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* * TERMOQUÍMICA * * O que você encontra aqui... Slides Assunto: 3 - O que você precisa saber deste assunto: 4-7 Conceito de calor 8-9 Processos Térmicos 10-21 A entalpia (H) das reações? 22-25 Como calcular o valor de entalpia de ligação (H) em uma reação? 26 Resumindo 27-41 UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! 42-46 Termoquímica x Estequiometria 47-49 Tabelas e unidades úteis 50 Gabarito * * * O que você precisa saber deste assunto: Diferenciar processos endotérmicos dos exotérmicos, utilizando reações, valores de entalpia (H) e gráficos; Calcular a entalpia envolvida nas reações; Utilizando reações calcular a entalpia envolvida em uma reação cuja entalpia não pode ser pedida (Lei de Hess). TERMOQUÍMICA Estuda o efeito do calor nas reações químicas * * * Conceito de calor Energia transferida entre dois corpos, fluindo do corpo mais quente para o mais frio. Processo que Libera calor Absorve calor que Endotérmico Exotérmico é chamado é chamado Calor é produzido CO(g) + ½ O2(g) CO2(g) + 67,4 Kcal Calor é um reagente H2O2(l) + 200KJ H2(g) + O2(g) representação representação * * * Processos Térmicos Processo Endotérmico Exotérmico Calor é produzido CO(g) + ½ O2(g) →CO2(g) + 67,4 Kcal ou Entalpia (∆H) < 0 CO(g) + ½ O2(g) →CO2(g) ∆H = - 67,4 Kcal Calor é um reagente H2O2(l) + 200KJ → H2(g) + O2(g) ou Entalpia (∆H)>0 H2O2(l) → H2(g) + O2(g) ∆H = +200KJ * * * Processos Térmicos Endotérmico Exotérmico * * * EXERCÍCIOS 29. Considere os processos a seguir: I — queima do carvão II — fusão do gelo à temperatura de 25 ºC III — combustão da madeira a) Apenas o primeiro é exotérmico. b) Apenas o segundo é exotérmico. c) Apenas o terceiro é exotérmico. d) Apenas o primeiro é endotérmico. e) Apenas o segundo é endotérmico. * * * 30. A partir da reação seguinte, verifique qual alternativa justifica a passagem da água do estado líquido para o estado sólido. H2O (l) → H2O (s) ΔH = 1,44 kcal/mol (A) A água líquida passa a ser sólida retirando 1,44 kcal/mol do ambiente; trata-se, portanto, de uma reação endotérmica. (B) A água líquida passa a ser sólida fornecendo 1,44 kcal/mol ao ambiente; é, portanto, uma reação exotérmica. (C) A água líquida passa a ser sólida fornecendo 1,44 kcal/mol ao ambiente; é, portanto, uma reação endotérmica. (D) A água líquida passa a ser sólida retirando 1,44 kcal/mol do ambiente; é, portanto, uma reação exotérmica. (E) Faltam dados para se concluir a respeito do tipo de reação. EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * A entalpia (H) das reações? Algumas reações: Formação: H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) HF= - 68,3 Kcal Reação em que os reagentes são substâncias simples. Combustão: CH4(g) + 3/2 O2(g) CO2(g) + H2O(l) HC = - 212,8 Kcal Para calcular o HC = HF (produtos) - HF (reagentes) Mudanças de estado físico: H2O(s) H2O(l) H2O(v) Sólido líquido vapor Absorve calor H > 0 vapor líquido Sólido Libera calor H < 0 * * * O calor nas mudanças de estado físico: * * * EXERCÍCIOS * * * Como calcular o valor de entalpia (H) da reação? A variação da entalpia (ΔHREAÇÃO) em reações é assim calculada: Soma () da entalpia dos produtos subtraída da soma da entalpia dos reagentes. ΔHR = Hfinal – Hinicial ou ΔHR = Hprodutos – Hreagentes ou ΔHR = Hsubstâncias formadas – Hsubstâncias reagentes * * * Como calcular o valor de entalpia (H) da reação? Exemplo: Utilizando os valores da tabela ao lado, calcule a variação da entalpia na reação de combustão do etanol (C2H5OH). C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l) HR = 2 • H(CO2(g) ) + 3 • H(H2O(l)) – (H(C2H5OH(l)) + 3 • H(O2(g) ) ) HR = 2 • (-393,5)+ 3 • (-285,8) – (-277,6 + 3 • zero) = -1366,8 kj/mol OBS: As substâncias simples H2(g), O2(g), Fe(s), Hg(l), Cl2(g), no estado padrão (25 ºC a 1 atm), apresentam entalpia H = 0. * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * 34. Em uma reação de hidrogenação, C2H4 + H2. C2H6, uma ligação dupla se transforma em uma ligação simples. É possível calcular a variação de entalpia de hidrogenação (Hhidro) pelo conhecimento dos calores de combustão (Hcomb) das substâncias envolvidas na reação. Na tabela abaixo encontram-se os Hcomb do C2H6, C2H4 e H2. O valor do Hhidro, em kJ mol–1, do eteno (C2H4) é: 1124 –1696 1274 d) –272 e) –136 EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * ΔHL = Hligações quebradas – Hligações formadas ou ΔHL = Hreagentes – Hprodutos Como calcular o valor de entalpia de ligação (H) em uma reação? Quebra de uma ligação química: processo endotérmico. Formação de uma ligação química: processo exotérmico. * * * Como calcular o valor de entalpia de ligação (H) em uma reação? + H – H ΔHL = Hligações quebradas – Hligações formadas * * * 3 Energia de ligação Como calcular o valor de entalpia de ligação (H) em uma reação? * * * EXERCÍCIOS * * * * * * Como calcular o valor de entalpia da reação (H) se não