Estudo Ativo Vol 3 - Ciências da Natureza-643-645

Prévia do material em texto

643
VO
LU
M
E 
3 
 
 C
IÊ
N
CI
A
S 
DA
 N
AT
U
RE
ZA
 e
 s
ua
s 
te
cn
ol
og
ia
s
exercícios de sala
1. (Famerp 2022)
A hidrogenação de 1 mol de pent-1-eno produz 123 kJ e ocorre de acordo com a equação:
catalisador
2 2 2 3 2 3 2 2 2 3H C CH CH CH CH H H C CH CH CH CH= − − − + → − − − −
O gráfico mostra o desenvolvimento da reação na ausência de um catalisador.
a) Escreva a fórmula estrutural do isômero de cadeia normal do pent-1-eno que apresenta isomeria geométrica. Qual 
o tipo de isomeria plana que ocorre entre o pent-1-eno e esse isômero?
b) Determine o valor de x no gráfico, que representa a entalpia padrão de formação do pent-1-eno. Utilizando o 
gráfico a seguir e considerando que a adição de um catalisador produza uma diferença de 150 kJ na energia do 
complexo ativado da reação, construa uma curva representando a variação de entalpia da reação na presença do 
catalisador, indicando, no eixo y do gráfico, o valor da energia do complexo ativado.
2. (Famerp 2022)
Quando ferro metálico é mergulhado em uma solução de ácido clorídrico, ocorre a seguinte reação:
2Fe 2HC FeC H2 H 88 kJ/mol+ + = -, , T
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. 
 
644
VO
LU
M
E 
3 
 
 C
IÊ
N
CI
A
S 
DA
 N
AT
U
RE
ZA
 e
 s
ua
s 
te
cn
ol
og
ia
s
3. (Albert Einstein - Medicina 2021)
O biogás, majoritariamente constituído por metano 
(CH4), é uma mistura gasosa obtida a partir da 
degradação da matéria orgânica. Essa mistura, 
quando descartada na atmosfera, causa inúmeros 
danos ao meio ambiente. O processo denominado 
reforma a vapor do biogás, representado na equa-
ção, produz gás hidrogênio, uma fonte alternativa 
aos combustíveis fósseis.
2 (g) (g) 2 (g)CH H O CO 3 H H 206 kj mol4(g)
1+ + =$ $T -
(https://ainfo.cnptia.embrapa.br. Adaptado.)
Considerando R = 0,08 atm ∙ L ∙ K−1∙mol−1, a quan-
tidade mínima de energia que deve se fornecida 
na reforma a vapor com quantidade suficiente de 
metano para produção de 100 L de gás hidrogênio, 
armazenados a 300 K e 3,6 atm, é igual a 
a) 512 kJ. 
b) 1536 kJ. 
c) 1030 kJ. 
d) 206 kJ. 
e) 2060 kJ. 
4. (UNESP 2020)
Para obter energia térmica, com a finalidade de 
fundir determinada massa de gelo, produziu-se a 
combustão de um mol de gás butano (C4H10), a 1 
atm e a 25 ºC. A reação de combustão desse gás é:
C4H10(g) + 
13 ___ 2 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(ℓ)
As entalpias-padrão de formação (∆H) das substân-
cias citadas estão indicadas na tabela:
Substância H(kJ/mol)
C4H10(g) –126
CO2(g) –393
H2O(ℓ) –286
O2(g) zero
Considerando que a energia térmica proveniente 
dessa reação foi integralmente absorvida por um 
grande bloco de gelo a 0 ºC e adotando 320 J/g para 
o calor latente de fusão do gelo, a massa de água 
líquida obtida a 0 ºC nesse processo, pelo derreti-
mento do gelo foi de, aproximadamente,
a) 7 kg 
b) 5 kg 
c) 3 kg 
d) 10 kg
e) 9 kg
5. (Albert Einstein - Medicina 2020)
Uma das maneiras de se obter industrialmente o 
hidrogênio é pelo processo conhecido como “reforma 
de hidrocarbonetos a vapor”, que envolve a reação 
entre hidrocarboneto e água no estado gasoso, 
gerando como produtos gasosos CO e H2.
Considere os valores das entalpias de formação indi-
cados na tabela.
Substância Entalpia de formação (kJ/mol)
CH4(g) −75
H2O(g) −242
CO(g) −111
H2(g) zero
A partir das informações fornecidas, calcula-se que 
a produção de cada mol de hidrogênio pela reforma 
a vapor do metano 
a) absorve 101kJ. 
b) absorve 69kJ. 
c) libera 35kJ. 
d) libera 69kJ. 
e) libera 101kJ. 
 
