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670 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 Energias de Ligação ((kJ)/mol) C-H → 413 O = O → 495 O-C → 358 C = O → 799 H-O → 463 Considere a reação de combustão completa de um tablete de 90 g do trioxano com a formação de CO2 e H2O. Baseado nas energias de ligação fornecidas na tabela abaixo, o valor da entalpia de combustão estimada para esta reação é Dados: Massas Atômicas: O = 16 u; H = 1 u; C = 12 u. a) + 168 kJ. b) -262 kJ. c) + 369 kJ. d) -1.461 kJ. e) -564 kJ. 8. (Unigranrio - Medicina) Cálculos de entalpias reacionais são em alguns casos efetuados por meio das energias de ligação das moléculas envolvidas, onde o saldo de energias de ligação rompidas e refeitas é considerado nesse procedimento. Alguns valores de energia de liga- ção entre alguns átomos são fornecidos no quadro abaixo: Ligação Energia de ligação (kJ/mol) C-H 413 O = O 494 C = O 804 O-H 463 Considere a reação de combustão completa do metano representada na reação abaixo: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(v) A entalpia reacional, em kJ/mol, para a combustão de um mol de metano segundo a reação será de: a) -820 b) -360 c) + 106 d) + 360 e) + 820 9. (Pucsp) Dado: Energia de ligação C-H C-C H-H 413 kJ⋅mol-1 346 kJ⋅mol-1 436 kJ⋅mol-1 A reação de hidrogenação do etileno ocorre com aquecimento, na presença de níquel em pó como catalisador. A equação termoquímica que representa o processo é C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) ∆H0 = -137 kJ⋅mol-1 A partir dessas informações, pode-se deduzir que a energia de ligação da dupla ligação que ocorre entre os átomos de C no etileno é igual a a) 186 kJ⋅mol-1. b) 599 kJ⋅mol-1. c) 692 kJ⋅mol-1. d) 736 kJ⋅mol-1. 10. (Uece) Os químico alemães Fritz Haber (1868-1934) e Carl Bosch (1874-1940) desenvolveram, em 1909, um processo de produção de amônia, matéria-prima para a fabricação de explosivos utilizados durante a Primeira Guerra Mundial. De acordo com o pro- cesso Haber, a obtenção da amônia se faz através da reação: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) Para essa reação, a variação de entalpia é negativa, sugerindo que ela ocorra a baixas temperaturas. No entanto, a reação é favorecida por elevada tempera- tura, garantindo alta energia de ativação para a) quebrar as ligações entre os átomos de hidrogênio. b) quebrar as ligações entre os átomos de nitrogênio. c) melhorar, simultaneamente, o rendimento da amônia e a velocidade da reação. d) reorganizar a estrutura na molécula da amônia. 11. (Enem PPL) O gás hidrogênio é considerado um ótimo combus- tível – o único produto da combustão desse gás é o vapor de água, como mostrado na equação química. 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) Um cilindro contém 2,5 kg de hidrogênio e todo esse gás foi queimado. Nessa reação, são rompidas e formadas ligações químicas que envolvem as ener- gias listadas no quadro. 671 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 Ligação química Energia de ligação (kJ/mol) H-H 437 H-O 463 O = O 494 Massas molares (g/mol): H2 = 2; O2 = 32; H2O = 18. Qual é a variação da entalpia, em quilojoule, da reação de combustão do hidrogênio contido no cilindro? a) -242.000 b) -302.500 c) -2.500 d) + 110.500 e) + 234.000 12. O óxido nítrico é produzido por células endoteliais, como as que formam a camada mais interna dos vasos sanguíneos. Ele promove o relaxamento do músculo liso da parede do vaso, fazendo com que este se dilate, aumentando o fluxo sanguíneo e diminuindo a pressão arterial. Laboratorialmente, uma forma de produzir o óxido nítrico é por meio da reação (cujo ∆H = + 90 kJ.mol–1) entre os gases nitrogênio e oxigênio, representada abaixo: N2 + O2 → 2NO Se as energias de ligação entre os átomos N≡N e O = O valem, respectivamente, 950 kJ.mol–1 e 500 kJ.mol–1, qual é o valor da energia de ligação entre os átomos de nitrogênio e oxigênio no óxido nítrico? a) 735 kJ.mol–1. b) 680 kJ.mol–1. c) 536 kJ.mol–1. d) 537 kJ.mol–1. e) 356 kJ.mol–1. 