𝐻2𝑂 − [𝐻𝐶𝐻3𝑂𝐻 + 3 2 𝐻𝑂2] ∆𝐻 = [−393,3 + 2 · −286,03] − [−238,7 + 3 2 · 0] ∆𝐻 = −726,66 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 e) H2 (g) + N2 (g) → NH3 (g) 3 H2 (g) + 1 N2 (g) → 2 NH3 (g) ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻 = 2 𝐻𝑁𝐻3 − 𝐻𝑁2 + 3 𝐻𝐻2 ∆𝐻 = 2 · −45,9 − [0 + 3 · 0] = −91,8 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 f) CH4 (g) + C2 (g) → CHC3 () + HC () CH4 (g) + 3 C2 (g) → CHC3 () + 3 HC () ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻 = 𝐻𝐶𝐻𝐶𝑙3 + 3 𝐻𝐻𝐶𝑙 − 𝐻𝐶𝐻4 + 3 𝐻𝐶𝑙2 ∆𝐻 = [−131,8 + 3 · −92,3] − [−74,8 + 3 · 0] ∆𝐻 = −333,9 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 g) NH3 (g) + HNO3 () → NH4NO3 (s) ∆𝐻 = 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝐻 = 𝐻𝑁𝐻4𝑁𝑂3 − 𝐻𝑁𝐻3 + 𝐻𝐻𝑁𝑂3 ∆𝐻 = [−365,1] − [−45,9 − 173,1] ∆𝐻 = −146,1 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 49 Questão Fundamental 2 A partir das entalpias das ligações químicas na tabela abaixo, calcule a entalpia das seguintes reações químicas: Ligação kJ/mol Ligação kJ/mol H – H 436,0 C = O 716 H – F 563 H – O 463 C – H 413 F – F 153 C – O 353 N ≡ N 946 C – C 347 C ≡ C 833 O=O 498 N-H 391 C = C 614 C-F 434 a) H2 (g) + N2 (g) → NH3 (g) 3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g) H H N N N H H H23 + ∆𝐻 = ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 ∆𝐻 = [3 · (𝐻 − 𝐻) + (𝑁 ≡ 𝑁)] − [6(𝑁 − 𝐻)] ∆𝐻 = [3 · (436) + (946)] − [6(391)] ∆𝐻 = −92 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 b) CH3OH () + O2 (g) → CO2 (g) + H2O () CH3OH () + 3/2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O () 3/2C HH O H H O O C OO O HH + + 2∆𝐻 = ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 ∆𝐻 = [3 · (𝐶 − 𝐻) + (𝑂 − 𝐻) + (𝐶 − 𝑂) + 3 2 (𝑂 = 𝑂)] − [2(𝐶 = 𝑂) + 4(𝑂 − 𝐻)] ∆𝐻 = [3 · (413) + (463) + (353) + 3 2 (498)] − [2(716) + 4(463)] ∆𝐻 = 1239 + 463 + 353 + 747 − 1432 − 1852 = −482 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 50 c) C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g) C2H4 (g) + H2 (g) → C2H6 (g) C C H H H H + H H C C H H H H H H ∆𝐻 = ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 ∆𝐻 = [(𝐶 = 𝐶) + 4(𝐶 − 𝐻) + (𝐻 − 𝐻)] − [(𝐶 − 𝐶) + 6(𝐶 − 𝐻)] ∆𝐻 = [(614) + 4(413) + (436)] − [(347) + 6(413)] ∆𝐻 = [(614) + 1652 + (436)] − [(347) + 2478] ∆𝐻 = −123 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 d) CH4 (g) + 3 F2 (g) → CHF3 (g) + 3 HF () CH4 (g) + 3 F2 (g) → CHF3 (g) + 3 HF () CH H H H F F C FF F H H F++ 3 3 ∆𝐻 = ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐻𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 ∆𝐻 = [4(𝐶 − 𝐻) + 3(𝐹 − 𝐹)] − [4(𝐶 − 𝐹) + 3(𝐻 − 𝐹)] ∆𝐻 = [4(413) + 3(153)] − [4(434) + 3(563)] ∆𝐻 = [1652 + 459] − [1736 + 1689] ∆𝐻 = −1314 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 Questão Fundamental 3 A partir das entalpias das reações abaixo, faça o que se pede: C (graf) + O2 (g) → CO2 (g) ∆H = - 94 kJ/mol 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O () ∆H = - 68 kJ/mol CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O () ∆H = - 213 kJ/mol Determine o ∆H da reação global: C(graf) + 2 H2 (g) → CH4 (g) C(graf) + 2 H2 (g) → CH4 (g) ∆H = ? C (graf) + O2 (g) → CO2 (g) ∆H = - 94 kJ/mol 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O () ∆H = - 68 kJ/mol CO2 (g) + 2 H2O () → CH4 (g) + 2 O2 (g) ∆H = + 213 kJ/mol C(graf) + 2 H2 (g) → CH4 (g) ∆H = +51 kJ/mol Questão Fundamental 4 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 51 A partir das entalpias das reações químicas abaixo, calcule a entalpia das seguintes reações químicas: C2H2 (g) + 5/2 O2 (g) → 2 CO2 (g) + H2O () ∆H = - 310 kcal/mol C6H6 () + 15/2 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 3 H2O () ∆H = - 780 kcal/mol Determine a variação de entalpia da reação: 3 C2H2 (g) → C6H6 () 3 C2H2 (g) → C6H6 () ∆H = ? 3 C2H2 (g) + 15/2 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 3 H2O () ∆H = 3 x- 310 kcal/mol 6 CO2 (g) + 3 H2O () → C6H6 () + 15/2 O2 (g) ∆H = + 780 kcal/mol 3 C2H2 (g) → C6H6 () ∆H = -150 kJ/mol 11. Questões Resolvidas E Comentadas 1. (UFSC/2022) Em 4 de agosto de 2020, a cidade de Beirute, capital do Líbano, presenciou uma das maiores tragédias envolvendo um acidente com produtos químicos, causado pela explosão de 2.750 toneladas de nitrato de amônio (NH4NO3). Esse composto químico, utilizado como fertilizante agrícola e presente em formulações de explosivos, estava estocado no porto da cidade. O acidente matou mais de 220 pessoas, deixando aproximadamente 5 mil feridos e mais de 300 mil desabrigados.1 Infelizmente, explosões causadas por NH4NO3 (80,05 g/mol) já causaram acidentes em países como Estados Unidos, França, China e até mesmo no Brasil. O NH4NO3, quando exposto a altas temperaturas, sofre decomposição térmica, gerando produtos gasosos, o que resulta em risco de explosão.2 A decomposição do NH4NO3 é representada por 3: NH4NO3 (s) → N2O (g) + 2H2O(g) ; (ΔH = – 36,0 kJ mol−1) 1. Disponível em: https://www.nature.com/articles/d41586-020-02361-x. Acesso em: 22 out. 2021. 2. Disponível em: https://noticias.uol.com.br/amp-stories/como-nitrato-de-amonio-causou-tragedias-pelo-mundo/index.htm. Acesso em: 22 out. 2021. 3. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.12.003. Acesso em: 22 out. 2021. Considerando as características do nitrato de amônio e as informações sobre sua decomposição, é correto afirmar que: 01. a decomposição do NH4NO3 representa uma reação exotérmica. 02. conforme a reação de decomposição, para produzir 180 g de água seriam necessários 90,0 g de NH4NO3. 04. a porcentagem em massa de nitrogênio no NH4NO3 é de 17,5%. 08. a decomposição de 16,1 g de NH4NO3 resulta na formação de 0,201 mol de N2O e 0,402 mol de H2O. 16. o poder destrutivo da explosão resulta da rápida compressão dos gases que são produzidos por decomposição do NH4NO3 em alta temperatura. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 52 Comentários: Analisando afirmativa por afirmativativa, tem-se: 01. Certa. O ∆H da decomposição é negativo, logo, a reação é exotérmica. 02. Errada. 1 mol de NH4NO3 (80 g/mol) produz 2 mols de água, H2O (18 g/mol), então, 180 g de NH4NO3 produz uma massa de água igual a: 80 𝑔 − − − − 18 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 180 𝑔 − − − − 𝑥 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 𝑥 = 40,5 𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 04. Errada. De nitrogênio, tem-se 28 g em uma massa de 80 g de nitrato de amônio. Sendo assim, isso representa uma porcentagem de nitrogênio igual a: 80 𝑔 − − − − 100% 28 𝑔 − − − − 𝑦% 𝑥 = 35% 08. Certa. 