146949 Exerc Termoquímica

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UNIDADE DESCENTRALIZADA DE ARACRUZ
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
QUÍMICA Geral II - TERMOQUÍMICA
Professora: Patrícia Silvana S. Andreão
EXERCÍCIOS
1. Considere o seguinte diagrama de síntese da água em seus diferentes estados físicos.
Quais estados físicos são representados por I, II e III?
Indique o ∆H da solidificação da água.
2. A respeito das equações abaixo, assinale o que for correto.
I) H2(g) + ½ O2(g) ( H2O(l) ∆H = –285,8 kJ 
II) HgO(s) ( Hg(l) + ½ O2(g) ∆H = + 90,7 kJ 
a) Na reação I, a entalpia dos reagentes é menor do que a entalpia dos produtos. 
b) A reação II apresenta ∆H positivo, ou seja, ela é espontânea. 
c) Quando 1 mol de HgO(s) absorve 90,7 kJ, ocorre decomposição. 
d) A reação I é exotérmica.
3. Calcula-se que 1,0 x 1016 kJ da energia solar são utilizados na fotossíntese, no período de um dia. A reação da fotossíntese pode ser representada por:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
e requer, aproximadamente, 3,0 x 103 kJ por mol de glicose formada. 
Quantas toneladas de CO2 podem ser retiradas, por dia, da atmosfera, através da fotossíntese? 
4. Considere o seguinte gráfico:
De acordo com o gráfico ao lado, indique a opção que completa, respectivamente, as lacunas da frase a seguir:
“A variação da entalpia, ∆H, é .........................; a reação é ..................... porque se processa .......................... calor.”
A) positiva, exotérmica, liberando.
B) positiva, endotérmica, absorvendo.
C) negativa, endotérmica, absorvendo.
D) negativa, exotérmica, liberando.
E) negativa, exotérmica, absorvendo.
5. Dadas as equações termoquímicas:
I. C(graf) + O2(g) ( CO2(g) ∆H = – 393,5 kJ.mol–1
II. C(diam) + O2(g) ( CO2(g) ∆H = – 395,4 kJ.mol–1
É correto afirmar que:
a) As reações I e II são endotérmicas.
b) Na transformação de carbono grafite em carbono diamante há liberação de calor.
c) O calor consumido na combustão de 12 gramas de carbono diamante é 395,4 KJ.
d) A equação I representa a entalpia padrão de formação do carbono grafite.	
e) Na combustão de 24 gramas de carbono grafite há a formação de 2 mols de gás carbônico.
6. Considere o calor de combustão do propano, componente do GLP, igual a 2220 kJ/mol. Determine a massa que deve ser queimada para se obter 1000 kJ a partir da combustão do propano.
7. Uma mistura gasosa de brometo de hidrogênio e de oxigênio reage formando água e bromo. O diagrama de entalpia abaixo está relacionado com esta reação.
�
No diagrama, x, y, z e w representam os coeficientes da equação balanceada. Com relação à reação descrita, é incorreto afirmar que:
a) a entalpia de formação de brometo de hidrogênio gasoso é ∆H3.
b) ∆H3 representa a entalpia da reação:
x HBr(g) + y O2(g) → z H2O(g) + w Br2(g)
c) ∆H3 = ∆H1 - ∆H2
d) a vaporização do bromo líquido é um processo endotérmico.
e) a reação de obtenção de água e de bromo, a partir do HBr e do oxigênio, é um processo exotérmico.
�
8. O diagrama a seguir contém valores das entalpias das etapas de formação do NaCℓ(s), a partir do Na(s) e do Cℓ2(g) 
Para a reação: Na(s) + ½ Cℓ2(g) → NaCℓ(s) , determine a variação de entalpia (ΔH), em kcal, a 25 °C e 1 atm, 
9. Assinale a alternativa falsa. 
a) Quando um processo endotérmico ocorre em um sistema à pressão constante, esse sistema absorve calor do ambiente e sua entalpia aumenta. 
b) O ΔH de uma reação depende do estado físico dos reagentes e dos produtos. 
c) O ΔH de uma reação depende da quantidade de reagentes e de produtos. 
d) A queima de 1 mol de carbono grafite libera a mesma quantidade de energia liberada na queima de 1 mol de carbono diamante. 