13. (Espcex (Aman)) Quantidades enormes de energia podem ser armaze- nadas em ligações químicas e a quantidade empírica estimada de energia produzida numa reação pode ser calculada a partir das energias de ligação das espécies envolvidas. Talvez a ilustração mais pró- xima deste conceito no cotidiano seja a utilização de combustíveis em veículos automotivos. No Brasil alguns veículos utilizam como combustível o Álcool Etílico Hidratado Combustível, conhecido pela sigla AEHC (atualmente denominado comercialmente apenas por ETANOL). Considerando um veículo movido a AEHC, com um tanque de capacidade de 40 L completamente cheio, além dos dados de energia de ligação química for- necidos e admitindo-se rendimento energético da reação de 100%, densidade do AEHC de 0,80 g/cm3 e que o AEHC é composto, em massa, por 96% da substância etanol e 4% de água, a quantidade apro- ximada de calor liberada pela combustão completa do combustível deste veículo será de Dados: massas atômicas: C = 12 u ; O = 16 u ; H = 1 u Energia de ligação (kJ⋅mol-1) Tipo de ligação Energia (kJ⋅mol-1) Tipo de ligação Energia (kJ⋅mol-1) C-C 348 H-O 463 C-H 413 O=O 495 C=O 799 C-O 358 a) 2,11⋅105 kJ b) 3,45⋅103 kJ c) 8,38⋅105 kJ d) 4,11⋅104 kJ e) 0,99⋅104 kJ 14. (Upf) Analise a representação da equação simplificada e não balanceada da reação química do sequestro de oxigênio pela hidrazina. H2N - NH2(g) + O2(g) → N2(g) + H2O(g) Pode-se realizar uma estimativa da variação da entalpia dessa reação a partir dos dados de entalpia das ligações químicas (energia de ligação) envol- vidas no processo, a pressão constante, conforme informações apresentadas no quadro a seguir: Ligação Energia de ligação (kJ mol-1) N-H 389 N-N 163 N=N 514 N≡N 946 O-O 134 O=O 498 O-H 464 Acerca da reação de sequestro de oxigênio pela hidrazina e das informações apresentadas no qua- dro, analise as seguintes afirmativas: 672 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 I. A variação da entalpia para a reação, envolvendo um mol de hidrazina, é -585 kJ mol-1, tratando-se de uma reação exotérmica. II. A hidrazina é classificada como uma base de Lewis devido ao fato de seus átomos de nitrogênio apresentarem pares de elétrons disponíveis. III. A molécula de água apresenta geometria angular. IV. A variação da entalpia para a reação, envolvendo um mol de hidrazina, é + 343 kJ mol-1, tratando-se de uma reação endotérmica. Está correto apenas o que se afirma em: a) I e III. b) I, II e III. c) II e IV. d) II, III e IV. e) II e III. 15. (Espcex (Aman) Considere as seguintes descrições de um composto orgânico A: 1. Apresenta 5 (cinco) átomos de carbono em sua cadeia carbônica, classificada como aberta, ramificada e insatu- rada. 2. A estrutura da cadeia carbônica apresenta apenas 1 (um) carbono com hibridização do tipo sp, apenas 2 (dois) carbonos com hibridização sp2 e os demais carbonos com hibridização sp3. 3. O composto é um alcadieno com massa molar de 68,0 g mol–1. Dados: Ligação Energia de ligação (kJ mol–1; 25 °C e 1 atm) Ligação Energia de ligação (kJ mol–1; 25 °C e 1 atm) C–C 348 O=O 495 C=C 614 C=O 799 H–O 463 C–H 413 volume molar gasoso nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) = 22,4 L mol–1 Em relação ao composto acima descrito são feitas as seguintes afirmativas: I. Considerando as características descritas do composto A, a nomenclatura regulada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) é 3-metilbut-1,2-dieno. II. O volume liberado, nas Condições Normais de Temperatura e Pressão, a partir de 20,4 g do composto A, é de 6,72 L de CO2, considerando a combustão completa, rendimento de 100% e comportamento de gás ideal. III. O composto A é completamente solúvel em água. IV. A entalpia de combustão teórica do composto A é de 3001kJ mol–1. V. O composto A apresenta em sua estrutura apenas 1 (um) carbono secundário. Das afirmativas feitas, estão corretas apenas a) I, II e III. b) I, II e V. c) I, IV e V. d) II, III e IV. e) III, IV e V.