16,1 g de NH4NO3 (80 g/mol) corresponde a um número de mols de: 80 𝑔 − − − − 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝐻4𝑁𝑂3 16,1 𝑔 − − − − 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝐻4𝑁𝑂3 𝑥 = 0,201 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝐻4𝑁𝑂3 Sendo assim, devido a estequometria, tem-se 0,201 mol de N2O e 0,402 mol de H2O. 16. Errada. Nota-se que, no início, tem-se apenas um sólido e, quando a reação acontece, há formação de gases, ou seja, há um aumento de volume, não havendo compressão. Gabarito: 09 2. (ENEM - PPL/2021) Grande parte da atual frota brasileira de veículos de passeio tem tecnologia capaz de identificar e processar tanto o etanol quanto a gasolina. Quando queimados, no interior do motor, esses combustíveis são transformados em produtos gasoso, num processo com variação de entalpia menor que zero (∆H < 0). Esse processo necessita de uma energia de ativação, a qual é fornecida por uma centelha elétrica. O gráfico que esboça a variação da energia potencial no progresso da reação é representado por: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 53 a) d) b) e) c) Comentários: As ligações químicas representam energia em potencial. Em uma reação exotérmica, como a combustão, as ligações formadas liberam mais energia do que o necessário para quebrar as ligações iniciais. Com isso, a energia potencial final da reação é menor do que a inicial. Então, as possibilidades são os gráficos da letra D e E. No entanto, quando se fala em energia potencial, essa se mantém constante por um tempo até as ligações serem rompida e formarem novas ligações. Nesse caso, a energia potencial final é menor do que a inicial, então, tem-se o gráfico da letra E como melhor opção porque toda reação necessita de energia de ativação para ocorrer. Gabarito: E 3. (UDESC SC/2018) O uso de hidrogênio, como combustível para automóveis, é uma das apostas da indústria automobilística para o futuro, já que a queima do gás hidrogênio libera apenas água como produto da reação e uma grande quantidade de calor. A reação de combustão do gás hidrogênio é apresentada abaixo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 54 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ΔH= - 483,6 kJ A reação acima é uma reação: a) endotérmica, com absorção de 241,8 kJ por mol de gás hidrogênio. b) exotérmica, com liberação de 483,6 kJ por mol de gás hidrogênio. c) endotérmica, com absorção de 483,6 kJ por mol de gás hidrogênio. d) endotérmica, com liberação de 483,6 kJ por mol de gás hidrogênio. e) exotérmica, com liberação de 241,8 kJ por mol de gás hidrogênio. Comentários: Uma reação que libera energia ou possui saldo negativo de energia, é uma reação exotérmica. Como a variação de entalpia, ΔH, foi negativa, a reação é considerada exotérmica. O valor do ΔH = -483,6 kJ, significa que houve perda de energia para a vizinhança do sistema, ou seja, liberou energia. O valor da energia de 483,6 kJ é equivalente a: 2 mols de H2, 1mol de O2 e 2 mols de H2O, logo, para cada 1 mol de gás hidrogênio (H2) é liberado 241,8 kJ. Gabarito: E 4. (UniCESUMAR PR/2018) A garrafa, que se chama Fontus e foi criada por um designer austríaco, usa um mecanismo inteligente para extrair a umidade do ar. Ela deve ser presa ao quadro de uma bicicleta. Quando você sai pedalando, e a bicicleta se desloca, uma grande quantidade de ar passa por dentro da garrafa – que, ao mesmo tempo, capta eletricidade por um painel solar. A energia é usada para alimentar uma placa que resfria o ar dentro da garrafinha. Isso faz com que a umidade condense, formando gotículas de água. Segundo o criador do produto, ele coleta até 500 mL por hora. A garrafa tem um filtro que retém poeira e alguns poluentes do ar. (Adaptado de: Superinteressante. Março de 2016, p. 18) O texto descreve a mudança de estado físico denominada ...I..., ...II..., e o fracionamento de mistura ...III..., pelo processo de ...IV.... As lacunas I, II, III e IV são, correta e respectivamente, preenchidas por a) liquefação – endotérmica – homogênea – sedimentação. b) liquefação – exotérmica – heterogênea – filtração. c) sublimação – exotérmica – heterogênea – sedimentação. d) fusão – endotérmica – heterogênea – sedimentação. e) fusão – exotérmica – homogênea – filtração. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 55 Comentários: Ao final da linha 5 está descrito o fenômeno da condensação, que é a mudança de fase gasosa para líquido chamada de liquefação. Esse processo é exotérmico devido à diminuição da energia cinética das moléculas de água. Na linha 7, a poeira e o ar constituem duas fases, sólido e gás, portanto, um sistema heterogêneo. Essas duas fases são separadas através de um filtro que retém a fase sólida. Gabarito: B 5. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública/2017) O "polietileno verde", obtido na reação de polimerização de eteno e representado de maneira simplificada por ―(CH2―CH2)n—, é usado na confecção de recipientes para líquidos, de sacos plásticos para embalagens e acondicionamento de lixo, entre outras aplicações. A produção desse polímero utiliza o eteno, obtido na desidratação intramolecular do etanol ‒ derivado da cana-de-açúcar ‒, de acordo com a reação química representada de maneira simplificada pela equação CH3CH2OH () H2C = CH2(g) + H2O () Considerando-se que a obtenção de etanol a partir da cana-de-açúcar envolve os processos de hidrólise da sacarose, representado de maneira simplificada em I, e da fermentação alcoólica, em II, é correto afirmar: a) A fermentação alcoólica com produção de etanol e dióxido de carbono é um processo químico exotérmico. b) O etanol obtido no processo II é separado completamente da água e do dióxido de carbono por destilação simples. c) A glicose e a frutose obtidas em I são substâncias isômeras porque apresentam as mesmas propriedades químicas. d) O processo representado em II é possível devido à utilização da enzima que reduz a variação de entalpia da reação química. e) A hidrólise da sacarose envolve a liberação de energia na ruptura de ligações químicas para a formação dos monossacarídeos. Comentários: a) Certo. O processo de fermentação alcoólica possui variação de entalpia menor do que zero, o que significa que perdeu energia para o meio, ou seja, um processo exotérmico. (aq)SOH C170º 42 ⎯⎯ →⎯ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 56 b) Errado. O etanol não pode se separado da água porque forma uma mistura azeotrópica com a água e, assim, apresenta temperatura de ebulição constante. A destilação consiste em separar os componentes pelos suas diferentes temperaturas