10. Sabendo que cada mol de glicose fornece 720 kcal de energia metabólica, qual a energia total fornecida a um paciente quando são administrados 4 frascos de 250mL de solução isotônica de glicose (a 5,0 g/dL)?
11. A análise do poder calórico de um alimento industrializado do tipo “Cereal Integral” demonstra que ele contém, aproximadamente, 10% de proteínas, 70% de carboidratos e 10% de gorduras. A massa restante pode ser considerada água e sais minerais. A tabela abaixo apresenta dados de entalpia média de combustão para três classes de nutrientes.
	Nutriente
	Entalpia média de combustão (kJ/g)
	Lipídeos
	38
	Carboidratos
	17
	Proteínas
	17
Se o valor energético diário recomendável para uma criança é de 8.400 kJ, qual o número de porções de 15 g (1 colher de sopa) do alimento acima são necessárias para suprir a demanda diária?
12. Relativamente à reação dada pela equação: CaCO3 → CaO + CO2 ΔH = + 42 kcal/mol 
Calcule a quantidade de calor trocada pelo sistema no qual são obtidos 224 g de óxido de cálcio.
 (+168 kcal)
13. Uma das características que permite a aplicação da alumina é sua baixa solubilidade em água no pH fisiológico. Considerando as entalpias de formação padrão (298 K) das espécies dadas na tabela abaixo, determine a entalpia de dissolução da alumina, que gera íons hidratados de alumínio e hidróxido em kJ.mol-1.
	Espécie química
	∆H0 f (298 K) / kJ.mol-1
	Al3+ (aq)
	- 524,7
	HO- (aq)
	- 230,0
	H2O (l)
	- 285,8
	Al2O3 (s)
	- 1675,7
14. Em nosso estado, uma atividade econômica de grande importância é a mineração de rochas. Nessa atividade se utilizam brocas e máquinas de corte e perfuração fabricadas com o carbeto de tungstênio (WC). Esse composto é obtido, a partir de seus elementos, pela reação:
W (s) + C(grafite) → WC(s)
A variação de entalpia (ΔH) dessa reação não é facilmente medida, já que ela se processa a mais de 1000 oC. Desse modo, obtém-se o valor de ΔH da reação a partir do cálculo dos calores de combustão abaixo:
(I) 2 W(s) + 3 O2(g) → 2 WO3(s) ΔH = - 1681 kJ/mol
(II) C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔH = - 394 kJ/mol
(III) 2 WC(s) + 5 O2(g) → 2 WO3(s) + 2 CO2(g) ΔH = - 2392 kJ/mol
A partir da Lei de Hess, determine o calor de formação do carbeto de tungstênio em kJ/mol.
15. Uma das etapas envolvidas na produção de álcool combustível é a fermentação. A equação que representa esta transformação é:
C6H12O6 ( 2 C2H5OH + 2 CO2
Conhecendo-se os calores de formação da glicose, do gás carbônico e do álcool, respectivamente, -302, -94 e –66 kcal/mol, pode-se afirmar que a fermentação ocorre com liberação ou a absorção de quantos kcal/mol?
 (Liberação de 18 kcal/mol)
16. Uma das soluções para o problema do lixo é sua utilização na fabricação de gás metano. Este gás é uma matéria-prima para a produção de gás hidrogênio, representada pela equação:
CH4 (g) + H2O (l) ( CO (g) + 3 H2 (g)
Qual a entalpia desta reação, a 25 °C e 1 atm, em kcal?
