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1. Preveja, para cada processo abaixo, se a variação de entropia do sistema é positiva (P) ou negativa (N): P; P; N; N; P; f) P (Justifique) [ ] O composto SnCl4(s) é convertido em SnCl4(g); [ ] Cloreto de sódio sólido é dissolvido em água líquida; [ ] Em um banho de chuveiro, o vapor d’água condensa na superfície do espelho (sistema = água); [ ] O gandula enche uma bola de football com ar atmosférico (sistema = ar); [ ] Uma garrafa de coca-cola a temperatura ambiente é aberta (sistema = coca-cola); [ ] Um gás se expande contra o vácuo (sistema = gás). 2. A reação de combustão do grafite pode também ser dita como de formação do CO2. A equação desse processo é dada a seguir. C(s) + O2(g) = CO2(g) Por que a variação de entropia da reação possui um valor tão baixo, uma vez que parte-se de um sólido e chega-se a um gás? Porque há também um reagente no estado gasoso. Assim, como a entropia do gás é muito maior do que a entropia do sólido, a passagem de C(s) para CO2(g) apresenta pouca influência, uma vez que já existe a passagem O2(g) para CO2(g). 3. Por que um carro faz menos quilômetros por litro de gasolina no inverno do que no verão? _As máquinas térmicas reais não operam ciclos exatamente reversíveis e quanto maior for a diferença de temperatura entre a fonte quente e a fonte fria, maior é a quantidade de energia que não se aproveita. Assim, nos dias mais frios, um motor de automóvel tem a sua eficiência diminuída. 4. Dê exemplos explicativos de processos em que a entropia de um sistema diminui. 5. Para derreter um sólido iônico, fornece-se energia pra vencer as forças entre os íons, de modo que o arranjo regular de íons sofra um colapso, perca ordenamento e torne-se um líquido. Se a distância entre um ânion em cátion em um sólido cristalino diminui (mas as cargas dos íons permanecem iguais), o ponto de fusão deve aumentar ou diminuir? Explique. 6. Se uma reação química tiver uma variação positiva na entropia, ΔS, então (Justifique) a) Aumenta a desordem do sistema. b) a reação é exotérmica. c) o calor vai do sistema para a vizinhança. d) a energia livre de Gibbs é negativa. e) a reação é espontânea. 7. A termodinâmica pode ser usada para determinar todos os seguintes, EXCETO (Justifique) a) o sentido em que uma reação é espontânea. b) a extensão a que uma reação ocorre. c) a velocidade da reação. d) a temperatura em que uma reação é espontânea. e) a variação da entalpia de uma reação. 8. Qual dos seguintes envolve uma diminuição da entropia? (Justifique) a) a sublimação do dióxido de carbono b) a dissolução do NaCl na água c) a decomposição de N2O4 (g) a NO2 (g) d) a evaporação do etanol e) congelamento da água líquida a gelo 10. Qual reação deve ter uma variação negativa na entropia? (Justifique) a) 2 NH3 → N2 (g) + 3 H2 (g) b) CaO(s) + CO2 (g) → CaCO3 (g) c) NaCl(s) → Na+ (aq) + Cl- (aq) d) N2O4 (g) → 2 NO2 (g) e) 2C(s) + O2 (g) → 2CO(g) 11. A queima de combustível no interior de motores pode ocorrer de forma incompleta e produzir monóxido de carbono, um gás extremamente tóxico, ao invés de CO2, que é produzido na queima completa. Para evitar a emissão desse gás, alguns automóveis são equipados com um catalisador que promove a queima do monóxido de carbono, convertendo-o em dióxido de carbono. Tornando- se como modelo de combustível o n-hexano (C6H14) para o qual o calor padrão de combustão é de -4163 kJmol -1 e sabendo-se que: (Justifique) C6H14 + 13 /2O2(g) 6CO(g)+7H2O(g), ΔH° = -2465 kJ.mol -1 Pode-se afirmar que: ( ) A conversão de CO em CO2 é endotérmica. ( ) O calor liberado na conversão de CO em CO2 é menor que 300 kJ.mol -1 . ( ) É esperado que a conversão de CO em CO2, ocorra com um abaixamento de entropia. ( ) A queima completa do n-hexano libera mais calor que a queima incompleta. ( ) A combustão completa do n-hexano é exotérmica. 12. CH4 (g) + H2O (v) CO (g) + 3 H2 (g) O gás hidrogênio pode ser obtido pela reação acima equacionada. Dadas as entalpias de formação em kJ/mol, CH4 = - 75, H2O = - 287 e CO = - 108, qual o valor da entalpia da reação a 25°C e 1 atm. 13. Com base nos dados da tabela, Ligação Energia de Ligação kJ/mol H – H 436 Cl – Cl 243 H – Cl 432 Estime o ∆H da reação representada por H2(g) + 02(g) HCl(g), dado em kJ por moI de HCl(g) 14. As energias das ligações H - H e H – Cl são praticamente iguais. Na reação representada abaixo, há transformação de H2 em HCl com liberação de energia: H2 + Cl2 2HCl + energia Compare, em vista desse fato, a energia da ligação Cl - Cl com as outras citadas. 15. Dadas as equações termoquímicas, I e II, I) C(s) + O2(g) CO2(g) ΔH = –94kcal/mol UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE PROCESSOS QUÍMICOS Disciplina: Química X Lista de exercícios – Termodinâmica e Termoquímica II) C(s) + O2(g) CO(g) ΔH = –26kcal/mol, Qual a variação de entalpia da reação CO2(g) + C(s) 2CO(g) 16. Rações militares de emergência são fornecidas em embalagens de plástico aluminizado, contendo dois recipientes independentes e impermeáveis, conforme esquema mostrado a seguir: Para o aquecimento do alimento, introduz-se água no recipiente externo, através de orifício próprio. Em presença de Fe e NaCl, a reação Mg(s) + 2H2O Mg(OH)2 (s) + H2 (g) + calor, ocorre rapidamente. a) Calcule a quantidade de energia desprendida nas condições padrão, quando 0,10 mol de Mg(s) reagir completamente com a água adicionada. b) Hidróxido de magnésio também pode ser obtido pela reação entre óxido de magnésio sólido e água líquida. Escreva a equação balanceada que representa esta reação química e calcule a entalpia de formação do óxido de magnésio. Dados: entalpias padrão de formação, em kJ/mol:H2O = -285; Mg(OH)2 (s) = -930. 17. Nas últimas décadas, o efeito estufa tem se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito, muitas vezes, atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a 25 ºC do metano, do butano e do octano. À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando- se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, diga, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO2 gerado, a ordem crescente desses três combustíveis.
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