Lista de Exercícios Termoquímica bacharel

Prévia do material em texto

Lista de Exercícios – Professora Jheniffer Cortez 
Termoquímica 
 
1- Quais as duas formas nas quais um objeto pode possuir energia? Em que essas duas 
formas diferem? 
2- O que é trabalho? Como você determina a quantidade de trabalho realizada, dada a força 
associada com o trabalho? 
3- Explique a primeira lei da termodinâmica. Qual é o significado de energia interna de um 
sistema? 
4- Calcule ∆E e determine se o processo é endotérmico ou exotérmico para os seguintes 
casos: (a) um sistema libera 113 kJ de calor para vizinhança e realiza 39 kJ de trabalho 
na vizinhança; (b) q = 1,62 kJ e w = -874 kJ; (c) o sistema absorve 63,5 kJ de trabalho da 
vizinhança. 
5- A caixa fechada em cada uma das seguintes ilustrações representa um sistema e as setas 
mostram as variações para o sistema em um processo. Os comprimentos das setas 
representam os valores relativos de q e w. 
 
(a) Qual desses processos é endotérmico? 
(b) Para qual desses processos, se houver algum, ∆E < 0? 
(c) Para qual desses processos, se houver algum, existe um ganho líquido de energia 
interna? 
6- A decomposição do carbonato de zinco, ZnCO3(s), em óxido de zinco, ZnO(s) e CO2(g) 
a pressão constante necessita da adição de 71,5 kJ de calor para cada mol de carbonato de 
zinco. (a) Escreva a reação termoquímica balanceada para a reação. (b) Desenhe um 
diagrama de entalpia para a reação. 
7- Considere a seguinte reação: 
CH3OH(g) → CO(g) + 2 H2(g) ∆H = + 90,7 kJ 
 
(a) O calor é absorvido ou liberado durante a reação? 
(b) Calcule a quantidade de calor transferido quando 1,60 kg de metanol, CH3OH, se 
decompõe pela reação à pressão constante. 
(c) Para uma dada amostra de CH3OH, a variação de entalpia da reação é 64,7 kJ. 
Quantos gramas de gás hidrogênio são produzidos? 
(d) Qual o valor de ∆H para o sentido inverso da reação anterior? Quantos quilojoules 
de calor são liberados quando 32,0 g. de CO reagem completamente com H2 para 
formar CH3OH a pressão constante? 
8- Explique a lei de Hess. Por que ela é importante para a termoquímica? 
9- Considere as seguintes reações hipotéticas: 
A → B ∆H = + 30 kJ 
B → C ∆H = + 60 kJ 
(a) Use a lei de Hess para calcular a variação de entalpia para a reação A → C. 
(b) Construa um diagrama de entalpia para as substâncias A, B, C e mostre como a 
lei de Hess se aplica. 
10- Dadas as seguintes reações: 
P4(s) + 3 O2(g) → P4O6(s) ∆H = - 1.640,1 kJ 
P4(s) + 5 O2(g) → P4O10(s) ∆H = - 2.940,1 kJ 
Calcule a variação de entalpia para a reação: 
P4O6(s) + 2 O2(g) → P4O10(s) 
11- O que significa o termo condições padrão em relação à variação de entalpia? O que 
significa o termo entalpia de formação? O que quer dizer o termo entalpia padrão de 
formação? 
12- A reação a seguir é conhecida como reação da térmita: 
2 Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2 Fe(s) 
Essa reação altamente exotérmica é usada para soldar unidades maciças, como hélices 
para navios grandes. Usando as entalpias de formação, calcula o ∆Hº para essa reação. 
Dados: ∆Hf (Al(s)) = 0 kJ/mol; ∆Hf (Al2O3(s)) = - 1.669,8 kJ/mol; ∆Hf (Fe(s)) = 0 kJ/mol; 
∆Hf (Al2O3(s)) = - 822,16 kJ/mol 
13- Calcule a entalpia padrão de formação do hidróxido de magnésio sólido, considerando os 
seguintes dados: 
2 Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s) ∆Hº = - 1.203,6 kJ 
Mg(OH)2(s) → MgO(s) + H2O(l) ∆Hº = + 37,1 kJ 
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ∆Hº = - 571,7 kJ 
14- Qual é o significado do termo calor específico de combustão? 
15- Uma porção de sopa de creme de cogumelos de uma determinada marca contém 7 g de 
gordura, 9 g de carboidrato e 1 g de proteína. Estime o número de calorias em uma porção. 
16- Considere a vaporização da água líquida em vapor à pressão de 1 atm. Esse processo é 
endotérmico ou exotérmico? Em que faixa de temperatura ele é um processo espontâneo? 
Em que faixa da temperatura ele é um processo não espontâneo? A que temperatura as 
duas fases estão em equilíbrio? 
17- Para a expansão isotérmica de um gás no vácuo, ∆E = 0, q = 0 e w = 0. Esse processo é 
espontâneo? Em termodinâmica, qual é a “força diretora” para a expansão de um gás? 
18- O que é entropia? Durante um processo químico o sistema se torna mais ordenado. Qual 
é o sinal da variação da entropia? ∆S para um processo depende do caminho tomado do 
estado inicial para o estado final do sistema? Justifique sua resposta. 
19- De que modo a entropia do sistema varia quando ocorre: (a) um sólido se funde; (b) um 
líquido se vaporiza; (c) um sólido se dissolve em água; (d) um gás se liquidifica. 
20- Expresse a segunda lei da termodinâmica com suas palavras. Se a entropia do sistema 
aumentar durante um processo reversível, o que você pode dizer sobre a variação da 
entropia da vizinhança? 
21- Exponha a terceira lei da termodinâmica. Mostre a diferença entre movimento 
translacional, movimento vibracional e movimento rotacional de uma molécula. Ilustre 
esses três tipos de movimento com esboços para a molécula de HCl. 
22- Determine o sinal da variação de entropia do sistema para cada um das seguintes reações: 
(a) 2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g) 
(b) Ba(OH)2(s) → BaO(s) + H2O(g) 
(c) CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(l) 
(d) FeCl2(s) + H2(g) → Fe(s) + 2 HCl(g) 
23- Usando os valores de Sº do Apêndice C, calcule os valores de ∆Sº para as seguintes 
reações. Em cada uma, explique o sinal de ∆Sº: 
(a) C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) 
(b) N2O4(g) → 2 NO2(g) 
(c) Be(OH)2(s) → BeO(s) + H2O(g) 
(d) 2 CH3OH(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 4 H2O(g) 
24- Para determinada reação química, ∆Hº = - 35,4 kJ e ∆Sº = - 85,5 J/K. 
(a) A reação é exotérmica ou endotérmica? 
(b) A reação leva a aumento ou diminuição na desordem do sistema? 
(c) Calcule ∆Gº para a reação a 298 K. 
(d) A reação é espontânea a 298 K. 
25- Usando os dados no Apêndice C, calcule ∆Hº, ∆Sº e ∆Gº a 298 K para cada uma das 
seguintes reações. Em cada caso mostre que ∆Gº = ∆Hº - T∆Sº. 
(a) H2(g) + F2(g) → 2 HF(g) 
(b) C(s, grafite) + 2 Cl2(g) → CCl4(g) 
(c) 2 PCl3(g) + O2(g) → 2 POCl3(g) 
(d) 2 CH3OH(g) + H2(g) → C2H6(g) + 2 H2O(g)