de ebulição. c) Errado. A glicose e a frutose são isômeros de função, a glicose é uma aldose (monossacarídeo e aldeído)e a frutose uma cetose (monossacarídeo e cetona), portanto, apresentam propriedades químicas diferentes por terem grupos funcionais diferentes. d) Errado. As enzimas, que são um tipo de catalisador biológico, diminuem a energia de ativação e não alteram a variação de entalpia. e) Errado. Para a ruptura de ligações químicas, necessita-se de absorção de energia., enquanto,na formação das novas ligações químicas, libera-se de energia. Gabarito: A 6. (UFRR/2016) Biodigestor é uma espécie de câmara isolada, que possibilita a transformação e o aproveitamento de certos detritos orgânicos para a geração de gás e adubo, conhecidos como biogás e biofertilizante. Do ponto de vista ambiental, o biogás constitui uma importante fonte de energia alternativa para produção de combustível para fogões, motores e geração de energia elétrica. O processo de combustão do principal componente do biogás, o metano, corresponde a: a) uma reação não espontânea; b) uma reação endotérmica; c) uma reação exotérmica; d) uma transformação física; e) uma reação que ocorre sem troca de calor. Comentários: Uma reação de combustão é uma reação química que os reagentes se transformam em outras substâncias com composição química diferente da inicial com liberação de energia no processo, ou seja, é uma reação exotérmica. Gabarito: C 7. (Fac. de Ciências da Saúde de Barretos SP/2013) Oxigênio, nitrogênio e hélio são gases utilizados em ambientes hospitalares com diversas aplicações em sistemas de manutenção da vida. Em geral, são fornecidos em cilindros, sob pressão. Considere a reação. 1/2 N2 (g) + 1/2 O2 (g) → NO (g) H = +90 kJ/mol NO t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 57 A equação que descreve corretamente a reação, incluindo os aspectos termoquímicos nela envolvidos, é a) N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g) + 90 kJ b) 1/2N2 (g) +1/2O2 (g) → NO (g) + 180 kJ c) N2 (g) + O2 (g) + 90 kJ → 2NO (g) d) N2 (g) + O2 (g) + 180 kJ → 2NO (g) e) N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g) + 180 kJ Comentários: Como o H é positivo, +90 kJ, significa que houve absorção de energia. A representação geral é escrita da seguinte forma Reagentes + energia → Produtos. Logo, N2 (g) + O2 (g) + 180 kJ → 2NO (g) Gabarito: D 8. (FM Petrópolis RJ/2019) Dióxido de Nitrogênio (NO2) é um gás poluente com ação altamente oxidante, e sua presença na atmosfera é fator chave na formação do ozônio troposférico. Além de efeitos sobre a saúde humana, ele apresenta, também, efeitos sobre as mudanças climáticas globais. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/cidades-sustentaveis/ qualidade-do-ar/poluentes-atmosf%C3%A9ricos>. Acesso em: 10 jul. 2018. Adaptado. A reação do NO2 com a água presente no ar atmosférico é representada pela equação 2 NO2 (g) + O3 (g) + H2O (g) → 2 HNO3 (aq) + O2 (g) Com base na Tabela acima, e sabendo que a reação libera 383,0 kJ, a entalpia de formação do dióxido de nitrogênio, em kJ/mol, é a) +34 b) +68 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 58 c) –75 d) +75 e) –25 Comentários: 2 NO2 (g) + O3 (g) + H2O (g) → 2 HNO3 (aq) + O2 (g) H = -383,0 kJ ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐻 = [2 𝐻𝑓 ° 𝐻𝑁𝑂3(𝑎𝑞) + 𝐻𝑓 ° 𝑂2(𝑔)] – [𝐻𝑓 ° 𝑁𝑂2 (𝑔) + 𝐻𝑓 ° 𝑂3 (𝑔) + 𝐻𝑓 ° 𝐻2𝑂 (𝑔)] −383,0 = [2 (−207,0) + 0)] – [2 · 𝐻𝑓 ° 𝑁𝑂2 (𝑔) + 143 + (−242,0)] H°f NO2 = +34 kJ/mol Gabarito: A 9. (Mackenzie SP/2019) Considere a combustão completa do gás acetileno, utilizado em maçaricos para soldas em serralherias e na fabricação de estruturas metálicas na construção civil, sendo realizada sob temperatura de 25 ºC e 1 atm de pressão. A partir dos dados abaixo, é correto que o valor da entalpia-padrão de combustão para o gás acetileno é de a) –451,9 kJ·mol–1. b) –679,3 kJ·mol–1. c) –845,4 kJ·mol–1. d) –906,7 kJ·mol–1.e) –1300,2 kJ·mol–1. Comentários: C2H2(g) + 2 O2(g) → 2 CO2(g) + H2O(g) ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐻 = [2𝐻°𝑓 𝐶𝑂2(𝑎𝑞) + 𝐻°𝑓 𝐻2𝑂(𝑔)] – [𝐻𝑓 ° 𝐶2𝐻2(𝑔) + 𝐻𝑓 ° 𝑂2 (𝑔)] 𝐻 = [2(−393,5) + (−285,8)] – [+227,4 + 0] 𝐻 =–1300,2 𝑘𝐽 · 𝑚𝑜𝑙–1 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 59 Gabarito: E 10. (UEL PR/2019) A hipoglicemia é caracterizada por uma concentração de glicose abaixo de 0,70 g·L–1 no sangue. O quadro de hipoglicemia em situações extremas pode levar a crises convulsivas, perda de consciência e morte do indivíduo, se não for revertido a tempo. Entretanto, na maioria das vezes, o indivíduo, percebendo os sinais de hipoglicemia, consegue reverter este déficit, consumindo de 15 a 20 gramas de carboidratos, preferencialmente simples, como a glicose. A metabolização da glicose, C6H12O6, durante a respiração, pode ser representada pela equação química de combustão: C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O () No quadro a seguir, são informadas reações químicas e seus respectivos calores de formação a 25 ºC e 1 atm: Sabendo que a Massa Molar (MM) da glicose é igual a 180,0 g mol–1, determine a quantidade aproximada de energia liberada em kJ mol–1 no estado padrão, ΔHr0, na combustão da glicose, consumida em 350 mL de refrigerante do tipo Cola, o qual possui, em sua composição, 35 g de glicose. a) –315 b) –113 c) –471 d) –257 e) –548 Comentários: 6C(g) + 6O2(g) → 6CO2(g) ΔHr0 = 6·(-394) kJ·mol-1 6H2(g) + 3O2(g) → 6H2O(l) ΔHr0 =6·(-286) kJ·mol-1 C6H12O6(s) →6C(s) +6H2(g) + 3 O2(g) ΔHr0=+1260 kJ·mol-1 _____________________________________________________ C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O () ΔHr0=-548 kJ·mol-1 Gabarito: E t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 60 11. (UERJ/2019) Na produção industrial dos comercialmente chamados leites “sem lactose”, o leite integral é aquecido a altas temperaturas. Após o resfriamento, adiciona-se ao leite a enzima lactase. Com esse processo, o produto gera menos desconforto aos intolerantes à lactose, que é o carboidrato presente no leite integral. A lactose é hidrolisada no leite “sem lactose”, formando dois carboidratos, conforme a equação química: lactose + água → glicose + galactose Se apenas os carboidratos forem considerados, o valor calórico de 1 litro tanto do leite integral quanto do leite “sem lactose” é igual a –90 kcal, que corresponde à entalpia-padrão de combustão de 1 mol de lactose. Assumindo que as entalpias-padrão de combustão da glicose e da galactose são iguais, a entalpia de combustão da glicose, em kcal/mol, é igual a: a) –45 b) –60 c) –120 d) –180 Comentários: Lactose = -90 kcal Glicose = x kcal Galactose = x kcal Lactose = glicose + galactose -90= x + x x=-45 kcal Segundo o texto, tanto o leite integral quanto o leite sem lactose apresentam o mesmo valor calórico, ou seja, o gasto calórico da lactose é equivalente aos gastos calóricos de glicose e galactose juntos. Assim, pode-se considerar:H𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡ã𝑜𝑙𝑎𝑐𝑡𝑜𝑠𝑒 = 𝐻𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡ã𝑜𝑔𝑙𝑖𝑐𝑜𝑠𝑒 + 𝐻𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡ã𝑜𝑔𝑎𝑙𝑎𝑐𝑡𝑜𝑠𝑒 −90 𝑘𝑐𝑎𝑙 = 𝑥 + 𝑥 x = - 45 kcal Gabarito: A 12. (UDESC SC/2018) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 61 A nitroglicerina - C3H5(NO3)3 – é um nitrato de alquila, descoberta em 1847 por Ascanio Sobrero (químico italiano, 1812-1888), que a obteve misturando glicerina, ácido nítrico e ácido sulfúrico. No estado puro e à temperatura ambiente, a nitroglicerina é um líquido muito explosivo e perigoso. Em 1867, Alfred Nobel (químico sueco, 1833-1896) realizou testes no sentido de melhorar a manipulação da nitroglicerina, misturando-a com materiais inertes, como sílica, pós cerâmicos, argila, gesso, carvão e terras diatomáceas. Esses materiais, agora moldáveis, viriam a se tornar um explosivo muito importante, conhecido como dinamite. A equação abaixo (não balanceada) representa a reação de decomposição da nitroglicerina: C3H5(NO3)3() → N2(g) + O2(g) + CO2(g) + H2O(g) (não balanceada) Dados: ΔHf C3H5(NO3)3() = –364 kJ/mol; ΔHf CO2(g) = –393 kJ/mol; ΔHf H2O(g) = –242 kJ/mol De posse das informações, assinale a alternativa que representa a variação de entalpia da reação acima, em kJ por mol de nitroglicerina. a) –4263 b) –3725 c) –1420 d) –2830 e) –5690 Comentários: Balanceando a equação: C3H5(NO3)3() → 3N2(g) + 1/2O2(g) + 3CO2(g) + 5/2H2O(g) ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐻 = [3𝐻𝑓 ° 𝐶𝑂2 + 5 2 𝐻𝑓 ° 𝐻2𝑂 + 3𝐻𝑓 ° 𝑁2 ½ 𝐻𝑓 ° 𝑂2] – (𝐻𝑓 ° 𝐶3𝐻5(𝑁𝑂3)3] 𝐻 = [3(– 393) + ( 5/2(– 242) + 3 · 0 + ½ · 0)] – [– 364] 𝐻 = – 1420 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 Gabarito: C 13. (FAMERP/2022) Quando ferro metálico é mergulhado em uma solução de ácido clorídrico, ocorre a seguinte reação: Fe + 2HCℓ → FeCℓ2 + H2 ΔH = -88 kJ/mol t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 62 Considerando o volume molar dos gases igual a 25 L/mol e que em um experimento realizado à temperatura ambiente foram liberados 7,04 kJ de energia, o volume de gás hidrogênio produzido nesse experimento foi de (A) 0,16 L (B) 1,00 L (C) 2,50 L (D) 2,00 L (E) 0,08 L Comentários: 88 kJ de energia são liberados a cada 1 mol de H2, ou seja, 25 L do gás. Com isso, 7,04 kJ de energia corresponde a um volume de gás igual a: 88 𝑘𝐽 − − − − 25 𝐿 𝑑𝑒 𝐻2 7,04 𝑘𝐽 − − − − 𝑥 𝐿 𝑑𝑒 𝐻2 𝑥 = 2 𝐿 𝑑𝑒 𝐻2 Gabarito: D 14. (PUC RS/2019) A maior parte da energia de que o nosso corpo necessita vem da combustão de carboidratos por meio da respiração celular. O corpo utiliza a energia para contrair os músculos, construir e reparar os tecidos e manter a temperatura corporal. O excesso é armazenado como gordura, reserva de energia para o corpo. A composição de óleos e gorduras, de origem animal ou vegetal, comumente indicados nas embalagens dos alimentos, é expressa como “gorduras”. Um tipo de óleo vegetal geralmente usado pela população é o óleo de soja. Considere a fórmula do óleo de soja como sendo C56H100O6 (massa molar = 868 g/mol) e os dados da tabela a seguir: Adaptada de Costa, R.A.B. Estudo das eficiências de operação e consumo de energia em plantas de produção de biodiesel. Escola Politécnica da USP, São Paulo, 2009. A partir dos dados, conclui-se que a energia liberada na combustão completa de 1g do referido óleo de soja é de aproximadamente a) 34500 kJ b) 1129 kJ c) 39,74 kJ d) 1,30 kJ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 63 Comentários: C56H100O6(g) + 78 O2(g) → 56CO2(g) + 50H2O(g) ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐻 = [56𝐻𝑓 ° 𝐶𝑂2(𝑎𝑞) + 50 𝐻𝑓 ° 𝐻2𝑂(𝑔)] – [(𝐻𝑓 ° 𝐶56𝐻100𝑂6(𝑔) + 78 𝐻𝑓 ° 𝑂2 (𝑔)] 𝐻 = [56(−393) + 50(−286)] – [−1808 + 78 · 0] 𝐻 = −34.500 𝑘𝐽 · 𝑚𝑜𝑙 − 1 A massa molar da substância equivale a massa de 1 mol, e como a massa molar é 868 g por mol, tem-se: 868 g ---- -34500 kJ 1 g ---- x kJ x= -39,74 kJ Gabarito: C 15. (UERJ/2018) A capacidade poluidora de um hidrocarboneto usado como combustível é determinada pela razão entre a energia liberada e a quantidade de CO2 formada em sua combustão completa. Quanto maior a razão, menor a capacidade poluidora. A tabela abaixo apresenta a entalpia- padrão de combustão de quatro hidrocarbonetos. A partir da tabela, o hidrocarboneto com a menor capacidade poluidora é: a) octano b) hexano c) benzenot.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 64 d) pentano Comentários: O prefixo do composto orgânico informar quantos carbonos ele possui: Oct= 8, Hex=6, Pent=5 O benzeno apresenta 6 carbonosem um anel hexagonal. O número de carbonos é proporcional ao número de mols de CO2 que será liberado. CxHy +O2 → xCO2 +yH2O Para descobrir a relação de CO2 e energia liberada basta dividir o valor pelo número de mols de CO2: Octano = 8 C = 8 CO2 → 680 kJ por mol de CO2. Hexano = 6 C = 6 CO2 → 690 kJ por mol de CO2. Benzeno = 6 C = 6 CO2 → 545 kJ por mol de CO2. Pentano = 5 C = 5 CO2 → 702 kJ por mol de CO2. Gabarito: D 16. (UDESC SC/2017) Macarrão é um alimento rico em carboidratos e pode ser consumido por atletas antes de treinos exaustivos ou competições, para obtenção de energia. Considere o macarrão como sendo constituído apenas por glicose (C6H12O6). (Dados: entalpia de formação em kJ/mol: glicose: –1274; gás carbônico: –394; água: –242) Sobre a ingestão de carboidratos e a sua consequente transformação, analise as proposições. I. Um atleta que ingere 500 g de macarrão, sendo que no metabolismo ocorre toda oxidação da glicose em gás carbônico e água, gera, aproximadamente, 733g de gás carbônico. II. A quantidade de energia liberada devido à combustão completa de um mol de glicose ingerido pelo atleta é de 2542 kJ. III. Um atleta que ingere 500 g de macarrão irá consumir 200 g de oxigênio, exclusivamente, para sua completa metabolização. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente a afirmativa I é verdadeira. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 65 e) Somente a afirmativa III é verdadeira. Comentários: I -Certo. A oxidação da glicose é representada pela equação C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O A massa molar da glicose é de 180 g·mol-1 e do gás carbônico 44 g·mol-1 180 g ---- 6·44 g 500 g ---- x g x= 733,3 g II -Certo. C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐻 = [6 𝐻𝑓 ° 𝐶𝑂2(𝑎𝑞) + 6 𝐻𝑓 ° 𝐻2𝑂(𝑔)] – [𝐻𝑓 ° 𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑔) + 6 𝐻𝑓 ° 𝑂2 (𝑔)] 𝐻 = [6(– 394) + 6(– 242)] – [– 1274 + 6 0] 𝐻 = −2542 𝑘𝐽 III-Errado. C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O Massa molar da glicose 180 g·mol-1. Massa molar da água 18g·mol-1. 