tenho a entalpia de formação de todas as espécies envolvidas? UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Segundo essa lei: “A variação de entalpia de uma reação é igual à soma das variações de entalpia das etapas intermediárias, mesmo que teóricas.” * * * * UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Exercícios resolvidos Qual o valor de H dessa reação? Exercício resolvido 1: * * Precisamos inverter a segunda reação, assim podemos cortar o CO2. Você inverteu a reação? Então troque o sinal do H! Qual o H dessa reação? Utilize as duas equações seguintes: UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Exercícios resolvidos * * * UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Exercícios resolvidos * * * * RESOLUÇÃO: Precisamos arrumar as equações de forma que CH4 e F2 apareçam nos reagentes e CH3F e HF apareçam nos produtos. Para isso devemos: Equação I = inverter a reação e o sinal do H Equação II = repetir Equação III = repetir Agora some as reações e corte todos os reagentes com produtos que são iguais e com mesmo número de mols. Exercício resolvido 2:Determine o ΔH do processo: CH4 + F2 → CH3F + HF Para isso, utilize as seguintes reações: UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Exercícios resolvidos * * ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 ΔH = (+75) + (– 288) + (– 271) ΔH = –484kJ Todas as espécies iguais (com mesmo número de mols) podem ser cortadas desde que estejam antes da seta (reagente) com outras que estejam depois da seta (produtos). Some o que sobrar. Se você encontrou a reação inicial (do enunciado da questão). A resposta está correta. . Agora, basta somar os valores de H. UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Exercícios resolvidos * * * RESOLUÇÃO: Escreva todas as equações I, II e III de acordo com a reação global. Na primeira equação, o que há em comum com a global é o C(grafite). Então ele deve ser escrito da mesma forma (como reagente e 1mol). A segunda equação tem em comum com a reação global o H2(g). Nos dados, esta espécie química não possui o mesmo número de mols da global. Deve-se multiplicar toda a equação por 2, inclusive a ΔH2. A terceira equação tem em comum com a reação global o CH4(g), deve-se inverter a posição desta equação e portanto trocar o sinal da ΔH3. Exercício resolvido 3:Calcule a variação de entalpia da seguinte reação pela Lei de Hess: UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Exercícios resolvidos * * * RESOLUÇÃO: A soma das três equações, após os cortes das espécies iguais e com mesmo número de mols deve resultar na equação global. Agora você deve somar os valores de ΔH e a energia gasta na reação foi de -17kj em um mol de C(grafite).. UTILIZANDO A “LEI DE HESS”!!! Exercícios resolvidos * * * EXERCÍCIOS * * * 42. Os propelentes de aerossol são normalmente clorofluorcarbonos (CFC), que, com o seu uso contínuo, podem reduzir a blindagem de ozônio na atmosfera. Na estratosfera, os CFCs e o O2 absorvem radiação de alta energia e produzem, respectivamente, átomos de cloro (que têm efeito catalítico para remover o ozônio) e átomos de oxigênio. O2 + Cl ClO + [O] H = +203,5 kJ O3 + Cl ClO + O2 H = –95,5 kJ O valor de H, em kJ, para a reação de remoção de ozônio, representada pela equação O3 + [O] 2 O2, é igual a: a) –299. b) –108. c) –12,5. d) +108. e) +299. EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * EXERCÍCIOS * * EXERCÍCIOS Álcool etílico– C2H5OH * * * 28. Qual o calor de combustão molar do carbono grafite, em quilocalorias, sabendo-se que na combustão de 0,5 g do carbono grafite o calor liberado é de 3,92 kcal? 30 (B) 35 (C) 94 (D) 47 (E) 70 31. Admitindo-se que a reação se complete no sentido indicado, assinale a alternativa correta. a) Há menos energia armazenada nos produtos do que nos reagentes. b) A quantidade de calor liberada independe do estado físico dos produtos. c) Trata-se de uma reação endotérmica. d) A quantidade de energia liberada independe da massa de reagentes. e) A combustão de 228g de C8H18 produz 352g de CO2. EXERCÍCIOS * * * EXERCÍCIOS * * * 44. Considere a equação termoquímica: C2H5OH(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O H = 330 kcal/mol O volume de álcool (d = 0,782 g/mL) que, por combustão completa, libera 561/kcal é igual a: 10 mL. b) 50 mL. c) 100 mL. d) 500 mL. e) 1 000 mL. EXERCÍCIOS * * * Unidades de medida Caloria (cal): quantidade de calor necessária para elevar em 1 C a temperatura de 1 g de água. Joule (J): trabalho exercido por uma força de 1 N ao longo da distância de 1 m. 1 cal = 4,18 J * * * Entalpias-padrão de formação (ΔH°), a 25 °C f f f * * * Alguns valores de energia de ligação (ΔHL), em kJ/mol * * * GABARITO * Professor: * Energia de ligação na molécula correspondente. Nos demais casos, o valor é uma média de valores obtidos de várias moléculas em que existe a ligação mencionada.
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