(Dados os Calores de formação: CH4 (g) = -18 kcal, H2O (l) = -68,4 kcal, CO (g) = -26,4 kcal). (+ 60 kcal)
17. Com base na tabela abaixo, determine a variação de entalpia da reação seguinte:
3 Cl2 + 2 NH3 ( 6 HCl + N2
	Energias de ligação (kcal/mol)
	H(N
	-93
	H(H
	-104
	C(C
	-83
	H(Cl
	-103
	N(N
	-38
	Cl(Cl
	-58
	N(N
	-225
( –111 kcal)
18. Na respiração celular a glicose reage com o oxigênio de acordo com a equação:
C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) ( 6 CO2 (g) + 6 H2O (l)
Qual o (H do processo? Dados:
I) 6 Cgraf + 6 H2 (g) + 3 O2 (g) (C6H12O6 (s) (H = -1275 kJ
II) Cgraf + O2 (g) ( CO2 (g) (H = -394 kJ
III) H2 (g) + ½ O2 (g) ( H2O(l) (H = -286 kJ (– 2805 kJ)
19. Sabe-se que o éter em contato com as mãos provoca uma sensação de frio. Pergunta-se:
a) essa sensação é porque o éter está a uma temperatura maior ou menor que a mão?
c) esta é uma reação líquido ( vapor, endotérmica ou exotérmica?
20. De acordo com a tabela abaixo,
	Ligação
	Energia de ligação (kcal/mol)
	F-F
	37,8
	C-C
	83,0
	C=C
	143,0
	C-H
	99,3
	C-F
	116
	H-F
	135,0
	Cl-Cl
	58,2
	C-Cl
	78,0
	H-Cl
	103,0
calcule o (H para as seguintes reações:
21. Através das seguintes reações gasosas:
1/2 H2 + N2 + 5/2 O2 ( HNO3 + NO2 (H = - 24,2 kcal
2 NH + H2 ( N2H4 (H = - 135,6 kcal
2 N2O5 ( 2 N2 + 5 O2 (H = - 5,4 kcal
Calcular o (H para a seguinte reação: N2H4 + 2 N2O5 ( 2 HNO3 + 2NO2 + 2 NH
22. A entalpia de combustão do etanol é – 326 kcal/mol e a do ácido acético é - 209 kcal/mol. Calcule a variação de entalpia verificada na oxidação de 150 g de etanol a ácido acético. 
23. A variação de entalpia ((H) pode ser vista como o “saldo” entre a energia absorvida na quebra das ligações antigas e a energia liberada na formação das novas. Se a energia liberada na formação das novas ligações dos produtos for maior que energia absorvida para romper as ligações dos reagentes, teremos (H ( 0, caso contrário, (H ( 0. Sendo assim, calcule a entalpia da seguinte reação:
CH3OH (g) + 3/2 O2 (g) ( O=C=O (g) + 2 H2O (g)
Dados:
	Ligação
	Energia (kJ/mol)
	C-H
	413
	O-H
	464
	C-O
	330
	O=O
	493
	C=O
	744
24. A reação entre uma substância e o oxigênio chama-se reação de combustão. A energia liberada na combustão total de 1 mol de substância é chamada de entalpia (ou calor) de combustão. Calcule a entalpia padrão de combustão do eteno (C2H4) a partir das entalpias-padrão de formação destes compostos:
(Hf° do C2H4 (g) = -226,5 kJ/mol
(Hf° do CO2 (g) = -393,3 kJ/mol
(Hf° da H2O (l) = -285,5 kJ/mol
25. As variações de entalpia (ΔH) do oxigênio, do estanho e dos seus óxidos, a 298 K e 1 bar, estão representadas no diagrama: 
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Assim, a formação do SnO(s), a partir dos elementos, corresponde a uma variação de entalpia de -286 kJ/mol. 
a) Calcule a variação de entalpia (ΔH1) correspondente à decomposição do SnO2(s) nos respectivos elementos, a 298 K e 1 bar. 
 (+ 581 kJ/ mol)
b) Escreva a equação química e calcule a respectiva variação de entalpia (ΔH2) da reação entre o óxido de estanho (II) e o oxigênio, produzindo o óxido de estanho (IV), a 298 K e 1 bar.