180 g ---- 6·18 g 500 g ---- x g x= 300 g Gabarito: B 17. (UFJF MG/2017) Os alimentos ao serem consumidos são digeridos e metabolizados liberando energia química. Uma barra de cereal light de avelã com chocolate, que contém 77% de carboidratos, 4% de proteínas e 7 % de lipídios, é um dos alimentos utilizados para adquirir energia, uma vez que a energia de combustão das proteínas e dos carboidratos é de 4 kcal·g–1 e, dos lipídios é de 9 kcal·g–1. Com base nisso, calcule a quantidade de energia fornecida a um indivíduo que consome uma unidade de 22 gramas dessa barra de cereal. a) 3,87 kcal. b) 7,37 kcal. c) 162,1 kcal. d) 85,1 kcal. e) 387,0 kcal. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 66 Comentários: Carboidratos 22g · 0,77 = 16,94 g 16,94 g ---- x 1 cal 1 g ---- 4 cal x1=67,76 g Proteínas 22g · 0,04 = 0,88 g 0,88 g ---- x 2 cal 1 g ---- 4 cal x2= 3,52 g Lipídios 22g 0,07 = 1,54 g 1,54 g ---- x 3 cal 1 g ---- 9 cal x3=13,86 Total de calorias: x1 + x2 + x3 = 67,76 + 3,52 + 13,86= 85,14 cal. Gabarito: D 18. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2016) Dados: Entalpia de combustão padrão (∆H0c): gás hidrogênio = –285 kJ·mol–1 gás acetileno = –1300 kJ·mol–1 gás etileno = –1410 kJ·mol–1 Massa molares (M): gás hidrogênio = 2 g·mol–1 gás acetileno = 26 g·mol–1 gás etileno = 28 g·mol–1 Uma das aplicações industriais do acetileno (etino) é a produção de etileno (eteno) a partir de uma reação de hidrogenação. Na produção de 560 kg de etileno são a) absorvidos aproximadamente 3,5·106 kJ. b) liberados aproximadamente 3,5·106 kJ. c) absorvidos aproximadamente 6,0·107 kJ. d) liberados aproximadamente 6,0·107 kJ. Comentários: As entalpias das seguintes combustões foram fornecidas: H2(g) + O2(g) → H2O(g) H = –285 kJ·mol–1 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 67 C2H2(g) + 2O2(g) → 2CO2(g) + H2O(g) H = –1300 kJ·mol–1 C2H4(g) + 2O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) H =–1410 kJ·mol–1 C2H2(g) +H2(g) → C2H4(g) H= ? Aplicando a lei de Hess: H2 + ½O2 → H2O H =–285 kJ·mol–1 C2H2(g) + 2O2(g) → 2CO2(g) + H2O(g) H= –1300 kJ·mol–1 2CO2(g) + 2H2O(g) → C2H4(g) + 3O2(g) H=+1410 kJ·mol–1 _____________________________________________________________________________________________ C2H2(g) +H2(g) ▬→ C2H4(g) H= -175 kJ·mol–1 Massa molar C2H2= 26g·mol-1 26 g ---- -175 kJ 56000 g ---- x kJ x= -376.923 kJ = -3,8 105 kJ Gabarito: B 19. (FCMMG/2021.2) Este diagrama de entalpia ilustra as mudanças de entalpia na formação do cloreto de sódio sólido, a partir de seus constituintes. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 68 Analisando o diagrama e utilizando seus conhecimentos de ligações químicas e termoquímica, assinale a alternativa CORRETA. a) A energia envolvida no rompimento da ligação covalente da espécie molecular é de apenas 2,9kcal a mais do que a envolvida na sublimação do metal, ambas em kcal/mol. b) As energias envolvidas nos processos de formação e rompimento das ligações químicas são sempre absorvidas, com valores positivos de ∆H. c) O valor da energia envolvida, em kcal/mol, na formação do cloreto de sódio sólido, independe do estado físico do metal envolvido d) O valor da energia na formação do cloreto de sódio sólido, a partir de seus átomos isolados, é de 153,1kcal/mol. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A sublimação do metal sólido, Na, ocorre com absorção de 26 kcal, em seguida, tem-se a atomização do cloro, em que ½ mol de Cl2 se transforma em 1 mol de Cl, absorvendo 28,9 kcal de energia. Essa diferença de energia é de apenas kcal a cada 0,5 mol de ligação. b) Errada. As energias envolvidas nos processos de formação são processos exotérmico, já a quebra de ligações são processos endotérmicos. c) Errada. A mesma substância em estado físico diferente possui valor de entalpia diferente, logo, o valor da energia envolvida na formação do cloreto de sódio sólido depende do estado físico envolvido. d) Certa. Como visto no gráfico, o valor envolvido na transformação de Na (g) + Cl (g) em NaCl (s) é a liberação de 153,1 kcal. Gabarito: D 20. (PUC SP/2018) Dados os valores de energia de ligação em kJ/mol e a reação a seguir, calcule o ΔH desse processo. H2(g) + C2 (g) → 2 HC (g) a) – 184 kJ/mol. b) + 184 kJ/mol. c) + 247 kJ/mol. d) – 247 kJ/mol. Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 69 Para o rompimento das ligações dos reagentes há absorção de energia e ao formar novas ligações químicas há liberação de energia: ∆H = ∑Ligações𝑟𝑜𝑚𝑝𝑖𝑑𝑎𝑠 − ∑𝐿𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 H-H + C-C →2x H-C H= (436 + 242) – (2 x 431) H= – 184 kJ/mol. Gabarito: A 21. (Unioeste PR/2019) Os organoclorados são poluentes considerados perigosos, mas, infelizmente, têm sido encontradas quantidades significativas destassubstâncias em rios e lagos. Uma reação de cloração comumente estudada é a do etano com o gás cloro, como mostrada abaixo: C2H6 (g) + C2(g) → CH3CH2C (g) + HC (g) Sabendo os valores de ∆H de cada ligação (Tabela abaixo), determine o valor de ∆H da reação pelo método das energias de ligação. a) –102 kJ/mol b) +102 kJ/mol c) +367 kJ/mol d) –367 kJ/mol e) +17 kJ/mol Comentários: C CH H H H H H Cl Cl+ C CH Cl H H H Cl H Cl+ 2 ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 H= (6· C-H + C-C + C-C) – (4· C-H + C-C + 2x C-C + 2· H-C) H =(6· 415 +350 + 243) – (4· 415 +350 + 328 +2· 432) H = –102 kJ/mol t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 70 Gabarito: A 22. (FCM MG/2018) Este quadro ilustra as distâncias internucleares, as temperaturas de ebulição e as energias de ligação de quatro haletos de hidrogênio: Os haletos 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente: a) HC, HI, HF e HBr b) HF, HC, HBr e HI c) HI, HBr, HC e HF d) HBr, HF, HI e HC Comentários: Como todas as substâncias são haletos, significa que são todos halogênios e estão no mesmo grupo da tabela periódica. O flúor é o elemento químico de menor raio atômico e o mais eletronegativo, por isso, a distância internuclear com o hidrogênio deve ser a menor. Além disso, por ser o mais eletronegativo, faz ligação de hidrogênio como interação intermolecular, o que caracteriza a maior temperatura de ebulição dentre os demais compostos. A única alternativa que apresenta o flúor como o haleto 3 é a letra A. Gabarito: A 23. (UFGD MS/2018) A amônia é produzida a partir de nitrogênio e hidrogênio usando-se o processo Harber. A equação que representa a reação química é: N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) Usando as energias de ligação dadas na tabela a seguir, marque a alternativa que apresenta a variação de energia (∆H) da reação de formação da amônia. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 71 a) ∆H = +2249 kJ b) ∆H = -2346 kJ c) ∆H = -97 kJ d) ∆H = +97 kJ e) ∆H = +2346 kJ Comentários: N N + H H3 N H H H2 ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 H= (N≡N+ 3· H-H) –(2·3·N-H) H= (941 + 3·436) – (6·391) H= -97 kJ Gabarito: C 24. (ACAFE SC/2017) Considere a reação entre o eteno gasoso e cloro gasoso produzindo 1,2-dicloroetano no estado gasoso. Assinale a alternativa que contém o valor da energia liberada (em módulo) na produção de 297g de 1,2-dicloroetano gasoso. Dados: energias de ligação C = C: 612 kJ/mol; C – C: 243 kJ/mol; C – C: 347 kJ/mol; C – C: 331 kJ/mol. C: 12g/mol; C: 35,5g/mol; H: 1,0 g/mol. a) 177 kJ b) 154 kJ c) 462 kJ d) 531 kJ Comentários: 391HN 436HH 941NN )mol/kJ(EnergiaLigação − − t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 72 C C H H H H Cl Cl+ C CH Cl H H H Cl ∆H = ∑H𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − ∑𝐻𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 H = (4· C-H + C=C + C-C) – (4· C-H + C-C + 2 C-C) H = (4· C-H + 612 + 243) – (4· C-H +347 + 2· 331) H = -154 kJ Massa molar 1,2-dicloroetano = 12· 2 + 4· 1 + 35,5· 2 = 99 g·mol-1 -154 kJ ---- 99 g x kJ ---- 297g x = -462 kJ Gabarito: C 25. (FUVEST/2022) Oxigênio (O2) e ozônio (O3) estão em constante processo de consumo e produção na estratosfera, como representado pelas equações químicas a seguir. As reações I e II ilustram etapas da produção de ozônio a partir de oxigênio, e a reação III mostra a restauração de oxigênio a partir de ozônio. Reação ∆H (kcal/mol de O2) I O2 → 2 O -118 II 2 O2 + 2 O → 2 O3 ∆HII III 2 O3 → 3 O2 +21 O ΔHII, relacionado à reação II, pode ser calculado a partir dos dados fornecidos para as reações I e III. O valor de ΔHII, em kcal/mol de O2 consumido, é igual a: A) -90,5 B) -55 C) +27,5 D) +48,5 E) +55 Comentários: É importante lembrar que, na tabela, tem-se o ∆H por mol de O2, mas, na reação II tem-se 2 mols de O2 e, na reação III, tem-se 3 mols de O3, logo, deve-se multiplicar cada valor de entalpia pelo número de mols de O2 na respectiva reação. Portanto, somando I e II, tem-se a reação III: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 73 O2 → 2 O -118 kcal 2 O3 → 3 O2 2 x ∆HII 3 O2 → 2 O3 3 x -21 kcal Sendo assim, ∆HII é dado por: −118 𝑘𝑐𝑎𝑙 + 2 ⋅ ∆𝐻𝐼𝐼 = 3 ⋅ −21 𝑘𝑐𝑎𝑙 ∆𝐻𝐼𝐼 = +27,5 𝑘𝑐𝑎𝑙 𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑎 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2 Gabarito: C 26. (FAMERP SP/2021) O etanol (C2H6O) pode ser produzido em laboratório por meio da hidratação do etileno (C2H4), conforme a equação: C2H4 + H2O →C2H6O A entalpia dessa reação pode ser calculada por meio da Lei de Hess, utilizando-se as equações: C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O ΔH = – 1 322 kJ/mol de C2H4 C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O ΔH = – 1 367 kJ/mol de C2H6O Com base nas informações fornecidas, a produção de 10 mol de etanol a) absorve 2 689 kJ de energia. b) libera 45 kJ de energia. c) libera 450 kJ de energia. d) absorve 450 kJ de energia. e) libera 2 689 kJ de energia. Comentários: Para chegar na formação do etanol, basta somar a reação 1 com o inverso da reação 2. Com isso, tem-se: 𝐶2𝐻4 + 3𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 2𝐻2𝑂 ∆𝐻 = −1322 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 2𝐶𝑂2 + 3𝐻2𝑂 → 𝐶2𝐻6𝑂 + 3𝑂2 ∆𝐻 = +1367 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻4 + 𝐻2𝑂 → 𝐶2𝐻6𝑂 ∆𝐻 = +45 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 Sendo assim, se 1 mol absorve 45 kJ, então, 10 mols de etanol absorvem: 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 − − − − 45 𝑘𝐽 10 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 − − − − 𝑥 𝑘𝐽 𝑥 = 450 𝑘𝐽 Gabarito: : D t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 74 27. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2018) Observe a equação de formação de etanol a seguir: 2 Cgraf + 3 H2(g) + ½ O2(g) → C2H6O () Com base nas equações abaixo que resultam na reação de interesse, calcule o ∆H da reação de formação do etanol. I. Cgraf + O2 (g) → CO2 (g) ∆H = –394 kJ/mol II. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O () ∆H = –286 kJ/mol III. C2H6O () + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O () ∆H= –1368 kJ/mol a) –278 kJ/mol. b) –2048 kJ/mol. c) –688 kJ/mol. d) +294 kJ/mol. Comentários: 2Cgraf +2 O2 (g) → 2CO2 (g) ∆H =2· –394 kJ/mol 3H2 (g) +3/2 O2 (g) → 3H2O () ∆H = 3· –286 kJ/mol 2CO2 (g) + 3H2O ()→ C2H6O () + 3O2 (g) ∆H= +1368 kJ/mol _____________________________________________________ 2Cgraf + 3H2(g) + ½ O2(g) → C2H6O () ∆H= –278 kJ/mol. Gabarito: A 28. (ACAFE SC/2018) Considere as reações químicas a seguir, nas condições padrão. (1) KC (s) → K+(g) + C–(g) ∆H= +718 kJ (2) KC (s) → K(s) + 1/2C2(g) ∆H= +436 kJ (3) K(s) + 1/2C2(g) → K(g) + C (g) ∆H= +211 kJ (4) K+(g) + C–(g) → K(g) + C (g) ∆H= ? kJ Analisando a reação 4, a massa de potássio formado (K(g)) quando é liberado 14,2 kJ de calor é: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 75 Dados: K = 39 u. a) 7,8 g b) 71 g c) 25,8 g d) 39 g Comentários: K+(g) + C–(g) → KC (s) ∆H= -718 kJ KC (s) → K(s) + 1/2C2(g) ∆H= +436 kJ K(s) + 1/2C2(g) → K(g) + C (g) ∆H= +211 kJ __________________________________________ K+(g) + C–(g) → K(g) + C (g) ∆H= -71 kJ 39g------ -71 kJ x g ---- 14,2 kJ x= 7,8 g Gabarito: A 29. (IFBA/2018) Para transformar grafite em diamante, é preciso empregar pressão e temperatura muito elevadas, em torno de 105 atm e 2.000 ºC. O carbono precisa ser praticamente vaporizado e, por isso, apesar de o processo ser possível, é difícil. Consideremos, então, as entalpias de combustão do grafite e do diamante:I. C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ∆H= –394 kJ II. C(diamante) + O2(g) → CO2(g) ∆H= –396 kJ Quantos kJ são necessários para transformar grafite em diamante? a) +2 b) –790 c) +790 d) +10 e) –2 Comentários: C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ∆H= –394 kJ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 76 CO2(g) → C(diamante) + O2(g) ∆H= +396 kJ __________________________________ C(grafite) → C(diamante) ∆H= +2 kJ Gabarito: A 30. (UEFS BA/2018) Por mais