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: 
Um biodigestor produz, por fermentação anaeró-
bica, uma mistura de gases chamada de biogás. Con-
sidere um biodigestor de capacidade 200 L de gás, 
armazenando um biogás contendo 60% em volume 
de metano (CH4), 30% em volume de gás carbônico 
(CO2), 1% em volume de amônia (NH3) e 120 ppm de 
gás sulfídrico (H2S). A combustão de 200 L de um 
biogás contendo 60% de metano produz 4.620kJ.
A amônia, o gás sulfídrico e o gás carbônico são 
contaminantes desse biogás. A amônia inibe a ação 
enzimática das bactérias responsáveis por sua pro-
dução, o gás sulfídrico é ácido e corrói os equipa-
mentos do biodigestor e o gás carbônico é diluente 
do biogás. A remoção do CO2 da mistura aumenta o 
poder calorífico do biogás. 
6. (FAMERP 2020)
A combustão do biogás, produzindo gás carbônico 
e água, é considerada um processo renovável, uma 
vez que o biogás é produzido a partir da utilização 
de resíduos da agricultura e o gás carbônico produ-
zido em sua combustão é reincorporado aos vegetais 
por meio da fotossíntese.
645
VO
LU
M
E 
3 
 
 C
IÊ
N
CI
A
S 
DA
 N
AT
U
RE
ZA
 e
 s
ua
s 
te
cn
ol
og
ia
s
a) Equacione a reação balanceada de combustão do 
metano. Cite a geometria da molécula de metano.
b) Considere que 200 L de biogás estejam armazenados 
a uma pressão de 747,6 mmH g e a uma temperatura 
de 300 K e que a constante universal dos gases seja 
igual a 62,3 mmHg ∙L∙mol−1∙K−1. Admitindo que a 
energia é gerada apenas pela combustão do metano, 
calcule a energia produzida por mol de metano 
queimado. 
estudo indiVidualizado (e.i.)
1. (Ufu)
O esquema ilustra o aspecto energético da reação de 
formação de água líquida a partir dos gases hidro-
gênio e oxigênio.
Essa reação é uma
a) eletrólise, que gera a alteração do número de oxi-
dação do oxigênio e do hidrogênio da molécula de 
água. 
b) queima, com absorção de energia durante toda a 
etapa da reação química entre os reagentes. 
c) combustão, que libera energia na forma de calor e 
pode ser utilizada na propulsão de naves espaciais. 
d) hidrólise, que ocorre com a formação de água pela 
reação do oxigênio com o hidrogênio. 
2. 
Veja a entalpia-padrão de formação, em KJ.mol-1 e a 
25°C, de algumas substâncias:
CH4(g)= -74,8
CHCℓ3(l) = - 134,5
HCℓ(g) = - 92,3
Se realizarmos a reação de cloração do metano, qual 
será o valor da variação da entalpia do processo?
CH4(g) + 3Cℓ2(g) → CHCℓ3(l) + 3HCℓ(g)
a) -115,9 KJ.mol-1
b) 186,3 KJ.mol-1
c) -376,2 KJ.mol-1
d) -336,6 KJ.mol-1
e) 148,5 KJ.mol-1