 (- 295 kJ/ mol)
 �
26. Os constantes aumentos dos preços dos combustíveis convencionais dos veículos automotores têm motivado a utilização do gás natural (CH4) como combustível alternativo. Analise o gráfico abaixo, que ilustra as variações de entalpia para a combustão do metano. 
Assinale a alternativa correta. 
a) A entalpia de combustão do metano, ΔHc = - 890,4 kJ/mol, equivale ao valor do somatório das entalpias de formação de um mol de CO2(g) e 2 mols de H2O(g). 
b) A energia calorífica consumida para a ativação da reação, 175 kJ/mol, é consideravelmente menor do que a energia liberada na combustão do metano, ΔH = - 890,4 kJ/mol. 
c) A reação de combustão do CH4 bem exemplifica um processo exotérmico, com liberação de 965,4 kJ, quando um mol deste gás é consumido para produzir 3 mols de produtos gasosos. 
d) A formação do estado de transição envolve uma variação de entalpia de 100 kJ/mol, e o calor de combustão do CH4 corresponde ao valor, ΔH = - 965,4 kJ/mol. 
e) O cálculo termodinâmico, rigorosamente correto, do calor de combustão do CH4 envolve todas as etapas representadas no gráfico, isto é: ΔH = (- 75 +100 - 965,4) = - 940,4 kJ/mol. 
27. F. Haber (Prêmio Nobel -–1918) e C. Bosch (Prêmio Nobel - 1931) foram os responsáveis pelo desenvolvimento do processo de obtenção de amônia (NH3) a partir do nitrogênio (N2) e do hidrogênio (H2). O trabalho de Haber e Bosch foi de fundamental importância para a produção de fertilizantes nitrogenados, o que permitiu um aumento considerável na produção mundial de alimentos; por esse motivo, o processo Haber-Bosch é considerado uma das mais importantes contribuições da química para a humanidade. A amônia, ainda hoje, é produzida com base nesse processo. 
�
O gráfico ao lado relaciona o calor liberado pela reação com a massa de nitrogênio consumida. 
Determine a entalpia de formação da amônia, em kJ. 
 (46 kJ/ mol NH3)�
28. Determine a entalpia de formação do ácido clorídrico gasoso. 
Dados: 
I. 1 H2(g) → 2 H(g) ΔH0 = 436 kJ/mol 
II. 1 Cℓ2(g) → 2 Cℓ(g) ΔH0 = 243 kJ/mol 
III. 1 HCℓ(g) → 1 H(g) + 1 Cℓ(g) ΔH0 = 431 kJ/mol 
Indique os cálculos. (- 91,5 kJ/ mol HCl) 
29. Um dos problemas dos combustíveis que contêm carbono e que sua queima produz dióxido de carbono. 
Portanto, uma característica importante, ao se escolher um combustível, é analisar seu calor de combustão (ΔHcombustão), completa de um mol de combustível no estado padrão. 
O quadro seguinte relaciona algumas substâncias que contêm carbono e seu ΔHcombustão. 
	Substância
	Fórmula
	ΔH0c (kJ/mol)
	Benzeno
	C6H6(l)
	- 3268
	Etanol
	C2H5OH (l)
	- 1368
	Glicose
	C6H12O6(S)
	- 2808
	Metano
	CH4 (g)
	- 890
	Octano
	C8H18 (l)
	- 5471
Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida? 
30. A explosão da nitroglicerina, C3H5(NO3)3, explosivo presente na dinamite, ocorre segundo a reação: 
4 C3H5(NO3)3(ℓ) → 12 CO2(g) + 10 H2O(g) + 6 N2(g) + O2(g)
São fornecidas as seguintes informações: 
	Substância
	ΔH0f (kJ/mol)
	CO2(g)
	- 400
	H2O(g)
	- 240
	C3H5(NO3)3(l)
	- 365
Considerando que ocorra a explosão de 1 mol de nitroglicerina e que a reação da explosão seja completa, calcule 
a entalpia da reação, expressa em kJ·mol–1.
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