de 600 anos, os naturalistas sabiam que os formigueiros exalavam um vapor ácido. Em 1961, o naturalista inglês John Ray descreveu o isolamento do composto ativo desse vapor. Para fazer isso, coletou e destilou um grande número de formigas mortas. O ácido descoberto ficou conhecido como ácido fórmico (CH2O2), cuja nomenclatura IUPAC é ácido metanoico. (http://qnint.sbq.org.br. Adaptado.) A reação da combustão completa do ácido metanoico é representada pela equação: CH2O2 () + ½ O2 (g) → CO2 (g) + H2O () Considere as equações a seguir para determinar a entalpia de combustão do ácido metanoico. C (g) + O2 (g) + H2 (g) → CH2O2 () ∆Hf0 = -255 kJ/mol C (g) + O2 (g) → CO2 (g) ∆Hf0 = -394 kJ/mol H2 (g) + O2 (g) → H2O () ∆Hf0 = -286 kJ/mol A entalpia de combustão do ácido metanoico é igual a a) –312 kJ/mol. b) –425 kJ/mol. c) –363 kJ/mol. d) –147 kJ/mol. e) –935 kJ/mol. Comentários: CH2O2 () → C (g) + O2 (g) + H2 (g) ∆Hf0 = +255 kJ/mol C (g) + O2 (g) → CO2 (g) ∆Hf0 = -394 kJ/mol H2 (g) + O2 (g) → H2O () ∆Hf0 = -286 kJ/mol ____________________________________________________ CH2O2 () + O2(g) → CO2 (g) + H2O () ∆Hf0 = –425 kJ/mol. Gabarito: B 31. (UNIFOR CE/2016) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 77 Na produção de ferro metálico, Fe(s), o óxido ferroso (FeO) é reduzido por ação do monóxido de carbono (CO) conforme a reação abaixo FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) sendo desconhecida a variação total da entalpia neste processo. Utilizando as equações termoquímicas abaixo e baseando-se na Lei de Hess, pode-se determinar que o valor de ∆ H desconhecido será aproximadamente igual a: 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. Comentários: 6 FeO (s) + 2 CO2 → 2 Fe3O4 (s) + 2 CO ΔH= 2 x - 36 kJ·mol-1 2Fe3O4(s) + CO2 → 3 Fe2O3 (s)+ CO (g) ΔH= +47kJ·mol-1 3 Fe2O3 (s) + 9 CO (g) → 6 Fe(s) + 9 CO2 (g) ΔH= 3 x -25kJ·mol-1 6 FeO (s) + 6 CO (g) → 6 Fe(s) + 6 CO2 (g) ΔH= -102 kJ·mol-1 FeO (s) + CO (g) → Fe(s) + CO2 (g) ΔH= -17kJ·mol-1 Gabarito: A 32. (UEG GO/2019) A fluorexetina é um fármaco largamente utilizado para distúrbios de ansiedade e depressão. O processo de cristalização desse fármaco impacta diretamente na biodisponibilidade no organismo humano. No processo de cristalização do oxalato de fluorexetina, estima-se uma variação da energia livre de Gibbs e da entalpia, a 25 °C de aproximadamente –180 kJ·mol–1 e –259 kJ·mol–1, respectivamente. Com base nesses parâmetros termodinâmicos, verifica-se que esse processo de cristalização é, a 25 °C, t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 78 a) não espontâneo e em equilíbrio químico em solução b) não espontâneo e endotérmico c) não espontâneo e exotérmico d) espontâneo e endotérmico e) espontâneo e exotérmico Comentários: ΔG =ΔH -TΔS Uma variação de energia livre de Gibbs com saldo negativo, ΔG=-, confere uma reação espontânea e uma reação com variação de entalpia com saldo negativo, ΔH=-, confere uma reação exotérmica, portanto letra E. Gabarito: E 33. (UEG GO/2019) As chalconas são uma classe de moléculas que possuem vários tipos de atividades farmacológicas. No processo de cristalização de um dos derivados de chalcona, mediu-se uma variação da energia livre de Gibbs e da entalpia a 27 ºC de –64 kcal·mol–1 e –164 kcal·mol–1, respectivamente. Nesse caso, a temperatura, em Kelvin, a partir da qual a cristalização sofrerá uma transição de um processo espontâneo para não-espontâneo, será de aproximadamente a) 492 b) 605 c) 164 d) 228 e) 300 Comentários: ΔG =ΔH -TΔS –64 kcal·mol–1 = –164 kcal·mol–1 - 300K·ΔS ΔS=-0,33 kcal·mol-1· K-1 Para um processo não espontâneo ΔG>0 ΔG =ΔH -TΔS 0>(–164) -T(-0,33) T > 492K Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 79 34. (UFT TO/2019) Transições de fase são mudanças físicas que envolvem mudanças na entalpia e na entropia do sistema. Qual das transições abaixo envolve a maior VARIAÇÃO DE ENTROPIA para o sistema? a) A conversão de diamante em grafite. b) O derretimento do gelo. c) A sublimação do iodo. d) A evaporação da água. Comentários: A entropia é a desordem do sistema e é descrita pela segunda lei da termodinâmica. A maior variação de entropia ocorre na transição do estado sólido, átomos ou moléculas em uma estrutura cristalina organizada, para o estado gasoso, movimento desordenado das moléculas ou átomos, , portanto, letra C. Gabarito: C 35. (UEG/2022) Um lanche típico de shopping é formado por um sanduíche, contendo um hambúrguer de 100 g e um pão francês de 50 g, acompanhado de um copo de 200 g de um refrigerante sabor cola. O quadro 1 apresenta alguns dos principais nutrientes presentes no lanche. Quadro 1. Composição dos alimentos contidos no lanche Nutrientes Hambúrguer (100 g) Pão francês (50 g) Refrigerante sabor cola (200 g) Água 59,20 g 12,35 g 182,6 g Carboidrato total 11,30 g 30,80 g 17,32 g Lipídios 12,40 g 1,06 g - O valor energético por grama de nutriente é apresentado no quadro 2. Quadro 2. Valor energético por grama de nutriente Água 0,00 kJ Carboidrato 17,00 kJ Lipídios 38,00 kJ Com base nas informações contidas nos quadros 1 e 2 e sabendo que uma pessoa com massa corporal de 70 kg, caminhando com velocidade moderada, consome 1100 kJ por hora, t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 80 infere-se que o tempo, em minutos, que essa pessoa deveria caminhar, para consumir a mesma quantidade de energia presente no lanche supracitado seria de: a) 13,65 minutos. b) 9,72 minutos. c) 125 minutos. d) 83 minutos. e) 55 minutos. Comentários: O lanche possui 1 pão francês de 50g + 100 g de carne de hambúrguer + 200 g de refrigerante. Analisando a quantidade de energia fornecida por cada elemento do lanche, tem- se: I. 50 g de pão francês (12,35 g de água; 30,8 g de carboidrato; 1,06 g de lipídios) II. 100 g de hambúrguer (59,20 g de água; 11,30 g de carboidrato; 12,40 g de lipídios) III. 200 g de refrigerante (182,6 g de água; 17,32 g de carboidrato) Como a água não entra no cálculo energético, basta excluí-la do cálculo. Sendo assim, a masas de carboidrato do lanche é igual a: 30,8 𝑔 + 11,30 𝑔 + 17,32 𝑔 = 59,42 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑜 A massa de lipídio é dada por: 12,40 𝑔 + 1,06 = 13,46 𝑔 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑝í𝑑𝑖𝑜𝑠 Sendo assim, a quantidade de energia total é dada por: 1 𝑔 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑜 − − − − 17 𝑘𝐽 59,42 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑜 − − − − 𝑥 𝑘𝐽 𝑥 = 1010,14 𝑘𝐽 1 𝑔 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑝í𝑑𝑖𝑜 − − − − 38 𝑘𝐽 13,46 𝑔 