Lista de exercícios - termodinâmica 2013

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Lista de exercícios – Termodinâmica Química básica 
Questões de Revisão de conceitos (não obrigatórias) 
1) Você pega uma garrafa de refrigerante do solo, mas ao se levantar a garrafa escorrega, cai 
e se quebra no solo. Descreva os processos energéticos envolvidos nos processos. 
2) Qual é a primeira lei da termodinâmica. Explique em palavras e usando uma equação 
matemática. 
3) Defina sistema e vizinhança e diga a direção de transferência de calor para as situações: 
a) gás de cozinha queima no forno de sua casa; 
b) respingos de água sob sua pele, após um banho de piscina, evaporam; 
c) água líquida e a 250C é colocada no refrigerador (freezer); 
d) dois reagentes químicos são misturados, reagem, liberando calor. 
4) defina entalpia em palavras e usando equações matemáticas 
5) defina a variação de entalpia padrão. Qual é a variação de entalpia de formação de um 
elemento puro nas condições padrão (ex: N2(g), He(g) , Fe(s)). 
6) Nesta cidade quente, você prefere beber sua bebida gelada em um copo de vidro ou de 
madeira? explique 
7) qual das grandezas abaixo são funções de estado. 
a) o volume de um balão; b) tempo que você leva para vir da sua casa na terça –feira de 
manhã para as aulas de química geral (se você vem!); c) a temperatura de um copo de café; d) 
a energia potencial de um telefone celular no seu bolso. 
8) Uma barra de chocolate de 50g fornece 1670 kJ de energia. Quanto é isto em caloria (1 Cal = 
4,2 J). Quantas Kcal / g? Se você estiver em uma dieta de 1200 Kcal por dia, quantas barras de 
chocolate você poderia comer? 
9) descreva os três tipos de sistemas termodinâmicos; defina e discrimine calor e trabalho; 
enuncie e discuta a primeira lei da termodinâmica; discrimine ∆U e ∆H e mostre como eles 
estão relacionados sob restrições de volume constante e pressão constante. Discuta ∆H sob 
pressão constante. 
 
Questões 
1) 74,8 J de calor é necessário para aumentar a temperatura de 18,69g de prata de 10 para 
270C. Qual o calor específico da prata, assumindo que ele não muda nesta faixa de 
temperatura? Resposta: c (Ag) = 0,23 J/g K 
2) o que requer mais calor (energia) para se aquecer de 22 para 850C? 50 g de água (c = 4,2 J/g 
K) ou 100 g de etileno glicol (c = 2,39 J / g K). Porque etileno glicol é usado como aditivo da 
água de refrigeração de automóveis? 
3) quanta energia é necessária para aumentar a temperatura de um rolo de folha de alumínio 
(500g de alumínio) de 250C para 2200C no seu forno? Encontre o calor específico de alumínio 
para responder. 
4) Calcule a energia necessária para transformar 61 g de água em cubos de gelo a 00 C (calor de 
fusão do gelo = 333 J/g) até vapor de água a 1000C (calor de vaporização da água = 2260 J/g). 
5) NO é importante biologicamente, mas reage com O2 produzindo o radical livre oxidante e 
tóxico NO2. A reação abaixo é endotérmica ou exotérmica? Se 1,25g de NO é convertido a NO2 
a pressão constante por esta reação, qual a quantidade de calor liberada ou absorvida? 
2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g) ∆H0r = −114,1 kJ 
Resposta: − 2,38 kJ 
6) Metanol pode ser um combustível. Escreva a equação química balanceada para a 
combustão de metanol. A combustão de 0,115g de metanol com O2 a pressão atmosférica 
constante gera 1.110 J. Qual a ∆H0r para a combustão de 0,115g de metanol? Calcule o ∆H0r 
por mol de metanol (chamado de calor molar de combustão). 
7) Explique a lei de Hess baseado nas propriedades de entalpia. 
8) qual a diferença entre entalpia de reação e entalpia de formação em condições padrão? 
9) Calcule a diferença de entalpia da conversão de grafite para diamante sabendo que a 
variação de entalpia em condições padrão para a combustão destes compostos são −393,51 
kJ/mol e −395,41 kJ / mol, correspondentemente. 
10) Calcule a variação de entalpia para a síntese de HCl gasoso a partir de seus elementos 
constituintes nas suas formas padrão a partir dos seguintes dados tabelados: 
NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl (s) ∆H0r = −176,0 kJ 
N2 (g) + 3H2 (g) → 2 NH3 (g) ∆H0r = −92,22 kJ 
N2 (g) + 4H2 (g) + Cl2 (g) → 2 NH4Cl (s) ∆H0r = −628,86 kJ 
Resposta: −184,7 kJ 
11) escreva as equações termoquímicas que dão as variações de entalpia de formação para: 
Al2O3 (o abrasivo alumina), H2N-CH2-COOH (o aminoácido glicina), e etanol. 
12) A reação NO2 (g) → NO(g) + O (g) ocorre na atmosfera devido a ação de luz solar (luz solar 
quebra uma ligação N-O). O oxigênio atômico gerado desta forma contribui para destruição da 
camada de ozônio (O3). Quanto de energia fornecida pelo sol é necessária para causar esta 
reação? Calcule a entalpia padrão para esta reação usando as informações abaixo e nos 
apêndices dos livros textos: 
O2 (g) → 2 O (g) ∆H0r = + 498,4 kJ 
NO (g) + O3 (g) → NO2 (g) + O2 (g) ∆H0r = −200,0 kJ 
Resposta: + 306 kJ/mol 
13) Luz solar em dia claro em Ribeirão Preto atinge a terra fornecendo em média 1kJ/m2 em 1 
segundo. Calcule a massa pura de etanol que pode ser evaporada em 10 minutos de um 
recipiente com 50 cm2 de área de superfície. Assuma que todo calor é usado para vaporização 
do etanol, e nada para aumentar a temperatura. Use o calor de vaporização de etanol. 
(resposta = 3,0 g) 
14) A ureia é um fertilizante muito utilizado que pode ser obtido segundo a equação abaixo. 
Calcule o ∆H0r para a síntese de ureia e responda se o sistema de produção terá que ser 
aquecido ou resfriado após a conversão completa. Use dados de entalpia de formação nos 
apêndices dos livros textos. 
CO2 (g) + 2 NH3 (g) → H2O (l) + CO(NH2)2 (s) (resposta: calor terá que ser removido) 
15) Calcule a entalpia de vaporização do cloreto de sódio sólido para íons gasosos: 
NaCl (s) → Na+ (g) + Cl− (g) 
Sabendo que Na(s) → Na(g) ∆H0 = + 108,4 kJ; Na(g) → Na+(g) ∆H0 = + 495,8 kJ; Cl2 (g) → 2 Cl(g) 
∆H0 = + 242,0 kJ; Cl(g) + e− → Cl− (g) ∆H0 = −348,6 kJ. Use também informações 
termodinâmicas nos apêndices dos livros texto. (resposta: +787,7 kJ/mol) 
16) Para uma reação química realizada sob pressão constante o sistema perde 65 kJ de energia 
enquanto 28 kJ de trabalho de expansão é realizado. Qual o ∆H para a reação? (resposta: −37 
kJ)