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑝í𝑑𝑖𝑜 − − − − 𝑦 𝑘𝐽 𝑦 = 511,48 𝑘𝐽 1010,14 𝑘𝐽 + 511,48 𝑘𝐽 = 1521,62 𝑘𝐽 Como em uma caminhada consome 1100 kJ em 1h (ou 60 minutos), então, 1521,62 kJ corresponde a um tempo iguala: 1100 𝑘𝐽 − − − − 60 𝑚𝑖𝑛 1521,62 𝑘𝐽 − − − − 𝑧 𝑚𝑖𝑛 𝑧 = 82,99 𝑚𝑖𝑛 Gabarito: D 36. (FCMMG/2022) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 81 Em reações em recipientes abertos, com a pressão constante e com a variação de calor, o sistema sofre mudanças com a absorção ou a liberação de calor, que pode ser medido em calorias, sendo 1,0 caloria a quantidade de calor necessária para aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água (Calor específico da água = 1,0 cal/g.cºC; ∆H combustão do Etanol = 1367 kJ/mol; Volume molar 25L) Baseando-se nessas informações e em seus conhecimentos de termoquímica, é CORRETO considerar que: a) em uma ligação carbono – carbono simples (C – C), sendo seu valor de 350,0 kj/mol, a ligação carbono – carbono dupla (C = C) terá um valor igual a 700,0 kj/mol, ao passo que, se na queima completa de 460,0 g de etanol ocorrer liberação de 13.670 kJ, haverá consumo de 75 Litros de O2 (g) e formação de 88,0 g de gás carbônico. b) em um porão ou mesmo em uma caverna, o ar úmido parece estar mais frio do que o ar mais seco do lado de fora pelo fato de as moléculas de água gasosa realizarem mais colisões e absorver mais energia do que as moléculas do ar. c) no aquecimento de 1,0 kg de água, de 30ºC a 60ºC, necessita-se de um fornecimento de 30.000 cal, valor diferente se 1,0 x103 g de água fossem aquecidos apenas de 10ºC até 40ºC. d) na atomização de 6,02 x 1023 moléculas de amônia absorvendo 1.170 kj.mol-1, a energia da ligação N – H na amônia será de 390 j.mol-1. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A queima de 1 mol de etanol, CH3CH2OH (46 g/mol), é dada por: 𝐶2𝐻6𝑂 + 3𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 3𝐻2𝑂 ∆𝐻 = −1367 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 460 g de etanol corresponde a 10 mols de etanol, logo, a queima dessa quantidade de álcool libera 13670 kJ. 1 mol de etanol reage com 3 mols de gás, então, 10 mols de etanol reage com um volume de gás de: 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 − − − − 3 ⋅ 25 𝐿 𝑑𝑒 𝑂2 10 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 − − − − 𝑣 𝐿 𝑑𝑒 𝑂2 𝑣 = 750 𝐿 𝑑𝑒 𝑂2 1 mol de etanol forma 2 mols de CO2 (44 g/mol), logo, 10 mols de etanol formam: 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 − − − − 2 ⋅ 44 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 10 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 − − − − 𝑥 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 𝑥 = 880 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 b) Certa. O ar úmido possui água em estado gasoso, já o ar seco possui essa água em menor quantidade ou ausente. Com isso, a água gasosa no ar úmido realiza mais colisões, logo, precisa pegar mais energia do meio externo, trazendo a sensação de ser um ar mais frio. c) Errada. Nessas duas hipóteses, a massa de água é a mesma: 1000 g (ou 1 kg) e a variação da temperatura é igual a 30 ºC, logo, a quantidade de calor necessária é a mesma e é igual a: 𝑄 = 𝑚 ⋅ 𝑐 ⋅ ∆𝑇 𝑄 = 1000 𝑔 ⋅ 1 𝑐𝑎𝑙 ⋅ 𝑔−1 ⋅ ˚𝐶−1 ⋅ 30 ˚𝐶 = 30.000 𝑐𝑎𝑙 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 82 d) Errada. Sendo a entalpia da ligação N-H de 390 kJ, então, a entalpia necessária para quebrar as ligações da amônia (NH3, 3 ligações N-H) é de: 3 ⋅ 390 𝑘𝐽 = 1170 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 A atomização é o processo em que se quebra todas as ligações químicas do elemento em seu estado padrão, formando átomos no estado gasoso. Logo, a da amônia seria: 𝑁𝐻3 (𝑔) → 𝑁 (𝑔) + 3𝐻 (𝑔) Sendo assim, 1170 kJ não pode ser a entalpia de atomização. Gabaito: B 37. (UERJ/2018) Para explicar o princípio das trocas de calor, um professor realiza uma experiência, misturando em um recipiente térmico 300 g de água a 80 °C com 200 g de água a 10 °C. Desprezadas as perdas de calor para o recipiente e para o meio externo, a temperatura de equilíbrio térmico da mistura, em °C, é igual a: a) 52 b) 45 c) 35 d) 28 Comentários: Q1 = m1·c·T1 = m1·c·(Tf -Ti1) Q2 = m2·c·T2 = m2 ·c · (Tf -Ti2) Q1 +Q2 = 0 m1 · c · (Tf -Ti1) + m2 · c · (Tf -Ti2)= 0 300 · 1(Tf - 80) + 200 · 1·(Tf - 10) Tf = 52°C Gabarito: A 38. (UERJ/2017) O gráfico abaixo indica o comportamento térmico de 10 g de uma substância que, ao receber calor de uma fonte, passa integralmente da fase sólida para a fase líquida. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 83 O calor latente de fusão dessa substância, em cal/g, é igual a: a) 70 b) 80 c) 90 d) 100 Comentários: Q = m· L 1000-300 = 10 L L=70cal/g Gabarito: A 39. (UFGD MS/2017) Uma barra de parafina, inicialmente sólida à temperatura ambiente, com massa de 0,5 kg, passa pela transformação de fase mostrada no gráfico abaixo. O calor latente de fusão e o calor específico na fase líquida desta substância são, respectivamente: a) 25 cal/g e 1,0 cal/g·°C b) 35 cal/g e 0,8 cal/ g·°C t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 84 c) 25 cal/g e 0,5 cal/ g·°C d) 15 cal/g e 0,5 cal/ g·°C e) 15 cal/g e 0,8 cal/ g·°C Comentários: Para fusão: Q = m·L 25000 – 7500 = 500 · L L = 35 cal/g Para o calor específico: Q= m·c·T 7500-0=500·c·(65-25) c = 0,8 cal/ g·°C Gabarito: B 12. Considerações Finais das Aulas Pronto! Aula terminada! Parabéns! Uma pausa para celebrar mais uma conquista. Afinal de contas é importante celebrar seus passos. “Tente mover o mundo – o primeiro passo será mover a si mesmo” Platão 13. Referências Figura 1 – Tudo Gostoso. Disponível em https://www.tudogostoso.com.br/receita/304367- torta-banoffee.html acesso em 04/08/2020. @professorprazeres Folha de versão t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – TERMOQUÍMICA AULA 19 – TERMOQUÍMICA 85 01/02/2023 t.me/CursosDesignTelegramhub Introdução 1. Caracterização Termoquímica das Reações 2. Entalpia das Reações Químicas Entalpia Padrão de Formação Entalpia de Combustão 3. Entalpia de Ligação 4. Lei de Hess 5. Estequiometria e Termoquímica 6. Entropia e Energia Livre de Gibbs Entropia (S) Energia Livre de Gibbs (G) Calorimetria 7. Questões Fundamentais 8. Já Caiu nos Principais Vestibulares Caracterização Termoquímica das Reações Entalpia das Reações Químicas Estequiometria e Termoquímica Entalpia das Ligações Químicas Lei de Hess Entropia e Energia Livre de Gibbs Calorimetria 9. Gabarito Sem Comentários 10. Resolução das Questões Fundamentais 11. Questões Resolvidas E Comentadas 12. Considerações Finais das Aulas 13. Referências